Im Brückenbau sind die Querschnitte von bestimmten Bauteilen bereits verschiedentlich in mehreren Arbeitsschritten, als sogenannte Aufbauquer- schnitte, hergestellt worden. Im Hochbau wurden solche Verfahren bisher nur in der Fertigteilbauart, nicht jedoch mit Ortbeton und als Spannbeton angewendet. Der Bau des Betriebsgebäudes der Migros Genossenschaft Aargau/ Solothurn in Suhr bei Aarau bot Gelegenheit, eine solche Bauart bei der Erstellung von 60.000 m² Plattenbalkendecken praktisch zu erproben. Durch die Erstellung der Decken in zwei Arbeitsschritten, zuerst die Unterzüge und dann die Platte, wurden die Bauausführung vereinfacht und die Kosten der Tragkonstruktion um rund 10% verringert.

Die Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090-2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399-1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die “Bolt Tightening Qualification Procedure” (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt-Richtlinie 024 gegeben.

Preloaded bolted connections made of stainless steel
The application of preloaded bolted connections made of stainless steel is demanded in reasons of serviceability or ultimate limit state, e. g. when used in particularly corrosive environments or in stainless steel structures. However, based on EN 1090-2 the use of bolting assemblies made of stainless steel is restricted to non-preloaded bolted connections for several reasons. Resentment still exists against the application of stainless steel bolting assemblies in preloaded connections due to the expected high preload losses and the problem of cold welding (“seizure”). In addition, there are currently no bolting assemblies available on the market comparable to the DIN EN 14399 standards, which are tested by the manufacturer for suitability for preloading including the application of a calibrated lubrication. The main product standard for high-strength structural bolting assemblies for preloading of bolted connections in steel structures, EN 14399-1, is also limited to the application of bolts made of carbon steel, so that the use is also restricted there. Consequently, procedure tests must be carried out for every application scenario. The presented contribution shall give an insight into the possibilities of the application of stainless steel in preloaded bolted connections in general, and in slip-resistant connections in particular. In addition, assistance and guidance for the approach within a procedure test is given by the “Bolt Tightening Qualification Procedure (BTQP)” as a supplement to the regulations of the DASt-Guideline 024.

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Über die Anwendung des Spannbetontechnologie beim Bau von Behältern für die Lagerung von Flüssigkeiten, als Reaktordruckgefäss und als Sicherheitsbehälter für verschiedene unter hohem Druck stehende Medien.

Schlanke Stützen aus hochfestem Beton können nach DIN 1045-1: 2001-07 berechnet werden. Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Tragverhalten dieser Stützen und zeigt, daß das zentrische Vorspannen für sehr schlanke Druckglieder sinnvoll ist.

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Modulares Bauen mit Betonfertigteilen gewinnt in den letzten Jahren verstärkt an Bedeutung. Aktuelle Entwicklungen in Praxis und Forschung untersuchen das Fügen der einzelnen Module völlig ohne Ortbeton, Vergussmörtel, Klebung oder Schubnocken. Eine Möglichkeit zur Kraftübertragung bietet das Aktivieren der Oberflächenreibung mittels Vorspannung. Während die Schertragfähigkeit maßgeblich vom Haftreibungsbeiwert abhängt, ist die Biegetragfähigkeit an die Dekompression der Trockenfuge gebunden. Aus statischer Sicht ist die wirklichkeitsnahe Beurteilung der Oberflächentopographie essentiell. In der DIN EN 1992-1-1 wird diese in vier Stufen von sehr glatt bis verzahnt eingeteilt, wodurch die Vielzahl an unterschiedlichen Oberflächenqualitäten nur grob abgebildet wird. Darüber hinaus ist die uneingeschränkte Übertragbarkeit des Coulombschen Reibungsgesetzes auf den Beton, vor allem bei höheren Druckspannungen in der Fuge, zu überprüfen. Zwei nennenswerte Anwendungsfelder des modularen Bauens stellen Brückenbauwerke und Windenergieanlagen dar. Beide Bauwerksgruppen unterliegen vorwiegend nichtruhenden Belastungen, welche ermüdungsrelevante Beanspruchungen im Kontaktbereich hervorrufen. Um dauerhafte, ermüdungsresistente und sichere Bauwerke zu errichten, müssen die maßgeblichen Beanspruchungscharakteristika sowie deren Auswirkungen auf die Kontaktoberfläche und die Betonmatrix identifiziert und untersucht werden.

Prestressed dry joints for modular bridge structures under cyclic loading
Modular construction with precast concrete elements has been becoming increasingly important for years. Current developments in construction industry and research investigate the joining of the modules without any in-situ concrete, mortar, gluing or shear keys. One possibility is to activate surface friction by pre-tensioning. While shear strength depends largely on the roughness coefficient, bending strength is related to decompression of dry joints. In order to prove structural strength a realistic assessment of the surface topography is essential. DIN EN 1992-1-1 distinguishes four levels ranging from very smooth joints to keyed joints, which means that the large number of different surface qualities is not represented adequately. Furthermore the transferability of Coulomb's law of friction to concrete surfaces at higher compression stresses in joints should be investigated. Bridge structures and wind turbines are two primary fields of application. Both types of structures are predominantly claimed by non-static loads. This stress causes fatigue in the interface region of the precast components. Due to errection of fatigue-resistant and safe structures the relevant load characteristics and their effects on contact surface and concrete matrix must be identified.

Verbundtragwerke mit Längs- und Quervorspannung zählen zu den Besonderheiten im Brückenbau. Die Isarbrücke Oberföhring im Zuge des Föhringer Rings aus dem Jahr 1960 ist ein Beispiel für die Kombination einer Spanngliedvorspannung gekoppelt mit einer Vorspannung durch Abstapeln. Das Tragwerk wurde im Hinblick auf den Materialeinsatz sehr wirtschaftlich konstruiert und ist nach mehr als 40 Jahren trotz der hohen Verkehrsbelastung in einem bemerkenswert guten Zustand. Die Ergebnisse der Hauptprüfung und die Ursachen der dabei dennoch festgestellten Schäden werden dargestellt. Eine Auswertung der Bemessung und des Tragverhaltens zeigt, mit welchen Mitteln die beachtliche Schlankheit des Hauptfelds unter geringem Materialeinsatz erzielt werden konnte. Hierin spielt die Vorspannung eine zentrale Rolle.

Um wirtschaftliche hochfeste Konstruktionsleichtbetone mit möglichst geringer Trockenrohdichte und guter Verarbeitbarkeit zu entwickeln und bestehende Forschungslücken zum Tragverhalten zu schließen, wurde ein mehrjähriges Verbund-Foschungsvorhaben aufgelegt, dessen Ergebnisse im Rahmen eines Pilotprojektes erstmals erfolgreich eingeflossen sind. Dieser Aufsatz widmet sich den durchgeführten Untersuchungen zum Tragverhalten. In mehreren Versuchsserien an Probebalken wurde für Konstruktionsleichtbetone unterschiedlicher Festigkeiten der Einfluß seiner Normaldruckkraft auf die Schub- und Biegetragwirkung untersucht mit dem Ziel, die Bemessungsansätze nach DIN 1045-1, Model Code MC 90 und ENV 1992-1-1 (EC 2) zu überprüfen bzw. ggf. zu modifizieren sowie konstruktive Details für Bauteile aus vorgespanntem Leichtbeton bereitzustellen. Die Untersuchungen stellen die Voraussetzungen für den sicheren Einsatz von hochfestem Konstruktionsleichtbeton im Spannbetonbau dar.

Die erste deutsche Spannbetonbrücke aus Hochleistungsbeton wurde im August 1998 in Baden-Württemberg betoniert. Die Bemessungskriterien wurden dabei auf Versuche abgestützt und in Anlehnung an DIN 4227-1 [07.88] formuliert. Bei dem Bauwerk kam auch erstmals ein allgemein bauaufsichtlich zugelassenes Spannverfahren für Hochleistungsbeton zum Einsatz.

Im Beitrag wird ein Überblick über das neue Regelwerk für die Bemessung und Konstruktion vorgespannter Betonbauwerke mit internen Spanngliedern ohne Verbund gegeben. Für die Auslegung derartiger Tragwerke wird ein Entwurfskonzept zur Sicherstellung hoher Dauerhaftigkeitsanforderungen während der vorgesehenen Nutzungsdauer mit Schwerpunkt auf dem Gebiet des Flachdecken-, Brücken- und Behälterbaus diskutiert. Empfehlungen zur Wahl eines hierfür geeigneten Vorspanngrades werden im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen vorgestellt.

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Der Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er und 1970er Jahren. Die Hauptidee war, ein vorgefertigtes Produkt in moderner Holzbauweise zu entwickeln, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es wurde bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalische Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Dieser Beitrag befasst sich mit Wärmeschutz und Umweltperformance. Ergebnisse des langfristigen Monitorings und weitere wichtige bauphysikalische Aspekte (Feuchteschutz, Bauakustik, Brandschutz) werden zu einem späteren Zeitpunkt behandelt.

Wood based curtain wall as a complex task in building physics.
The article deals with the development of a systemic solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from the sixties and seventies of the 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. This article is focused on thermal performance and environment oriented assessments, including embodied energy. Results of long-time monitoring and other important topics, like moisture, noise protection and fire safety, will be subject of a following article.

Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er- und 1970er-Jahren. Die Hauptidee war es dabei, ein vorfabriziertes Produkt zu entwickeln, das moderne Holzprodukte verwendet, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es hat sich bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalisch orientierte Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Im ersten Teil in Bauphysik Heft 1/2017 wurden Konstruktion, Wärmeschutz und eine umweltorientierten Analyse behandelt. Der vorliegende Teil befasst sich mit den wichtigen bauphysikalischen Aspekten Bauakustik, Brandschutz und Feuchteschutz.

Wood Based Curtain Wall as a Complex Task in Building Physics.
The article deals with the development of a system solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from sixties and seventies 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. A first article in Bauphysik 1/2017 was focused on construction, thermal performance and environment oriented assessments. Other important topics, e.g. noise protection, fire safety and moisture protection, are the subjects of this paper.

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Der Aufsatz befasst sich mit dem Zeitstandverhalten von kunstharzgebundenen hochfesten Glasfaserstäben bei unterschiedlich hoher Belastung. Ausgehend von dem Tragmechanismus zwischen Glasfasern und Harzmatrix bei Kurzzeitbelastung und in Kenntnis des prinzipiellen Zeitstandsverhaltens nackter Glasfasern werden unter Benutzung von Ansätzen aus der Bruchmechanik Beziehungen hergeleitet zur Vorhersage des Zeitstandsverhaltens des Stabmaterials. Neben den verwendeten Fasern hat auch die Qualität des Verbundes zwischen Fasern und Harz einen Einfluss auf das Zeitstandsverhaltens.

Es wird die rechnerische Erfassung des Bruchmechanismus von GFK-Stäben zur Vorhersage der mechanischen Eigenschaften im Kurzzeitzugversuch beschrieben. Anhand von Ergebnissen experimenteller Untersuchungen wird gezeigt, daß auf der Basis der Weibullparameter der benutzten Glasfasern bzw. Rovings und der Verbundfestigkeit der Glasfaser-Harz-Matrix eine zuverlässige Vorhersage des Spannungs-Dehnungsverhaltens möglich ist.

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Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit setzen ausreichende Duktilität voraus. Insbesondere bei der Bemessung nach dem Traglastverfahren, im Erdbebenfall, bei Explosion oder Anprall werden die plastischen Reserven von Konstruktionen gefordert, und es muss sichergestellt werden, dass ausreichendes Verformungsvermögen vorliegt und kein sprödes Versagen auftritt. Zur Absicherung der Nachweismodelle werden im Regelfall Versuche bei Raumtemperatur durchgeführt und entsprechende Sicherheitselemente abgeleitet.
Im Rahmen dieses Aufsatzes werden schädigungsmechanische Methoden vorgestellt, die es ermöglichen, das duktile Versagensverhalten von Stahlbauteilen vorherzusagen. Basierend auf einem Grenzzustand zwischen der lokalen plastischen Dehnungsanforderung, die sich aus der globalen Belastung, dem Detail und dem verwendeten Stahl ergibt, und dem lokalem plastischem Dehnungswiderstand, der sich in Abhängigkeit von Stahlsorte, Temperatur und Dehnrate quantifizieren lässt, können in Zukunft realistische Kriterien für die Werkstoffauswahl in der Hochlage bereitgestellt werden. Der nachfolgende Aufsatz zeigt Auszüge aus den Ergebnissen eines Europäischen Forschungsvorhabens [1] zur Bestimmung eines Hochlagenkriteriums für den Stahlbau.
Prediction of ductile failure of steel structures by damage mechanics.
For the verification in the ultimate limit state sufficient ductility is assumed. Especially in plastic design and for seismic events, explosion or impact it has to be ensured, that the structure shows sufficient deformation capacity and the material provides enough ductility in the upper shelf region and brittle fracture is excluded. To validate the verification procedures tests are performed at room temperature and corresponding safety elements are derived.
Within this article methods based on damage mechanics are presented which allow for an estimation of the ductile fracture behaviour of steel structures in the upper shelf. By this means extensive testing may be supplemented or replaced to some extent. Based upon a limit state between local plastic strain requirements arising from loading situation, detail and steel grade, and local plastic strain resistances given in dependency of the material, temperature and strain rate realistic criteria for the selection of material in the upper shelf will be derived.
In the following excerpts of the results of a European project [1] are shown which deals with the derivation of an upper shelf criterion for steel structures.

Die rechnerische Vorhersage natürlicher Lüftungsvorgänge in Gebäuden gestaltet sich aufgrund der Problematik der Randbedingungen und der instationären Natur des Vorganges oft schwierig. Hinzu kommt, daß der reine Lüftungsvorgang lediglich eine Teil information liefert, wenn beispielsweise Nachtlüftungen und die damit einhergehende Entwärmung untersucht werden müssen. Unter Nutzung der Möglichkeiten einer speziellen Finite-Elemente-Methode (FEM) lassen sich Randbedingungsformulierungen finden, die für die Berechnung natürlicher Lüftungsvorgänge geeignet sind. Weiterhin werden Möglichkeiten und Kriterien vorgestellt, instationäre Lüftungsvorgänge unter hygienischen und energetischen Gesichtspunkten zu analysieren. Der energetische Aspekt lässt sich besonders herausarbeiten, wenn man Raumluftströmungsberechnung und thermische Gebäudesimulation geeignet kombiniert.

Über die Eigenschaften von Eisenbaustoffen, die vor der Einführung des Puddelverfahrens produziert worden sind, liegen nur wenige Veröffentlichungen vor. Im vorliegenden Beitrag werden zwei Probensätze aus charakteristischer Verwendung untersucht: Eine eiserne Gewölbesicherungen aus der ehemaligen Abteikirche Fürstenfeld (1727) und eine eiserne Gewindestange aus einer Reparatur des Dachwerks von Schloss Schleißheim (1819). Die Untersuchungsergebnisse werden vor dem Hintergrund der historischen Quellen zur Produktion eiserner Bauteile vor 1820 in Deutschland betrachtet, und Hinweise zur Interpretation zerstörungsfreier In-Situ-Untersuchungen derartiger Bauelemente auf Grundlage der Bestimmung der Vickershärte werden gegeben.

Iron elements in pre-industrial buildings  -  Production and material properties.
Centuries before the erection of the earliest all-iron structures, iron elements played a crucial role in many important constructions. Little data have been published on the properties of pre-industrial iron as a building material. The present paper presents the results of an indepth analysis of two sets of specimens from typical pre-industrial building uses of iron: iron ties from the vault of the baroque church at Fürstenfeld (1727) and iron bolts from an early 19th century rehabilitation of the roof of the palace at Schleißheim (1819). Rich historical source material is also available, so that the findings can be viewed from two different perspectives. We conclude with a tentative assessment of the non-destructive Vickers hardness test in such cases.

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