Es wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt, das es zuläßt, die bei Abwinklungen von Vorpreßrohren auftretenden maximalen Kantenpressungen in Abhängigkeit von der Vorpreßkraft, der Rohrgeometrie, der Dicke des Holzrings und der Holzart zu ermitteln. Erfaßt werden die maximalen Kantenpressungen, die sich bei einem Elastizitätsmodul des Holzes nach der Zerstörung des Holzes ergeben.

Der Artikel stellt u.a. umfangreiche Berechnungen zur Wärmebrückenproblematik am VIP-Rand dar, die im Rahmen eines Forschungsprojektes “Energetische und wirtschaftliche Optimierung von VIP-Paneelen“ durchgeführt wurden. Zusätzlich wird eine Vielzahl von Messwerten der Wärmeleitfähigkeit von VIP ausgewertet, die aus eigenen Untersuchungen und anderen Forschungsprojekten stammen, um die unterschiedlichen Temperaturlagerungen und Klimawechselprüfungen hinsichtlich des Anstiegs der Wärmeleitfähigkeit der Paneele zu vergleichen. Aus den Ergebnissen werden Hinweise für die Produktion der Paneele abgeleitet und die Rahmenbedingungen für den Einsatz günstigerer Stützkerne aus Mineralfasern untersucht.

Investigations into Ageing and Thermal Bridging in Vacuum Insulation Panels (VIP) for Construction Applications.
The article describes inter alia extensive calculations for thermal bridging problems at the VIP edge, which were conducted as part of a research project entitled “Optimisation of the energy-related and commercial aspects of VIP panels“. In addition, a number of measurements of the thermal conductivity of VIP are evaluated. These measurements came from our own studies and other research projects, and the purpose of the evaluation is to compare the effects of different storage temperatures and climate-change tests on the increase in the thermal conductivity of the panels. Guidelines for the production of panels are derived from the results, and the conditions for the use of more economical mineral-fibre support cores are investigated.

An den Beton für Brückenkappen werden zwei einander entgegenlaufende Anforderungen gestellt. Auf der einen Seite ist für einen hohen Frost-Taumittelwiderstand (XF 4) ein niedriger Wasserzementwert anzustreben, auf der anderen Seite soll dieser Kennwert nicht zu niedrig sein, um die Betonfestigkeit und damit die rissbreitenbeschränkende Bewehrung nicht zu sehr anwachsen zu lassen.
In letzter Zeit sind mehrfach Frostabwitterungen an den Oberflächen von Brückenkappen festgestellt worden. Dies wird gelegentlich damit in Verbindung gebracht, dass heute vermehrt auch bei Brückenkappen CEM II- und CEM III-Zemente anstelle der früher üblichen Portlandzemente verwendet werden. Um den Einfluss der verschiedenen beton-und ausführungstechnischen Parameter auf den Frost-Taumittelwiderstand unter den speziellen Randbedingungen von Brückenkappen zu erfassen, wurden einschlägige Laboruntersuchungen (CDF-Tests) durchgeführt. Dabei zeigte sich u.a., dass der in ZTV-ING für Kappenbetone als maximal zulässig vorgegebene w/z-Wert von 0,50 grenzwertig ist. Nur eine geringfügige Überschreitung führte zu signifikanten Frostabwitterungen. Dies zeigte sich bei den Betonen mit CEM II-Zementen noch stärker als bei denen mit CEM I-Zement. Daher kommt bei Brückenkappen der Abstimmung von Zement und Wasserzementwert eine hohe Bedeutung zu.

Investigations of concrete scaling at edge beams of bridges due to freeze deicing salt attacks
Two nearly contrary requirements are set to the concrete of edge beams on bridges. On the one hand a low water-cement-ratio is sought with respect to a sufficient freeze deicing salt resistance (XF 4). On the other hand the same characteristic value should be not too low as the concrete strength and in sequence the crack-limiting reinforcement should be kept below certain ranges.
In the last few years at several times scaling at concrete surfaces of edge beams on bridges due to the attack by freeze and deicing salt has been observed. This casually is associated with the fact, that today also in concretes for these edge beams more and more CEM II- and CEM III-cements are used - contrary to the past, where traditionally CEM I-cement had been applied. To check the influence of the various parameters of concrete and execution on the freeze deicing salt resistance considering the specific random conditions of bridges appropriate lab tests (CDF-tests) had been performed. Amongst others it could be demonstrated that the w/c-ratio, with 0.50 set in ZTV-ING as maximum allowable value, seems to be marginal. Only a small exceeding of this value resulted in significant increased scaling. This was quite more evident in the concretes with CEM II-cements than in those with CEM I. Thus the specific adjustment between cement and water-cement-ratio is of very high importance in concretes for edge beams on bridges.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts der Technischen Universität Krakau wurde die Wirkung von Verkleidungen auf Stahlskelette untersucht. Auf sechs verschiedene Arten wurde ein zwei-feldriger Rahmen mit leichter Verkleidung versteift. Im vorliegenden Aufsatz werden die Er-gebnisse des dynamischen Versuchsprogramms vorgestellt. Die Analyse der ermittelten dynamischen Eigenschaften zeigt, daß eine Verkleidung die dynamische Steifigkeit der Konstruktion und die Grundfrequenz ihrer Eigenschwingung im Vergleich zu einer Rahmenkonstruktion ohne Verkleidung erhöht.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Es ist derzeit eine intensive Diskussion im Gange, wie man die Dauerhaftigkeit von Parkbauten sicherstellen kann. Dabei werden häufig Kosten als Argument für oder gegen eine bestimmte Ausführung vorgebracht, ohne dass bisher eine durchgängige Kostenbetrachtung für verschiedene Konzepte zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit durchgeführt worden ist.
In dieser Veröffentlichung werden die Kosten verschiedener Konzepte anhand einer virtuellen zweigeschossigen Tiefgarage mit üblichen Abmessungen für die beiden maßgeblichen Bauteile “Zwischendecke” und “Bodenplatte” verglichen. Dabei wird bei den Herstellungskosten z. B. auch die von dem Oberflächenschutz- oder Abdichtungssystem abhängige Mindestbewehrung berücksichtigt. Zudem werden in Abhängigkeit vom gewählten Oberflächenschutz- oder Abdichtungssystem die Kosten für die Instandhaltung, bestehend u. a. aus der Wartung, der Inspektion und der Instandsetzung, über einen Nutzungszeitraum von 50 Jahren angesetzt und miteinander verglichen. Bei den Kostenansätzen werden die marktüblichen Schwankungen bzw. die angesetzten Instandsetzungszyklen durch die Betrachtung von Mittel-, Minimal- und Maximalwerten berücksichtigt.
Für die Zwischendecke werden die Beschichtungs- bzw. Abdichtungssysteme “OS 11”, “Gussasphalt (ein-/zweischichtig) mit Schweißbahn”, “Gussasphalt (ein-/zweischichtig) mit OS 10” und “PMMA” betrachtet. Für die Bodenplatte werden getrennt für die Lastfälle “Wasserwechselzone” (WW) und “Wasserdruck” (WD) die Systeme “OS 11”, “Gussasphalt (ein-/zweischichtig) mit Schweißbahn” und “OS 8 mit begleitender Rissbehandlung” untersucht. Dabei werden für die laufenden Instandhaltungskosten ingenieurmäßige Anhaltswerte nach dem jetzigen Wissensstand gewählt. Es wird erwartet, dass durch aktuell laufende Forschungsprojekte zukünftig wissenschaftlich fundierte Ansätze vorliegen werden, die zu einer Fortschreibung des Kostenvergleichs führen werden.

Research of production and maintenance costs for alternative concepts to ensure the durability of parking buildings
There is currently an intense discussion about how to ensure the durability of parking buildings. Without having carried out a comprehensive cost analysis for the alternatives for durability concepts costs are nevertheless used as an argument for or against a certain execution.
In this publication the costs of various execution concepts are compared on the basis of a virtual two-storey underground garage with standard dimensions for the two major components of “suspended ceiling” and “baseplate”. For instance the cost analysis includes the production costs for the minimum reinforcement in dependence of the examined surface protection or of the waterproofing system respectively. Furthermore the costs for maintenance, inspection and repair among other aspects are compared in dependence of the surface protecting system for a service life of 50 years. This cost approach takes into account consists of market fluctuations as well as scheduled maintenance cycles by considering medium, minimum and maximum costs.
For the suspended ceiling the following coating or waterproofing systems respectively are examined: surface protection system “OS 11”; “mastic asphalt (single/double layer) with asphalt sheeting “; “mastic asphalt (single/double layer) with surface protection systems OS 10” and “PMMA” protecting surface system. For the base plate two load cases are investigated: “water exchange zone” (WW) and “water pressure” (WD) in combination with the following surface protection systems: “OS 11”, “mastic asphalt (single/double layer) with asphalt sheeting” and “OS 8 with accompanying crack treatment”. For the ongoing maintenance costs, engineering values are chosen in accordance to the current state of knowledge. It is expected that current research projects are going to provide scientific results in the near future allowing an update of this cost analysis.

Massivholzplatten erfahren eine vielfältige Verwendung im Bauwesen als tragendes und nichttragendes Konstruktionselement, aber auch als Gestaltungs- und Funktionselement. Grundgedanke der hier vorgestellten Untersuchungen war die Übernahme raumklimabeeinflussender Funktionen durch mehrlagige Massivholzplatten (SWP), indem Heiz- und Kühlelemente in die Mittellagen der Massivholzplatten eingebracht werden. Es wurden zunächst dreilagige Massivholzplatten mit unterschiedlichem Lagenaufbau hinsichtlich ihrer Biegefestigkeiten und ihrer Formstabilität im Differenzklima untersucht. Dabei zeigte sich gegenüber den Referenzmustern eine Abnahme der Biegefestigkeit und der Formstabilität. Weiterführende Untersuchungen zur Optimierung der Wärmeübertragung wurden mit Hilfe hygrothermischer Prüfungen vorgenommen. Im Ergebnis der ermittelten Aufheizkurven und Wärmestromdichten konnten Platten mit hoher Dichte in der Decklage bei spiralförmiger Verlegung der Verrohrung, einem Rohrabstand von 80 mm und einer Überdeckung von 4 mm als Optimum herausgearbeitet werden.

Investigations on multi-layer solid wood panels with heating and cooling elements.
Multi-layer solid wood panels are used in civil engineering as construction element as well as design- and functional element. The fundamental idea of this industry driven project was the integration of climatic-control functions (cooling/heating) with fluid filled elements in multi-layer solid wood panels. Solid wood panels with different design were tested on bending strength and dimensional stability under changing climatic conditions. They show, in relationship to a reference element, a degreasing of bending strength and dimensional stability. Further investigations on optimizing heat transfer were carried out with hygrothermal tests. An evaluation of heating curves shows that panels with high density top layer, and pipes designed in spiral curse, increase the heating performance. The optimal pipe dis-tance was found to be 80 mm, with a covering layer of 4 mm thickness.

Massivholzplatten erfahren eine vielfältige Verwendung im Bauwesen als tragendes und nichttragendes Konstruktionselement, aber auch als Gestaltungs- und Funktionselement. Grundgedanke der hier vorgestellten Untersuchungen war die Übernahme raumklimabeeinflussender Funktionen durch mehrlagige Massivholzplatten (SWP), indem Heiz- und Kühlelemente in die Mittellagen der Massivholzplatten eingebracht werden. Es wurden zunächst dreilagige Massivholzplatten mit unterschiedlichem Lagenaufbau hinsichtlich ihrer Biegefestigkeiten und ihrer Formstabilität im Differenzklima untersucht. Dabei zeigte sich gegenüber den Referenzmustern eine Abnahme der Biegefestigkeit und der Formstabilität. Weiterführende Untersuchungen zur Optimierung der Wärmeübertragung wurden mit Hilfe hygrothermischer Prüfungen vorgenommen. Im Ergebnis der ermittelten Aufheizkurven und Wärmestromdichten konnten Platten mit hoher Dichte in der Decklage bei spiralförmiger Verlegung der Verrohrung, einem Rohrabstand von 80 mm und einer Überdeckung von 4 mm als Optimum herausgearbeitet werden.

Investigations on multi-layer solid wood panels with heating and cooling elements.
Multi-layer solid wood panels are used in civil engineering as construction element as well as design- and functional element. The fundamental idea of this industry driven project was the integration of climatic-control functions (cooling/heating) with fluid filled elements in multi-layer solid wood panels. Solid wood panels with different design were tested on bending strength and dimensional stability under changing climatic conditions. They show, in relationship to a reference element, a degreasing of bending strength and dimensional stability. Further investigations on optimizing heat transfer were carried out with hygrothermal tests. An evaluation of heating curves shows that panels with high density top layer, and pipes designed in spiral curse, increase the heating performance. The optimal pipe dis-tance was found to be 80 mm, with a covering layer of 4 mm thickness.

Mauerwerk hat in den letzten Jahrzehnten einen rasanten Wandel hin zu einem hochspezialisierten Baustoff vollzogen. Für einige Disziplinen - z.B. den Wärmeschutz - kann man von einem “Hightech”-Produkt sprechen. Auch die Modelle für die Bemessung von Mauerwerk werden differenzierter. Besonders im Hinblick auf die Vielfalt der angebotenen Steinsorten und Formate wurde in den letzten Jahren versucht, die Bemessung der individuellen Mauerwerkssorte anzupassen. In den Arbeiten [3] und [10] wurde verstärkt die Steingeometrie in die Bemessungsmodelle für Schubversagen bzw. Stabilitätsversagen einbezogen. Andere Arbeiten, darunter [11], haben das Stabilitätsversagen einachsig gespannter Wände unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Spannungs- Dehnungsbeziehungen verschiedener Stein-Mörtelkombinationen beleuchtet.
Die Plattentragwirkung einer Mauerwerkwand wird wesentlich durch ihre Steifigkeiten in zueinander orthogonalen Richtungen beeinflußt. Die Unterschiede in der Fugenausbildung sowie in Steinform, -art und -format führen zu unterschiedlichen Steifigkeitsverteilungen, die bisher nur unzureichend bei der Schnittkraftermittlung und Nachweisführung berücksichtigt werden.
Im Rahmen von ersten Tastversuchen wurden für ausgewählte Steine die Elastizitätsmoduln und die Querdehnzahlen in den beiden wesentlichen zueinander orthogonalen Wandrichtungen bestimmt. Die Stoßfuge wird i. allg. als statisch nicht mitwirkend angesetzt, weil sie entweder nicht ausreichend oder gar nicht vermörtelt ist. Dies führt zu einer Anisothropie, die sich sowohl bei der Scheibenbeanspruchung als auch bei der Plattenbiegung im Zustand I mit den ermittelten Kennwerten auf einfache Art berücksichtigen läßt.

Im Stahlverbundbau bieten Verbunddübelleisten eine wirtschaftliche Alternative zu klassischen Verbundmitteln wie Kopfbolzendübeln. Moderne Verbundkonstruktionen werden insbesondere im Hochbau zunehmend filigraner hergestellt. Um die hierfür erforderlichen geringen Deckendicken zu realisieren, können Verbunddübelleisten horizontal innerhalb der Betonplatte angeordnet werden, woraus ein geringer seitlicher Abstand zum freien Betonplattenrand resultiert. Bisherige Untersuchungen beschreiben unterschiedliche Versagensbilder von Bauteilen mit Verbunddübelleisten, bspw. Spalten der Betonplatte, Ausstanzen eines Betonkegels oder Plastizieren der Stahlzähne. An der Technischen Universität Kaiserslautern wurden im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts mit der RWTH Aachen sowohl Push-out-Versuche als auch Verbundträgerversuche durchgeführt, anhand derer das Tragverhalten von Verbunddübelleisten mit randnahen Einbaupositionen untersucht wird. In diesen Versuchen konnten zuvor unbekannte Versagensmechanismen beobachtet werden, die bei konventionellen (randfernen) Einbaupositionen nicht eintreten und deshalb gesondert untersucht werden müssen. Im vorliegenden Beitrag werden die entsprechenden Bauteilversuche vorgestellt und erste Ergebnisse präsentiert. Auf Grundlage dieser Beobachtungen und Messungen werden Bemessungsansätze für randnahe Verbunddübelleisten ausgearbeitet, die langfristig Einzug in die europäischen Regelwerke finden sollen.

Load-bearing behaviour of composite beams with composite dowels positioned close to the free surface
In composite construction, composite dowels offer an economical alternative to traditional shear connectors such as headed studs. Modern composite structures are dimensioned increasingly thinner, especially in building construction. In order to achieve the required ceiling thicknesses, composite dowels can be positioned horizontally within the concrete slab, which causes a small distance to the free concrete surface. Previous investigations have described different failure modes of constructions with composite dowels, for example splitting of the concrete slab, prying-out of a concrete cone or plasticizing of the steel teeth. In a joint research project with RWTH Aachen University both push-out tests and composite beam tests were performed at University of Kaiserslautern to investigate the load-bearing behaviour of composite dowels positioned close to the edge. In these tests, previously unknown failure mechanisms could be observed, which do not occur in conventional dowel positions (far from the edge) and there-fore have to be investigated separately. This paper presents the corresponding composite beam tests and first results. On the basis of all these observations and measurements, design approaches for composite dowels positioned close to the edge are developed, which are supposed to enter European regulations in the long term.

In der vorliegenden Arbeit wurden wesentliche thermische und hygroskopische Kennwerte von Holzfaserplatten ermittelt. Für die Untersuchungen wurden aktuelle Produkte einzeln oder in Kombination analysiert. Ergänzend wurden Produkte auf Hanf- und mineralischer Basis in die Untersuchungen mit einbezogen. Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, der Sorptionsgeschwindigkeit sowie des Quell- und Schwindverhaltens erfolgte entsprechend den geltenden Normen. In Bezug auf die thermischen Eigenschaften ergibt sich für die verschiedenen Dichtebereiche eine Abhängigkeit zwischen Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit, welche jedoch unterschiedlich stark ausgeprägt ist. Bei den Materialkombinationen zeigt sich der dominierende Einfluss der Rohdichte der äußeren Schichten, wobei leichte Materialen zu einer niedrigeren Wärmeleitung führen. Das Dampfdiffusionsverhalten wird durch das Herstellungsverfahren der Platten beeinflusst, darüber hinaus ist teilweise ein Einfluss der Probendicke zu erkennen. Die Sorptionskurven für den Be- und Entfeuchtungsprozess zeigen erwartungsgemäß den bekannten Hysterese Effekt des Holzes. Die Sorptionsgeschwindigkeiten für die untersuchten Materialien variieren deutlich, jedoch ist ein Einfluss der Schichtdicke nachweisbar. Die Dickenquellung ist deutlich größer als die Quellung in Plattenebene. Die Herstellungsrichtung wirkt sich dabei nur geringfügig auf die Messwerte aus.

Investigation of thermal conductivity and moisture behaviour of fibreboard and material combinations.
In the presented paper relevant thermal and hygroscopic parameters of wood fiberboards were determined. The investigations were conducted on up to date products in a single state or in combination. Furthermore materials based on hemp and mineral fibers were included in the investigations. The determination of the thermal conductivity, the sorption behavior, swelling and shrinkage was done in accordance to the actual standards. Concerning the thermal behavior a correlation between density and thermal conductivity was obvious, but different significant for the several density groups. For the material combination the density of the outer layers dominates the thermal parameters, respectively at this position light material leads to low thermal conductivity. The vapor diffusion gets influence by the production process of the single materials. The thickness of the boards tends to influence the vapor resistance as well. The sorption curves for de- and adsorption show the expected hysteresis like for solid wood. But the sorption speed varies clearly for the different materials. The swelling perpendicular to the panel plane is significant higher than in plane. The production direction has a little influence in the swelling behavior only.

Pfahlgründungen sind eine weitverbreitete Gründungsvariante für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) und sind in diesem Anwendungsgebiet erheblichen horizontalen Lasten ausgesetzt. Diese Belastung variiert in ihrer Amplitude, Frequenz sowie Richtung und ist naturgemäß sehr schwierig zu prognostizieren. Bereits existierende Ergebnisse von Modellversuchen berücksichtigen bislang keine Änderung der Lastrichtung und sind daher nur für eindimensionale Belastungen applikabel. Untersuchungen konnten zeigen, dass eine richtungsveränderliche zyklische Belastung zu größeren Verschiebungen führen kann als eine äquivalente eindimensionale zyklische Belastung. In diesem Beitrag wird das Phänomen anhand von Modellvorstellungen erläutert und anhand der Ergebnisse von Modellversuchen quantitativ betrachtet.

On the deformation behavior of laterally loaded piles with cyclic loading from a varying direction.
Pile foundations are a common foundation for offshore wind energy converters. In this application area they are subjected to large lateral loading. This loading varies in amplitude, frequency and direction and is difficult to predict. Currently available analytical design methods derived from model tests do not consider a change in loading direction and are therefore applicable for one-dimensional loading only. Investigations have shown that a change in loading direction results in higher displacements compared to an equivalent one-dimensional cyclic loading. In this article models are presented to explain the increasing displacements and to be compared against results from physical modeling.

Im Zuge der Einführung der Eurocodes wurden einige der bis dahin üblichen Nachweisverfahren der ÖNORMEN bzw. DIN-Normen durch neue Nachweisverfahren ersetzt bzw. ergänzt. Dies war auch beim Nachweisverfahren gegen Biegedrillknicken der Fall. In der Norm EN 1993-1-1, Abschnitt 6.3.4 findet sich das “Allgemeine Verfahren für Knick- und Biegedrillknicknachweise für Bauteile”. Der Anwendungsbereich dieses “Allgemeinen Verfahrens” wird von der EN 1993-1-1 relativ großzügig definiert, von den nationalen Dokumenten ÖNORM B 1993-1-1 und DIN EN 1993-1-1/NA aber wieder stark eingeschränkt. Die praktische Anwendung des Verfahrens wird zudem durch diese Einschränkungen erschwert. Es ist daher das Ziel dieses Beitrages, eine möglichst anwenderfreundliche Vorgehensweise festzulegen und den großzügigen Anwendungsbereich dieses “neuen” Verfahrens bzw. die Einschränkungen der Nationalen Dokumente anhand ausgewählter Beispiele zu verifizieren. Zum direkten Vergleich werden dazu vorab Traglasten mit der FEM bestimmt.

Studies to the general method against lateral torsional buckling according to EN 1993-1-1.
With the introduction of the Eurocodes, compared to the proof methods of the ÖNORM and the DIN-standards, new proof methods were included. This happened also in the case of the proof methods against lateral torsional buckling. In section 6.3.4 of EN 1993-1-1, there is the “general method for lateral and lateral torsional buckling of structural components”. The application field of these “general method” is defined in a relatively generous way by the EN 1993-1-1; however, the national documents ÖNORM B 1993-1-1 and DIN EN 1993-1-1/NA place limits on it. In addition, the practical application is made more difficult by these restrictions. Therefore, the aim of this article is to define a user-friendly approach, to examine the application limits of these “new” method and to check the limitations imposed by the national documents based on selected systems. For direct comparison ultimate loads were determined first by use of the FEM.

Die sichere und zugleich wirtschaftliche Bemessung kippgefährdeter schlanker Stahlbeton- und Spannbetonträger erfordert eine realitätsnahe Berechnung nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung des nichtlinearen Werkstoffverhaltens. Neben dem Steifigkeitsabfall infolge Rissbildung stellen dabei die geometrischen Ersatzimperfektionen einen wichtigen Einflussparameter dar. Letztere müssen sowohl Bauungenauigkeiten als auch strukturelle Imperfektionen abdecken.
Die Empfehlung der DIN EN 1992-1-1, die geometrischen Imperfektionen affin zur ersten Eigenform mit einem maximalen Stich ei,geom = Leff/300 anzusetzen, erscheint insbesondere bei großen Spannweiten sehr konservativ. Für die Überprüfung dieses Ansatzes wurden Laserscan-Messungen von herstellungs- und einbaubedingten Imperfektionen an schlanken Stahlbetonbindern der Lärmschutzeinhausung Köln-Lövenich durchgeführt.
Auf Grundlage nichtlinearer Simulationsrechnungen werden die gemessenen geometrischen Imperfektionen auf äquivalente Vorverformungen analog zum Normansatz mit einer maximalen Auslenkung ei,geom zurückgeführt und statistisch ausgewertet. Darüber hinaus wird der Einfluss von strukturellen Imperfektionen infolge von Eigenspannungen durch Spannungsumlagerungen infolge Kriechens und Schwindens des Betons untersucht.

Investigation of initial imperfections for the analysis of slender beams against lateral instability
In order to ensure a safe and economic design of slender reinforced and prestressed concrete beams prone to lateral instability, a realistic analysis under consideration of second order effects and the nonlinear material behavior is required. Such analyses are significantly affected by the decrease of member stiffness due to cracking and the consideration of initial imperfections. The latter should cover geometric imperfections resulting from the construction process as well as structural imperfections.
In DIN EN 1992-1-1 it is recommended to assume geometric imperfections corresponding to the first eigenmode with a maximum horizontal deflection of ei,geom = Leff/300. This appears to be very conservative, especially for long-span girders. In order to compare the approach of DIN EN 1992-1-1 with actual values, laserscan measurements of the geometric imperfections of slender reinforced concrete beams of the Köln-Lövenich noise reduction tunnel were performed.
Based on nonlinear FEM-analyses, the measured geometric imperfections are reconverted into equivalent geometric imperfections in line with the approach of DIN EN 1992-1-1 with a maximum horizontal deflection ei,geom. Subsequently, statistical analyses of these values are carried out. Furthermore, the influence of structural imperfections due to internal stresses resulting from stress redistribution between steel and concrete due to creep and shrinkage are investigated.

In diesem Beitrag werden Ergebnisse zur Auslaugung von Spurenelementen aus mineralischen Baustoffen bei Beregnung dargestellt. Die Auslaugung im Beregnungsversuch wird mit der Auslaugung bei durchgehender Wasserbeaufschlagung verglichen, um festzustellen, welche Relevanz das Beregnungsszenario für die Bewertung der Umweltverträglichkeit von mineralischen Baustoffen hat.

Investigations on the leaching behaviour of construction elements exposed to artificial rain.
In this paper, results regarding the leaching of trace elements out of mineral building materials under irrigation are presented. The leaching in the irrigation test is compared to the leaching under constant water exposure to determine the relevance of the irrigation scenario for the assessment of the environmental compatibility of mineral building materials.

An Außenputze in bestimmten Regionen und exponierten Lagen werden Anforderungen an die kapillare Wasseraufnahme und die Wasserdampfdiffusion gestellt. Dabei wird insbesondere bei hydrophobierten Putzen davon ausgegangen, daßdie Wasseraufnahme dieser Putze bei Schlagregenbeanspruchung kapillar und das Austrocknen durch Diffusion erfolgt. Diese Vorstellung mußaufgrund neuerer Untersuchungsergebnisse revidiert werden, da auch das Austrocknungsverhalten durch kapillaren Wassertransport, verbunden mit nachfolgender Verdunstung beschrieben werden muß. Der mineralische Putz trocknet um den Faktor 10 schneller aus als bisher angenommen. Daher müßte das Austrocknungsverhalten durch eine sinnvolle Kenngröße, die nicht nur den diffusiven Anteil berücksichtigt, beschrieben werden. Auch der windbedingten Austrocknung sollte nachgegangen werden. Somit ist eine zu starke Verhinderung der Wasseraufnahme bei mineralischen Putzen aus bauphysikalischer Sicht nicht zu vertreten.

Beim “Bauen im Bestand” müssen Planer von Baumaßnahmen häufig die Entscheidung treffen, nach welchem Rechtsstand das zu bewertende Gebäude oder Bauteil zu beurteilen ist. Nicht immer muss die Bausubstanz nach den heute geltenden Vorschriften eingestuft werden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der bauliche Bestand unverändert erhalten bleiben. Beispielhaft wird der “Bestandsschutz” von Holztreppen in diesem Artikel am Berliner Baurecht untersucht. Hierzu werden die Baupolizei- bzw. Bauordnungen im historischen Wandel sowie die Änderungen der geografischen Gültigkeitsbereiche dieser Ordnungen durch die Stadtentwicklung Berlins beschrieben. In praxisbezogenen Beispielen wird die materielle Legalität bzw. Illegalität von Holztreppen aufgrund des zur Zeit der Errichtung gültigen Baurechts überprüft. Die prinzipielle Vorgehensweise, die hier beschrieben wird, kann auch auf andere Bundesländer und andere Bauteile übertragen werden.

Research on the conservation of the status quo of wooden stairs from the fire protection perspective in the Berlin building law
Within the refurbishment of existing buildings, planners often need to decide which legal basis is valid for the relevant building or structural component under consideration. Not necessarily these buildings do always require a classification according to the current building law. The principle procedure described in this article can also be applied to the laws in other German federal states, as well as to different building components. With a focus on wooden stairs this article discusses the aspect of the conservation of the status quo in context of the current Berlin building law.
For this purpose, the development in the historic Berlin construction planning and building regulations, as well as the changes in the geographical scope of these regulations, are described in detail. The legality or illegality of wooden stairs are investigated on basis of the building law valid at the time of erection for real cases.

Untersuchungen zur Biegetragfähigkeit von Mauerwerkswänden ergaben, daß durch Vorspannung eine erhebliche Tragfähigkeitssteigerung z. B. von Giebelwänden von Industriehallen oder von Kellerwänden unter Wandöffnungen erreicht werden kann. Vorspannung ersetzt vorteilhaft und gezielt die dort fehlende Normalkraft aus Auflasten. Im allgemeinen Fall treten jedoch neben Biegeeinwirkungen auch höhere Wandauflasten auf, die ggf. traglastmindernde Einflüsse nach Theorie II. Ordnung hervorrufen. Um diesen Effekt zu untersuchen, wurden experimentelle und rechnerische Untersuchungen am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz der TU Braunschweig sowie an der Fachhochschule Lippe und Höxter, Abt. Detmold, durchgeführt. Vorspannung ermöglicht ein steiferes Verformungsverhalten der Wand. Der Zustand II stellt sich später ein. Mit zunehmender Vorspannkraft nehmen die Wanddurchbiegungen und Rißbreiten ab, wodurch die Gebrauchstauglichkeit des Mauerwerks verbessert wird. Zur Erklärung des Trag- und Verformungsverhaltens von vorgespanntem Mauerwerk wurde das Tragmodell des “Druckbogens” verwendet. Effekte aus Theorie II. Ordnung wurden berücksichtigt. Aus Vorspannung entstehen bei Wänden, deren Spannglieder sich im Spannkanal nicht verschieben können, keine Zusatzmomente nach Theorie II. Ordnung. Zur Berechnung der aufnehmbaren Schnittgrößen und Wandverformungen wurden nichtlineare Spannungsdehnungsbeziehungen druckbeanspruchten Mauerwerks verwendet. Zur rechnerischen Überprüfung gemessener Verformungen wurde der Arbeitssatz unter Einbeziehung nichtlinearer Momentenkrümmungsbeziehungen eingesetzt. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung berechneter und gemessener Werte.

Aufgrund einer Häufung von Brandereignissen an EPS-basierten Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) analysierte eine von der Bauministerkonferenz einberufene Projektgruppe gesammelte Brandereignisse. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass brennende Abfallbehälter oder Kraftfahrzeuge im Sockelbereich von EPS-basierten WDVS eine Gefahr darstellen können. Daraufhin wurde ein Forschungsvorhaben initiiert, das auszugsweise im Rahmen dieses Artikels als Teil 1 vorgestellt wird. Ziel war, das Brandverhalten dieser WDVS durch Brandbeanspruchungen von Außenbrandszenarien zu untersuchen. Dazu wurde ein Brandszenario (“Sockelbrandszenario“) entwickelt, bei dem eine repräsentative Brandlast für realmaßstäbliche Großbrandversuche definiert wurde. In Folge der Brandprüfungen wurden konstruktive Brandschutzmaßnahmen an EPS-basierten WDVS untersucht und für die Zulassung als schwerentflammbares WDVS zwingend vorgeschrieben. Das Sockelbrandszenario wird im Rahmen der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) fest verankert. Dadurch wird die brandschutztechnische Untersuchung von WDVS auf Grundlage eines repräsentativen Brandszenarios ermöglicht. In Teil 2 wird eine Schutzzielbetrachtung vorgenommen. Lösungen sowie deren technische Umsetzbarkeit werden diskutiert.

Investigation of the fire behavior oy polystyrene based ETICS during external fire tests (Part 1).
Due to fire incidents with EPS-based ETICS, a project group convened by the German building ministries (Bauministerkonferenz) analyzed collected fire incidents. As a result, it has been found that burning waste containers or motor vehicles in the base area of EPS-based ETICS can constitute a risk. A research project was initiated, which is presented in this article (part 1). The aim was to investigate the fire behavior of these ETICS by means of fire exposure. For this purpose, an external fire scenario (“Sockelbrandszenario” fire to plinth) was developed in which a representative fire load was defined for large-scale fire tests. As a result, constructive fire protection measures on EPS-based ETICS were investigated and obligatory for approval as flame-retardant ETICS. The pedestal fence scenario is firmly anchored within the scope of the model administrative regulation Technical Building Regulations (MVV TB). This enables the fire protection technology of ETICS based on a representative fire scenario. Part 2 of the article provides a protection objective. Solutions and their technical feasibility are discussed.

Die Herstellung von Beton und insbesondere der darin als Bindemittel enthaltene Zement verursachen einen hohen Anteil der menschlich erzeugten klimawirksamen Emissionen. Studien zeigen, dass die Herstellung von Zement rund 8 % der weltweiten CO2-Emissionen verursacht, was den akuten Handlungs- bzw. Forschungsbedarf unterstreicht. Aufgrund des derzeitigen Gebäude- und Infrastrukturbestands und dessen zunehmender Altersstruktur bzw. notwendiger Ersatzbaumaßnahmen nimmt die Menge an verfügbaren Abbruchmaterialien ständig zu. In vielen Fällen besteht dieses Material aus hochwertigem Altbeton, der als rezyklierte Gesteinskörnung im Produktionsprozess wiederverwendet werden kann, um primäre Rohstoffquellen zu schonen. Der größte Teil dieses Betonbruchs ist nicht karbonisiert. Das in dem vorliegenden Beitrag beschriebene Verfahren zur forcierten Karbonatisierung von Betonabbruchmaterial bildet eine Grundlage für die Anwendung in Recyclingbetonen und zielt auf den reduzierten Einsatz von Primärrohstoffen ab. Zudem wurde das Verfahren zur Untersuchung der CO2-Absorbtionsfähigkeit entwickelt. Durch die Beimischung als Gesteinskörnung im Zuge der Frischbetonproduktion ist der Karbonatisierungsgrad für die Stahlkorrosion oder damit verbundene Probleme irrelevant. Die Versuche zeigen, dass die mit der Produktion von Beton verbundenen CO2-Emissionen dadurch deutlich reduziert werden können und bereits nach 24 h über 1,3 % der Ausgangsmasse an CO2 gespeichert wurde.

Investigations of the CO2 Storage Potential of Recycled Concrete Aggregates and Cement Samples under Forced Carbonation
The production of concrete, in particular the cement contained as a binder, causes a high proportion of human induced climate-impacting gas emissions. Studies show that the decarbonization of limestone causes at least 8 % of global CO2 emissions, which underlines the acute need for action and research. Due to the current building and infrastructure stock and its increasing obsolescence or replacement, the amount of available demolition material is constantly increasing. In many cases, this material consists of high-quality concrete that could be reused as recycled aggregate in the production process to conserve primary raw material sources. Most of this crushed concrete is not carbonized. This means that this potential could be used as a CO2 sink in the course of a recycling process. The recycled and carbonized material can be used as a substitute for natural grains. Due to the admixture as aggregate in the course of the concrete production, the degree of carbonation is irrelevant for steel corrosion or related problems. The main objective of this work was to investigate the CO2 absorption capacity of concrete waste in order to quantify its use as a potential carbon sink. The test series show that the ecological footprint of concrete can be significantly reduced by exploiting its carbonation potential by storing more than 1.3 % CO2 of the original mass after 24 hours.

Der Bemessungsansatz gegen Durchstanzen nach DIN EN 1992-1-1+NA(D) wurde anhand der Ergebnisse von Durchstanzversuchen an zentrisch belasteten Einzelfundamenten hergeleitet. Während für die Ermittlung des Durchstanzwiderstands eine gleichmäßige Verteilung der Schubspannungen entlang des kritischen Rundschnitts unterstellt wird, werden Lastexzentrizitäten auf der Einwirkungsseite über den Lasterhöhungsbeiwert &bgr; berücksichtigt.
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Durchstanztragverhalten exzentrisch belasteter Einzelfundamente deuten auf eine Reduktion des mehraxialen Spannungszustands entlang des Stützenanschnitts mit steigender Lastausmitte hin. Ausgehend von in der Literatur beschriebenen Durchstanzversuchen an exzentrisch belasteten Einzelfundamenten wurden nichtlineare Finite-Elemente-Simulationen durchgeführt, um in Parameterstudien den Einfluss der Lastausmitte auf die Durchstanztragfähigkeit zu untersuchen. Anhand der Ergebnisse der numerischen Simulationen wurde ein Vorschlag zur Berücksichtigung von Lastexzentrizitäten bei der Durchstanzbemessung von Einzelfundamenten nach DIN EN 1992-1-1+NA(D) erarbeitet. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen an exzentrisch belasteten Einzelfundamenten vorgestellt und ein Vergleich des neuen Vorschlags mit den bestehenden Ansätzen sowie einer systematischen Versuchsserie präsentiert.

Investigations on the punching behaviour of eccentrically loaded footings
The design concept for punching shear according to DIN EN 1992-1-1+NA(D) has been derived from the results of tests conducted on centrically loaded footings. While a uniform distribution of shear stress along the critical perimeter is assumed for determining the punching shear resistance, load eccentricities are taken into account by the load-increasing factor &bgr;.
Theoretical and experimental investigations on the punching shear behaviour of eccentrically loaded footings indicate a reduction of the multi-axial stress state along the column face with increasing load eccentricity. Based on punching tests on eccentrically loaded footings described in literature, non-linear finite-element simulations have been performed and subsequently the influence of load eccentricity on the punching shear behaviour has been examined in parameter studies. Based on the results of the numerical simulations, an approach for the consideration of load eccentricities in the punching shear design of footings according to DIN EN 1992-1-1+NA(D) has been developed. This article presents and describes the results of experimental and theoretical investigations on eccentrically loaded footings and compares the new proposal with existing approaches by means of a systematic test series.

Die nach verschiedenen internationalen Normen ermittelten Durchstanzwiderstände für Fundamente differieren zum Teil erheblich. Der Anteil der Bodenreaktionskraft, der von der einwirkenden Querkraft abgezogen werden darf, wird unterschiedlich festgelegt. Ziel der Untersuchungen war die Entwicklung eines konsistenten Bemessungsansatzes zum Durchstanzen von Fundamenten unter Berücksichtigung der Boden-Bauwerk-Interaktion. Fünf eigene Durchstanzversuche an Stahlbetonfundamenten auf realem Boden und nichtlineare Finite-Elemente-Simulationen bestätigen, daß die Versagensrisse deutlich steiler verlaufen als bei vergleichbaren Versuchen an Flachdecken und eine signifikante Abhängigkeit des Durchstanzwiderstands von der Schubschlankheit besteht. Basierend auf den so gewonnenen Erkenntnissen und einer Versuchsdatenbank wird ein empirischer Bemessungsansatz auf Grundlage der Durchstanzgleichung in DIN 1045-1 entwickelt.

Es werden Ergebnisse von Resonant-Column-Versuchen an tonigen marinen Proben mittlerer Plastizität vorgestellt. Die Versuchsdurchführung wird beschrieben und der Einfluß der Porenzahl, der Plastizitätszahl, der mittleren effektiven Spannung sowie der Scherdehnungsamplitude auf den Schubmodul und die Dämpfung untersucht. Vorhandene empirische Beziehungen werden hinsichtlich ihrer Eignung überprüft sowie neue entwickelt. Der starke Einfluß der nichtlinearen Bodenparameter auf die seismische Bodenantwort wird anhand eines Beispiels verdeutlicht.

Es wird anhand eines Rechenbeispieles gezeigt, dass die Größe von Zwangbeanspruchungen in Stahlbeton- und Spannbetontragwerken wesentlich von der zur Schnittkraftermittlung gewählten Berechnungsmethode abhängig ist und dass in Sonderfällen - z. B. zur Tragfähigkeitsbeurteilung älterer Bauwerke - eine nichtlineare Berechnung zur realistischen Erfassung von Zwangbeanspruchungen sinnvoll sein kann.

Investigations on the Influence of Calculation Methods on the Dimension of Constraint Stresses in Reinforced Concrete Structures
A calculation example shows, that the dimension of constraint stresses in reinforced concrete structures depends siginificantly on the calculation method used for the evaluation of stress-resultants. In particular cases - e.g. assessment of the load-bearingcapacity of older buildings - a nonlinear calculation is reasonable to have a realistic assessment of the contraint stresses.

Es wurden vier verschiedene kommerziell verfügbare Beschichtungssysteme auf Fichtenholz appliziert und anschließend nach drei unterschiedlichen Prozeduren konditioniert: Lagerung im Normalklima bei 20 °C/65 % relativer Luftfeuchte, Behandlung mit flüssigem Wasser im Bereich des Übergangs zwischen Beschichtung und Holz und Konditionierung im Dampfdruckgefälle bis zur Einstellung eines konstanten Dampfstroms. Es konnte ein deutliche Abhängigkeit der Haftfestigkeit von der Konditionierungsart festgestellt werden. Allgemein ist bei einer Auffeuchtung mit einer Reduzierung der Haftung zu rechnen. Diese feuchteabhängige Abnahme ist auf die verringerte Materialfestigkeit der Beschichtung selbst als auch auf die reduzierte Adhäsion zurückzuführen. Weiter können lokale Quellungsunterschiede bei Fichte zwischen Früh- und Spätholz zur Einleitung von zusätzlichen Kräften in das System führen und somit eine Scherbelastung zwischen Beschichtung und Holz verursachen. Die Zusammensetzung der Systeme sowie Schichtdicke und Schichtenanzahl haben einen Einfluss auf die Haftfestigkeit, wobei Systeme mit Schichtdicken im Bereich von 130 µm relativ niedrige Haftfestigkeitswerte zeigen. Aufgrund von Praxistests muss dieser Sachverhalt aber nicht mit der Dauerhaftigkeit eines Systems korrelieren.

Investigations on the influence of moisture on the adhesion strength of surface coating of wood.
Four different commercially available coating systems have been applied on spruce boards. After application the prepared samples have been conditioned in 3 different environments: standard climate corresponding to 20 °C/ 65 % relative humidity, application of fluid water at the transition zone between wood and coating and in a constant water vapour flow caused by a vapour gradient in the system. Regarding the conditioning procedure a clear dependency with the adhesion strength could be analysed. General increasing humidity causes a reduction of adhesion. The humidity based reduction is related to the loss of material strength of the coating and the reduced adhesion between wood and coating. Further local swelling differences between late and early wood in spruce can induce new forces in the system which creates a shear load in the transition zone wood and coating. The composition of the systems as well as thickness and the number of layers influence the adhesion strength too. Systems with thicknesses of about 130 µm seem to be less strength than thinner ones. But based on practical tests the adhesion strength does not always correspond to the performance and durability of the system.