Keine Kurzfassung verfügbar.

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Beschrieben wird ein Versuchsprogramm, in welchem der Einfluß lokaler, konzentrierter Lasten auf die Traglast und die Stabilität von geschweißten, steifenlosen Blechträgern untersucht wird. Nach der Beschreibung des Versuchsaufbaus, der Versuchskörper und der Meßeinrichtungen werden die Versuchsergebnisse angegeben und eingehend diskutiert. Vergleiche mit vereinfachten Berechnungsmethoden und Normregelungen gestatten eine Beurteilung der Zuverlässigkeit dieser Methoden.

Die geometrische Gestaltung des Kronendübels stellt eine neue Formgebung für eine Betondübelleiste dar und ist eine Entwicklung des Instituts für Tragkonstruktionen - Stahlbau der TU Wien. Ausgehend davon werden in diesem Beitrag zwei Tragmodelle zur Beschreibung des Tragvermögens einer solchen Schubverbindung mit allgemeiner Geometrie vorgestellt, deren Aufgabe die Sicherstellung der gemeinsamen Tragwirkung von Stahl- und Betonbauteil durch die Aufnahme des Schubflusses in der Kontaktfuge ist. Grundkonzept dieser Modelle ist, dass die Längsschubtragfähigkeit durch das Tragvermögen der vollkommen plastizierten Stahlkrone definiert wird. Der Vergleich mit einem experimentell erzielten Ergebnis zeigt, dass mittels der angeführten Modelle die Längsschubtragfähigkeit richtig prognostiziert werden kann. Zur Verifizierung des Tragmodells werden Ergebnisse einer nichtlinearen FE-Analyse mit dem Programm ABAQUS angeführt.

Der Nachweis erddruckbelasteter Wände erfolgt in der Regel nach den vereinfachten normativ geregelten Bemessungsverfahren. Der hierbei in Ansatz gebrachte zweiaxiale Lastabtrag wird anhand einiger numerischer Beispielrechnungen untersucht. Die erhaltenen analytischen und numerischen Traglasten werden miteinander verglichen und Tragreserven lokalisiert. Weitere Reserven ergeben sich bei der Anwendung von eingefasstem Mauerwerk als Kellerwand. Hierbei wird die günstige Wirkungsweise eines bislang vernachlässigten Mechanismus - der Verformungsbehinderung - anschaulich dargestellt.

In diesem Bericht wird der Belastungstest an einer historischen Sandsteinbalustrade beschrieben. Die Balustrade ist Bestandteil einer Freitreppe, die für die öffentliche Nutzung freigegeben werden soll. Die statische Berechnung war in diesem Fall nicht ausreichend, da die Konstruktion nur in Teilen bekannt war. Mit dem In-situ-Test konnte aber experimentell eine ausreichende Sicherheit nachgewiesen werden.

Structural safety of a historic sandstone balustrade.
In this report the load test on a historic sandstone balustrade is described. The balustrade is part of an outside staircase that should be opened for public use. The static proof in this case was not sufficient because the construction was known only in part. With the experimental in-situ-test could be demonstrated adequate security.

Am Beispiel einer Bahnbrücke wird eine mögliche Vorgehensweise zur Tragsicherheitsbewertung bestehender Mauerwerksgewölbebrücken vorgestellt. Das betreffende Bauwerk sollte trotz höherer Nutzungsanforderungen erhalten und weiter genutzt werden. Eine Nachrechnung mit konventionellen Stabwerksmodellen wurde als nicht Erfolg versprechend angesehen. Mithilfe nichtlinearer Finite-Elemente-Simulationen konnten jedoch Tragreserven erschlossen werden. Um das Tragverhalten möglichst wirklichkeitsnah nachzubilden, fand für das Mauerwerk ein bruchmechanisches Materialmodell Anwendung und der an das Bauwerk angrenzende Boden wurde in das Finite-Elemente-Modell einbezogen. Die im Grundriss gekrümmte Brückenachse sowie verkehrs- und baulich bedingte Außermittigkeiten erforderten eine dreidimensionale Modellierung. Mithilfe der numerischen Simulationen war es möglich, die Tragsicherheit der Brücke bei zukünftig vorgesehenen Schwerlasttransporten nachzuweisen und mögliche Ursachen für am Bauwerk vorhandene Schäden aufzuzeigen.

Safety evaluation of a masonry arch bridge by nonlinear finite element simulations
Using the example of a railway bridge, a procedure for the safety evaluation of existing masonry arch bridges is presented. The investigated bridge was to be preserved and utilized under increased usage requirements. A conventional frame-work based analysis was not considered to be a promising approach for this particular problem. By nonlinear finite element simulations, however, it was possible to reveal an additional load-carrying capacity. In order to simulate the mechanical behavior of the structure as realistic as possible, the adjacent soil was incorporated in the finite element model. Nonlinear material laws were used for both masonry and soil. For the masonry, the smeared crack approach of nonlinear fracture mechanics has been adopted. The curved bridge axis, lateral loads, and eccentricities of the vertical loads required a 3D modeling. The simulation results allowed to prove structural safety even under exceptional traffic loads anticipated for the future. In addition, possible causes for the existing damage pattern could be identified.

Die Bemessung kipp- bzw. biegedrillknickgefährdeter Stäbe und Durchlaufträger bereitet den Ingenieuren in der Praxis häufig erhebliche Schwierigkeiten. Für die o. g. Systeme wird im Beitrag der grundlegende Tragsicherheitsnachweis nach DIN 18800 Teil 2 empfohlen. Da für den Nachweis ideale Biegedrillknickmomente benötigt werden, werden entsprechende Berechnungsformeln und Kenngrößen angegeben. Darüber hinaus sollen die Zusammenhänge verdeutlicht und die Nachweisführung vereinfacht werden.

Die Erkundung und Beurteilung von Schäden an Bauwerken und Bauteilen sind zentrale und verantwortungsvolle Aufgaben des Tragwerksplaners. Viel zu oft werden Entscheidungen ohne ausreichende Voruntersuchungen getroffen. Ein nicht genau definierbarer Tragwerkszustand, der ein mögliches Versagen nicht mit ausreichender Sicherheit ausschließen kann, ist nicht akzeptabel, auch wenn dieser Zustand schon über viele Jahre hinweg Bestand hat. Der hier geschilderte Fall der St. Josephskirche in Mannheim beschreibt den Zustand von Granitsäulen, die infolge von Kriegseinwirkungen geschädigt wurden. Erst jetzt, über 60 Jahre nach Kriegsende, wurde das Ausmaß der Schäden als Folge von Brandeinwirkungen und der möglichen Beeinträchtigung der Standsicherheit in vollem Umfang erkannt, so dass die Kirche vorübergehend nicht genutzt werden durfte. Da die Beurteilung der Standsicherheit der Säulen mit rechnerischen Methoden nicht möglich war, wurde der Nachweis unter Zuhilfenahme von Bauteilversuchen geführt.

Im Zentrum von Aalen-Wasseralfingen wurde eine Loggia mit gebogenen Glaselementen als Überkopfverglasung errichtet. Die Unterkonstruktion besteht aus Edelstahl. Das Dach bilden Glasbögen mit einer freien Spannweite von 5,4 m. Der Entwurf und die Konstruktion der minimierten Tragstruktur werden beschrieben. Es wird neben der Dimensionierung auf das Herstellungsverfahren der Glasbögen aus ebenem Verbundsicherheitsglas eingegangen. Weiterhin werden die Nachweise der Tragfähigkeit und Resttragfähigkeit durch Versuche dargestellt.

Im Sommer 2006 wurde in Schottland erstmals eine 5-Megawatt-Offshore-Windenergieanlage (WEA) vom Typ REpower 5M in 45 m Wassertiefe errichtet. Die Tiefe des Wassers und weitere Standortbedingungen, die sich durch hohe Wellenbelastung und ungünstige Bodenverhältnisse auszeichnen, erforderten innovative Ansätze für die Tragstruktur und die Installation der REpower 5M. In diesem Beitrag wird über Entwurf, Fertigung und Montage der Jacket-Strukturen für diese Windenergieanlage berichtet. Außerdem wird eine neuartige Montagemethode für die WEA beschrieben, bei der von einem Schwimmkran gearbeitet wurde. Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen Grundlagen für die Errichtung größerer Stückzahlen von 5-MW-Windenergieanlagen in bislang nicht erschlossenen Wassertiefen größer als 20 m.

Für die Innenhofüberdachung des Maximilianmuseums in Augsburg sollte ein möglichst leichtes und transparentes Tragwerk aus Glas realisiert werden. Die Ingenieure entschieden sich für eine einsinnig gekrümmte Schalenkonstruktion als Kreiszylindertonne, die aus annähernd quadratischen Glasscheiben zusammengesetzt ist. Die Scheiben werden durch ein Seilnetz und entsprechende Knotenelemente gegeneinander vorgespannt. Die Glasscheiben müssen dadurch als volltragendes Konstruktionselement herangezogen werden.

Gurtdickensprünge und Zusatzlamellen zählen zu den stahlbaulichen Standardausführungen zur Anpassung der Biegetragfähigkeit von Brückenträgern an veränderliche Momentenverläufe. Durch die lokale Steifigkeitsänderung im Querschnitt entstehen an solchen Verstärkungen Zusatzbeanspruchungen, welche durch die klassische baustatische Behandlung nach der Balkentheorie nicht im Detail erfasst werden können. Im Beitrag wird zum einen gezeigt, dass in den Halsnähten zwischen Steg und Gurtblech hohe lokale Schubbeanspruchungen sowie Querbeanspruchungen - auch in Stegebene - entstehen. Zum anderen entstehen in den Gurtblechen zufolge der Exzentrizität der Gurte lokale Biegebeanspruchungen in erheblicher Größe. Des Weiteren hat dies im Druckbereich auch Auswirkungen auf die lokale Beulstabilität. Obwohl diese Effekte grundsätzlich seit langem bekannt sind, hat deren korrekte Erfassung in den letzten Jahren zufolge der Tendenz zur Verwendung deutlich dickerer und breiterer Gurtbleche - bei gleichzeitiger Zunahme der verwendeten Stahlfestigkeiten und Ausnutzungsgrade - stark an Bedeutung gewonnen. Da jedoch die genannten Effekte in der praktischen baustatischen Berechnung üblicherweise nur pauschal erfasst werden können, wird anhand konkreter Beispiele ein realistisches Bild der tatsächlich auftretenden Beanspruchungen und der sich daraus ergebenden Konsequenzen auf die Gebrauchstauglichkeit, Ermüdungs- und Beulfestigkeit der Bauteile gegeben.

Load carrying behaviour at flange thickness transitions in welded girders.
Flange thickness transitions and cover plates constitute two of the most common constructional details used to adapt the flexural resistance of bridge girders to variable bending moment distributions. The sudden change of stiffness distribution within the cross-section at these details causes additional local forces and stresses that cannot be properly taken into account by classical beam-theory calculations. The study presented in this paper shows that on the one hand, the longitudinal welds between web and flange plates are subjected to additional longitudinal shear forces, as well as transversal forces in the web plate's plane. On the other hand, the usually eccentric disposition of the flange plates causes considerable local bending stresses in these plates. The latter also affects the buckling strength of the flange plates when these are loaded in compression. Although these effects have been known in principle for some time, their correct inclusion in practical calculations has gained significance over the last years due to the prevailing trend towards the use of thicker plates of higher steel grades designed with higher stress utilizations. The inclusion of these effects in current design procedures is, at present, treated with rather pragmatic approaches; therefore, the objective of this paper is to illustrate the realistic stresses in flange thickness transitions by means of case studies, and to discuss the effects that these stresses have on the serviceability, fatigue and buckling strength of the girders.

Das Last-Verschiebungsverhalten und die Grenztragfähigkeiten von Kreiszylinderschalen mit axial belasteten Stutzen werden mit Finite-Elemente-Berechnungen untersucht. Dabei werden das elastisch-plastische Werkstoffgesetz unlegierter oder niedrig legierter Stähle sowie große Verschiebungen und Instabilitätserscheinungen berücksichtigt. Die dimensionslos in graphischer Form dargestellten Ergebnisse dieser Untersuchungen gelten für 400 < R/t < 5000 sowie für Stähle bis zur Festigkeitsklasse S690. Zudem wird vorausgesetzt, daß die Wanddicke tr des Stutzens mindestens gleich der Wanddicke t der Kreiszylinderschale ist. Es wird eine Regel angegeben, mit der Verstärkungen der Kreiszylinderschale im Stutzenbereich hinsichtlich der Beanspruchungen durch die Stutzenlasten im linearen Beanspruchungsbereich optimal ausgelegt werden können.

Die Gradierung von Betonbauteilen ermöglicht eine Anpassung des Bauteilinneren an das vorherrschende statische oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Durch eine in bis zu drei Raumrichtungen kontinuierlich frei veränderbare Porosität lassen sich maßgeschneiderte Betonbauteile herstellen. Um das Potenzial der neuen Bauweise erschließen zu können, müssen das Tragverhalten untersucht und Bemessungsansätze entwickelt werden.
Nachfolgend werden die verwendeten Nachweise und die getroffenen Annahmen zur Auslegung von Bauteilen aus gradiertem Beton beschrieben. Der Einfluss des Gradientenlayouts und der verwendeten Bewehrungsmaterialien auf das Biegetragverhalten wurde in Bauteilversuchen ermittelt. Die Querkrafttragfähigkeit wurde in Abhängigkeit der Schubschlankeit untersucht und der Vergleich zur rechnerischen Tragfähigkeit nach Norm gezogen. Der vorliegende Aufsatz soll somit einen Beitrag zum Verständnis der Besonderheiten im Tragverhalten gradierter Betonbauteile darstellen.

Load bearing behaviour of functionally graded concrete components under flexural and shear stress
The grading of concrete components enables the adaptation of the internal material distribution according to static demands and requirements related to building physics. Customized elements can be fabricated by changing the concrete porosity continuously in three dimensions. In order to utilize the potential of this new construction method, the load bearing behaviour needs to be investigated and design methods need to be developed.
The following describes the analyses and assumptions that were applied for the design of graded concrete elements. The influence of the gradient layout and of the reinforcement type on the flexural load bearing behaviour was determined experimentally. The shear capacity was investigated as a function of the shear slenderness ratio and compared to the design values computed according to the national code. The present article is intended to aid the understanding of the specific characteristics of the load bearing behaviour of functionally graded concrete elements.

Untersuchungen zur Veränderung der Tragfähigkeit von verklebten Fugen bzw. der Haftfestigkeit zwischen Kunststoffen und mineralischen Stoffen durch Dauerstandbelastung und Medien- bzw. Wassereinwirkung werden vorgestellt. Es wird gezeigt, daß die zeitabhängige Abminderung der Tragfähigkeit infolge Dauerstandbelastung oder Medieneinwirkung unabhängig von der Art des Spannungszustandes jeweils durch ein und denselben Abminderungsbeiwert vorhergesagt werden kann.

Die Untersuchung des Tragverhaltens der Binderseilklemmen und der Netzseilklemmen im Rahmen der Zustimmung im Einzelfall erforderte Bauteilversuche, deren Ziel die Festlegung der notwendigen Klemmkräfte zur Übertragung der erforderlichen Grenzgleitkräfte war. Dabei wurde der Unterschied der Seilkräfte beim Auftreten der maximalen Differenzkraft zu denen beim Vorspannen der Schrauben berücksichtigt und der zeitliche Klemmkraftabfall bestimmt.

Unter Trichter-Mantelecke von stehenden Behältern wird der hochbeanspruchte Übergangsbereich vom konischen Trichter zum zylindrischen Schaft von Behältern verstanden, welcher mit oder ohne Ringsteife ausgebildet sein kann. Die Beanspruchung dieses Bereichs rührt im wesentlichen von der Umsetzung der Trichterkräfte an der Ecke her und äußert sich in hoher Umfangsdruckbeanspruchung einerseits und hohen Schalenbiegespannungen andererseits. Erstere Beanspruchung ist im Hinblick auf die plastische Traglast sowie die lokale und globale Stabilität von Schalenwand und Ringsteife zu begrenzen, letztere im Hinblick auf die Gefahr des Wechselplastizierens. Damit verbundene Probleme werden behandelt und Bemessungsformeln gegeben. Behandelt wird der Fall des umfangsgelagerten Behälters, Kraftwirkungen aus Einzelstützen sind daher nicht enthalten.

Es werden das Tragverhalten des räumlichen Dachverband-Rahmen-Wände-Systems eines geläufigen Hallentyps bei Wind- und Erdbebeneinwirkungen in der Querrichtung der Halle analysiert und einfache Formeln der Antwortgrößen hergeleitet. Anhand einer Tabelle dimensionsloser Beiwerte der maßgebenden Schnittkräfte und Druchbiegungen kann die Entwurfsarbeit derart vereinfacht werden, daß sie kaum schwieriger ist als die Untersuchung eines einfachen Balkens oder von Rahmen bei im voraus bekannter Last. Die Ergebnisse des an einem stetigen mechanischen Modell aufbauenden Verfahrens werden mit jenen eines an einem diskteten Modell gründenden verglichen. Ein Beispiel behandelt vier Varianten zahlenmäßig, womit das Tragverhalten und der Einfluß der Systemparameter auf die maßgebenden Antwortgrößen illustriert wird. Ferner wird auf Anwendungsmöglichkeiten der entwickelten Verfahren in anderen Bereichen des konstruktiven Ingenieurbaus hingewiesen.

Es werden das Tragverhalten eines geläufigen Hallentyps mit Trapezprofildachverband bei seitlicher Last in der Querrichtung der Halle analysiert sowie einfache Formeln der Antwortgrößen und auch der maßgebenden Schwingzeit hergeleitet. Die Untersuchung erfolgt zuerst anhand des diskreten mechanischen Modells. Dann wird die Theorie des Schubbalkens auf elastischer Unterlage entwickelt, in einer für die Praxis zweckdienlichen Form dargestellt und zur Untersuchung des behandelten Hallentyps mit größerer Felderanzahl herangezogen. Zum Vergleich sind auch die Ergebnisse für die beiden Grenzfälle - die Halle ohne Balkenwirkung des Daches und die Halle mit seitlich schlaffen Rahmen - angegeben. Ein Zahlenbeispiel erläutert die Verfahren und vergleicht die Ergebnisse. Die Verfahren ermöglichen eine Einsicht in den Einfluß der einzelnen Systemparameter auf die maßgebenden Schnittkräfte und Verformungen. Sie sollen im Vorentwurfsstadium auf einfache Weise günstige Lösungen aufzeigen sowie den statischen Nachweis erleichtern.

Einbauteile in Schutzbauten, die infolge von Explosionseinwirkungen dynamisch belastet werden, müssen schocksicher befestigt werden. Dafür eingesetzte Metallspreizdübel müssen in der Lage sein, stoßartige Belastungen in den gerissenen Untergrund zu übertragen. Der Beitrag beschreibt mit variierender Schockbelastung sowie unterschiedlichen Dübeltypen und -fabrikaten durchgeführte Versuche zum Tragverhalten von kraftkontrolliert spreizenden Metalldübeln im gerissenen Beton und präsentiert gewonnene Erkenntnisse.

Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1542 “Leicht Bauen mit Beton” wurden am Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig dünnwandige Betonhohlbauteile entwickelt und unter überwiegender Normalkraftbeanspruchung geprüft. Den Bauteilen liegt das bionische Vorbild Bambus zugrunde, dessen erstaunliche Eigenschaften im asiatischen Raum bereits vielfach im Bauwesen genutzt werden und die hier auf den Betonbau übertragen wurden. Mit dem ausgewählten hochfesten Feinkornbeton sowie den untersuchten innovativen Bewehrungskonzepten konnten bionisch inspirierte Betonhohlbauteile mit Wandstärken von nur 2,5 bis 3,0 cm in sehr hoher Qualität hergestellt werden. Durch Versuche unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung konnte gezeigt werden, dass sowohl die Versagensmechanismen der dünnwandigen Bauteile als auch die erreichten Bruchstauchungen und damit die Ausnutzung der Betondruckfestigkeit maßgeblich durch das Bewehrungskonzept und die verwendete Bewehrungskonfiguration bestimmt werden. Aufgrund der sehr hohen Verformungsfähigkeit des untersuchten hochfesten Feinkornbetons darf daher bei sehr dünnwandigen, druckbeanspruchten Betonhohlbauteilen die Betrachtung der Betoneigenschaften nicht auf die Druckfestigkeit beschränkt werden, sondern ist auf das Dehnungsverhalten zu erweitern.

Load-bearing behavior of thin-walled hollow concrete elements made of high-strength concrete with fine aggregate
Within the DFG Priority Programme 1542 ”Concrete Light" thin-walled hollow concrete elements were designed and tested under predominant normal force at the concrete construction department at the TU Braunschweig. The elements are based on the bionic example of bamboo, whose astonishing features are widely used in Asia's building industry and in this case transferred into concrete elements. The selected high-strength concrete with fine aggregate and the examined innovative reinforcement concepts are used to produce bionic hollow concrete elements with wall thicknesses of only 2.5 to 3.0 cm in very high quality. Using experiments under eccentric normal forces, it could be shown that the failure mechanisms of thin-walled components as well as the achieved failure stresses and thus the utilization of the concrete compressive strength are significantly determined by the reinforcement concept and the reinforcement configuration used. Due to the very high deformation ability of the investigated high-strength concrete - in case of very thin-walled concrete elements under predominant normal force - the consideration of concrete properties can not be limited to the compressive strength and needs to be extended to the stress-strain behavior.

Für dünnwandige, polygonale offene und geschlossene Querschnitte gibt es auf den Voraussetzungen der Faltwerkstheorie basierende analytische Formulierungen. Durch Berechnungen mit einem Platten-Scheibenelement, dem genauere Ansätze als den analytischen Formulierungen zugrunde liegen, wird untersucht, ob die Ergebnisse der analytischen Formulierung befriedigende Übereinstimmung liefern. Für Träger mit üblichen Abmessungen ist dies der Fall.

Zur Übertragung der Querkräfte bei Bewegungsfugen wie auch zur Herstellung querkraftschlüssiger Verbindungen etwa im Betonfertigteilbau werden häufig stabförmige Stahldorne eingesetzt, die beidseitig in die anschließenden Stahlbetonbauteile eingespannt sind. Im vorliegenden Beitrag wird ein Überblick über den aktuellen Stand der Technik gegeben. Versuche aus jüngerer Zeit an beidseitig einbetonierten, randfernen Schubdornen aus Bewehrungsstahl werden vorgestellt und analysiert. Auf Basis eines modifizierten Bettungsziffernverfahrens wird unter Berücksichtigung der Plastizierung des Betons eine Bemes-sungsformel zur Ermittlung der Quertragfähigkeit einbetonierter Scherbolzen abgeleitet und mit bestehenden theoretischen Ansätzen und experimentellen Ergebnissen verglichen.

Zur Bestimmung des Tragverhaltens von vorgehängten Aussenwandbekleidungen wurden Untersuchungen an Platten durchgefürt, die auch die Steifigkeitsverhältnisse der Unterkonstruktion berücksichtigen. Die Berechnung erfolgte nach der finiten Element-Methode.