Bei der Belastung eines Bauteils entstehen durch die innere und äußere Schädigung elastische Wellen, die unmittelbar von den Schadensherden (Risse, Mikrobrüche) abgestrahlt werden - analog zu Erdbebenwellen. Mithilfe der Schallemissionsanalyse (SEA) und unter Verwendung geeigneter Sensoren, welche an der Oberfläche des Bauteils befestigt sind, können diese Signale aufgezeichnet und ausgewertet werden. Die Fehlstelle produziert quasi selbst das Messsignal, was als Vorteil gegenüber anderen Messverfahren (wie Ultraschall oder RADAR), die häufig nach dem Eintreten eines Schadensereignisses angewendet werden, angesehen werden kann. Schallemissionssignale werden meist im Ultraschallfrequenzbereich ausgewertet und in Fachkreisen oft auch als mikro-seismische Ereignisse bezeichnet. Im Gegensatz zur Ultraschalltechnik, bei der die Messergebnisse eher mit den geometrischen Eigenschaften eines Defektes verknüpft sind, weswegen das Bauteil in der Regel abgescannt wird, ist die Schallemissionsanalyse eng mit den irreversiblen (unelastischen) Deformationen in einem unter Last stehenden Bauteil verbunden. Ort und Charakter der Quellsignale sind daher im Gegensatz zur Ultraschalltechnik zunächst unbekannt. Eine sichere Interpretation der Schallemissionssignale wird in vielen Fällen erst möglich, wenn die Quellen dieser Geräusche (die Hypozentren) lokalisiert werden können. Der Anwendungsbereich erstreckt sich beispielsweise auf die Detektion der Rissentstehung, der Analyse des Rissfortschritts oder der Rissuferreibung. Diese Vorgänge sind oft mit einem vorangegangenen inneren Spannungsaufbau verbunden, der u. a. mechanische oder thermische Ursachen haben kann. Die SEA ist deswegen prädestiniert, Bauteile und andere Strukturen im Routinebetrieb unter Last zu überwachen. Im Folgenden werden nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen einige Beispiele für Anwendungen im Bereich Bauteildesign und Materialforschung sowie Beispiele von Anwendungen bei Messungen an Infrastrukturbauwerken aus bewehrtem Beton gegeben.

Acoustic emission monitoring applications for concrete structures
When structures are loaded they experience internal and external damage which causes the release of elastic waves. These waves radiate outward from the damage source (cracking, micro-fracture) similar to earthquakes. With sensors mounted to the surface, acoustic emission (AE) monitoring captures and analyses these signals. Compared to other techniques such as ultrasonic testing or RADAR which are typically applied after damage has occurred, in AE monitoring the damage source itself generates and thus is represented in the signal which is an advantage. Typically, the ultrasonic frequency range of AE signals - often referred to as micro-seismic events - is analyzed. In contrast to ultrasonic techniques where the recorded signals are usually associated with the geometry of a defect, which is why a member is typically scanned over an area, AE are also related to the irreversible (inelastic) deformations of a member under an applied load. Location and character of the source signals are therefore initially unknown. A reliable interpretation of AE signals is often only possible when the sources (hypocenters) can be located. Applications include crack detection and monitoring of crack propagation or crack surface friction. AE events are often related to a prior mechanical or thermal stress accumulation. AE techniques are therefore particularly well suited for in-service monitoring of structural or mechanical members. In this paper, after an introduction to the basics of the method, examples for applications in member design, material science and applications on reinforced concrete structures are presented and discussed.

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Der Beitrag behandelt die häufig vorkommenden biegebeanspruchten Bauteile mit rechteckförmigem Querschnitt aus normalfestem Normalbeton C 20 bis C 50 mit einseitiger Bewehrung aus Betonstahl BSt 500. Bei der Berechnung der Durchbiegung w wird das Betonkriechen und -schwinden berücksichtigt, bei der Berechnung der Rißbreite w_k und der Spannungen σ_c und σ_s das Kriechen allein.

Die systematische Auswertung historischer und aktueller Literatur bildet die Grundlage für den folgenden Abriß zur Entwicklung der Brückenlager. Er folgt der chronologischen Ausbildung verschiedener Generationen von Brückenlagern: von den ersten Lagern aus Holz, über eiserne und stählerne Lager hin zur Verwendung von Kunststoffen für die heutige Brückenlagertechnik und begrenzt sich auf die für die Gesamtentwicklung wesentlichen Lagertypen. Die Geschichte der Brückenlager reflektiert zum einen den technischen Fortschritt der letzten zwei Jahrhunderte, zum anderen auch die Möglichkeit, auf technische Herausforderungen durch veränderte Sichtweisen und Konstruktionsmethoden zu reagieren.

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Nachrichten:
Kordes in FIDIC-Vorstand gewählt / Vorbereitungen für die führende Baufachmesse bautec 2016 im Norden und Osten Deutschlands laufen auf Hochtouren / Schüßler-Preis 2015 in Aachen verliehen / Wettbewerb Auf IT gebaut - teilnehmen und gewinnen

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At this year's International Planning Design and Construction (IPDC) Workshop of the Unit of Project and Construction Management (i3b) of the University of Innsbruck, a selected group of tunnelling engineers took a closer look at the state of the art of hard rock tunnel boring machines and the challenges of tunnelling systems along the Brenner axis. The three currently active construction contracts using mechanized tunnelling technology at the Brenner Base Tunnel have an intersection of comparable geological/geotechnical conditions (quartz phyllite, schist, gneiss and granite) and yet different machine types were selected: a Gripper TBM for the Tulfes-Pfons exploration tunnel - H33, three Double Shield machines for the Mauls 2/3 contract and four Single Shield machines for contract H51. The focus of this workshop was accordingly: from geology/geotechnics to the key specifications of the TBM as a basis, followed by the consideration of the type-independent TBM parameters, the differences as well as advantages and disadvantages of the three machine types and finally an outlook into the future regarding further developments and need for innovation. This article summarizes the contents of the workshop.
Beim diesjährigen International Planning Design and Construction (IPDC) Workshop des Arbeitsbereichs für Baubetrieb, Bauwirtschaft und Baumanagement (i3b) der Universität Innsbruck beschäftigte sich ein ausgewählter Kreis von Tunnelbauern mit dem Stand der Technik von Hartgesteinstunnelbohrmaschinen und den Herausforderungen der Vortriebssysteme entlang der Brennerachse. Die drei derzeit laufenden Baulose mit maschineller Vortriebstechnik am Brenner Basistunnel weisen eine Schnittmenge an vergleichbaren geologisch/geotechnischen Verhältnissen (Quarzphyllit, Schiefer, Gneis und Granit) auf, und trotzdem wurden jeweils unterschiedliche Maschinentypen gewählt: Eine Gripper-TBM für den Erkundungsstollen Tulfes-Pfons - H33, drei Doppelschildmaschinen für das Baulos Mauls 2/3 und vier Einfachschildmaschinen für die Vortriebe im H51. Daraus wurden die Schwerpunkte des Workshops abgeleitet: Der Weg von der Geologie/Geotechnik zu den Schlüsselspezifikationen der TBM, als Grundlage gefolgt von der Betrachtung der typenunabhängigen TBM-Parameter, den Unterschieden sowie Vor- und Nachteilen der drei Maschinentypen und abschließend einem Ausblick in die Zukunft hinsichtlich Weiterentwicklungen und Innovationsbedarf. Dieser Beitrag fasst die Inhalte des Workshops zusammen.

The articles deals with the recording of crack width changes and temperature developments in a road tunnel constructed of waterproof concrete. As part of the planning of repair concepts, specifically the repeatedly necessary repair of cracks in the reinforced concrete lining, crack widths and temperature effects were recorded for more than one year at selected locations. This enabled the determination of the relationship between cracking behaviour and temperature changes. The article describes the significant findings of this investigation programme.
Der Beitrag behandelt die Erfassung von Rissbreitenänderungen und Temperaturentwicklungen an einem Straßentunnel, der aus einer wasserundurchlässigen Betonkonstruktion erstellt wurde. Für wiederkehrende notwendige Instandsetzungen an Rissen der Stahlbetoninnenschale wurden im Zuge einer Ausarbeitung zu möglichen Instandsetzungskonzepten über ein Jahr lang im Tunnel an ausgewählten Stellen Rissbreiten und Temperaturverläufe erfasst. Dabei konnten auch Zusammenhänge zwischen dem Rissverhalten und dem Temperatureinfluss herausgestellt werden. Nachfolgend wird über wesentliche Erkenntnisse dieses Untersuchungsprogramms berichtet.

For the construction of the 4.2 km long Brixlegg tunnel, it was necessary to lower the water table by 50 m inside the mountain. This proved to have a bad effect on the artesian mineral and healing water springs at Bad Mehrn. To protect these, the responsible water authority prescribed a lining of the tunnel waterproof to 6 bar, in order to ensure that the groundwater table could rise again after the completion of tunnelling.
After the pressure tight tunnel lining had been successfully completed with the intended grout canopy at the transition from the pressure-tight to the drained sections of the tunnel, the groundwater initially rose quickly, but then stagnated after a few months. Continuous monitoring in the tunnel showed increasing high water pressures of up to 3 bar at the invert of the drained tunnel, despite functioning drainage at the sides.
Extensive investigations led to the supposition that this was not large-area seepage of water in the rock mass but rather localised lateral seepage along the old temporary construction drainage, which had been grouted. Targeted additional grouting was therefore carried out in the area of the old drainage and its filter bodies, which was very successful. The ingress of water into the drained section was completely stopped with the result that the water table started to rise again. The artesian flow of mineral water in Bad Mehrn started again on the 18th November 2008 and also has its original mineral content.
The additional grouting work led to hydrogeological and geotechnical knowledge, which could also be useful for future projects. In particular, the grouting of a construction drainage with its filter body at water pressures of 5 bar represents a special measure, which needs to be prepared in detail. Later leaks in this area lead to horizontal hydraulic short-circuits in the rock mass, which under some circumstances could considerably impair the intended purpose of a pressure-resistant tunnel lining to protect a water reservoir in the rock mass.

Beim Bau des 4,2 km langen Tunnels Brixlegg wurde im Gebirgsinneren eine Absenkung des Bergwasserspiegels um 50 m erforderlich. Es kam dadurch zu einer Beeinträchtigung der artesisch austretenden Mineral- und Heilwasserquellen von Bad Mehrn. Zu ihrem Schutz hatte daher die Wasserrechtsbehörde eine bis 6 bar druckdichte Auskleidung des Tunnels vorgeschrieben, um nach Vortriebsende eine Wiederaufspiegelung des Bergwassers zu gewährleisten.
Nach erfolgreichem druckdichten Tunnelausbau mit den planmäßig vorgesehenen Injektionsschirmen am Übergang vom druckdichten zum dränierten Tunnelbereich stellte sich zunächst eine rasche Bergwasseraufspiegelung ein, die aber nach einigen Monaten stagnierte. Laufende Kontrollen im Tunnel zeigten zunehmende, hohe Wasserdrücke bis zu 3 bar im Sohlbereich des dränierten Tunnels trotz funktionstüchtiger Ulmendränagen.
Umfangreiche Untersuchungen ließen vermuten, dass es sich dabei nicht um großräumige Wasserumläufigkeiten im Gebirge handelt, sondern um lokale Umläufigkeiten längs der alten verpressten Bauwasserdränage. Es wurden deshalb gezielte Nachinjektionen im Bereich der alten Baudränage und ihrem Filterkörper durchgeführt, die sehr erfolgreich waren. Der Übertritt von Mineralwasser in den dränierten Bereich wurde vollständig gestoppt, sodass die Bergwasseraufspiegelung wieder einsetzte. Seit dem 18. November 2008 tritt das Mineralwasser in Bad Mehrn wieder artesisch aus und weist auch die ursprüngliche Mineralisation auf.
Bei den Nachinjektionen wurden hydrogeologische und geotechnische Erkenntnisse gewonnen, die auch für künftige Bauvorhaben hilfreich sein können. Insbesondere stellt die Verpressung einer Baudränage mit ihrem Filterkörper bei Wasserdrücken von 5 bar eine Spezialmaßnahme dar, die im Detail vorbereitet werden muss. Spätere Undichtigkeiten in diesem Bereich führen zu horizontalen hydraulischen Kurzschlüssen im Gebirge, die unter Umständen den angestrebten Schutz eines Bergwasserkörpers mithilfe einer druckdichten Tunnelauskleidung stark beeinträchtigen.

An den beiden zwischen 1998 und 2000 bei Ladbergen errichteten Stabbogenbrücken im Zuge der BAB A1 über den Dortmund-Ems-Kanal (DEK) wurden schon kurz nach der Fertigstellung ein übermäßiger Verschleiß an den PTFE-Scheiben der Kalottenlager und deutliche, knarrende Geräusche an den Auflagerpunkten der Kalottenfestlager festgestellt. Da es bereits an Kalottenlagern vergleichbarer Stabbogenbrücken ähnliche Schäden gegeben hatte, wurden zur genaueren Ermittlung der Schadensursachen Verkehrszählungen sowie umfangreiche Messungen am Bauwerk und an den Lagern durchgeführt. Auf der Grundlage von Bauteilversuchen an der Bergischen Universität Wuppertal mit ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) wurde ein modifiziertes Kalottenfestlager mit einer umlaufenden UHMWPE-Anschlagfläche entwickelt.

Bearing replacement at the bowstring bridges over the Dortmund-Ems canal in the lane of the highway A1 near Ladbergen.
The bowstring bridges over the Dortmund-Ems canal in the lane of the highway A1 near Ladbergen showed after a short period a frictional wear of the sliding material of the spherical PTFE bearings. In addition at the fixed bearings creaking noises occurred. In the past the bearings of comparable bridge showed a similar behaviour and comparable damages. Therefore the road administration decided to perform a detailed research program in combination with in situ measurements at the bridge in order clarify the cause of the damage and the short design life of the bearings. The paper gives an overview of the measurements and the research work. Based on the results of special tests, performed at the University of Wuppertal, and the new insides of the measurements a modified fixed spherical bearing was developed, where the contact area for the horizontal fixing is made of UHMWPE.

Im Verlauf von Instandhaltungs- und Sanierungsmaßnahmen kann es erforderlich werden, Reparaturschweißungen an Bauwerken unter dynamischer Beanspruchung, d. h. bei gleichzeitiger Bewegung der Schweißnahtflanken durchzuführen. Aufgrund des Fehlens von technischen oder normativen Regelungen ist eine derartige Vorgehensweise im bauaufsichtlichen Bereich nicht zulässig, so dass häufig aufwendige Entlastungskonstruktionen zur Fixierung der Nahtflanken notwendig werden. In einigen Fällen lässt sich die dynamische Beanspruchung auch nicht beseitigen und damit eine Nahtflankenbewegung nicht verhindern. Mit Hilfe schweißtechnischer Simulationen in einer zweiachsigen, vollautomatischen Prüfmaschine wird daher untersucht, inwieweit Schweißungen unter Bewegung sinnvoll herzustellen sind. In der nachstehenden Ausführung werden Ergeb-nisse zum statischen und dynamischen Tragverhalten unter Bewegung geschweißter Nähte gezeigt.

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1. Bayerischer Brandschutzkongress
Industrietage Wassertechnik
Baufachschaftenkonferenz 2012

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