Der Einsatz von Feinblech für tragende Konstruktionen im Bauwesen ist bisher weniger weit verbreitet und beschränkt sich in Form von Halbzeugen auf Well- oder Falzbleche oder auf Sonderbauweisen wie etwa geodätische Kuppeln, hemisphärische, in Anlehnung an Polyedergeometrien gefaltete Hüllen aus dünnem Blech. Neben solchen räumlich gekrümmten Faltkonstruktionen, deren Lastabtragung - ähnlich Schalentragwerken - überwiegend über Normalkraftbeanspruchung erfolgt, sind auch biegebelastete Tragwerke aus gefalteten dünnen Blechen in Kombination mit ebenen Blechen in einer oder in mehreren Lagen als Leichtbaukonstruktion denkbar. Entscheidend für die Effizienz in Bezug auf das Tragverhalten solcher so genannter Faltleichtbauplatten ist einerseits die Wahl der Faltungstypologie und Faltungsausbildung hinsichtlich Faltungshöhe und -frequenz, andererseits die Wahl der Blechdicke. Letztere hängt von der lokalen Beulgefahr und den Spannungen ab. Um das statisch nutzbare Potential solcher biegebeanspruchter Tragelemente aus Feinblech auszuloten, werden im vorliegenden Artikel die Ergebnisse von Untersuchungen im Rahmen einer Parameterstudie an ein- und mehrlagigen Longitudinal- und Punktfaltungen auf ihre auf das Eigengewicht bezogene Tragfähigkeit vorgestellt, Konstruktionsgrundsätze abgeleitet und Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt.

Load-bearing characteristics of plate-like elements with single and multi-layered folded structures of steel sheets.
The application of steel sheet for load-bearing constructions is currently rather uncommon. Nowadays, steel sheet for load-bearing constructions is only used for corrugated sheeting or for special constructions such as geodesic domes; hemispherical, folded envelopes made out of thin steel sheet that have been invented by the architect R. Buckminster Fuller. Beside these spatially-curved folding constructions, whose load is mainly transferred by axial force, bearing structures composed out of thin, folded sheets with one or more layers as a light-weight structure are also possible. Crucial for their load bearing behavior and their efficiency is on the one hand the choice of the folding typology regarding folding height and frequency and on the other hand the sheet thickness, which depends on the local load factor. The present article shows the potential of bending-loaded bearing structures by presenting the results of parametric studies. In the context of these parametric studies, single- and multi-layered longitudinal foldings and point foldings made of steel sheet have been examined towards their bearing capacity. Construction principles as well as potential uses have also been perused.

Um leistungsfähige und geeignete Verbundsysteme für den Befestigungsmarkt auch für gerissenen Beton bereitzustellen, wurden in den letzten Jahren von verschiedenen Herstellern Verbundspreizdübelsysteme entwickelt. Sie bestehen aus einer speziell geformten Ankerstange und einem Verbundmörtel. Die Ankerstange weist je nach System einen oder mehrere Konen auf. Der vorliegende Beitrag beschreibt Verbundspreizdübelsysteme verschiedener Hersteller, deren Funktionsprinzip sowie deren Tragverhalten unter Zugbeanspruchung in ungerissenem und gerissenem Beton. Weiterhin werden Umwelteinflüsse (Temperatur, Frost-Tauwechsel, Dauerhaftigkeit) auf das Tragverhalten diskutiert. Die Auswertungen der Bruchlasten von zentrischen Ausziehversuchen mit Verbundspreizdübeln im ungerissenen und gerissenen Beton zeigen, dass Verbundspreizdübel Versagenslasten erreichen können, die deutlich oberhalb der berechneten Versagenslasten nach dem Bemessungsverfahren für Metallspreizdübel (CC-Verfahren) liegen.

Dargelegt werden Voraussetzungen für die Anwendbarkeit dieser Elemente und die Unterschiede zu Polyurethan-Sandwichelementen. Die Auswertungen von zwei Versuchsreihen liefern Informationen über Materialkennwerte des Mineralfaserkerns, über die Knitterspannungen und das Kriechverhalten. Ferner wird die Anwendbarkeit der linearen Sandwichtheorie überprüft und das Tragverhalten im Zwischenstützbereich von Mehrfeldträgersystemen diskutiert.

Im Nachweisverfahren einer Scher-Lochleibungsverbindung wird unterschieden, ob der Schaft oder das Gewinde in der Scherfuge liegt. Mit der Umstellung der Schraubennorm von der DIN 6914 auf die DIN EN 14399-4 haben sich die Schraubengeometrien teilweise geändert. Dies führt dazu, dass das Gewinde in vielen Fällen näher an bzw. häufiger in der Scherfuge liegt. In der aktuellen Normung wird nicht näher definiert, bei welchen Bedingungen der Schaftquerschnitt angesetzt werden darf und bis zu welcher Position der Scherfuge der ungünstigere Gewindequerschnitt angesetzt werden muss. Es wurden Versuche mit dem Ziel durchgeführt, das Tragverhalten von scherbelasteten Schraubengarnituren zu untersuchen, insbesondere im Übergangsbereich zum Gewinde. Dabei wurde die Position der Scherfuge verändert. Der Einfluss der neuen Schraubengeometrien und die Ergebnisse der Abscherversuche werden nachfolgend genauer beschrieben.

Shear bearing of bolted connections with the beginning of the thread near the shear plane.
In bolted connections the shear load is calculated with the cross section of the bolt. It is important whether the shank or the thread is in the shear plane. In the new code for bolts DIN EN 14399-4 the dimension of the bolts are modified. Compared to the previous code, the DIN 6914, in many situations the thread is closer to the shear plane or even in the shear plane. In the current standards there is no requirement about how long the shank has to protrude into the shear plane. Tests were performed to assess the ultimate load of bolts in shear connections with different positions of the shear plane. In the paper the differences of the codes DIN 6914 and DIN EN 14399-4 are shown and the results of the tests are presented.

Unplanmäßige Lagen und Ausführungen der Löcher für Scher-Lochleibungs-Verbindungen können sich sowohl auf die Montage des Stahltragwerks als auch auf das Tragverhalten und die Tragfähigkeit desselben nachteilig auswirken. Die Effekte dieser Abweichungen können nur durch die Duktilität der Verbindung, also durch große Formänderungen infolge Lochleibung und/oder Schraubenbiegung ausgeglichen werden. Hierzu stellt sich die Frage, inwieweit die zum Ausgleich der Effekte dieser Abweichungen erforderliche plastische Biegung bei hochfesten Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 oder 8.8 mit großen Durchmessern gegeben ist.

Das Querkrafttragverhalten schubbewehrter Stahlbetonbalken ist nach wie vor Gegenstand intensiver Diskussionen und aktueller Forschungen. Dabei konzentrieren sich die Untersuchungen stets auf einachsige Belastungen, die parallel zu den Querschnittshauptachsen verlaufen. Erst in den letzten Jahren wurde eine mögliche Querkraftneigung erstmals theoretisch berücksichtigt und in Tragmodelle integriert. Experimentelle Untersuchungen hierzu liegen nur sehr begrenzt vor. Im vorliegenden Beitrag wird daher eine umfangreiche Versuchsreihe mit geneigten Querkraftwirkungen vorgestellt und analysiert. Der Vergleich experimenteller und rechnerischer Bruchlasten zeigt die Notwendigkeit einer mechanisch konsistenten Berücksichtigung der Querkraftneigung in allen Widerstandsanteilen von Zug- wie Druckstreben. Ein weiterentwickeltes Bemessungsmodell, das wirtschaftlichere Bemessungen ermöglicht, wird vorgestellt und zur praktischen Anwendung weiterentwickelt.

Für die Installation von Offshore-Windenergie-Anlagen der 5-Megawattklasse vor der Küste Deutschlands in der Nordsee ist es erforderlich, Gründungsstrukturen in hoher Stückzahl wirtschaftlich herstellen zu können. Für den Wassertiefenbereich der Nordsee wird im Rahmen dieses Aufsatzes der Konstruktions-typ Jacket hinsichtlich dynamischer Eigenschaften untersucht.
Darüber hinaus wird über Stahlgussbauteile berichtet, die in den hochbelasteten Knotenpunkten des Jackets verbaut werden. Derzeit ist es üblich, Jackets aus handelsüblichen Stahlhohlprofilen zu fertigen, die an den Enden zu einer Knotenverbindung miteinander verschweißt werden. Diese Lösung besitzt jedoch eine Vielzahl von Nachteilen, über die nachfolgend berichtet wird.
Bauteile aus Stahlguss hingegen weisen unter anderem die Vorteile auf, universell einsetzbar und in Form bzw. Gestaltung völlig frei wählbar zu sein. Um das komplexe Tragverhalten dieser Stahlgussbauteile bewerten zu können, wurden neben Simulationsrechnungen auch Laborversuche durchgeführt. Es wurde das Tragverhalten unter statischer Belastung am Stahlgussbauteil im 1:1-Modell und das Ermüdungsverhalten an Stahlgussproben getestet.

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Stahlkassettenprofile sind ein gängiges raumabschließendes Bauelement. Sie dienen als Innenschale von zweischaligen wärmegedämmten Wandkonstruktionen und werden mit einer vorgesetzten Außenschale kombiniert. Das Tragverhalten und die Tragfähigkeit der Stahlkassettenprofile hängen stark von der Stabilisierung der schmalen Gurte im Bereich der Außenschale ab. Sowohl der Abstand der Verbindungen als auch die Biegesteifigkeit und Schubsteifigkeit der Außenschale sind maßgebende Parameter. Im vorliegenden Beitrag werden die grundsätzlichen Wandkonstruktionen mit Stahlkassettenprofilen vorgestellt und diskutiert. Die jeweils zugehörigen mechanischen Modelle für winddruckbelastete Systeme werden identifiziert. Basierend auf Vergleichsberechnungen mittels Finite-Elemente-Berechnungen werden die Grundlagen für überarbeitete Bemessungsmodelle eingeführt und erläutert.

Load-bearing behaviour of liner tray walls with directly or indirectly fixed outer façades.
Liner trays are a common thin-walled building component for building envelope. They are used as inner layer of double layer walls with thermal insulation and combined with an outer façade layer. The load-bearing behaviour and capacity of the liner trays strongly depends on the stabilisation of the narrow flanges adjacent to the outer façade layer. Both distance of connections and bending stiffness and shear stiffness of the outer layer are relevant parameters. The paper presents and discusses the principal types of wall constructions using linear trays. The corresponding mechanical models for systems under wind pressure loading are identified. Comparative calculations are done using a Finite-Element-Model. Basic principles for a revised design model are introduced and explained.

Es wird über ein Berechnungsverfahren berichtet, mit dem das Trag- und Verformungsverhalten von ebenen Stahlkonstruktionen während einer vollständigen thermisch instationären Brandeinwirkung berechnet werden kann. Im Fall von Brandeinwirkungen kann damit entweder der Versagenszeitpunkt bestimmt oder die Resttragfähigkeit von Stahltragwerken nach einer Brandeinwirkung, die nicht zum Versagen führte, analysiert werden. Durch die Versuchsnachrechnung und vergleichende Berechnungen wird die Anwendbarkeit des entwickelten Berechnungsverfahrens und die Plausibilität der Berechnungsergebnisse geprüft. Auf dem Gebiet der Gesamttragwerksanalyse und bei der Bestimmung der Resttragfähigkeit nach einer thermischen Beanspruchung können neue Zusammenhänge und Erkenntnisse aufgezeigt werden. Das Verfahren ermöglicht Bemessungen bzw. sicherheitstechnische Untersuchungen sowohl für Brandbeanspruchungen als auch bei anderen instationären thermischen Einwirkungen.

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Bei teilweise vorgefertigten Stahlbetonwänden mit Ortbetonergänzung und integrierter Wärmedämmung erfolgt die Verbindung des innen- und außenseitigen Betonquerschnitts meistens durch Gitterträger mit Diagonalen aus nichtrostendem Betonstahl. Die Gitterträger bewirken unter anderem eine schubweiche Kopplung der beiden Wandschalen, die bei der Weiterleitung von rechtwinklig zur Wandebene wirkenden Lasten (Wind oder Erddruck) und bei Temperaturänderung sowie unterschiedlichem Schwinden des innen- und außenseitigen Betonquerschnitts zum Tragen kommt. Nachfolgend werden die hieraus folgenden Beanspruchungen der äußeren Wandschale und der Gitterträger erläutert, die maßgebend für die Bemessung dieser Bauteile sind.

Das Tragverhalten von textilbewehrtem Beton ähnelt dem von Stahlbeton, wird aber deutlicher durch den Verbund der textilen Bewehrung mit dem Feinbeton geprägt. Neben dem Materialverhalten werden deshalb das Rißbildungsverhalten, die Bruchtragfähigkeit, das Verformungsverhalten und die Dauerhaftigkeit gezielt untersucht. Mit den daraus abgeleiteten Nachweiskonzepten und Bemessungsmodellen wurden bereits erste Anwendungen realisiert. Im Beitrag werden die wesentlichen hierzu vorliegenden Ergebnisse zusammenfassend dargestellt.

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Anhand von rund 170 Dübelauszugsversuchen und weiteren begleitenden experimentellen Analysen wurde das Tragverhalten von Verbundankersystemen unterschiedlicher Hersteller in hochfesten und faserbewehrten ultrahochfesten Betonen untersucht. Variiert wurden neben den Betonuntergründen auch das Bohrverfahren, die Reinigungsintensität bei der Installation sowie die Bohrlochfeuchte.
Die Ergebnisse zeigen, dass abhängig vom jeweiligen Produkt die Verbundfestigkeit im hochfesten Beton tendenziell etwas geringer sein kann als im normalfesten Beton. Ausgehend vom bekannten Tragverhalten in normalfestem Beton, ist eine Extrapolation in den hochfesten Bereich nur bedingt möglich. Insbesondere Verbundankersysteme mit hoher Klebekraft erwiesen sich auch in hochfesten Untergründen als tauglich. Untersucht wurde in Versuchen mit weiter Abstützung auch die Versagensart Betonausbruch. In der Regel sind in hochfesten Untergründen je nach Klebekraft des Mörtels, Setztiefe und Betonfestigkeit, Bruch der Ankerstange, überwiegendes Verbundversagen oder Mischbrüche mit Verbundversagen im unteren und Betonausbruch im oberen Verankerungsbereich zu erwarten.

Behavior of adhesive anchors in high strength and ultra high performance concrete
Recently about 170 pull-out tests and further experimental investigations with various chemical anchors installed in high strength and ultra high performance fiber reinforced concrete have been performed. Apart from the concrete base material, other parameters like drilling method, intensity of cleaning of the borehole and water saturation of the concrete have been varied. The results of the confined tests reveal that the bond strength of chemical anchor systems may decrease in high strength concrete. Based on the current state of the art in normal strength concrete, an extrapolation of the behavior to higher strength classes is hardly possible. Chemical anchors with low adhesive bonding might behave unsatisfactorily whereas high bond mortars usually will be suitable for application in high strength concretes. In addition unconfined pull-out tests with large support widths have been performed. As a rule in high strength concrete, depending on the product, chemical anchors may fail in the majority of cases due to rupture of the steel rod, pull-out or pull-out combined with concrete cone breakout in the upper anchorage zone.

Ultra-Hochleistungs-Faserbetone (UHFB) eignen sich aufgrund ihrer hohen Festigkeiten, des hohen Verformungsvermögens und der geringen Permeabilität zur Verbesserung und Instandsetzung bestehender Betonbauten. Mit dünnen Schichten von bewehrtem UHFB, die auf bestehende Stahlbetonbauteile aufgetragen werden, können der Tragwiderstand und die Gebrauchstauglichkeit deutlich gesteigert werden. In einer umfangreichen Versuchsreihe wurden die Eigenschaften von mit zusätzlich zu den Fasern auch mit Stabstahl bewehrtem UHFB untersucht. Die Bewehrung des UHFB mit Stabstählen ist vorteilhaft, um den Verfestigungsbereich des UHFB zu erweitern, seinen Tragwiderstand zu erhöhen und die Streuung seiner mechanischen Eigenschaften zu reduzieren. Zur Bewehrung können hoch- oder niederfeste Stähle mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen zum Einsatz kommen. Abschließend werden zwei Anwendungen vorgestellt.

Structural Behaviour of Composite Elements Combining Reinforced Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete (UHPFRC) and Reinforced Concrete
Due to their high strengths, high deformability and low permeability Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concretes (UHPFRC) are suitable for the improvement and rehabilitation of existing concrete structures. Thin layers of reinforced UHPFRC that are applied to existing concrete members, increase both the load bearing capacity and the serviceability. By comprehensive experimental studies the behaviour of UHPFRC with additional bar reinforcement was investigated. The reinforcement of UHPFRC is advantageous in order to increase the strain hardening capacity of UHPFRC, its load bearing capacity and to reduce the scatter of its mechanical properties. Low or high strength steel grades with various surface characteristics can be used as reinforcement of UHPFRC. Finally two on site applications are presented.

Hochleistungsbetone ermöglichen die Erfüllung der Forderung nach großen Stützweiten, geringen Rohbaukosten bei einer gleichzeitig hohen Ausführungsqualität. Der Beitrag stellt das für die Anwendung notwendige Wissen zur Biege- und Querkrafttragfähigkeit vorgespannter Träger aus Hochleistungsbeton dar.

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Zur Klärung des Tragverhaltens von plastischen Gelenken im Spannbetonbau wurde ein Rechenmodell aufgestellt. Es gilt für Spannbetonbauteile mit und ohne Verbund der Spannglieder und beliebigem Bewehrungsverhältnis zwischen Betonstahl- und Spannbewehrung sowie für Stahlbetonbauteile. Die ausreichende Genauigkeit des Modells wurde durch Nachrechnungen von zahlreichen Versuchen nachgewiesen. Mit dem Rechenmodell wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt. Nach den Ergebnissen unterscheidet sich die plastische Rotationskapazität von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen nicht wesentlich, wenn die Spannbewehrung einen ausreichenden Verbund und eine ausreichende Duktilität aufweist.

Die Übertragung von Erkenntnissen aus dem rotationssymmetrischen Tragverhalten auf nichtrotationssymmetrische Verhältnisse ist nicht zulässig. Die Untersuchung gibt Hinweise für die Beurteilung des letztgenannten Zustands bei Last- und Temperatureinflüssen, die durch Einheitsfourierglieder beschrieben werden.

In dem Beitrag wird die Wirkungsweise der zweiachsigen Hohlkörperdecke (BubbleDeck) erläutert. Es wird weiterhin ein Überblick über Untersuchungen zum Tragverhalten von zweiachsigen Hohlkörperdecken gegeben. Es sind wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Versuche und theoretischen Betrachtungen zusammengestellt. Hinweise für die Bemessung werden gegeben.

Tragversuche an insgesamt 56 zweischnittigen Scher-Lochleibungs-Verbindungen an Prüfkörpern aus St 37 und St 52 mit 10.9-Schrauben zeigen, daß die Lochleibungstragfähigkeit in signifikanter Weise vom bezogenen Randabstand und der Zugfestigkeit des Grundmaterials abhängig ist, nicht dagegen von einer etwaigen Schraubenvorspannung. Es wird ein für alle Schraubenverbindungen geltender Bemessungsvorschlag entwickelt, dem eine globale 2,1fache Bruchsicherheit zugrunde liegt.

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Das Hochhaus erreicht bei einer Grundfläche 26 x 66 m eine Höhe 142 m über Erdgeschossfussboden. Es wird das System der Horizontalaussteifung über Wandscheiben und Treppenhaus- bzw. Aufzugskern erläutert. Die Abtragung der Vertikallasten durch Massivdecken mit Unterzügen und die Einleitung der hohen Lasten in den Baugrund werden beschrieben.