Keine Kurzfassung verfügbar.

Das Bundesfernstraßennetz beinhaltet eine große Anzahl von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken, wie Tunnel, Lärmschutzeinrichtungen und Stützwände. Die für diese Bauwerke aufzustellenden Erhaltungsprogramme erfordern nicht nur erhebliche Geldmittel, sondern beeinflussen auch Wirtschaft und Gesellschaft insgesamt. Neben den ständig wachsenden Verkehrsbeanspruchungen zwingen die ungünstiger werdende Altersstruktur und der wirtschaftliche Einsatz der zur Verfügung stehenden Haushaltsmittel alle Beteiligten dazu, die Erhaltung der Bundesfernstraßen zu systematisieren, um auch zukünftig den Verkehrsteilnehmern eine ausreichende Qualität der Verkehrswege zu sichern. Diese Aufgabe wird durch die Anwendung eines umfassenden Management-Systems (Bauwerks-Management-System, BMS) unterstützt und erleichtert. Das BMVBW realisiert ein umfassendes Bauwerks-Management-System mit Teilmodulen für Bundes- und Länderverwaltungen, welches als Hilfsmittel für die Erstellung von Erhaltungsplanungen dient und als Controlling-Instrument die Realisierung von Zielen und Strategien ermöglicht. Angestrebt werden damit eine bundesweite Vereinheitlichung von Planungsverfahren sowie die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit im Rahmen der Erhaltung der Bauwerke des Bundesfernstraßennetzes. Der Beitrag beschreibt neben den bereits existierenden Regelungen und Verfahren die aktuellen Entwicklungen von Verfahren zur Unterstützung der Erhaltungsplanungen, die derzeit für Computeranwendungen bereitgestellt werden. Wesentliche Einzelthemen sind Informationsbereitstellung, Entwicklung von Erhaltungsstrategien und Bewertungsverfahren auf Objekt- und Netzebene.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG-Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 - Leicht Bauen mit Beton - auf die Bereitstellung beanspruchungsgerechter und ressourcenschonender Konstruktionselemente. Angesichts der in ihrer äußeren Form definierten Bauteile wie Decken, Wände und Stützen muss dieses Konzept neben der Anpassung der äußeren Form an die Beanspruchungssituation systematisch um die zielgerichtete Gestaltung der inneren Struktur der Bauteile erweitert werden. Die Technologie des Gradientenbetons bietet hierbei die Möglichkeit, den inneren Aufbau von Betonbauteilen auf die vorliegenden statischen Beanspruchungen und/oder das bauphysikalische Belastungsprofil auszurichten. Die hohen Anforderungen der Gradientenbetontechnologie machen dabei einen ganzheitlichen Ansatz von der Mischungsentwicklung über den Bauteilentwurf bis zur automatisierten Herstellung der Bauteile erforderlich. Durch die Kombination der unterschiedlichen Kompetenzbereiche der Institute für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Werkstoffe im Bauwesen (IWB) und Systemdynamik (ISYS) der Universität Stuttgart konnte eine vollständige Prozesskette zur Herstellung von funktional gradierten Betonbauteilen realisiert werden. Dadurch können gewichtsreduzierte, energieminimierte und vollständig rezyklierbare Betonbauteile entworfen und hergestellt werden.

The technology of graded concrete - From the development of concrete mixtures and the conceptual design to the automatized manufacturing
In accordance with the principle form follows force, the DFG Priority Programme (SPP) 1542 - Leicht Bauen mit Beton - focuses on energy efficient building elements which are designed specifically for desired operational demands. This concept is a specific adaption of the component's inner structure and works in parallel to the optimization of its outer shape which is often limited due to the outer geometry of slabs, walls and supporting pillars. The technology of graded concrete provides an innovative possibility to adapt the inner structure of a concrete component in order to meet defined static and structural-physical requirements. The challenging demands imposed by the technology of graded concrete require a holistic approach including the development of the concrete mixtures, the design of the building components and finally the automatized manufacturing. In collaboration between the departments ILEK, IWB and ISYS of the University of Stuttgart a complete process chain for the manufacturing of functionally graded concrete components was realized. This approach for concrete results in fully recyclable building elements with significant savings in mass and energy.

Eine Vielzahl zerstörungsfreier Prüfverfahren hat in den letzten Jahren Einzug in die Bauwerksuntersuchung gehalten. Um die Aussagekraft der Einzelverfahren zu erhöhen und den wirtschaftlichen Einsatz weiter voranzubringen, lag es nahe, die Verfahren kombiniert auf einer automatisierten Plattform zu montieren. Zu diesem Zweck wurde das BetoScan-System entwickelt. Um weitere Erfahrungen mit dem BetoScan-System zu erhalten, wurde ein langjährig genutztes Parkhaus aus Stahlbeton mit Gussasphaltfahrbahn als Untersuchungsobjekt ausgewählt. Bei der experimentellen Bauwerksuntersuchung wurden die Verfahren Wirbelstrom, Radar, Ultraschall und Mikrowelle zum Einsatz gebracht. Von der Anwendung des Systems und der Auswertung der Ergebnisse wird in diesem Beitrag berichtet.

Automated non-destructive inspection techniques for large reinforced concrete constructions - an example of use
In recent years a variety of non-destructive evaluation methods are more and more used for the inspection of constructions. Increasing the information value of inspections and the economic aspects of applications leads to a combination of methods on an automated system. Therefore, the BetoScan robot was developed. Gaining more experience in applications was realized with the inspection of a car park which was unused for several years. The building was made of reinforced concrete with melted asphalt as floor coating. Within the frame of the inspections eddy current, radar, ultrasound and microwaves were used. The application of the BetoScan system and the results are presented in this article.

Der vorliegende Beitrag schlägt vor, in Fußbodenkonstruktionen an Stelle des massebezogenen Wassergehaltes u(x,t) die relative Luftfeuchte phi Index i (x,t) in den Poren des porösen Baustoffes (Estrich/Beton) zu messen. Im stationären Fall oder im quasi-stationären Fall sind beide Größen durch die Sorptionsisotherme des Baustoffes miteinander verbunden. Es steht ein Meßverfahren für die Bestimmung der relativen Luftfeuchte phi Index i (x,t) zur Verfügung. Die Bewertung der Fußbodenkonstruktionen soll dann zukünftig anhand von Grenzwerten phi Index zul für die relative Luftfeuchte in den Baustoffporen erfolgen. Für verschiedene Anwendungen in der Praxis werden hier Grenzwerte phi Index zul vorgeschlagen.

Keine Kurzfassung verfügbar.

The Emerald Book as a joint work of ITA and FIDIC is the first international standard for contracts in tunnelling and shows the necessity and the need for such regulations. The Geotechnical Baseline Report is the key element and can be combined with Austrian regulations such as ÖN B2203 and the guidelines of the Austrian Society for Geomechanics. Characterised by a balanced risk sharing and embedded in the FIDIC suite, the Emerald Book is an attractive alternative to Central European contracts.
Das Emerald Book als gemeinsames Werk von ITA und FIDIC ist das erste internationale Standardwerk im Tunnelbau und verdeutlicht die Notwendigkeit und den Bedarf an diesbezüglichen Regularien. Der Geotechnical Baseline Report ist das zentrale Element und kombinierbar mit österreichischen Regelwerken wie ÖN B2203 und den Richtlinien der Österreichischen Gesellschaft für Geomechanik. Geprägt von einer ausgewogenen Risikoverteilung und eingebettet in die FIDIC-Suite stellt das Emerald Book eine attraktive Alternative zu den mitteleuropäischen Vertragswerken dar.

The technical development of the new Austrian tunnelling method has made decisive progress in recent decades, although mostly unnoticed by the general public. There is little reason for worry regarding possible or necessary technical developments in the future. What is dangerous for the construction method is the increasing concentration of the people involved in the project on purely contractual discussions, while the necessary collaboration on technical development is ever less important, as is the role of the technicians and engineers. In order to counter this and ensure the future of this method of construction, the essential and unaltered basic principles of the NATM and the role of the engineers must retain their former importance. There are a few positive examples, which point to the development potential and the constraints, which will be necessary in the future.
Die technische Entwicklung der Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode hat in den letzten Jahrzehnten weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit entscheidende Fortschritte gemacht. Es gibt wenig Anlass zur Sorge hinsichtlich der möglichen und notwendigen künftigen technischen Entwicklungen. Für die Baumethode gefährlich ist die zunehmende Konzentration der Projektbeteiligten auf rein vertragliche Diskussionen, die notwendige gemeinsame technische Abwicklung gerät ebenso wie die Rolle des Technikers immer mehr in den Hintergrund. Um dem entgegen zu wirken und die Zukunft dieser Baumethode abzusichern, müssen die wesentlichen, unverändert gültigen Grundsätze der NÖT und die Rolle des Technikers wieder gemeinsam in den Vordergrund gestellt werden. Es gibt positive Beispiele, die das Entwicklungspotenzial und die künftig notwendigen Randbedingungen aufzeigen.

Reaktive Brandschutzsysteme können die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen signifikant erhöhen. Im Brandfall schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet um das Stahlbauteil eine thermische Schutzschicht aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert. Reaktive Brandschutzsysteme werden überwiegend in drei Bereichen angewendet: Hochbau, Offshore bzw. maritimer Sektor sowie Tank- bzw. Behälterbau. Insbesondere bei Stahltanks und -behältern sind häufig einfach oder auch doppelt gekrümmte Bauteiloberflächen anzutreffen. Aufgrund des meist begrenzten seitlichen Expansionsvermögens von reaktiven Brandschutzsystemen kann es bei Bauteilen mit konvexer Oberflächenkrümmung zu einer Intensivierung der Rissbildung im Schaum kommen, wodurch sich häufig die thermische Schutzwirkung verschlechtert. Da zum Thema des Einflusses der Oberflächenkrümmung auf die Leistungsfähigkeit reaktiver Brandschutzsysteme bisher kaum Untersuchungen vorliegen, wurden exemplarisch zwei Tankböden mit zwei verschiedenen Trockenschichtdicken eines reaktiven Brandschutzsystems einer Brandprüfung unterzogen. Bei gleicher Trockenschichtdicke des reaktiven Brandschutzsystems zeigten die Tankböden eine wesentlich schnellere Erwärmung als ebene Stahlplatten mit vergleichbarem Profilfaktor. Die Brandprüfungen und die Ergebnisse zum Einfluss der Oberflächenkrümmung werden im Beitrag ausführlich vorgestellt und diskutiert.

Intumescent fire protection coatings on steel members with double curved surface
Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, can significantly increase the fire resistance of steel members. In case of fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protection layer around the steel. This slows down the heating of the steel and delays its temperature-related loss of strength. Intumescent fire protection coatings are predominantly used in three areas: building construction, offshore or maritime sector as well as tank construction. Steel tanks often have single- or double-curved surfaces. Due to the usually limited lateral expansion capacity of intumescent coatings, steel components with convex surface curvature can experience an intensification of crack formation in the foam, which often worsens the thermal protection effect. Since there is almost no existing research study or test data on the influence of the surface curvature on the performance of intumescent coatings, fire tests were carried out to investigate two different dry film thicknesses on torispherical and hemispherical heads. With the same dry film thickness of the intumescent coating, the tested steel components with curved surface showed a much faster heating than flat steel plates with comparable section factor. The fire tests and the results on the influence of the surface curvature are presented and discussed in detail in the article.

Zum Tod des Architekten Horst Linde
Roland Bärtschi in der Leitung des Stahlbau Zentrums Schweiz

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die thermische Schutzwirkung dämmschichtbildender Brandschutzsysteme beruht auf der Entwicklung einer wärmedämmenden Schaumschicht, die die Erwärmung von Stahlbauteilen im Brandfall zeitlich verzögert. In der Praxis kommen diese Brandschutzsysteme häufig auf I-Profilen zum Einsatz, die direkt an die Gebäudehülle angrenzen. Der Gebäudeabschluss wird dabei durch raumabschließende Bauteile wie z. B. Trapezprofile sichergestellt. Der an das raumabschließende Bauteil angrenzende Flansch des I-Profils wird dabei ganz oder teilweise abgedeckt. Im Brandfall ist das dämmschichtbildende Brandschutzsystem folglich an dieser Stelle in seiner Aufschäumung gehindert und kann seine thermische Schutzwirkung nicht vollständig ausbilden.
In diesem Beitrag werden neben Kleinversuchen zur gezielten Analyse des Aufschäumverhaltens von Dämmschichtbildnern auch Brandversuche an beschichteten I-Profilen mit und ohne angrenzendes Trapezprofil vorgestellt, um das Hochtemperaturverhalten von Brandschutzsystemen in dieser besonderen Konfiguration im Detail zu bewerten. In diesem Teil des Beitrages wird zunächst ein Überblick über die experimentellen Untersuchungen, die im Rahmen eines DASt-Forschungsprojektes (IGF 17200 N) durchgeführt wurden, dargestellt. In dem später folgenden, zweiten Teil werden auf dieser Grundlage numerische Untersuchungen vorgestellt, die es ermöglichen, das Hochtemperaturverhalten dämmschichtbildender Brandschutzsysteme unter Berücksichtigung des Aufschäumvorgangs zu simulieren und die Erwärmung beschichteter I-Profile zu prognostizieren.

Influence of adjacent trapezoidal steel sheets on the fire behaviour of I-section profiles with intumescent coatings.
The thermal protection effect of intumescent coatings is based on the development of a thermal insulation foam layer which delays the heating of the steel elements in case of fire. In practical usage intumescent coatings are often applied on I-section profiles located close to the exterior wall or roof, which is realised by space-enclosing elements e.g. trapezoidal steel sheets. Consequently, the flange of the I-section profile adjacent to the space-enclosing element is completely or partially covered. As a result the foaming process of the intumescent coating is restrained in fire situation and the protection system is not able to provide its full thermal protection effect.
Besides small scale tests aiming on the analysis of the foaming process of intumescent coatings, fire tests on coated I-section profiles with and without adjacent trapezoidal steel sheet are presented in this paper in order to evaluate the heating behavior of intumescent coatings in this special configuration. In this first part of the paper an overview of the experimental investigations which were carried out in the DASt research project (IGF 17200 N) is presented first. In the second part numerical investigations, which enable the simulation of the high temperature behaviour of intumescent coatings taking into account the foaming process and the prediction of the heating of coated I-section profiles will be presented.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Aufgrund der vergleichsweise großen Schlankheit niedriger Verbundträger wird bei diesen Trägern in sehr vielen Fällen die Einhaltung von Verformungsgrenzwerten querschnittsbestimmend. Das Verformungsverhalten dieser Träger wird dabei wesentlich durch die große Biegesteifigkeit des Betongurts und dessen Rissbildung bestimmt. Einer der maßgebenden Einflüsse auf die rechnerischen Verformungen ist die mittragende Breite des Betongurts.
Neue Untersuchungen, die das Verformungsverhalten niedriger Verbundträger unter Berücksichtigung der Biegetragwirkung und Rissbildung des Betongurts betrachten, zeigen unter anderem, dass für die Spannungs- und die Verformungsberechnung unterschiedliche Werte der mittragenden Breite anzusetzen sind. Anhand umfangreicher experimenteller, analytischer und numerischer Untersuchungen konnten die Einflüsse auf die mittragende Breite analysiert werden. Auf Basis der Ergebnisse einer ausführlichen Parameterstudie wird ein Berechnungsansatz für die verformungsbezogene mittragende Breite entwickelt und ein Vorschlag zur quasi-elastischen Verformungsberechnung niedriger Verbundträger gemacht. Es zeigt sich, dass die verformungsbezogene mittragende Breite im Besonderen von der Biegetragwirkung des Betongurts, dessen Rissbildung, dem Verhältnis von Gurtbreite zu Trägerlänge, der Steifigkeitsverteilung im Verbundträger und der Belastungshöhe abhängt.
Mit dem entwickelten Berechungsansatz sind eine realistische Verformungsberechnung und eine wirtschaftliche Dimensionierung niedriger Verbundträger möglich.

Der Einsatz des nachweisverfahrens Elastisch-Plastisch nach DIN 18800 T2 für den Biegedrillknicknachweis Theorie II. Ordnung von Trägern und Stützen erfordert die Bestimmung der plastischen Querschnittstragfähigkeit bei kombinierter Beanspuchung durch Normalkraft, zweiachsige Biegung und Wölbkrafttorsion. Auf der Grundlage des statischen Satzes der Traglasttheorie wird in der vorliegenden Untersuchung ein Verfahren entwickelt, welches für beliebige offene, dünnwandige Querschnitte und Beanspruchungen die plastische Grenztragfähigkeit als Maximum einer linearen Optimierungsaufgabe liefert. Die Nutzung der plastischen Querschnittsreserven führt zu einem ähnlich wirtschaftlichen Bemessungsergebnis wie das vereinfachte Verfahren nach DIN 18800 T2. Anhand praxisrelevanter Beispiele wird gezeigt, daß der Biegedrillknicknachweis nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch, ähnlich dem Nachweis Elastisch-Elastisch Theorie II. Ordnung unter Verwendung PC-basierter Berechnungsprogramme universell, übersichtlich, sicher und wirtschaftlich in der Baupraxis einzusetzen ist.

In dieser Arbeit wurde ein Prüfverfahren angewendet, das statische, zyklische Belastung von Klebstofffugen infolge Quellen und Schwinden des Holzes simuliert und plastische Verformungen im niedrigen Lastbereich aufzeigt. Es wurde das elastische Verhalten von Zugscher-Prüfkörpern, welche aus Buchenholz verklebt mit drei verschiedenen Holz-Klebstoffarten (MUF, PRF, PUR) hergestellt wurden, unter zyklischer Zug- und Druck-Belastung untersucht und die Verlust- und Speicherenergie ausgewertet. Alle getesteten Verklebungen wiesen bereits bei sehr niedrigem Lastniveau von 3 MPa viskose Anteile auf, die mit höherer Last zunahmen. Für die PRF-Verklebung wurde bei der Laststufe von 7 MPa ein elastischeres Verhalten beobachtet als für die übrigen Verklebungen. Die für die PUR-Verklebung erfasste ansteigende Verlustenergie deutet auf eine Aufweichung der Klebstofffuge hin.

Visco-elastic behavior of bonded wood under cyclic tensile and compression loading
In the present contribution, a test method is used to simulate the static, cyclic loading of adhesive joints due to swelling and shrinking of the wood and to demonstrate the plastic deformation in the low load range. For tensile shear specimens prepared from beech wood and bonded with three different adhesives (MUF, PRF, PUR), the elastic behavior under cyclic tensile and compression loading was investigated and the loss and storage of energy was determined. All tested adhesives showed viscose parts even at a very low load level of 3 MPa. At a load level of 7 MPa, the PRF joints revealed a more elastic behavior than the other. The increased loss energy determined for the PUR bonding indicates a softening of the adhesive joint.

- Rolf Windels gestorben
- Norbert Krause gestorben
- Jochen Stark 65 Jahre

Keine Kurzfassung verfügbar.

Aufgrund des immer größer werdenden öffentlichen Straßen- und Schienenverkehrs gewinnt der konstruktive Brandschutz für Tunnelbauwerke zunehmend an Bedeutung. Brände in Verkehrstunneln sind zwar selten, verursachen jedoch gegebenenfalls hohe Sachschäden und in letzter Konsequenz auch Personenschäden. Das Auskleidungssystem muß so geplant sein, daß im Brandfall einerseits ausreichender Personenschutz gewährleistet ist, andererseits die Wiederinstandsetzungsmaßnahmen ökonomisch vertretbar sind und die Wiederinbetriebnahme des Tunnels möglichst rasch hergestellt werden kann. Dieser Bericht befaßt sich mit dem Brandverhalten von Stahl- und Polypropylen-Faserbeton für Tunnelinnenschalen und stellt die dazu durchgeführten Versuche und Erkenntnisse vor.

Die Tragfähigkeit und das Setzungsverhalten von Pfählen in festen Böden und im Fels sind nicht nur von der undränierten Scherfestigkeit abhängig, siehe DIN 4014, sondern außerdem von der Scherfestigkeit in der Fuge zwischen Beton und umgebendem Gestein und damit von der Rauheit der Bohrlochwandung, vom Verformungsverhalten des umgebenden Mediums, von der Festigkeit des Gesteins selbst, vom Pfahldurchmesser und vom Betonierdruck. Langjährige Forschungen an der Monash University, Melbourne, zielen darauf ab, ein tieferes Verständnis für den Beitrag einzelner Faktoren auf das Tragverhalten von Bohrpfählen zu entwickeln. Diese Veröffentlichung soll die deutschsprachige Fachwelt auf verschiedene Aspekte dieser Forschungsarbeiten hinweisen und ein Rechenprogramm mit dem Namen "Rocket" vorstellen, in dem die verschiedenen Gesichtspunkte berücksichtigt sind und mit dem das Tragverhalten von Pfählen wirklichkeitsgetreu berechnet werden kann. Probebelastungesergebnisse aus Stuttgart wurden mit den Rechenergebnissen des Programms verglichen. Die Rechenergebnisse zeigen mit den gemessenen Tragfähigkeiten und Verformungen eine gute Übereinstimmung.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zu seinem 70. Geburtstag gewidmet
Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) wird derzeit flächendeckend in Forschung und Praxis aller Branchen diskutiert und evaluiert. Dieser Beitrag vermittelt zunächst das notwendige Hintergrundwissen zur allgemeinen KI und erarbeitet dann die Notwendigkeit der Entwicklung von domänenspezifischer KI sowie erklärbarer KI (XAI) für die Berechnungs- und Bemessungspraxis im Bauwesen. Dabei wird die Rolle der Domäne “Bauingenieurwesen” an der Schnittstelle zur KI im Hinblick auf Daten sowie Modellierungs- und Bemessungsphilosophie diskutiert. Die drei Beispiele (i) Berechnung von Kirchhoff-Platten mit physikinformierten Neuronalen Netzen, (ii) Kalibrierung von Prior-Modellen für den parametrischen Brückenentwurf aus Datenbanken und (iii) der KI-unterstützte konzeptionelle Entwurf von Brücken veranschaulichen die Anwendung von domänenspezifischem Maschinellem und Tiefem Lernen sowie XAI mit besonderem Blick auf den Massiv- und Brückenbau. Insbesondere die physikinformierte KI (piKI) stellt eine Alternative zu etablierten numerischen Verfahren unter besonderer Berücksichtigung vorhandener Simulations- und Versuchsdaten dar und wird über den Einsatz von XAI erklärbar und nachvollziehbar. Dies ebnet den Weg zur Nutzung der Modelle der piKI im Bauwesen als Digitale Zwillinge eines Tragwerks über deren Lebenszyklen.

Explainable Domain-Specific Artificial Intelligence for Bridge Engineering and Design
The use of artificial intelligence (AI) is currently being discussed and evaluated across the board in research and practice in all industries. This paper first provides the necessary background knowledge on general AI and then elaborates the necessity of developing domain-specific AI as well as explainable AI (XAI) for the calculation and design practice in civil engineering. The role of the civil engineering domain at the interface with AI in terms of data and modeling and design philosophy is discussed. The three examples of (i) computation of Kirchhoff slabs with physics-informed neural networks, (ii) calibration of prior models for parametric bridge design from databases, and (iii) AI-assisted conceptual design of bridges illustrate the application of domain-specific machine and deep learning and XAI with special focus on concrete and bridge design. In particular, physics-informed AI (piKI) represents an alternative to established numerical methods with special consideration of available simulation and experimental data and becomes explainable and comprehensible via the use of XAI. This paves the way for the use of piKI models in civil engineering as digital twins of a structure over its life cycles.