Für den Wiederaufbau der Frauenkirche zu Dresden wurde unter anderem auch eine Kuppel in Glockenform vorgeschlagen. Dieser Beitrag liefert in bewußt knapper Darstellung weitere Erkenntnisse zum Verständnis des Tragverhaltens einer solchen steinernen Kuppel, ohne dabei diese Tragwerksform für die Frauenkirche zu befürworten. Besonders wird der Einfluß des nachgiebigen Unterbaus berücksichtigt, was bisher nicht ausreichend geschah. Die grundlegenden Betrachtungen an Berechnungsmodellen von Teiltragwerken werden durch Ergebnisse an einem Gesamttragwerksmodell abgerundet und bestätigt.

Die Bestimmung der Biegetragfähigkeit von mit Betonstahl und Stahlfasern kombiniert bewehrten Querschnitten erfordert eine Erweiterung der für Stahl- und Spannbeton geltenden Annahmen. Zur Berücksichtigung der Fasertragwirkung im Biegeriss wird eine Spannungs-Dehnungs-Linie in der Regel aus gemessenen Spannungs-Rissöffnungs- oder Last-Durchbiegungs-Kurven abgeleitet. Bei der Umrechnung dient eine sogenannte strukturelle charakteristische Länge als Bezugsgröße. Im Rahmen dieses Beitrags werden bei der Ermittlung dieser Länge Einflüsse aus der Querschnittshöhe und weitere, die Rissbildung beeinflussende Parameter berücksichtigt. Als “Spannungs-Dehnungs-Linie” wird ein Spannungsblock mit einer Grenzdehnung vorgeschlagen, die sich am Erreichen einer “kritischen” Rissbreite orientiert. Die “kritische” Rissbreite kennzeichnet bei rein stahlfaserbewehrten Querschnitten das Maximum der Fasertragwirkung im Biegeriss und bei kombiniert bewehrten Querschnitten den Beginn der Verformungslokalisierung. Die Verformungslokalisierung tritt bei kombiniert bewehrten Querschnitten als weiterer möglicher Versagensmodus zu den bekannten Versagensformen Biegezugversagen und Biegedruckversagen hinzu. Durch den vorgeschlagenen Bemessungsansatz werden die Biegetragfähigkeit, der Momenten-Krümmungs-Zusammenhang und der Versagensmodus ausgewählter Versuche sehr gut abgebildet. Eine Parameterstudie zeigt grundlegende Zusammenhänge auf, die auch in Experimenten beobachtet werden konnten.

Flexural design of UHPC girders with mixed reinforcement
Determining the flexural strength of cross-sections reinforced with a combination of reinforcing bars and steel fibres requires enhancing the assumptions applicable to reinforced and prestressed concrete. To account for the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack, generally, a stress-strain curve is derived from measured stress-crack opening or load-deflection curves. A so-called structural characteristic length serves as reference value for conversion. Within the scope of this paper, influences from the cross-section height and other parameters influencing crack formation are taken into account when determining the structural characteristic length. A stress block with a limit strain, which refers to reaching a “critical” crack width, is proposed as “stress-strain curve”. The “critical” crack width marks the maximum of the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack in case of cross-sections exclusively reinforced with steel fibres and the beginning of strain localisation in case of cross-sections with mixed reinforcement. With mixed reinforced cross-sections, strain localisation is a further possible failure mode in addition to the well-known failure modes flexural tensile failure and flexural compression failure. The bending capacity, the moment-curvature relationship and the failure mode of selected tests are represented very well by the proposed design approach. A parameter study shows basic relationships that could also be observed in experiments.

Persönliches
: Zum Tod von Wolfgang Brameshuber / Nachrichten: Europäischer Betonbaupreis 2016: Österreich wieder im Spitzenfeld! / Prüfen von Beton / Recycling-gerechter Einsatz von Faserverbundwerkstoffen (FVW) im Bauwesen beim VERBUND.NRW-Fortschrittskolleg am ITA Aachen / Weiterbildung für Tragwerksplaner / Call for Papers zum 9. Symposium “Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen” / Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2017

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In dem vorliegenden Beitrag wird der Einfluß verschiedener Brandeinwirkungen im Hinblick auf die Weiter- bzw. Nachnutzungsmöglichkeiten verbundlos vorgespannter als auch normal bewehrter Stahlbetondecken nach einem Brand aufgezeigt. Es werden die wichtigsten Zusammenhänge zwischen Brandeinwirkung, Verhalten des Bauteils während des Brandes und der anschließenden Weiternutzungsmöglichkeiten aufgezeigt. Es wird eine Konstruktionsweise im Sinne einer guten Nachnutzbarkeit nach Brand aufgezeigt. Ratschläge und Tipps für die Praxis können entnommen werden.
In dem in dieser Fachzeitschrift im August 2004 veröffentlichten Beitrag “Verbundlos vorgespannte Decken - Nachnutzung nach Brand” wurde bereits über das Materialverhalten von Beton, Betonstahl und Spannstahl in bezug auf die Nachnutzbarkeit nach einer Brandeinwirkung sowie über durchgeführte Bauteilversuche an ein- und zweifeldrigen Plattenstreifen berichtet. Der hier vorliegende Beitrag ist als Aktualisierung und Fortsetzung zu verstehen.

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Infolge von Erdbeben müssen nichttragende Trennwände aus Mauerwerk horizontalen Lasten standhalten und dabei spielen auch die Einwirkungen rechtwinklig zur Ebene (Out of Plane) eine bedeutende Rolle. Das Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden ist aufgrund der stark ausgeprägten nichtlinearen Mechanismen sehr komplex. In aktuellen Bemessungsverfahren werden maßgebende Einflussfaktoren nicht berücksichtigt und es fehlen detaillierte Untersuchungen zu in Deutschland typischen nichttragenden Mauerwerksarten. Es wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts umfangreiche analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen für tragende Mauerwerkswände durchgeführt und ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Out-of-Plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter entwickelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden ansatzweise und vereinfacht auf nichttragende Wände übertragen. Hiermit konnten die bisherigen Ansätze in den Erdbebennormen DIN EN 1998-1/NA (2020) und DIN 4149 (2005) überprüft und dem aktuellen Kenntnisstand angepasst werden. Auf Grundlage der aktualisierten Erdbebengefährdung wurden zudem vereinfachte Nachweismethoden hergeleitet und in Form von Tabellen zusammengefasst. Das Ingenieurmodell und die Grundlagen der Herleitung der vereinfachten Regeln werden anhand eines Anwendungsbeispiels in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Investigation of the out-of-plane behavior of non-load-bearing masonry walls in German earthquake zones
Due to earthquakes, non-load-bearing masonry partition walls have to withstand horizontal loads, herein out-of-plane loads are of great importance. The out-of-plane behavior of masonry walls is very complex due to the strong non-linearity.
Current design methods do not consider important parameters, and detailed investigations of typical non-load-bearing masonry types in Germany do not exist. As part of a research project, extensive analytical, numerical and experimental investigations for load-bearing masonry walls were carried out and a model was developed to determine the out-of-plane capacity, considering significant parameters. The results of these investigations were transferred to non-load-bearing walls in a simplified manner. With this, the previous methods in the earthquake standards DIN EN 1998-1/NA (2020) and DIN 4149 (2005) could be reviewed and adjusted to the current state of the art.
Based on the updated seismic hazard map, simplified design methodologies were derived and summarized. The model and the derivation of the simplified design methods are presented and discussed in this paper based on a case study.

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Zuschrift zu: Polónyi, S.: Zuviel Stahl im Beton? Stahlbeton - 120 Jahre Welterfolg auf der Basis eines falschen Ansatzes. Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 9, S. 628-636.
Zuschrift von Dipl.-Ing. Tim Bönninger, Schwerte

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Eine bisher wenig publizierte Begleiterscheinung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ist die Bildung von Trona (Na3[H(CO3)2] · 2H2O) und Thermonatrit (Na2CO3 · H2O) aus einem Alkali-Kieselsäure-Gel. Je nach Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) und Natrium-Ionenkonzentration kristallisieren diese Verbindungen in und auf dem glasigen AKR-Gel.
Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ist eine chemische Reaktion, bei der Alkalien mit reaktionsfähiger, amorpher Kieselsäure im Beton reagieren. Die Alkalien können aus dem verwendeten Zement oder der Gesteinskörnung stammen, sie können aber auch von außen in das Bauwerk eingetragen werden. Letzteres findet man häufig bei der Tausalzbeanspruchung von Fahrbahndecken oder bei Bauwerken, die mit Meerwasser in Berührung kommen. Bei AKR-Schäden, die durch die äußere Zufuhr von Alkalien entstanden sind, können als Begleitminerale des Alkali-Kieselsäure-Gels Natriumhydrogencarbonate in verschiedenen Hydratstufen entstehen. Über diese soll im Weiteren berichtet werden.
Im vorliegenden Schadensfall liegt das Bauwerk, ein Versorgungstunnel, unterhalb der Kieler Förde. Der Tunnel wurde im Jahr 1992 fertig gestellt und zeigt einen so gravierenden AKR-Schaden, dass Vorbereitungen getroffen wurden, die gesamte Tunnelröhre zu ersetzen. Ursächlich ist in den Beton eintretendes Ostseewasser, welches u. a. mit den alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen des Betons eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion induziert hat. Außerdem entstanden großflächige Ausblühungen von Trona sowie Stalaktiten aus Halit (NaCl) und Sylvin (KCl).

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Abwicklung des trapezförmig profilierten Steges eines Trägers und Überführung in einem unendlich langen Plattenstreifen; Anordnung von biegestarren Querstreifen an den Stellen der ursprünglichen Profilkanten. Herauslösen bestimmter Abschnitte aus dem Plattenstreifen entsprechend den jeweiligen Modellierungsvorstellungen. Nachrechnung von Beulwerten anderer. Berechnung von Beulwerten für das Modell "Zweifeldplatte mit spezieller Koppelbedingung" und Darstellung der Ergebnisse in einer Kurventafel. Schnitte durch Beulflächen.

Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

Assessment of verification concepts acc. to EC7 for excavation retaining walls in sand based on the finite element method
The current draft of the new version of EN 1997 distinguishes for the numerical calculations of retaining structures between verification approaches with different application of partial safety factors: either on the effects of actions, or on the shear strength parameters of the soil. Comprehensive numerical studies based on the finite element method for representative system geometries were carried out and the results were evaluated. Various systems with different boundary conditions with regard to support, groundwater level, excavation depth and embedment depth were considered. Internal forces were determined for all systems. Overall, it was found that both verification methods deliver similar values for shear forces and bending moments along the wall. The two variants for the approach using reduction factors for the shear strength of the soil were compared; both variants yielded different results due to the different initial conditions with an a priori reduction of the shear parameters of the soil on the one hand and a reduction only in decisive calculation phases on the other. A comparison with the current analytical method according to Blum in accordance with the recommendations of the EAB showed that other embedment lengths are necessary in the FEM due to different stress distributions along the wall in order to fulfill the verification of the embedment length. The degree of earth support fixity in the FEM calculations is less than in an analytical calculation acc. to Blum.

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Die außergewöhnlich schwach gekrümmte Bear Valley-Mauer mit dem kleinen Kronenöffnungswinkel von nur 47 Grad wird nachgerechnet, und der dominante Einfluß der Temperaturänderungen wird nachgewiesen.

Das Brandverhalten der Kuppel der Frauenkirche zu Dresden ist nach Kenntnis des Verfassers noch nicht untersucht worden. Da es aber für die Beständigkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken allgemein und der Frauenkirche insbesondere von wesentlicher Bedeutung ist, wird hierauf nachfolgend eingegangen. Zum besseren Verständnis wird das Bauwerk zunächst beschrieben. Dann wird der Brand und der Einsturz von 1945, so wie er sich aus der Literatur ergibt, erläutert, um hieraus Erkenntnisse für den Wiederaufbau zu ziehen. Hiernach werden Vorstellungen über das Gesamt-Brandverhalten des Bauwerkes aufgrund von überschlägigen Brandsimulations-Berechnungen abgeleitet und erforderliche Abhilfemaßnahmen entwickelt.