Steigende Beanspruchungen insbesondere durch Schwerlastverkehr und altersbedingte Tragfähigkeitsdefizite älterer Brückenbauwerke führen dazu, dass zahlreiche Betonbrücken instand gesetzt oder verstärkt werden müssen. Um einen Beitrag zur konstruktiv und wirtschaftlich erfolgreichen Durchführung zukünftiger Verstärkungsmaßnahmen zu leisten, wurde im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) eine Erfahrungssammlung zu “Verstärkungen älterer Beton- und Spannbetonbrücken” erstellt [1]. In der Dokumentation wird ein Überblick über den Stand der Technik der im Massivbrückenbau eingesetzten Verstärkungstechniken gegeben, und insgesamt 76 durchgeführte Verstärkungsmaßnahmen werden ausgewertet. Repräsentative Verstärkungsmaßnahmen werden in anonymisierter Form detailliert vorgestellt. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über die in Kürze erscheinende Erfahrungssammlung [1], wobei die wesentlichen Erfahrungen der ausgewerteten Anwendungsfälle vorgestellt werden.

Experiences on the Strengthening of Concrete Bridges
Increasing loads, in particular by heavy-duty traffic, and age-related load-bearing deficits of older bridges result in the need of repairing and strengthening numerous concrete bridges. In order to contribute to a successful realization of future strengthening measures, a collection of experiences focusing on economical and constructive perspectives was provided on behalf of the German Federal Highway Research Institute (BASt). In this documentation [1], an overview is given on the state of the art of strengthening technologies for reinforced and prestressed concrete bridges, and the experiences of 76 strengthening measures are summarized. Representative strengthening measures are presented in anonymized form. This report describes the new documentation [1], and essential experiences of the evaluated cases of application are introduced.

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Der notwendige Ausbau maritimer erneuerbarer Energien bedingt die eingehende Untersuchung von strukturellen Belastungsgrenzen und potenziellen Umwelteinflüssen von Offshore-Strukturen. Großmaßstäbliche Versuchseinrichtungen nehmen hierbei eine wichtige Rolle ein, da nur hier Belastungen, die sich mit der Expansion von Offshore-Strukturen in größere Wassertiefen ergeben, realitätsnah untersucht werden können. Von besonderer Bedeutung für die Bemessung von Offshore-Strukturen ist eine realistische Abbildung der komplexen Überlagerung von Wellen und Strömung, die bisher nur in wenigen Versuchseinrichtungen großmaßstäblich möglich ist. Mit der Erweiterung des Großen Wellenkanals (GWK) in Hannover zum GWK+ wird ab 2022 die erste Versuchsanlage dieser Art in Deutschland zur Verfügung stehen. Die Planung und Konstruktion der Einleitung einer zusätzlichen Strömung in einen Wellenkanal mit dem Ziel der Erreichung natürlicher Strömungszustände stellt eine große Herausforderung dar. Als wesentliche strömungstechnische Komponente soll daher in diesem Beitrag die Entwicklung der Strömungseinleitung in den erweiterten GWK vom Entwurf bis hin zu einer Optimierung durch ein eigens hierfür geschaffenes 1:10-Modell beschrieben werden. Einblicke in die Umsetzung, die strömungstechnischen Herausforderungen sowie die Optimierung der Strömungseinleitung in einen Wellenkanal mittels Leitwände und verstellbarer Lamellen sowie die Passfähigkeit eines 1/15-Potenzgesetzes für das vertikale Strömungsprofil werden gegeben.

GWK+: extension of the large wave flume in Hannover - analysis of current inlet
The necessary expansion of maritime renewable energies requires the detailed investigation of structural load limits and potential environmental impacts of offshore structures. Large-scale test facilities play an important role in this context, as they provide the rare opportunity to investigate offshore structures in large scale under realistic conditions. Of particular importance for the design of offshore structures is a realistic representation of the complex superposition of waves and currents, which is currently only possible in a few large-scale test facilities. With the extension of the large wave flume (GWK) in Hannover to the GWK+, the first test facility of this kind in Germany will be available from 2022. The design and construction of an additional current inlet into a wave channel represents a major technical challenge. The design of the current inlet must ensure that flow conditions similar to those in nature can be reproduced in the study area of the wave channel. As an essential flow component, this paper will therefore describe the development of the current inlet into the extended GWK from the design stage to further optimization by means of a 1:10 model created specifically for this purpose. Insights into the implementation, the flow-related challenges as well as the optimization of the current inlet into the wave flume by means of guiding walls and adjustable guiding vanes, and the general suitability for the approximation of the vertical velocity profile as a 1/15 law are presented.

Many problems in engineered rock faces involve evaluation of the efficiency of rockfall mitigation measures, specifically rockfall dams, embankments and catch nets. Existing rockfall trajectory models are not suited for this purpose because they do not consider the non-linear dynamics of rock motion, which is highly dependent on rock size, shape and impact configuration. In this paper, we discuss the application of the new 3D rockfall modelling tool RAMMS::Rockfall, which computes rock-ground interactions using hard-contact impact mechanics. The model is applied to evaluate the effectiveness of a rockfall bank at the Geobrugg/WSL test site in Walenstadt, Switzerland.
Viele Fragestellungen bezüglich Steinschlagschutz betreffen die Effizienz von Schutzsystemen, vor allem bei einer Neubeurteilung von Steinschlagschutzwällen, -dämmen sowie flexiblen Fangnetzen. Viele bestehende Steinschlag-Trajektorien-Modelle sind nicht geeignet für diesen Zweck, da sie das nichtlineare Verhalten der Steinbewegung, die stark von der Größe und Form der Sturzblöcke sowie den Aufschlagparametern abhängt, nur ungenügend abbilden. In dem vorliegenden Beitrag wird die Anwendung des neuen 3D-Steinschlagmodells RAMMS::Rockfall vorgestellt, das die Interaktion zwischen Stein und Untergrund mittels mechanischer Modelle berechnet, die von einem harten Kontakt zwischen den beiden Einflussgrößen (Stein und Untergrund) ausgehen. Das Berechnungsmodell wird an einem Fallbeispiel angewendet, um die Effizienz eines Steinschlagdamms in der gemeinsamen Testanlage der Firma Geobrugg AG und der WSL in Walenstadt, Schweiz, zu überprüfen und neue Schutzmaßnahmen zu planen.

The steep slope along the river Rhine between the German villages of Lorch and Assmannshausen is called the “Teufelskadrich”. The railway line of German federal railways and the motorway run alongside the river Rhine between the foot of the slope and the riverbank. In July 2008, after heavy rain and thunderstorms, several landslides and small debris flows occurred in the area, closing the railway line for several days. Twelve flexible ring net barriers were designed, manufactured and installed within two months as part of an emergency procedure. These lightweight ring net barriers are quick to install and are suitable for slopes with difficult access. They can also blend in with nature once installed, which was important in the “Teufelskadrich” area as the valley is a popular tourist destination. With the new barriers installed on the slope, mobilised landslide or debris flow material is drained and retained by the filtering effect of the ring net barriers. As an additional measure, some of the deposited debris has been stabilised using a slope stabilisation system, utilising high-tensile chain link mesh and soil nails. Most of the future material is thus already retained in the catchment area, further reducing erosion and limiting mass mobilisation in case of an event.
Im Teufelskadrich, einem zwischen Lorch am Rhein und Assmannshausen gelegenen steilen Abhang des Rheinischen Schiefergebirges, wurde infolge von Hangrutschungen und kleineren Murgängen im Juli 2008 die dortige Hauptbahnverbindung für mehrere Tage unterbrochen. Auslösendes Moment der Massenbewegungen waren Starkniederschlagsereignisse im Zuge eines Gewitters. Im Rahmen einer Sofortmaßnahme wurde innerhalb von zwei Monaten in enger Zusammenarbeit zwischen DB AG, Planer, Produkthersteller und ausführenden Bauunternehmungen ein in Deutschland neuartiges Schutzsystem aus zwölf flexiblen Ringnetzbarrieren realisiert. Diese Systeme eignen sich durch ihre einfache und schnelle Installation im schwer zugänglichen Gelände, ohne dabei das touristisch geprägte Landschaftsbild der “Loreley-Region” des Rheins stark zu beeinträchtigen. Zukünftige Murgangereignisse sollten folglich nicht mehr zu einem Stillstand des Bahnverkehrs und einer Gefährdung von Mensch und Infrastruktur in diesem Gebiet führen.

Die geologische Vortriebsdokumentation bei Hydroschildvortrieben ist aufgrund der im Regelbetrieb unzugänglichen Ortsbrust im Vergleich zu konventionellen Vortrieben erschwert und wurde daher in der Vergangenheit häufig vernachlässigt. Die Erfahrung aus zwei Vortrieben im Unterinntal/Tirol zeigt jedoch, dass trotz dieser erschwerten Bedingungen eine Vortriebsdokumentation möglich und zielführend ist. Der vorliegende Beitrag beschreibt die ingenieurgeologische Vortriebsdokumentation bei Hydroschildvortrieben, die sich aus einer indirekten und einer direkten Dokumentationsweise zusammensetzt. Als indirekte Dokumentation wird dabei die Erfassung der Eigenschaften des Ausbruchsmaterials im Regelvortrieb bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird bei der direkten Dokumentation das Gestein während eines Drucklufteinstiegs an der Ortsbrust begutachtet. Aus der Kombination beider Dokumentationsweisen und der Einbeziehung weiterer Informationen aus dem Vortriebsgeschehen ergibt sich ein gutes Abbild der aufgefahrenen geologischen Verhältnisse. Des Weiteren ist die Kenntnis der geologischen Gegebenheiten eine Voraussetzung für die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Baugrund und Maschine.

Characterisation of engineering geological documentation of slurry shield drives - practical experience from construction lots H3-4 und H8 in the Lower Inn Valley.
The engineering geological documentation of slurry shield drives is limited due to adverse accessibility of the tunnel face during a slurry shield drive. Due to this reason, an extensive geological documentation was rather an exception than default in the past. A detailed engineering geological documentation has been established during two slurry shield drives in Tyrol/Austria, which showed that geological documentation is possible and contributes well to supporting the site management. The documentation comprises two parts: the indirect documentation of the excavated material and the direct documentation of the tunnel face under hyperbaric air support during maintenance interruptions. Combining the results of indirect and direct documentation leads to a complete and detailed picture of the geological conditions. Therefore it will become possible to compare the prognosis to the encountered condition. Furthermore profound consideration of geological aspects leads to a better understanding of interactions between building ground and slurry shield drive.

Die Kunst, Gewölbekappen freihändig, also ohne Schalung, zu errichten, wird heutzutage nur noch von wenigen Spezialisten beherrscht und ist bei Architekten weitgehend unbekannt. Aus der historischen technischen Literatur lassen sich jedoch Informationen darüber gewinnen, die durch eine kritische Analyse zugänglich werden. Am Lehrstuhl Tragwerksplanung der Technischen Universität Dresden wurde zum besseren Verständnis ein Versuchsbau errichtet.

An einer frei geformten Schalenkonstruktion werden die Möglichkeiten des Mauerwerks jenseits von senkrechten ebenen Bauelementen ausgelotet. Die Form wurde mit skulpturalen Arbeitstechniken entwickelt und auf Basis einer numerischen Modellierung schrittweise so weit optimiert, dass sie standfest wurde. In der Umsetzung im Maßstab 1:1 konnte die praktische Realisierbarkeit demonstriert werden.
Das Projekt zeigt die Formbarkeit von Mauerwerk auch im Rahmen der allgemeinen technischen Anforderungen an Mauerwerksbau sowie die Wege, wie sich dies erreichen lässt. Dabei erweist sich auch die Machbarkeit geometrisch komplexer Schalenkonstruktionen aus Mauerwerk.
Eine weitere Besonderheit des Projekts liegt in dem Ansatz, mit Hilfe moderner Informationstechnik wie in einem industriellen Prozess einen direkten Informationsfluss von der Planung zur Fertigung zu etablieren. Für die Randträger der Schale wurde ein Konstruktionsdetail zur Bewehrung des Mauerwerks quer zur Lagerfuge entwickelt.

Die Wirksamkeit der Schweißnahtnachbehandlung durch höherfrequente Hämmerverfahren (HFH) zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit wurde bereits durch eine Vielzahl von Studien belegt. Durch die robotergesteuerte Anwendung der HFH-Verfahren soll die Schweißnahtnachbehandlung in den Herstellprozess automatisiert geschweißter Bauteile integriert werden können und ein wirtschaftlicher Einsatz der HFH-Behandlung innerhalb der Serienfertigung ermöglicht werden. Zudem kann eine automatisierte Qualitätskontrolle in den Nachbehandlungsprozess eingebunden werden, die eine genauere Vermessung der Nahtgeometrie als konventionelle Messmethoden ermöglicht. Dieser Beitrag befasst sich mit der gerätespezifischen Entwicklung einer robotergesteuerten Anwendung der HFH-Nachbehandlung mit dem HiFIT-Gerät sowie einer automatisierten Qualitätskontrolle. Anschließend wird die Verifizierung der Wirksamkeit der automatisierten HFH-Nachbehandlung anhand von Ermüdungsversuchen und der Vermessung der Eindruckgeometrie dargestellt.

Automated post weld treatment by High Frequency Impact Treatment
The effectiveness of post weld treatment by High Frequency Mechanical Impact Treatment (HFMI) to increase the fatigue strength has already been proven by numerous studies. An automated application of HFMI-treatment can be integrated in the manufacturing process of automated welded constructions and enables an economical use of HFMI-treatment within series production. Furthermore, an automated quality control can be embedded in a robot-controlled HFMI-process, which enables a more precise measurement of the weld geometry than conventional measuring methods. This article covers the device-specific development of a robot-controlled application of HFMI-treatment by the HiFIT-tool as well as an automated quality control. Following, the verification of the effectiveness of an automated HFMI-treatment by fatigue tests and the measurement of the geometry of the HFMI groove is presented.

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Das Schwingungsverhalten von Ingenieurkonstruktionen aus Stahl- , Stahlbeton- und Spannbeton führt bei Anregung durch Wind, Verkehr, Personen oder Erdbeben trotz statisch ausreichender Bemessung oftmals zu gebrauchstauglichkeitskritischen Zuständen. Dies ist zum einen durch den Trend zu immer schlankeren Bauwerken begründet, zum anderen auch durch Schwierigkeiten bei der Abschätzung des dynamischen Verhaltens in der Planungsphase. Treten kritische Schwingungszustände nach Fertigstellung der Konstruktion auf, so können diese durch den Einsatz von passend abgestimmten Schwingungstilgern effektiv reduziert werden. Der in diesem Artikel vorgestellte Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen stellt eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum konventionellen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger dar. In der Folge werden die theoretischen Grundlagen näher erläutert sowie die Funktionsfähigkeit anhand zahlreicher Laborversuche demonstriert und neue Wege zur aktiven Steuerung und optimalen Abstimmung vorgestellt. Schlussendlich werden Vor- und Nachteile des vorgestellten Flüssigkeitstilgers für Vertikalschwingungen von Ingenieurkonstruktionen im Vergleich mit dem klassischen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger diskutiert.

Die Sicherstellung eines ausreichenden Zuverlässigkeitsniveaus im Rahmen der Erhaltung von Bauwerken und insbesondere Betonbrücken, welche durch Verkehrs- und Umwelteinflüsse einer kontinuierlichen Verschlechterung im Laufe ihrer Lebenszeit unterliegen, ist in der Regel eine komplexe und teure Aufgabenstellung. Besonders in Regionen mit Streusalzeinsatz in der Winterzeit beeinflusst die Chloridbelastung sowohl den Entwurf als auch die Erhaltung der Bauwerke durch ihren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit wesentlich. In diesem Beitrag wird eine Bewertungsstrategie für die durch die Chloridbelastung hervorgerufene Zustandsverschlechterung von Betonstrukturen und deren Auswirkung auf das Sicherheitsniveau sowie die verbliebene Lebenszeit an einem Fallbeispiel vorgestellt. Hierbei werden die Entnahme von Proben, deren Untersuchung, die inverse Analyse des Eindringverhaltens und infolge die Prognose der Chloridkonzentration im Bauteil, die Vorhersage der Korrosionsentwicklung über die Zeit und schließlich die Bestimmung des gegenwärtigen und zukünftigen Zuverlässigkeitsniveaus unter Beachtung der normativ festgelegten Grenzzustände für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit behandelt. Schlussendlich werden unterschiedliche Erhaltungsstrategien in Bezug auf die zu erwartenden Lebenszykluskosten verglichen.

Approach for the Assessment of Concrete Structures Subjected to Chloride Induced Deterioration
The maintenance of an adequate safety level of concrete bridges under their gradual degradation due to traffic and environmental actions during service life is an expensive, problematic and questionable task. Chloride ion ingress is an important aspect of durability design and maintenance, especially in regions where winter salt application for traffic safety is common, e. g. for highways. A feasible approach for the assessment of chloride induced deterioration and its consequences on the safety level, remaining service life and thus maintenance planning will be presented by a case study. Steps include the extraction of samples, laboratory test, inverse analysis and prognosis of chloride ingress, prediction of likely corrosion propagation over time and determination of the current and future safety level with regard to code based service limit states and ultimate limit states. Finally different maintenance strategies are compared with respect to the total life cycle costs.

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Alte Stützmauern werfen immer wieder Fragen auf. Sie betreffen das zeitlich veränderliche Tragverhalten, die Langzeitbeständigkeit, die Verfalls- und Versagenszustände und die Handlungsmöglichkeiten in der Bandbreite von Sanierung bis Neubau. Das Bemühen galt deshalb zunächst der Beleuchtung verfügbarer Schadens- und Sanierungsberichte und der Erhellung der Zerstörungsschritte bei mehrschaligem Mauerwerk. An mehreren Beispielen aus dem Thüringer Raum wird etwas überraschend erkennbar, daß Erddrucküberlastung und Versagensvorgänge des Untergrundes in dieser Region eigentlich seltener zu beobachten sind, als die Zerstörungen des Gefügeverbundes im Natursteinmauerwerk selbst. Abschließend wird dennoch der Versuch unternommen, die Sicherheitsmöglichkeiten aus der Sicht der erdstatischen Wirkprinzipien zu ordnen.

Für freistehende aufgelöste Stützwände aus lotrechten Haupttraggliedern mit entsprechneden Zwischenräumen wird ein Lastansatz vorgeschlagen. Dieser Lastansatz soll den Bogen zwischen Stabwänden (Trägerbohlwänden) und den geschlossenen Wänden (Spundwänden) schliessen. Zusätzlich vergleichende Untersuchungen zu aufgelösten Wänden, z.B. zum Einfluss der Scherparameter, zur Frage der Berücksichtigung oder Vernachlässigung des aktiven Erddrucks unterhalb der Sohle und zu geometrischen Relationen (Achsabstand der Träger, Verhältnis Trägerbreite zu Achsabstand u.s.w.). Daraus können Erkenntnisse zur Bedeutung der einzelnen Elemente der Lastannahmen und zur Entwurfsoptimierung gefunden werden.

Alten Stützmauern droht der Standsicherheitsverlust infolge Überlastung und die Entfestigung des Mauerwerkskörpers. Dem geotechnischen Desaster kann durch Bodenvernagelung exzellent vorgebeugt werden. Hauptaufgabe ist dabei die Ermittlung der Nagelkräfte und die sichere Verankerung jenseits des Rutschkörpers, d. h. die Festlegung der erforderlichen Nagellängen und -abstände. Im Beitrag werden drei Kriterien zu den Grenzzustandsberechnungen an Starrkörpern untersucht: Beim Kriterium K 1 müssen die Nägel den Gleitkörper allein zurückhalten, der Altmauer wird kein Erddruck zugemutet. Dies ergibt die größten Nagelkräfte. Kleinere Kräfte folgen aus den Kriterien begrenzte Ausmitte K 2 und der Grundbruchsicherheit K 3. Die Testrechnungen bedingten unterschiedlichen Arbeitsaufwand, erbrachten jedoch nur mäßige Differenzen bei den Ergebnissen. Es erscheint vertretbar, die elementare Lösung K 1 zu nutzen. Wenn Bodenverhältnisse und sonstige Größen realistisch modelliert werden, erhält man damit zuverlässige Werte.

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