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Natursteingewölbe, insbesondere Natursteingewölbebrücken, werden nach dem derzeitigen Stand der Vorschriften der DIN 1053, wie auch nach dem Eurocode 6 linear-elastisch berechnet. Die nichtlineare Analyse von Gewölbebrücken entspricht den Möglichkeiten des Computerzeitalters, da dafür eine aufwendige iterative Berechnung erforderlich ist. Sie ist in der Lage, das Tragverhalten von Gewölbebrücken wirklichkeitsnäher zu erfassen als eine lineare Analyse. Allerdings setzt das voraus, daß sehr sorgfältige Voruntersuchungen zur Bestimmung der Materialeigenschaften des Gewölbebogens und zur Brückengeometrie vorgenommen werden, deren Kosten einzukalkulieren sind. Der Zuwachs des Schwierigkeitsgrades und des Arbeitsaufwandes für die Tragwerksplanung ist nicht zu vernachlässigen, so daß eine nichtlineare Analyse nur dann in Frage kommt, wenn die lineare Analyse keine zufriedenstellenden Ergebnisse mehr liefert. Dann kann allerdings unter den Voraussetzungen einer ausreichenden Festigkeit des Bogenmauerwerks, der Widerlager und gegebenenfalls der Pfeiler gegenüber der linearen Analyse, eine höhere Tragfähigkeit nachgewiesen werden. Nicht selten ist es dann möglich, zurückgestufte Brücken wieder "gesund" zu rechnen, d. h., den vermeintlich überlasteten Brücken ihre tatsächliche Tragfähigkeit zuzugestehen. Allerdings: Eine Wunderwaffe ist die nichtlineare Analyse nicht, aber in vielen hoffnungslos erscheinenden Fällen - so in den beschriebenen Beispielen - eine ausgezeichnete Alternative.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 70. Lebensjahrs gewidmet
Die Sicherung wichtiger militärischer und politischer Infrastruktur gegen potenzielle terroristische Angriffe ist von großer Bedeutung. Hierzu sind Bauteile aus Stahlfaserbeton sehr gut geeignet und können mit dem beschriebenen Ingenieurmodell dimensioniert werden. Als Grundlage für die Entwicklung eines Ingenieurmodells wurden in der Vergangenheit Versuche mit hohen Belastungsgeschwindigkeiten aus Kontaktdetonation an aus Normal- und Stahlfaserbeton hergestellten Platten durchgeführt und ausgewertet. Die dabei bestimmten Kenngrößen und anhand der Bruchbilder gewonnenen Erkenntnisse dienten nun als Eingangsparameter zur Entwicklung eines Ingenieurmodells. Das Ziel der Entwicklung des Ingenieurmodells war es, in Abhängigkeit von der dynamischen Betonzugfestigkeit, der Bauteildicke und der Größe der Kontaktdetonationsladung zu bestimmen, welche Menge Stahlfasern in Vol.-% erforderlich ist, um einen Trümmerflug auf der lastabgewandten Seite der Platte zu vermeiden. Dazu wird die aus der Kontaktdetonation erzeugte kinetische Abplatzenergie in der Platte bestimmt und im Anschluss die aufnehmbare kinetische Energie des Stahlfaserbetons in Abhängigkeit vom Stahlfasergehalt ermittelt. Um die ingenieurpraktische Verwendung zu gewährleisten, wurden die Resultate in einem Diagramm abgebildet. Somit ist es durch einfaches Ablesen möglich, den rechnerisch erforderlichen Stahlfasergehalt in Vol.-% zur Vermeidung des Trümmerflugs auf der lastabgewandten Seite der Platte zu bestimmen.

Engineering model to avoid debris flight in the event of contact detonation
Securing important military and political infrastructure against potential terrorist attacks is of great importance. Components made of steel fiber concrete are very well suited for this and can be dimensioned using the engineering model described. As a basis for the development of an engineering model, tests with high load velocities from contact detonation on test specimens made of normal and steel fiber concrete were carried out and evaluated in the past. The parameters determined and the knowledge gained from the fracture patterns serve as input parameters for the development of an engineering design model. The aim of developing the engineering design model was to determine the amount of steel fibers required in vol.-%, depending on the dynamic concrete tensile strength, the component thickness and the size of the contact detonation charge, in order to avoid flying debris on the side of the slab facing away from the load. For this purpose, the kinetic spalling energy generated from the contact detonation in the slab is determined and then the absorbable kinetic energy of the steel fiber concrete depending on the steel fiber content is determined. The results are then shown in a diagram to ensure practice applicability. With that, just by reading from the diagram it is possible to calculate the required steel fiber content in vol.-%.

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Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung finden normativ der Betonversuch mit Nebelkammerlagerung bei 40 °C und alternativ der 60 °C-Betonversuch Anwendung. Als Beurteilungskriterium für den Schädigungsprozess wird bei beiden Verfahren die an Betonprismen diskontinuierlich ermittelte Dehnung herangezogen. Auch bei den zusätzlich in der Nebelkammer gelagerten Würfeln beschränkt sich die Schadensanalyse auf eine diskontinuierliche Verfolgung der maximalen Breite der Oberflächenrisse.
Im Rahmen des Beitrags wird eine neuartige, bereits erfolgreich erprobte zerstörungsfreie Prüfmethodik vorgestellt. Diese ermöglicht durch eine gleichzeitige kontinuierliche Dehnungs-, Schallemissions- und Ultraschallmessung eine kontinuierliche Verfolgung der inneren Gefügeveränderungen in den Betonprüfkörpern während der AKR-provozierenden Lagerung. Dabei wurden drei zeitlich aufeinanderfolgende Phasen der inneren Gefügeveränderung mit einer Dominanz von Hydratation, Rissbildung sowie vermutlicher Rissverfüllung mit Reaktionsprodukten identifiziert. Die ablaufenden Rissbildungsprozesse wurden zusätzlich mit diskontinuierlich durchgeführten röntgentomografischen Untersuchungen zeitlich und räumlich visualisiert. Die CT-Befunde wurden durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt.

Analysis of ASR-induced damage processes in concrete Application of innovative measurement techniques
The alkali-reactive potential of aggregates is assessed according to the German guidelines by two different test methods. These are the 40 °C fog chamber storage and as an alternative method the 60 °C concrete prism test. In both tests, the discontinuously measured expansion of ASR-generating stored concrete prisms is used as criterion for the internal damage process. The damage analysis of the cubes additionally stored in the 40 °C fog chamber is also restricted to the discontinuous measurement of the crack width on the cubes surfaces.
This paper describes an innovative, already successfully applied, non-destructive measurement methodology. This methodology enables a continuous monitoring of the internal damage processes in ASR-generating stored concrete specimens due to a continuous recording of expansion, acoustic emission and ultrasonic velocity. Thereby, three sequent phases of internal structural changes dominated by hydration, crack formation and filling of the cracks with ASR-gel and/or other reaction products can be detected. The crack formation was temporally and spatially visualised by discontinuously applied X-ray computed tomography measurements. Microscopic analyses confirm the findings of the X-ray 3D-CT.

Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit gewinnt die Verwendung rezyklierter Gesteinskörnung in der Betonindustrie zunehmend an Bedeutung, weshalb sowohl national als auch international Merkblätter und Normen geschaffen werden. Nachfolgend wird ein Überblick über diese Regelungen gegeben und Übereinstimmungen, Widersprüche und Wissenslücken aufgezeigt. Es wird vor allem auf europäische Länder eingegangen, da diese mehrheitlich die europäischen Normen (CEN) verwenden.

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Ohne das Verbinden von Einzelteilen zu Baugruppen und letztendlich zum finalen Produkt ist ein Bauen nicht möglich. Es existieren vielfältige Arten von Verbindungen, deren Eignung sehr stark von den zu verbindenden Werkstoffen und den daraus gefertigten Teilen abhängt. Dieser Beitrag beschäftigt sich speziell mit Verbindungen im Metallleichtbau. Neben den auch im Metallhochbau typischen Fügeverfahren wie Schweißen, Schrauben und Nieten findet man im Metallleichtbau weitere Verbindungsarten wie z. B. Falzverbindungen, Clinchen, Stanznietverbindungen und Setzbolzenverbindungen.
Eine detaillierte Beschreibung dieser vielfältigen Fügeverfahren würde den Rahmen dieses Beitrages sprengen. Es werden deshalb nur die den überwiegenden Teil aller Verbindungen im Metallleichtbau ausmachenden Verbindungen mit so genannten stiftförmigen Verbindungselementen, wie Schraubverbindungen, Blindnietverbindungen und Setzbolzenverbindungen, behandelt. Dabei werden die Anwendungsbereiche aufgezeigt, Vor- und Nachteile gegenübergestellt, die Ermittlung von Tragfähigkeitswerten kurz behandelt sowie Hinweise zur Bemessung und Ausführung gegeben.

Mechanical joints in metallic light weight structures.
Construction is not possible without joining single parts to components and at the end to the final structure. There exist multifarious kinds of connections whose suitability mainly depends on the characteristic of raw material the structural parts are made of. This article especially deals with joints in metallic light weight structures. Beside the typical connections in metal structures like welding, bolting and riveting in metallic light weight structures further kinds of connections can be found like standing seam, clinch, punch rivet or cartridge fired pin connections.
Describing all these single methods would go beyond the scope of this article. That is why only the predominant part of all connections with so called pencil-shaped fastening elements like screwed connections, blind riveted connections and connections with cartridge fired pins will be dealt with. Furthermore the scope of application will be shown, advantages and disadvantages will be compared, the determination of characteristic values or resistance will be shortly explained and advices for calculation and execution will be given.

In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt wurde das Trag- und Verformungsverhalten kammerbetonierter Verbundträger aus hochfestem Beton und hochfestem Stahl untersucht. Die rechnerische Erfassung des Kammerbetons erfordert die Beschreibung der Verbundmechanismen zwischen Kammerbeton und Stahlprofil. Hierzu wurde die Übertragung der Längsschubkraft zwischen Kammerbeton und Stahlprofil in Modell- und Biegeträgerversuchen unter positiver und negativer Momentenbeanspruchung untersucht. Durch die Entwicklung eines neuen Abscherversuchs konnte die Wirkungsweise von Kopfbolzendübeln sowohl bei druck- als auch bei zugbeanspruchtem Kammerbeton bestimmt werden. Die Verbundmechanismen am Biegeträger wurden anhand experimenteller Untersuchungen und dreidimensionaler nicht-linearer Finite-Elemente-Modelle lokalisiert und quantifiziert.

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In den letzten Jahren wurden viele Modelle zur analytischen Bestimmung des Verbundes zwischen Faser und Matrix aus Pull-Out-Versuchen entwickelt. Diese beruhen jedoch auf einer begrenzten Anzahl zu variierender materialspezifischer Parameter und erlauben somit keine freie mathematische Beschreibung des Verbundgesetzes. Im vorliegenden Beitrag wird ein analytisches Modell vorgestellt, das die direkte inverse Berechnung eines Verbundgesetzes, bestehend aus N linearen Teilstücken auf Basis von Last-Verformungs-Kurven eines Pull-Out-Tests ermöglicht, bei dem die Anzahl N nicht begrenzt ist. Das Verbundgesetz kann somit ohne mathematische Einschränkungen beschrieben werden. Die Anwendbarkeit des vorgestellten Modells wird anhand einer Auswertung von Stahlfaser-Pull-Out-Versuchsergebnissen demonstriert.

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Das viskose Verhalten des Bodens, dessen Grundlagen eingehend beschrieben werden, wird auf das System Pfahl - Boden übertragen; die Gültigkeit wird in einem Testfeld nachgewiesen. Danach weisen Pfähle eine vom mobilisierten Pfahlwiderstand abhängige Kriechneigung und einen geschwindigkeitsabhängigen Widerstand auf. Das Pfahlverhalten ist unter monotoner Eindrückung unabhängig von der Belastungsgeschichte. Auf dieser Grundlage lassen sich für verschiedene Anwendungsfälle das Setzungsverhalten und die Tragkraft von Pfählen genauer bestimmen als bisher. So verhalten sich Pfähle von Nach- und Neugründungen merklich weicher als ohne Berücksichtigung der Bodenviskosität. Vor allem wird gezeigt, daß vorschubgesteuerte Pfahlprobebelastungen, die wegen ihrer Effizienz zu bevorzugen sind, sich derart durchführen lassen, daß sie schrittweisen Probebelastungen nach heutigem Standard entsprechen.

Im Herbst 2020 wurde die Überarbeitung der EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) abgeschlossen und damit der Entwurf prEN 1992-1-1:2021 vorgelegt. Er stellt der Praxis zahlreiche verbesserte und neue Bemessungskonzepte zur Verfügung. Dies gilt auch für die Modelle zum Schwinden und Kriechen von Konstruktionsbeton, die zum Teil erhebliche Veränderungen erfahren haben. In diesem dreiteiligen Aufsatz (Teil 1 Schwinden, Teile 2a und 2b Kriechen) werden die neuen Modelle zur Prognose des Verformungsverhaltens von Beton vorgestellt. Er beleuchtet auch die Hintergründe, die zur Entwicklung der verbesserten Ansätze geführt haben. Die Teile 1 und 2a sind bereits veröffentlicht (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), Hefte 1 und 9). Im vorliegenden Beitrag (Teil 2b) wird die vorausgegangene Behandlung des Kriechens von Beton fortgeführt und abgeschlossen. Dabei werden zunächst die Zeitfunktionen zur Beschreibung des Kriechens und die mit ihnen verbundenen Implikationen aufgezeigt. Im Weiteren werden verschiedene Aspekte zum linearen und nichtlinearen Kriechen beleuchtet. Im Mittelpunkt des Beitrags steht das neue Prognosemodell der prEN 1992-1-1:2021, welches vorgestellt und begründet wird. Statistische Betrachtungen zur Zuverlässigkeit des neuen Modells und die Darstellung eines Konzepts für den Einbezug von Laborversuchsdaten zur Verbesserung der Prognose des Modells bilden den Abschluss des vorliegenden Beitrags sowie des gesamten Aufsatzes.

Creep and shrinkage prediction models for concrete
In autumn 2020, the revision of EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) was completed, resulting in the current draft prEN 1992-1-1:2021. It provides practice with numerous improved and new design concepts. This also applies to the models for shrinkage and creep of structural concrete, some of which have undergone significant changes. This three-part paper (Part 1 Shrinkage, Part 2a and 2b Creep) presents the new models for predicting the deformation behaviour of concrete. It also highlights the background that led to the development of the improved approaches. The Parts 1 and 2a have already been published (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), issues 1 and 9).
The article at hand (Part 2b) continues and concludes the previous treatment of concrete creep. First of all, the functions for describing the time development of creep and the implications associated with them are presented. Then, various aspects of linear and non-linear creep are examined. The focus of the article is on the new prediction model of prEN 1992-1-1:2021, which is presented and justified. Statistical considerations on the reliability of the new model and the presentation of a concept for the inclusion of laboratory test data to improve the prediction of the model conclude this article and the entire paper.

Herrn Professor Dr.-Ing. Josef Hegger zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Parabolrinnen sind die etablierteste Technologie konzentrierender solarthermischer Kraftwerke, welche die direkte solare Strahlung linienartig zur nachträglichen Stromerzeugung mittels Kraftwerksblock bündeln (Concentrated Solar Power). Bisherige Kollektoren bestehen überwiegend aus Stahlfachwerken, die parabolisch gekrümmte Spiegel punktartig stützen. Dabei entsteht eine Trennung von Trag- und Reflektorstruktur. Diese Separation wurde durch eine Betonschale mit einem kleinformatigen Demonstrator aus Hochleistungsbeton mit neuartiger Abrolllagerung aufgehoben [3]. Im Projekt ConSol (“Concrete Solar Collector”) wurde von einem Konsortium unter Führung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) dieses konzeptionelle Design aufgegriffen und auf originalmaßstäbliche Parabolrinnen mit einer Aperturweite von 5,77 m und einer Gesamtlänge von 24 m weiterentwickelt. Dazu wurde eine verformungsoptimierte, filigrane Betonschale von nur i. M. 4,5 cm Dicke entwickelt, welche auf einer sichelförmigen Abrolllagerung der Sonne nachgeführt wird. Ein Kippen bzw. Abrutschen wird durch Betonverzahnungen verhindert. Die Nachführung gelingt über ein eigens entwickeltes Antriebssystem mit Kettenverbindungen und einer Leistung von nur 180 W. Eine Qualifizierung der optischen Wirksamkeit erfolgte mithilfe digitaler Nahbereichsphotogrammetrie.

Conceptual design and construction of an original scale parabolic trough collector made of high-performance concrete
Parabolic troughs are the most mature technology of concentrated solar power (CSP) which focuses the direct solar radiation onto line-like absorbers. In a downstream power block electricity is generated. Up to now, parabolic trough collectors mostly consist of steel frameworks supporting mirror elements pointwise. A small-scale shell solar concrete prototype made of high-performance concrete with a novel rocker bearing has already been built [3]. It merges supporting structure and reflecting surface. In the project ConSol (“Concrete Solar Collector”), this conceptual design was adapted by a consortium led by the German Aerospace Center (DLR). Further, it was developed to a holistically optimised parabolic shell collector for full scale parabolic troughs with an aperture width of 5.77 m and a total length of 24 m. Therefore, a slender shell of only 4.5 cm on average was optimized with respect to deformation demands that tracks the sun by means of sickle shaped rocker bearings. Tilting or slipping is avoided due to concrete gears. A specially developed drive system with chain connectors and a power unit of only 180 W enables the movement of the collector. A qualification of the optical efficiency is performed by means of digital close range photogrammetry.