Auswahlkriterien für die Planung und Erstellung einer Baugrubenumschliessung mit der Technik der Baugrubenvereisung. Beschreibung der aufwendigen Baustelleneinrichtung.

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Maßgebend für die wirtschaftliche Bemessung eines Stahlbetonsandwichelementes ist die realitätsnahe Ermittlung der Verformungen und der inneren Schnittgrößenverteilung. Entscheidend für diese Ermittlung sind unter anderem genaue Kenntnisse bezüglich der Materialeigenschaften des Dämmstoffes. Deshalb wurde das Materialverhalten für den eingesetzten Dämmstoff unter einer Druck- und Schubbeanspruchung anhand von umfangreichen experimentellen Untersuchungen analysiert. Es hat sich herausgestellt, dass die Bestimmung der Scherfestigkeit sowie des Schubmoduls in Anlehnung an die geltende Norm DIN EN 12090 nicht eindeutig und damit unzufrieden stellend ist. Über- oder Unterschätzungen des Schubmoduls führen bei der Ermittlung der inneren Schnittgrößenverteilung und der Verformungen eines Sandwichelementes zu ungenauen und gegebenenfalls zu falschen Ergebnissen. Deshalb wurde ein neuer Ansatz zur Ermittlung des Schubmoduls für einen Dämmstoff entwickelt. Das neue Vorgehen zur Ermittlung des Schubmoduls liefert gleichzeitig hilfreiche Werte in Form von Spannungs- und Verformungsgrenzen, die die Bemessung von Sandwichelementen optimieren können.

New approach for determining the shear modulus of insulating materials - Contribution to the design of sandwich elements.
The decisive factor for the economic design of a reinforced concrete sandwich element is the realistic determination of the deformations and distribution of the internal forces. For this determination, the accurate knowledge of the insulating material properties is an important factor. The material behavior for the insulating material used was analyzed under pressure and shear stress by means of extensive experimental investigations. It has been found that the determination of shear strength as well as of shear modulus is not clear and thus, in accordance with the standard, unsatisfactory. For sandwich elements, a shear modulus that is too big or small will lead to incorrect results in the determination of deformations and the distribution of internal forces. Therefore, a new approach for determining the shear modulus for an insulating material was developed. This new procedure also provides useful values which can e.g. represent stress and deformation limits and thus optimize the design of sandwich elements.

Herrn Dipl.-Ing. Rainer Müller-Donges zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Wölbsteifen bieten die Möglichkeit, auf Torsion belastete drillweiche I-Träger durch die sogenannte Drillkopplung zu versteifen. In der Praxis ist das Biegedrillknicken, ein komplexes Stabilitätsversagen, besonders bei schlanken I-Trägern häufig maßgebend für deren Bemessung. Die Wölbversteifung von I-Trägern gegen Torsion hat auch auf den Biegedrillknickwiderstand einen positiven Einfluss. So können in den Trägerverlauf eingeschweißte Wölbsteifen das System derart versteifen, dass auf die Wahl größerer Trägerprofile verzichtet werden kann. Ausgehend von Wölbsteifen in Form von U-Profilen kann deren Geometrie hinsichtlich Materialeinsparungen noch optimiert werden, ohne dass das Gesamtsystem signifikante Steifigkeitsverluste gegenüber den vollen U-Profilen erfährt. In dieser Hinsicht stellt die additive Fertigung eine Alternative zur konventionellen Herstellung von Wölbsteifen dar. Der vorliegende Beitrag zeigt neben einem Überblick über Wölbsteifen anhand einer Fallstudie, inwiefern das ideelle Biegedrillknickmoment eines drillweichen Einfeld-I-Trägers durch Wölbsteifen erhöht werden kann. Betrachtet wird außerdem die Optimierung der Wölbsteifengeometrie und deren Auswirkung auf die Stabilität des Trägers.

Warping springs and their potential for stiffening i-beams at risk of lateral torsional buckling - a case study
Warping springs offer the possibility to stiffen drill-soft I-beams under torsion by means of the so-called drill coupling. In practice, lateral torsional buckling, a complex stability failure, is often decisive for the design of slender I-beams. The stiffening of I-beams against torsion with warping springs also has a positive influence on the lateral torsional buckling resistance. For example, hollow warping springs welded into the beam can stiffen the system to such an extent that the choice of larger beam sections can be avoided. Starting from warping springs in the form of U-profiles, their geometry can be optimised in terms of material savings without the overall system experiencing significant losses in stiffness compared to the full U-profiles. In this respect, additive manufacturing represents an alternative to the conventional production of warping springs. In addition to an overview of warping springs, this paper shows by means of a case study to what extent the lateral torsional buckling of a drill-soft single-span I-beam can be increased by warping springs. The optimisation of the warping spring geometry and its effect on the stability of the beam is also considered.

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Die Anforderungen an Verglasungen in Fassadenkonstruktionen nehmen durch die Erfüllung zahlreicher neuer Aufgaben stetig zu. Das Basismaterial Glas kann diese Anforderungen häufig nur in Kombination mit anderen Materialien erfüllen. Im Bereich der Sicherheitsgläser werden deshalb Glas-Polycarbonat-Verbundtafeln eingesetzt. Glas besitzt eine hohe Materialsteifigkeit und Polycarbonat zeichnet sich durch eine hohe Schlagzähigkeit bei niedrigem Gewicht aus. Die Verbundtafeln bieten im Vergleich zu konventionellen Verbundsicherheitsgläsern eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einwirkungen bei schlankeren Querschnitten und niedrigem Eigengewicht. Dadurch können auch die Rahmen- und Auflagerkonstruktionen schlanker ausfallen. Der nachträgliche Einbau in Bestandsgebäude und die Weiterverarbeitung zu Mehrscheiben-Isolierglas gestalten sich einfacher. Eine Verwendung als Horizontalverglasung ist in Deutschland allerdings nur möglich, wenn die Anforderungen an Verbundsicherheitsglas erfüllt werden. Neben dem Tragverhalten ist hierzu auch die Resttragfähigkeit von besonderer Bedeutung. Die Bemessung der Glas-Polycarbonat-Verbundtafeln erfordert zudem die genaue Kenntnis der Materialeigenschaften und deren Zusammenwirken im Mehrschichtensystem. Die erforderlichen Kennwerte werden in zahlreichen experimentellen Untersuchungen bestimmt und bilden die Grundlage für ein geeignetes Bemessungsverfahren der Verbundtafeln.

Experimental research on glass-polycarbonate composite panels
The requirements for glazing in façade constructions increase steadily in consequence of numerous new functions. The base material glass can often meet these requirements only in combination with other materials. Therefore, in the field of safety glass, glass-polycarbonate composite panels are used. Glass possesses a high material stiffness whereas polycarbonate provides high impact strength in combination with low weight. The composite panels combine high resistance against attack with slender cross-sections and reduced dead load in comparison to common laminated safety glass. Due to this fact, the composite enables the use of more slender frame and support structures. The supplementary installation in existing buildings and the subsequent processing to insulation glass is simple. In Germany, horizontal glazing demands laminated safety glass to meet the legal and structural requirements. In addition to the structural behaviour of the glazing, the post-breakage performance is also assessed. Furthermore, the structural design of glass-polycarbonate composite panels requires a profound knowledge of the material properties and the interaction of multiple layers in the composite construction. The parameters required are determined in a large number of experimental research and form the basis for a suitable design concept of composite panels.

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Sandwichelemente mit Glas als äußere Deckschicht erfordern bisher für eine Verwendung in der Fassade von Gebäuden den Einsatz von mechanischen oder adhäsiven Verbundmitteln. Ein Verzicht auf diese Verbundmittel ist hinsichtlich Ressourcen- und Energieeinsparung sowohl bei der Herstellung als auch in der Anwendung vorteilhaft. Der vorliegende Aufsatz berichtet über experimentelle Untersuchungen zum Verbundverhalten zwischen Polyurethan-Hartschaum und verschiedenen Oberflächen von Floatglas ohne und mit Haftvermittler im Rahmen der Entwicklung eines verbundmittelfreien Glas-Hartschaum-Beton-Sandwichelements. Die Ergebnisse aus Haftzug- und Scherversuchen zeigen, dass eine im Sandstrahlverfahren aufgeraute Glasoberfläche zu kohäsivem Versagen im Hartschaum führt. Mit den beiden herstellungsbedingt verschiedenen Glasoberflächen für die Atmosphären- und Zinnbadseite erfolgt das Versagen zwischen Hartschaum und Glas adhäsiv. Die Verbunde ohne Haftvermittler weisen keine signifikanten Unterschiede zwischen Atmosphären- und Zinnbadseite auf. Insgesamt erzielen die Prüfkörper mit Haftvermittler höhere Werte für die Haftzug- und Scherfestigkeit. Aus licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Bruchflächen geht hervor, dass der verwendete Haftvermittler einen deutlichen Einfluss auf die Benetzbarkeit der Glasoberfläche und die Porenausbildung des flüssigen Polyurethan-Hartschaums aufweist. Der Verbund zwischen Beton und Hartschaum ist in Teil 1 des Aufsatzes beschrieben.

Bond in glass-rigid foam-concrete sandwich elements - part 2: experimental investigations on the bond between concrete and rigid foam
Sandwich elements in building envelopes with facing layer made of glass require currently mechanical or adhesive connectors. The absence of these connectors is of interest in terms of resource and energy savings both in production and in the building envelope. This paper reports on the bond behaviour between polyurethane rigid foam and float glass with different surfaces without and with the use of a bonding agent. The studies are part of the development of a glass-rigid foam-concrete sandwich element without additional adhesives and mechanical connectors. The results of adhesive tensile and shear tests show that a sandblasted roughened glass surface resulted in cohesive failure in the insulation layer. The production-related different glass surfaces on atmosphere and tin side come to an adhesive failure between insulation layer and glass. Composites of glass and insulation layer without adhesion agent show no significant differences between the atmosphere and the tin side. Overall, the test specimens with bonding agents achieved higher levels of adhesive tensile and shear strengths. Light and electron microscopic studies of the fractured surface show that the bonding agent has a significant influence on the wetting and pore formation of the liquid polyurethane. The composite of the polyurethane rigid foam and concrete is described in part 1 of the paper.

Der Baustoff Glas ermöglicht in der heutigen Architektur auch großformatige Verglasungen für die Gebäudehülle, die durch die hohe Transparenz einen ungestörten optischen Austausch zwischen innen und außen ergeben. Allerdings steigen mit den höheren Anforderungen, insbesondere an die Sicherheit und den Wärmeschutz, auch die Gesamtdicke und das Eigengewicht der Verglasung durch die zunehmende Verwendung von Verbundsicherheitsgläsern und Dreischeiben-Isoliergläsern. Die kontinuierliche Entwicklung im Herstellungsprozess ermöglicht mittlerweile aber auch die baupraktische Anwendung von Dünnglas mit Nenndicken unter 2 mm als Alternative. Dünnglas weist ein niedriges Flächengewicht, allerdings verbunden mit einer geringen Querschnittssteifigkeit, auf. Zur Vermeidung von unzulässigen Verformungen unter einer plattenförmigen Beanspruchung wird Dünnglas beispielsweise mit Polycarbonat zu Verbundtafeln laminiert. Die in zwei Forschungsprojekten am Lehrstuhl für Tragkonstruktion der Universität Siegen entwickelten Dünnglas-Polycarbonat-Verbundtafeln finden Anwendung als vertikale Verglasung aus Einfach- sowie Mehrscheiben-Isolierglas. Der Verbund aus zwei äußeren Dünnglastafeln mit mindestens einer inneren Polycarbonattafel erfüllt die Anforderungen an Verbundsicherheitsglas und erreicht die höchste Widerstandsklasse P8B gegen manuellen Angriff mit einem im Unterschied zu konventionellen Glas-Verbund schlankeren und leichteren Aufbau. Im Rahmen der Weiterentwicklung zu einem Dreischeiben-Isolierglas werden erstmalig alle Schichten für die Angriffhemmung berücksichtigt. Dadurch reduzieren sich für die Sicherheitssonderverglasung mit einem Widerstand gegen manuellen Angriff die Gesamtdicke sowie das Eigengewicht im Vergleich zu üblichen Lösungen unter Einhaltung eines niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten für die aktuellen Anforderungen an den Wärmeschutz.

Innovative security glazing made of thin glass and polycarbonate
In current architecture, the building material glass also enables large-sized glazing for the building envelope, which results due to the high transparency in an undisturbed optical exchange between inside and outside. However, by increasing demands, in particular with regard to security and thermal insulation, the nominal thickness and dead load of the glazing also increase by using laminated safety glass and triple glazing. Meanwhile, the continuous development in the manufacturing process also enables the practical construction application of thin glass with nominal thicknesses below 2 mm as an alternative. Thin glass possesses a low dead load, however, combined with a low cross-sectional stiffness. In order to avoid unacceptable deformations under load, thin glass is laminated, for example with polycarbonate, to a composite panel. The thin glass-polycarbonate composite panels developed in two research projects at the Institute of Structural Design at Universität Siegen are used as vertical glazing made from single composite panels and multi insulated composite panels. The laminate of two outer thin glass panes with at least one inner polycarbonate sheet fulfils the requirements for laminated safety glass and achieves the highest resistance class P8B against manual attack with a cross-section, which is slighter than common glass laminates. As part of the further development towards triple glazing, for the first time, all layers are considered to prevent the manual attack. This reduces the nominal thickness and dead load of the security glazing with resistance against manual attack compared to conventional solutions while considering a low thermal transmittance for the current requirements for thermal insulation.

In this contribution the relevance of dispersion for tunnel construction will be demonstrated on the basis of project experience and an exemplary economic consideration. The authors recommend application of the recently developed test for the prediction of dispersion as well as more intensive use of the corresponding contractual mechanism.
In diesem Beitrag soll anhand von Projekterfahrungen sowie einer beispielhaften ökonomischen Betrachtung die Relevanz der Dispergierung für die Tunnelbaupraxis herausgestellt werden. Die Autoren empfehlen, den vor kurzem entwickelten Versuch zur Prognose der Dispergierung sowie den zugehörigen vertraglichen Mechanismus verstärkt anzuwenden.

In this contribution, we present a new testing method for the prediction of the dispersion of soil in slurry shield tunnelling. It is based on the proven slake durability test equipment but differs substantially regarding the procedure for testing and evaluation. With the results, a substantial data analysis was conducted searching for correlations with typical characteristic soil parameters. For the first time in tunnelling practice, the test enables a qualitative assessment and therefore a prognosis of the expected dispersion based on quantitative values determined in a traceable and reproducible testing method. In addition the test allows for an estimation of the dispersion tendency based on figures for the plasticity and consistency, which are usually collected anyway in the preliminary stages of a tunnelling project. Contractual recommendations are also provided concerning the topic of dispersion.
In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Prognose der Dispergierung beim flüssigkeitsgestützten Schildvortrieb vorgestellt. Durch verschiedene uni- und multivariate Analysen konnte ein Zusammenhang zwischen der Dispergierung und den charakteristischen Kennwerten für die Plastizität und die Konsistenz eruiert werden. Letztendlich besteht nun zum einen die Möglichkeit, den Dispergierungsversuch direkt zur Feststellung der Dispergierungsneigung des anstehenden Baugrunds anzuwenden. Zum anderen kann zur qualitativen Prognose der Dispergierung auf ein Diagramm zurückgegriffen werden, wenn die für bindige Böden üblichen Kennwerte der Plastizitätszahl IP und der Konsistenzzahl IC ermittelt worden sind. Außerdem wird eine Handlungsempfehlung zum vertraglichen Umgang mit der Thematik skizziert.

Biege- und Biegedruckstäbe mit veränderlicher Belastungsrichtung (z. B. Türme unter Windbelastung) können nur dann exakt bemessen werden, wenn deren kleinste Biegebeanspruchbarkeit bekannt ist. Die Herleitung dieser neuen Querschnittswerte führt zu einfachen Gleichungen, die sowohl für die Theorie als auch für die Praxis von Nutzen sein werden.

Deutung der Wünschelrutenmechanik als Stabilitätsproblem.

Es wird das Stabilitätsproblem der Wünschelrute behandelt. Dabei bleibt die Ursache der biologisch-neurologischen Wirkung auf das Muskelspiel der die Rute haltenden Finger infolge exogener Unstetigkeitsstellen offen.

Bericht über Schadensfälle an mit Kunststoffolien abgedichteten Dämmen und Empfehlungen zur funktionsgerechten Ausbildung solcher Abdichtungssysteme.

Die weitgehend skelettierte Stahlbeton-Fassade eines in den Jahren 1958 - 62 in Hamburg errichteten 21geschossigen Hochhauses wurde in den Jahren 1980 - 83 mit Kosten von insgesamt etwa 8 Mio. DM (etwa 500 DM je m² Betonfläche) überwiegend im Spritzbeton-Verfahren, sonst mit kunststoff- modifiziertem Zementmörtel instandgesetzt und abschließend mit Mineralfarbe gestrichen. Abwicklung und Einzelheiten dieser Arbeiten werden beschrieben.

Solarthermische Kraftwerke mit ihren großen thermischen Speichern stellen elektrische Energie planbar und kostengünstig bereit. Die quadratkilometergroßen Kollektorfelder dieser Anlagen bestehen aus beweglichen Leichtbau-Stahlstrukturen, die Spiegelflächen so dem Lauf der Sonne nachführen, dass das konzentrierte Sonnenlicht in Wärme umgewandelt und einem Dampfkraftprozess zugeführt werden kann. Die Anforderungen an die Kollektoren bezüglich Kosten, Steifigkeit und Präzision definieren gemeinsam eine spannende Herausforderung für Ingenieure. Im Bericht wird das Funktionsprinzip der Kraftwerke und ihrer Kollektoren kurz vorgestellt. Am Beispiel zweier moderner Kollektoren - Parabolrinnenkollektor und Heliostat - wird die jeweilige Bauweise und ihre Besonderheiten erläutert werden.

Efficient steel structures for solar thermal power plants
Solar thermal power plants with their large thermal storage system provide dispatchable electric energy at low cost. Their collector fields extend over square kilometers. Collectors consist of light-weight steel structures tracking the sun in a way allowing conversion of concentrated solar radiation into heat to drive a steam power process. Requirements placed on the collectors in terms of costs, rigidity and precision jointly define an exciting challenge for engineers. The report briefly introduces the functional principle of these power plants and their collectors. Using the example of two modern collectors - parabolic trough collector and heliostat - the respective design and their special features are explained.

Nach der Einführung der DIN-Fachberichte sind alle Bauwerksentwürfe nach dem neuen Regelwerk zu bearbeiten. Der Beitrag beschreibt, in welchen wesentlichen Punkten sich Änderungen bei der Entwurfsbearbeitung gegenüber dem bisherigen Vorgehen ergeben. Für die Vorberechnung von Massivbrücken in Längsrichtung werden die maßgebenden Einwirkungen nach altem und neuem Vorschriftenwerk gegenübergestellt. Es wird außerdem gezeigt, daß die Neuerungen bei den anzusetzenden Einwirkungen in einigen Fällen Änderungen bei den bislang gewählten Bauwerkssystemen und -abmessungen erforderlich machen. Die gegenüber einer Bearbeitung nach DIN-Normen besonders zu beachtenden Punkte werden zusammengestellt.

Die Bedeutung von faseroptischen Sensoren hat infolge der verstärkten Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) von Bauwerken und Bauteilen immens zugenommen [1]. Die verteilte faseroptische Dehnungsmessung auf Basis der Rayleigh-Streuung ist dabei ein besonders vielversprechendes Verfahren, welches eine hohe Ortsauflösung und Messempfindlichkeit an jedem Punkt der Messfaser bietet, sodass geringste Dehnungsänderungen erfasst werden können [2]. Allerdings fehlen aktuell Qualitätsstandards, die einen zuverlässigen Einsatz in der Dehnungsmessung gewährleisten. Zur Etablierung solcher Standards sind am Institut für Betonbau an der HTWK Leipzig im Zuge einer Dissertation unterschiedliche Fasercoating-Klebstoff-Konfigurationen für verschiedene Szenarien im Betonbau validiert worden [3]. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Im Vergleich zu den Referenzmessverfahren zeigten die faseroptischen Sensoren Dehnungsverluste durch Coating und/oder Klebstoff von unter 5 % und damit weitaus geringere Werte als entsprechend dem bisherigen Kenntnisstand zu erwarten war.

Validation of distributed fiber optic sensor technology for strain measurement in concrete structures
Because of Structural Health Monitoring (SHM), the importance of fiber optic sensors in civil engineering has increased immensely [1]. An innovative method is the distributed fiber optic strain (DFOS) measurement using Rayleigh scattering [2], also termed distributed sensing. This technique provides a high spatial resolution and measurement sensitivity at each point of the measuring fiber so that the smallest strain changes can be recorded. However, there are no quality standards that guarantee reliable use in strain measurement. To establish such standards, the Structural Concrete Institute at the HTWK Leipzig validated the use of different fiber coating adhesive configurations for scenarios in concrete construction [3]. The results are promising: Compared to the reference measurement methods, the fiber optic sensor technology showed strain losses due to coating and/or adhesive of less than 5 %; and less than the data of the literature.

Über die Erfahrungen bei der Anwendung von Stabwerkmodellen bei der praktischen Konstruktion im Stahlbetonbau.

Industriell vorgefertigte, sternförmige Module bilden aneinandergereiht die Seele zwischen zwei orthogonalen Seilnetzen und geben dem Seelentragwerk seinen Namen. Die Seile sind gegen die Seele vorgespannt und stabilisieren das System. So entsteht ein räumliches Tragwerk, bei dem die orthogonalen Seilnetze (Strukturseile) vorwiegend die Form bestimmen und Einzelseile (Tragseile) durch ihren dem Kraftfluß angepaßten Verlauf die wesentlichen Anteile der Lastabtragung übernehmen. Die Module sind im Prinzip alle gleich und können zu jeder beliebigen, ebenen, einfachen und doppelt gekrümmten Flächen gefügt werden. Das Seelentragwerk eignet sich vorwiegend zur Abtragung leichter Lasten bei großen Spannweiten. Es wurde als Pilotprojekt auf dem IGA-Gelände in Stuttgart bei den Wonbauten "Wohnen 2000" erstellt und zeigt als Ausschnitt eines weitgespannten Glasdaches eine seiner Einsatzmöglichkeiten.

An drei ausgeführten Projekten wird die Anwendung von Stabwerkmodellen bei der Bemessung und Konstruktion im Stahlbetonbau gezeigt.

Die neue Eissporthalle in München besteht aus einer aufgeständerten Spannbetondecke mit übergestülpter Dachkonstruktion aus Stahl. Die Betondecke ist in beiden Richtungen ohne Verbund vorgespannt und ermöglicht dadurch mit einer Deckenstärke von 35 cm in Längsrichtung eine Spannweite von 10,80 m. Das leichte Stahldach aus Trapezblech ist an Stahlrahmen aufgehängt, die separat vom Betonfachwerk gegründet sind. Die Rahmenriegel sind als Vierendeelträger ausgebildet, dessen Öffnungen über eine Gewichtsminimerung bei optimaler Materialausnutzung gefunden wurden.

Das neue Verwaltungsgebäude der Datenverarbeitungsgesellschaft (dvg) Hannover wurde mit drei gekrümmten Glasdächern wellenförmig überdacht. Für die insgesamt 15000 m² großen Flächen kam das Triax-Tragsystem zur Anwendung. Bei diesem modularen Bausystem werden die Module (Triaxe) zu einer weitgehend frei formbaren Fläche aneinandergereiht und durch eine untere Seilebene geometrisch fixiert. Alle Seile und Module werden konfektioniert auf die Baustelle geliefert. Bauseits wird die Konstruktion dann nur noch zusammengeschraubt oder -gesteckt. Triax, Biax und Uniax bilden eine Baumodularfamilie, mit der unterschiedliche Randbedingungen für Tragwerk und Erscheinungsbild realisiert werden können.