Herrn Professor Dr.-Ing. Josef Hegger zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Prof. HEGGER hat sich als deutscher Vertreter in dem Normengremium CEN/TC250/SC2/WG2 und als Obmann des zugehörigen Deutschen Spiegelausschusses mit unermüdlichem Einsatz herausragende Verdienste um die Weiterentwicklung des Eurocodes 2 erworben. Die nächste Generation dieses Normenwerks wird auch Regelungen zum Bauen im Bestand enthalten. In diesem Zusammenhang ist eine Vielzahl offener Fragen zu den Grundlagen der Stahlbetonbemessung zu beantworten.
Einem diesbezüglichen Aspekt geht der vorliegende Beitrag nach. Dabei soll geklärt werden, ob sich lang andauernde Beanspruchung auf Gebrauchsniveau in nennenswertem Umfang auf den anzusetzenden Dauerstandsbeiwert agr;cc auswirkt. Im Neubaufall (Bemessung) wird dieser Wert in Deutschland mit 0,85 angenommen. Bei der Nachweisführung für Bestandstragwerke (Nachrechnung), die auf der Entnahme von Bohrkernen basiert, die sowohl die Nacherhärtung des Betons als auch seine Vorbelastung “enthalten”, stellt sich grundsätzlich die Frage, ob der Dauerstandsbeiwert in gleicher Größe wie im Neubaufall anzusetzen ist.
Wenngleich die im Bestand typischerweise vorliegende große Streuung der Betondruckfestigkeit eine mit vertretbarem Aufwand erzielbare, wissenschaftlich voll befriedigende Nachweisführung verhindert, kann nachfolgend anhand durchgeführter eigener Versuche doch eine eindeutige Empfehlung zur Berücksichtigung von Dauerstandseffekten im Nachrechnungswert der Betondruckfestigkeit formuliert werden.

Consideration of long term effects in the assessment value of concrete compressive strength - Evaluation of the transferability of approaches defined for the design of new structures
Prof. Hegger made a major contribution to development of Eurocode 2 as the German representative in the European Committee for Standardisation CEN/TC250/SC2/WG2 and in his function as chairman of the related German mirror committee. In the next generation of Eurocode 2 rules for the assessment of existing structures will be included, too. For this purpose many different topics on the basics of the design of concrete structures have to be clarified.
The aim of the present study is the evaluation of the effect of long term service loading on the factor agr;cc (coefficient taking account long term effects). For the design of new structures the factor agr;cc = 0, 85 applies. Though, for the assessment of existing structures, based on the investigation of drill cores taken from the structure, the factor agr;cc is not defined up to now. The main topics which have be evaluated are the effect of subsequent hardening and preload on the compressive strength of drill cores.
Generally, it has to be taken into account, that the high level of scattering of the in-situ concrete compressive strength is opposed to a satisfactory and scientific based verification. However, based on the investigations conducted, the consideration of long term effects on the assessment value of the concrete compressive strength can be recommended.

In der in Deutschland für die Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken aktuell bauaufsichtlich eingeführten DIN EN 1992-1-1 [1] sind Angaben zur Korrelation zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit enthalten. Diese Regeln beziehen sich jedoch ausschließlich auf im Neubaufall verwendete Betone nach DIN EN 206-1 [2]. Aufgrund verschiedener last- und zeitabhängiger Einflüsse kann die Gültigkeit der in DIN EN 1992-1-1 [1] aufgeführten Beziehung zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit für Bestandsbetone nicht ohne weitere Überlegungen vorausgesetzt werden.
Die Beeinflussung der Betondruck- und Zugfestigkeit durch z. B. Nacherhärtung und Karbonatisierung ist bisher unzureichend und noch nicht abschließend erforscht. Die in DIN EN 1992-1-1 [1] definierte Betonzugfestigkeit bezieht sich auf Untersuchungen an dauerhaft, d. h. bis zur Prüfung im Alter von 28 Tagen feucht gelagerten Probekörpern. Hinzu kommt, dass die tatsächlich am Bauwerk vorliegende Betonzugfestigkeit durch Mikrorissbildung infolge thermisch-hygrischer Eigenspannungen wesentlich von der an Laborprobekörpern bestimmten Betonzugfestigkeit abweichen kann. Darüber hinaus ist der Einfluss der Mikrorissbildung auf die Betonzugfestigkeit größer als auf die Betondruckfestigkeit. Die tatsächlich am Bauwerk vorliegende Betonzugfestigkeit hat u. a. Einfluss auf die Querkrafttragfähigkeit sowie auf die Betonausbruchlast bei der Dimensionierung von Befestigungsmitteln.
Zur Bewertung der Anwendbarkeit der Korrelation zwischen Betondruck- und Zugfestigkeit nach DIN EN 1992-1-1 [1] für historische Betone wurde an der TU Kaiserslautern ein von der Forschungsinitiative “Zukunft Bau” des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) gefördertes Forschungsprojekt (SWD-10.08.18.7-13.01) durchgeführt, dessen Ergebnisse nachfolgend dargestellt sind.

Correlation between the compressive and tensile strength of old concretes - Applicability of the relationship described by DIN EN 1992-1-1
In the design of a new structure, DIN EN 1992-1-1 [1] normatively regulates the correlation between the compressive strength and tensile strength of concrete, produced according to DIN EN 206-1 [2].
However, as there are many different time- and load-dependent impacts on existing structures, the relationship described by DIN EN 1992-1-1 [1] can't be assumed without any further observations for existing structures.
At the moment, there is no comprehensive investigation on the influences of e.g. subsequent hardening and carbonation on the concrete compressive or tensile strength. The tensile strength of concrete defined in DIN EN 1992-1-1 [1] is based on a water storage and a testing age of 28 days. Furthermore, the in-situ tensile strength is affected by micro-crack formation cause of internal stresses due to outflow of hydration heat. Generally, there is a different influence of micro-crack formation on the tensile strength of concrete than on the compressive strength of concrete.
The real value of the in-situ tensile strength of concrete affects the shear force resistance and the load-bearing capacity of anchors with concrete cone failure as decisive failure mode.
Within the framework of a research project, financed by “Forschungsinitiative Zukunft Bau”, an initiative of the Federal Institute for Research on Building, Urban Affairs and Spatial Development (BBR) structural investigations on the correlation between the compressive and tensile strength of old concretes have been performed. Below, the results of the research project are presented.

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Mit der silbernen Eule und einem Gold-Sonderpreis für gesellschaftliche Relevanz wurde jetzt das Programm “Next Generation” des Bauunternehmens Brüninghoff ausgezeichnet. Das Konzept für generationsübergreifendes Lernen überzeugte beim “Europäischen Preis für Training, Beratung und Coaching des Berufsverbandes für Trainer, Berater und Coaches (BDVT)” die Fachjury. Aus den Unterschieden zwischen den Generationen erzeugt es Wertschätzung und dynamischen Entwicklung des Unternehmens.

Aus- und Weiterbildung wird zu einem immer zentraleren Thema in der Bauwirtschaft. Ein Beispiel: Das mittelständische Projektbauunternehmen Brüninghoff setzt bei der Qualifizierung seiner Mitarbeiter auf ein innovatives Konzept. Mit dem Programm “Next Generation” werden Nachwuchskräfte gezielt auf neue Aufgabenbereiche und Führungsaufgaben vorbereitet. In den Projektinhalten steht der Erfahrungsaustausch zwischen den im Unternehmen beschäftigten Generationen im Vordergrund.

Die statische Berechnung von Kranbahnträgern verlangt bereits für geringe Kranbahnträgerbelastungen unverhältnismäßig große Querschnitte für die Doppel T-Träger. Das wiederum ergibt die eindeutige Aussage, dass mit dieser Stahlbau-Profilreihe keine optimierbaren Querschnitte bei anzustrebender Grundforderung nach minimaler Eigenmasse erzielbar sind. Im Folgenden wird eine eigenständige Stahlbau-Profilreihe für Kranbahnträger vorgeschlagen. In der Praxis wäre es somit für den Bau von Kranbahntragwerken in Abhängigkeit von Belastung und Kranbahnlänge möglich, den benötigten Querschnitt aus dieser neuen Stahlbau-Profilreihe auszuwählen und damit die erforderliche Eigenmasse signifikant zu reduzieren. Auch für den Stahlhochbau würden sich Einsatzmöglichkeiten für diese Stahlbau-Profilreihe ergeben. Ihre Querschnittsformen sind in den Bildern 1 und 2 dargestellt.
Eine Patentanmeldung für die genannte neue Stahlbau-Profilreihe liegt dem Deutschen Patent- und Markenamt bereits vor [1]. Es wird angestrebt, das bestehende Prioritätsdatum der deutschen Patentanmeldung zu nutzen und die eingereichte Patentbeschreibung auf eine europäische oder internationale PCT-Anmeldung auszuweiten.

In der Abhandlung werden metrische Definitionen der sogenannten "dynamischen Beiwerte" bei Eisenbahnbrücken begründet und vorgestellt. Der Begriff "Schwingbeiwert" von Eisenbahn-Überbauten wird für den deutschsprachigen Raum im historischen Kontext analysiert und dokumentiert. Die onomasiologischen Mängel der eingebürgerten Mehrfachbenennungen von Phi werden aufgedeckt und behoben: Die vorgeschlagene deckende Benennung "Anpassungsfaktor" für Phi genügt auch sprachwissenschaftlichen Anforderungen.

Bei Stabilitätsuntersuchungen von mittig gedrückten Rahmenstäben mit großflächigen Bindeblechen und weitestgehend schlupffreien Anschlüssen wird eine Abminderung der Biegemomente in den Knotenbereichen des verformten Rahmensystems vorgeschlagen. Die zugehörige Knicklänge und der ideelle Schlankheitsgrad des Gesamtstabes um seine stofffreie Querschnittsachse werden unter Ansatz der Elastizitätstheorie hergeleitet. Ein Beispiel schließt die Betrachtungen ab.

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Die Bestimmung der Greenschen Funktion ist die Voraussetzung für die Ermittlung von Einflußlinien und Einflußflächen auf Träger und Flächentragwerke.

Das Wesen und die wichtigsten Eigenschaften der Greenschen Funktion eines an seinen Enden frei drehbar gelagerten Trägers werden dargestellt.

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Es wird über die Belastungsversuche an der neuen Hammer Eisenbahnbrücke über den Rhein berichtet. Infolge statischer und dynamischer Belastung wurden die Beanspruchungen an maßgebenden Tragelementen des stählernen Stromüberbaus gemessen. Durch die Messungen konnte überprüft werden, ob die zugrundegelegten Rechenmodelle die statischen und dynamischen Beanspruchungen richtig erfassen.

Die Schutzwirkung von bewehrten Feinbetonpaneelen bei dynamischen Einwirkungen bereits im Bemessungsprozess ausreichend genau einzuschätzen, ist eine Aufgabe von hoher Bedeutung und Aktualität. Ziel dieses Beitrages ist die analytische Beschreibung der Wellenausbreitung in einem solchen Bauteil, welches mit Stahlfasergelegen verstärkt ist. Das analytische Modell kann entsprechende experimentelle Untersuchungen begleiten und darüber hinaus an numerische Methoden gekoppelt werden. Es ist damit geeignet, die (Weiter-)Entwicklung von Regelwerken zur Bemessung von Feinbetonpaneelen unter stoßartigen Einwirkungen aktiv zu begleiten. In einem ersten Schritt der Modellbildung erfolgt eine Beschränkung auf die Behandlung von Scherwellen. Ausgangspunkt ist ein mechanisches Modell, welches die einzelnen Bewehrungselemente einschließlich des Übergangsbereichs zur homogenen Feinbetonmatrix separat abbildet. Die hierdurch entstehenden Differentialgleichungen werden anschließend analytisch gelöst. Den im Bauwesen inhärenten Abweichungen vom geplanten Soll-Zustand wird beispielhaft dadurch Rechnung getragen, dass die Dicke dieses Übergangsbereichs als Zufallsgröße modelliert wird. Die sich hierdurch ergebenden Auswirkungen auf die Wellenausbreitung werden anschließend aufgezeigt und bewertet.

Wave propagation within panels made of FRC
Properly estimating the protective effect of slender walls made of fine-grained concrete under dynamic loading is a major task in civil engineering. The aim of this contribution is to analytically describe the wave propagation in such a structural element reinforced with steel fibres. The analytical model may be an addendum to experimental studies and can be coupled to numerical methods. In a first step of modelling shear waves are dealt with. Within the mechanical model every reinforcement element is treated as a single inclusion surrounded by a so-called interphase embedded in a homogeneous matrix of fine-grained concrete. The differential equations resulting from this mechanical model are then solved analytically. In civil engineering praxis structural elements produced on-site regularly differ from the intended configuration. These deviances are exemplarily taken into account by modelling the thicknesses of the interphases surrounding the reinforcement elements as random variables. The consequences of this consideration to the wave propagation are presented and evaluated.

In diesem Aufsatz wird der nichtlineare bzw. instationäre Zusammenhang zwischen Luft- und Bauwerkstemperatur über ein Machine-Learning-Modell abgebildet. Anhand dieser Problemstellung werden verschiedene Anwendungsfälle für Methoden des maschinellen Lernens (Regression) auf Monitoringdaten dargestellt, die aus in der Praxis aufgetretenen Fragestellungen resultieren. Dazu wird auf neuronale Netze als Methode des Machine Learnings spezifisch eingegangen, die im Kontext von Langzeitmonitoringdaten an Talbrücken der VDE 8 angewandt werden. Es wird bspw. gezeigt, dass mithilfe dieser Methoden Messfehler erkannt und kompensiert werden können oder das Bauwerksverhalten vorhergesagt werden kann. Im Ergebnis wird festgehalten, dass diese Methoden ein großes Potenzial für die automatisierte Auswertung großer Datenmengen aufweisen, da keine komplexen physikalischen Modelle benötigt werden. Der Aufsatz legt dabei den Fokus stärker auf die Anwendung von KI-Methoden als auf den mathematischen bzw. theoretischen Hintergrund der Methoden.

Prediction of the bridge temperature using monitoring data and machine learning
In this paper, the nonlinear or rather transient relationship between the air temperature and the building temperature is simulated by a machine learning model. Based on this modelling, different use cases for the application of machine learning regression methods to monitoring data are presented, which resulted from practical questions. Basic knowledge of neural networks will be given and for the calculations, long-term monitoring data of valley bridges from VDE 8 are used. It is shown, for example, that these methods can be used to detect and compensate measurement errors or to predict the behaviour of structures. The results show that these methods, have a great potential for the evaluation of large amounts of data since no physical models are required. The paper focuses more on the application of AI methods rather than on the mathematical or theoretical background of the methods.

Nachdem andere Wirtschaftszweige wie die Automobilindustrie mit statusbasierten Wartungsintervallen für Autos oder dem autonomen Fahren bereits erheblichen Erfolg im Bereich der Digitalisierung verzeichnen dürfen, befindet sich nun auch die Bauindustrie im Wandel. Der digitale Zwilling spielt insbesondere bei der prädiktiven Instandhaltung eine zentrale Rolle. Durch ihn können alle Daten und Informationen zum Bauwerk gesammelt, strukturiert und mit einem zeitlichen und räumlichen Kontext versehen werden. Die Grundlage zur Verortung von Informationen ist ein 3-D-Modell. Das Building Information Modeling liefert dafür im Bauwesen die perfekte Basis, ist im Bestand aber häufig nur mit großem Aufwand umsetzbar. Da die Erstellung und Änderung solcher Modelle oftmals durch Experten erfolgen muss, einen i. d. R. aufwendigen Prozess darstellt und die Datenstruktur keine Verwaltung von Massendaten zulässt, ist zu überlegen, welche Daten direkt in das 3-D-Modell integriert werden und wo der Linked-Data-Ansatz sinnvoller ist. Der Beitrag zeigt verschiedene Datenintegrationsmöglichkeiten für digitale Modelle und verdeutlicht am Beispiel des Pilotprojekts smartBRIDGE Hamburg die Vorgehensweise als Proof of Concept. Ziel ist die optimale Nutzung von 3-D-Modellen im Kontext des digitalen Brückenzwillings. Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass sowohl für Massendaten als auch für singuläre Ergebnisse aus der Bauwerksinspektion der Linked-Data-Ansatz ein vielversprechender ist.

The 3-D model as the basis of the digital twin
With other industries such as the automotive industry already achieving great success in the field of digitization with status-based maintenance intervals for cars or autonomous driving, the construction industry is now also experiencing a transformation. The digital twin plays a key role in predictive maintenance in particular. It enables all data and information on the asset to be gathered, structured and linked to a temporal and spatial context. In the digital twin, the basis for the localization of information is a 3-D model. The Building Information Modeling method provides the perfect basis for this in the construction industry, but can often only be applied to existing assets with a large amount of effort. Since the creation and modification of such models often must be carried out by experts and is usually a time-consuming process, and since the data structure does not allow for the management of mass data, it is necessary to carefully consider which data should be directly integrated into the 3-D model and in which areas the linked data approach makes more sense. The article shows different data integration methods for digital models and illustrates the approach as a proof of concept using the example of the pilot project smartBRIDGE Hamburg. The goal is the optimal use of 3-D models in the context of the digital bridge twin. As a result, it can be stated that for mass data as well as for singular results from the building inspection, the linked data approach is a promising one.

In Abhängigkeit von Balkendicke, Stabanzahl und Betondeckung wird ein Nomogramm zur Bestimmung der Feuerwiderstandsklasse nach DIN 4102, Ausgabe 1978, vorgestellt.

Das Pumpspeicherkraftwerk Kops II der Vorarlberger Illwerke AG (Österreich), als Parallelwerk zum bestehenden Kopswerk I, nutzt den vorhandenen Speichersee Kops als Oberwasser- und das Ausgleichsbecken Rifa im hinteren Montafon als Unterwasserreservoir. Durch die sehr kurzen Regelzeiten der drei Maschinensätze wird der hochdruckseitige Triebwasserweg, bestehend aus Druckschacht, Wasserschloss und Druckstollen, dynamisch stark beansprucht. Das Zweikammerdifferentialwasserschloss liegt in mehreren durch Glimmerschieferbänder getrennten Bergwasserstockwerken. Aufgrund der geologischen Verhältnisse, der Wasserschlossgeometrie und der stark schwankenden Innendruckverhältnisse wurden unterschiedliche Auskleidungsarten verwendet. In der Oberen Kammer konnte aufgrund des geringen Innendrucks eine mit Kontaktinjektionen gebettete Betonschale eingebaut werden, im Wasserschlosssteigschacht wurde eine vorgespannte, größtenteils unbewehrte Betonauskleidung verwendet. In der Unteren Kammer wurden aus verschiedenen bautechnischen Gründen sowohl Panzerungsbereiche als auch durchgehend bewehrte, mit Injektionen vorgespannte Betonauskleidungsstrecken geplant und ausgeführt.

In der Lausitz ist eine Eisenbahnstrecke auf einer Abraumkippe eines ehemaligen Tagebaus geführt. Dabei verblieben nach Einstellung des Tagebaubetriebs weitgehend ungesicherte Kippenbereiche im Untergrund. Das Kippenmaterial besteht aus locker gelagerten Sanden, die aufgrund ihrer Kornzusammensetzung bei hoher Wassersättigung und entsprechendem Initialeintrag zur Verflüssigung neigen. Zur Gewährleistung eines sicheren Eisenbahnbetriebs des eingleisigen Streckenabschnitts war eine Geschwindigkeitsbeschränkung auf 30 km/h und eine permanente geotechnische Überwachung notwendig. Durch den nach dem Ende der Braunkohlenförderung prognostizierten großräumigen Grundwasserwiederanstieg und den vorgesehenen zweigleisigen Eisenbahnbetrieb bestand akuter Handlungsbedarf zur dauerhaften Beseitigung der Setzungsfließgefahr. Dazu wurde mittels Rüttelstopf- bzw. Rütteldruckverdichtung ein versteckter Damm hergestellt. Anhand der Ergebnisse von Schwingungs- und Porenwasserdruckmessungen wird gezeigt, wie sich der unverdichtete und mittels Rüttelstopf- und Rütteldruckverdichtung verdichtete Kippenboden verhält. Mittels numerischen Simulationen und deren Ergebnissen werden die Säulenherstellung realistisch erfasst und die gemessene Porenwasserdruckentwicklung bestätigt.

Measurements and numerical investigations of a dump stabilisation.
In the Lausitz, a railway line were founded on a overburden dump of a former open-pit mine. After termination of the mining operation largely unprotected dumping areas remained in the subsoil. The dump material consists of loose sands, which tend to liquefaction due to initial impulse by reason of their grain size distribution at high water saturation. A speed limit of 30 km/h and a permanent geotechnical monitoring were necessary to ensure safe railway operation of the single track section. As a result of the large-scale groundwater resurgence prediction after the end of the lignite coal production and the planned two-track railway operation, there was an acute need for action to permanently eliminate the danger of liquefaction. For this purpose, a hidden dam was produced by means of vibro compaction or vibro replacement with stone columns. On the basis of the results of vibration measurements and pore water pressure measurements, the behaviour of the noncompacted soil and the soil compacted by vibro compaction or vibro replacement is shown. By means of numerical simulations and their results, the construction of the vibro replacement stone columns is determined realistically and the measured access pore water pressure is confirmed.

The prediction of permanent soil displacements due to alternating loading is important for assessing the stability and serviceability of transport network, foundations of machines and wind turbines as well as structures in earthquake regions. The accumulation of permanent displacements due to alternating loading depends on many factors which engineers attempt to capture in a corresponding stress-strain relationship. Typical hysteretic soil behaviour during cyclic shearing and its description with a constitutive model are shown in this article.
The capability of the hypoplastic constitutive model with intergranular strains to reproduce the non-linear and anelastic behaviour is discussed. The determination of the material parameters for describing shear stiffness degradation with increasing shear strain amplitude is considered and, simultaneously, an increase in stiffness after a change in shearing direction. A modification of the hypoplastic constitutive model, including one additional soil parameter, is proposed in order to describe accumulation effects more realistically. The additional parameter can be determined in cyclic shear or triaxial tests. How to reproduce realistically the accumulation of volumetric strains under drained conditions and excess pore pressures under undrained conditions during cyclic shearing is demonstrated.

Prognose bleibender Verformungen infolge zyklischer Scherung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz
Die Prognosen von bleibenden Bodenverformungen infolge Wechselbelastung spielen zum Beispiel für die Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit und Stabilität von Verkehrswegen sowie von dynamisch belasteten Gründungen, wie z. B. Maschinenfundamenten oder Windenergieanlagen, aber auch für Bauten in Erdbebengebieten eine wichtige Rolle. Die Akkumulation der Verformungen infolge Wechselbelastung hängt dabei von vielen Faktoren ab, die in einer entsprechenden Spannungs-Dehnungs-Beziehung erfasst werden.
Im Artikel wird das typische Bodenverhalten infolge dynamischer Beanspruchung beschrieben und gezeigt, wie man dieses nichtlineare und anelastische Verhalten mit dem hypoplastischen Stoffgesetz mit intergranularen Dehnungen wirklichkeitsnah erfassen kann. Dabei wird auf die geeignete Wahl der Materialparameter zur Beschreibung der Abnahme der Steifigkeit mit zunehmender Scherdehnungsamplitude sowie die Zunahme der Steifigkeit nach einem Richtungswechsel der Belastung eingegangen. Für die realistische Erfassung des Bodenverhaltens infolge zyklischer Belastung werden eine Modifizierung des hypoplastischen Stoffgesetzes sowie die Einführung eines zusätzlichen Stoffgesetzparameters vorgenommen. Es wird gezeigt, wie dieser Parameter in zyklischen Scher- oder Triaxialversuchen bestimmt werden kann und wie damit die Akkumulation von volumetrischen Verformungen bei drainierten Verhältnissen bzw. von Porenwasserüberdrücken bei undrainierten Verhältnissen zuverlässig prognostiziert werden kann.

Wie Ergebnisse von Laborversuchen zeigen, ist einerseits die Steifigkeit bei kleinen Dehnungen deutlich höher und andererseits die Spannungsabhängigkeit weniger ausgeprägt als bei großen Dehnungen. Im vorliegenden Artikel wird gezeigt, wie man die Bodensteifigkeit im Bereich von sehr kleinen Dehnungen mit dem hypoplastischen Stoffgesetz mit intergranularen Dehnungen erfassen kann. Dazu werden die Gleichungen für die Berechnung der Steifigkeit bei kleinen und bei großen Dehnungen aufgestellt. Weiterhin wird erläutert, wie man die hypoplastischen Parameter zur Anwendung bei kleinen Dehnungen aus den bei großen Dehnungen bestimmten hypoplastischen Parametern berechnen kann. Dadurch ist es möglich, das Bodenverhalten infolge dynamischer Beanspruchung bis zu einer Scherdehnung von &ggr; &equals: 5·10-4 unter Berücksichtigung der spannungs- und dehnungsabhängigen Steifigkeit wirklichkeitsnah zu erfassen.

Small strain stiffness in context of hypoplasticity
It can be observed in laboratory tests, that the soil stiffness at small strains is much higher and less stress-dependent than at high strains. This paper demonstrates how the small-strain stiffness can be calculated from the hypoplastic model with intergranular strains. Equations for the stiffness at small and large strains are presented. Subsequently it is explained how the hypoplastic parameters for the range of small strains can be calculated from the hypoplastic parameters determined at large strains. In this way it is possible to simulate realistically the soil behaviour due to dynamic loading up to a shear strain amplitude of &ggr; &equals: 5·10-4.

Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen sind schwingungsanfällige Tragstrukturen, welche infolge des Anlagenbetriebs wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt sind. Dem Ermüdungsfestigkeitsnachweis für den Turm kommt daher eine große Bedeutung zu. Ein neuralgischer Punkt innerhalb der Turmstruktur sind in der Regel die Ringflanschverbindungen, welche die einzelnen Turmsektionen mittels vorgespannter Schrauben miteinander verbinden. In Bezug auf die Ermüdungsfestigkeit dieser Verbindung ist die Sicherstellung einer ausreichend hohen Schraubenvorspannung dabei entscheidend. Für eine realitätsnahe Vorhersage der verbleibenden Vorspannkraft in einer Flanschverbindung nach einer Überbeanspruchung ist eine präzise Erfassung des plastischen Verformungsverhaltens der Schraube-Mutter-Verbindung wichtig. In dem vorliegenden Beitrag wird ein numerischer Ansatz zur Vorhersage des Vorspannkraftverlusts von zentrisch und exzentrisch vorgespannten Schraubenverbindungen infolge von hohen Einzellasten vorgestellt, welcher durch Versuche verifiziert wird.

Numerical modelling of the force-deformation behaviour of preloaded bolts in L-flange joints
Steel tube towers for wind energy turbines are support structures prone to vibrations, which are subjected to oscillating loads due to the turbine operation. Therefore the fatigue assessment of the tower is of high importance. A critical point within the tower structure is the ring flange connection, which connects single tower sections to each other with preloaded bolts. Regarding the fatigue strength of this connection the assurance of a sufficiently high bolt preload is essential. A precise gathering of the connection behavoir in the plastic region is important for a realistic prediction of the remaining preload level in a flange connection after an overload. In the present article a numeric approach for the prediction of preload losses due to high single loads is presented for centrically and eccentrically preloaded bolted connections. The presented approach is verified by tests.

Die Betriebsbeanspruchung von Schrauben in Ringflanschverbindungen zur Verbindung von Tragstruktursektionen von Windenergieanlagen wird maßgeblich durch die vorhandene Pressung in der Flanschkontaktfuge beeinflusst, welche durch die eingebrachte Schraubenvorspannkraft erzielt wird. Unter den vorliegenden Belastungen im laufenden Betrieb der Anlage besteht die Möglichkeit, dass durch Plastifizierung im Flansch oder in der Schraube Vorspannkraft verloren geht. In diesem Beitrag wird anhand eines praxisnahen Beispiels gezeigt, ob und - wenn ja - in welcher Größenordnung Vorspannkraftverluste zu erwarten sind und durch welche Einflussfaktoren diese maßgeblich bestimmt werden. Hierzu werden verschiedene Last- und Vorspannkraftniveaus sowie unterschiedliche Imperfektionen in Form von Parallelklaffungen untersucht. Auf Basis der durchgeführten numerischen Untersuchungen kann festgehalten werden, dass Vorspannkraftverluste nur in geringer Höhe auftreten und eine hohe Vorspannkraft sich stets positiv auswirkt, auch wenn sich dadurch erste Plastifizierungseffekte schon auf einem niedrigeren Lastniveau einstellen.

Numerical simulation of preload losses of bolts in ring flange connections
The fatigue performance of bolts in ring flange connections of wind turbine support structures is significantly influenced by the preload level of the bolts. Under operational loading there is a possibility that pre-tension force is lost due to plastification in the flange or in the bolt. This paper uses a practical example to show the magnitude of such losses and the factors that can significantly influence them. Different load levels, preload forces and different imperfections (parallel gaps) are examined. As a result of the investigations, it can be stated that the preload loss only occurs with a low magnitude and that a high preload always has a positive effect, even if this causes the first plastification at a lower load level.