Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Verschiedene Formen der Relaxation als iterative Vorgehensweise zur Lösung linearer, inhomogener und homogener Gleichungssysteme; Annwendung der Relaxation bei der Beulwertberechnung mit Hilfe des Differenzenverfahrens; Mehrgitterverfahren; Einsatz der Relaxation zur Bearbeitung von mit Hilfe der Energiemethode entstandenen Matrizen eines Beulpoblems; Aspekte zum Parallel Computing

Es wird ein Verfahren angegeben, um die Anfälligkeit eines Gebäudes für Verdrehung zu beurteilen. In Anlehnung an DIN 1045 wird eine Labilitätszahl entwickelt, die als Grenzwert angesehen werden kann bei deren Überschreiten eine Untersuchung des Verformungsverhaltens nach Theorie II. Ordnung erforderlich wird.

Die bodenmechanischen Eigenschaften und Kennwerte von schwellfähigen Tonböden, wie sie vor allem im aussereuropäischen Ausland angetroffen werden. Diese Böden erfordern z.T. neuartige Baumethoden

Konstruktionen aus elastisch-plastischen Baumaterialien können in Hinblick auf ihre Sicherheit durch kinematische zulässige Versagensmechanismen charakterisiert werden, wobei jedem von ihnen eine minimale kritische Menge von Konstruktionselementen zugeordnet werden kann. Diese minimale kritische Menge hat die Eigenschaft, daß ein Versagen der Konstruktion dann und nur dann auftritt, wenn alle Elemente der Menge versagen. Am Beispiel eines vorgespannten Fachwerkträgers wird gezeigt, wie die Sicherheit eines Parallelseriensystems mit Hilfe der Überlebenswahrscheinlichkeit der minimalen kritischen Mengen anwenderfreundlich abgeschätzt werden kann.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zur Beurteilung der Standsicherheit und damit von Sicherheitsfaktoren von Böschungen, Hängen und Dämmen werden in der Praxis vorwiegend Grenzgleichgewichtsbetrachtungen, meist mittels Lamellenverfahren, eingesetzt. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass diese Verfahren in manchen Fällen Ergebnisse liefern, die deutlich auf der unsicheren Seite liegen können. Als Alternative bieten sich numerische Verfahren wie die Finite-Elemente-Methode an, wobei zwei unterschiedliche Formulierungen zum Einsatz kommen können. Erstens Formulierungen, die auf Verschiebungsansätzen beruhen, und zweitens Formulierungen, die die Schrankentheoreme der Plastizitätstheorie als Grundlage haben. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass diese numerischen Verfahren den Lamellenverfahren hinsichtlich Aussagekraft generell überlegen sind, wenn auch ein etwas höherer Berechnungsaufwand in Kauf zu nehmen ist.

On slope stability analysis with different methods.
Limit equilibrium methods such as the methods of slices are still widely used in practice to assess the stability and factors of safety of slopes and embankments. However, recent research shows that these methods may produce results significantly on the unsafe side. Alternatively numerical methods such as the finite element method can be applied, whereas two different formulations are possible. Firstly conventional displacement based finite element methods and secondly finite element limit analysis which are based on limit theorems of plasticity theory. It will be shown in this paper that numerical methods are to be preferred over limit equilibrium methods, even when a slightly higher computational effort has to be considered.

In dieser Arbeit werden ausgewählte Berechnungsergebnisse zur Tragfähigkeit von alten Eisenbahnbrücken unter Berücksichtigung der aktuell geltenden Planungsnormen dargestellt. Für solche Bauwerke wurden die damaligen Planungsrichtlinien mit den entsprechenden aktuellen Anforderungen verglichen. Die Berechnungen stützen sich auf eigene Computerprogramme, die speziell für den Einsatz im System der Eisenbahnbrückenverwaltung entwickelt wurden. Nachstehend sind Annahmen für einen Berechnungsalgorithmus der parametrischen Analyse angegeben. Dieser Algorithmus ermöglicht, die Brückentragfähigkeit auf Grundlage von wenigen allgemeinen Angaben zur Bauwerksgeometrie, quantitativ zu beurteilen. Die Beispielrechnungen zeigen, daß die Tragfähigkeit der Tragelemente alter Brücken sehr verschieden sein kann.

Bei Spannbetonbrücken steigt mit zunehmender Nutzungsdauer die Bedeutung der Dauerhaftigkeit. Mit numerischen Berechnungen und Bauwerksprüfungen gemäß DIN 1076 wird versucht, ein mögliches Versagen der Bauwerke rechtzeitig erkennen und verhindern zu können sowie das Restrisiko für den Bauherrn zu minimieren. Besonders ältere Spannbetonbrücken mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl sind hinsichtlich ihres Ankündigungsverhaltens nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium rechnerisch zu untersuchen und zu bewerten. Ausgehend von diesen numerischen Ergebnissen und ergänzenden Berechnungen lässt sich das bestehende Restrisiko für den Bauherrn hinsichtlich eines Bauwerksversagens beurteilen. Die konstruktive Durchbildung betreffender Bauwerke wird diskutiert. Aufgrund der durchgeführten Untersuchungen werden Vorschläge zur weiteren Vorgehensweise bei älteren gefährdeten Brücken und zur Eingrenzung des Restrisikos erarbeitet. Bei jüngeren Brücken stellt der Nachweis nach dem Riss-vor-Bruch-Kriterium ein Maß für eine ausreichende Robustheit dar.

In modernen Deponien stellen mineralische Abdichtungsschichten eine wesentliche Konstruktionskomponente dar, um die dauerhafte Trennung zwischen Deponieinhaltsstoffen und der Umwelt zu sichern. Die mineralische Abdichtung darf somit ihre Funktionsfähigkeit insbesondere gegenüber äußeren Einwirkungen nicht verlieren. Maßgebende Einwirkungen sind in diesem Zusammenhang Verformungen der Abdichtung, hervorgerufen durch Last- und Eigensetzungen im Untergrund bzw. im Deponiekörper. Die z. Zt. geltenden Deponierichtlinien (z.B. TA Abfall) berücksichtigen die genannten Einwirkungen und fordern diesbezüglich eine ausreichende Verformbarkeit mineralischer Abdichtungsschichten. Eine geeignete, ingenieurmäßig handhabbare Formulierung zum Nachweis der Verformbarkeit steht jedoch noch nicht zur Verfügung. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird auf der Grunslage von Modell- und Elementversuchen ein Nachweisverfahren hergeleitet, das nachfolgend vorgestellt wird.

Die Beurteilung von Böden für die Gründung von Bauwerken aufgrund historischer Berichte und Aufzeichnungen über Besiedlung und landwirtschaftliche Nutzung anhand eines Beispiels aus dem Weserraum.

Die Ausbreitung von Straßenverkehrsgeräuschen in den meisten bebauten Gebieten erfolgt aus wenigstens zwei Richtungen. für die rechnerische Erfassung dieser bidirektionalen Schallausbreitung gelten die logarithmischen Ansätze, denen eine Straße als Schallquelle (monodirektionale Schallausbreitung) zugrunde gelegt wird, nicht. In der vorliegenden Arbeit wird ein Rechenverfahren vorgestellt, das in der Lage ist, die Verteilung und Minderung des Mittelungspegels mit der Entfernung in Wohngebieten, die von zwei Straßen umschlossen sind, praxisnah vorauszuberechnen. Die Richtigkeit der entwickelten Methode wird anhand von Meßergebnissen überprüft.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Über die Berechnung und Schnittkraftermittlung von Spindeltreppen aus Holz, Stahl und Beton.

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

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

Im Rahmen der Überarbeitung des EC 6, Teil 1-1 in der Fassung der ENV 1996-1-1 /1/ erfolgte eine Überprüfung wesentlicher Teile der Passagen zum bewehrtem Mauerwerk /2/. Die Ergebnisse bildeten die Grundlage für die deutsche Stellungnahme. Das Ziel dabei war vorrangig, Sicherheitsrisiken bei der Bemessung von bewehrtem Mauerwerk auszuschließen und eine Modifikation der Bemessungsregeln zu erreichen.
Als ein wesentliches Ergebnis konnte das bisher enthaltene, aus dem British Standard stammende Verfahren zur Biegebemessung von bewehrtem Mauerwerk an die besonderen Eigenschaften der in Deutschland vorzugsweise eingesetzten Stein-Mörtel-Kombinationen angepaßt und in die Schlußfassung des Eurocode 6, prEN 1996-1-1: 2003-03 /3/ eingebracht werden. Weitere Themenstellungen, wie z. B. Schubbeanspruchung sowie Bemessung von stabilitätsgefährdeten bewehrten Mauerwerksbauteilen, wurden ebenfalls untersucht. Der nachfolgende Beitrag beschränkt sich auf die Darstellung der Grundlagen der Biegebemessung nach EC 6 und die Berücksichtigung der heute in Deutschland üblichen Mauerwerkarten.

Basierend auf den Forderungen nach schlanken Konstruktionen und einer Optimierung des Bauablaufs, gewinnt die Slim-Floor-Bauweise zunehmend an Bedeutung. Die Bemessung solcher Bauteile kann jedoch nicht allein auf Grundlage der Europäischen Regelwerke für den Verbundbau erfolgen. Es gelten einige Besonderheiten, die durch ergänzende Bemessungsregeln zu erfassen sind. An dieser Stelle wird die Aufmerksamkeit auf die Bemessung im Bauzustand, die Querschnittsklassifizierung und die Biegebemessung gelenkt. Neben den klassischen Querschnitten, bestehend aus gewalzten Profilen mit untergeschweißter Gurtplatte, werden dabei auch in die Decke integrierte hohlkastenartige Profilformen untersucht.

Determination of moment resistance for composite shallow-floor beams - Additional design rules for slim-floor beams.
Due to the demand for sustainable buildings and slim constructions, composite slim-floor systems become more important. The present European Codes do not include complete design rules for shallow-floor beams. In the design, additional regulations have to be considered for ultimate limit state, serviceability limit state and fire design. In this paper the characteristics in erection state, for the cross section classification, the plastic moment resistance and the influence of transverse bending moments are presented. Apart from traditional sections consisting of rolled profiles also floor slabs with integrated steel box-sections have been considered.

Für die Biegebemessung von Querschnitten aus Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton werden verschiedene Verfahrensweisen hergeleitet und für Rechteckquerschnitte als Bemessungshilfsmittel in Form von Diagrammen und Tabellen dargestellt. Grundlage der Herleitungen und Hilfsmittel sind die im DBV-Merkblatt "Stahlfaserbeton" formulierten Ansätze und Regelungen.

Die Arbeit befaßt sich mit der Quantifizierung der Biegestörung im Bereich der beiden Endverschlüsse des Schutzrohres der Doppelrohrstrecke der Ölfernleitung Genua - Ingolstadt in der Umgebung von Bregenz, Vorarlberg, Österreich. Die Doppelrohrstrecke ist 1,8 km lang und verläuft entlang des Ufers des Bodensees. Hohe Ansprüche an den Umweltschutz waren der Grund für die Ummantelung des Hauptrohres mit einem Schutzrohr. Mit den zum Zeitpunkt des Baues der Ölfernleitung vor rund zwanzig Jahren zur Verfügung stehenden Methoden zur Lösung von Schalenproblemen war die Berücksichtigung des stützenden Einflusses von Versteifungsrippen im Bereich der Endverschlüsse nicht möglich. In letzter Konsequenz führte dies zur Forderung nach einer beträchtlichen Druckreduktion vor dem Beginn der Doppelrohrstrecke. Infolge der Notwendigkeit einer ebenso beträchtlichen Druckerhöhung am Ende der Doppelrohrstrecke fallen hohe Energiekosten an. Mittels der Methode der Finiten Elemente wird gezeigt, daß auch bei gänzlichem Verzicht auf eine Druckreduktion die für den Betriebsfall und Katastrophenfall "Leckes Hauptrohr" vorgeschriebenen Sicherheiten überschritten werden.

Es wird das Problem der dicken Kreiszylinderschale unter rotationssymmetrischer Gleichlast behandelt. Bei der streng zu ermittelnden partikulären Lösung treten die bekannten Kreisscheibenlösungen an die Stelle des klassischen Membranspannungszustandes dünner Schalen.

Infraleichtbeton (ILC) ist mit einer Trockenrohdichte von weniger als 800 kg/m3 ein Hochleistungsleichtbeton (HPLWAC). Seine guten Dämmeigenschaften erlauben ohne zusätzliche Wärmedämmung Sichtbetonkonstruktionen, die wegen eines monolithischen Wandaufbaus einfach zu recyceln sind und ILC zu einem potenziellen Kandidaten für nachhaltiges Bauen machen. Leichtbeton mit derart niedrigen Dichten neigt dazu, sich linear elastisch zu verhalten und ist vergleichbar spröde wie ein Ultrahochleistungsbeton (UHPC). In diesem Aufsatz werden neben dem Biegetragverhalten auch der Verbund zur Bewehrung und die Zugversteifung von ILC unter Berücksichtigung dieser besonderen Materialeigenschaften beschrieben. Die hier vorgestellte theoretische und experimentelle Forschung gibt auch Einblick in das Verformungs- und Rissverhalten sowie die Duktilität von ILC-Bauteilen und liefert als Ergebnis eine Berechnungshilfe für biegebeanspruchte ILC-Balken.

On Bending of Infra-Lightweight Concrete Elements - Material Behavior, Bond, Bearing and Deformation Behavior
Infra-Lightweight Concrete (ILC) is a High Performance Lightweight Aggregate Concrete (HPLWAC) with a dry density of less than 800 kg/m3. Its good insulation properties allows for fair faced concrete structures without any additional heat insulation. ILC is thus easy to recycle making it a potential candidate for truly sustainable building. Lightweight Concrete with such low densities tends to behave linearly-elastic and is brittle, comparable to Ultra High Performance Concrete (UHPC). In this paper, the bending behavior as well as the bond behavior and tension stiffening are described considering such material properties. The theoretical and experimental research presented here also gives insight into the deformation behavior and crack behavior along with the ductility of ILC elements and presents as a result a calculation tool for ILC-beams subjected to bending.

In diesem Beitrag wird ein dynamisches Modell einer Offshore-Windenergieanlage mit Schwerpunkt auf der numerischen Modellierung der Boden-Struktur-Interaktion vorgestellt. Das entwickelte Modell basiert auf einem zweidimensionalen FE-Modell eines auf Federn gebetteten Euler-Bernoulli-Balkens. Die Pfahl-Boden-Interaktion bzw. das Last-Verformungsverhalten des den Pfahl umgebenden Bodens wird in Form von nichtlinearen Bettungsfedern idealisiert. Die Formulierung der Federkennlinien basiert auf einem hypoplastischen Bettungsansatz, welcher es ermöglicht, verschiedene Steifigkeiten bei Erst-, Ent- und Wiederbelastung sowie eine Ver- bzw. Entfestigung des Bodens abzubilden. Über die Änderung der Porenzahl wird zudem eine Materialdämpfung berücksichtigt. Das Bettungsmodell wird ergänzt durch parallel zu den Federn geschaltete viskose Dämpfer, welche eine geometrische Dämpfung des Untergrunds abbilden. Der Gründungspfahl wird erweitert um die aufgehende Struktur einer Offshore-Windenergieanlage. Dabei wird der natürliche Seegang auf Basis der linearen Wellentheorie für das Modellgebiet der Nordsee mit dem Jonswap-Spektrum modelliert. Der Rotor wird als Punktmasse idealisiert. Das Modell ermöglicht es, aufgrund der dynamischen Formulierung der nichtlinearen Bewegungsgleichung das Schwingungsverhalten in kurzer Rechenzeit praxisgerecht auszuwerten. Außerdem werden Untersuchungen zum Einfluss der Änderung der Steifigkeitsverteilung des Bodens im Zusammenspiel mit einer Änderung der Eigenfrequenz durchgeführt. Es wird das zeitabhängige Modellverhalten bei Wellenbelastung sowie für einen Modellsturm dargestellt. Zukünftige Erweiterungen des Modells sollen die Ableitung von Dämpfungsfaktoren zum Ansatz bei der Bemessung ermöglichen.

Soil-dynamic structural damping of offshore wind turbine plants
This paper presents a study of the natural vibration behavior of a dynamic model of an offshore wind turbine plant, highlighting aspects of numerical modeling of the nonlinear soil-structure interaction as well as soil dynamic damping. The applied model consists of a two-dimensional FE-model of a beam on elastic foundation. The formulation of the nonlinear spring elements is based on hypoplasticity. Thus, different stiffnesses during initial, un- and reloading as well as soil hardening and softening can be captured. Material damping is considered by calculating the change in void ratio. Parallel viscous dampers depict effects of geometric damping. The pile foundation model is extended to a complete model of an offshore wind turbine by modeling the natural sea state with linear wave theory for the North Sea. Due to the dynamic formulation of the nonlinear equation of motion, the model allows the time-dependent load-deformation behavior to be evaluated in a short computational time. Different load scenarios are considered and the natural vibration behavior is investigated with respect to soil-dynamic structural damping. Future research addresses the derivation of damping factors to be applied in offshore pile design.

In den folgenden Beiträgen werden die speziellen Regelungen der verschiedenen Mauersteinindustrien im einzelnen dargestellt und erläutert, um die Anwender zu informieren und empfehlend auf die Benutzung der “Restnorm” hinzuweisen, mit denen die bisherige Qualitätssicherheit und Anwendungseinfachheit gewährleistet wird.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Üblicherweise erfolgt die Berechnung von Normalspannungen in Stäben unter der vereinfachenden Annahme, dass der Einfluss von Schubverzerrungen vernachlässigbar ist und die entsprechende Bernoulli-Hypothese bei Biegebeanspruchungen bzw. die Wagner-Hypothese bei Torsionsbeanspruchungen Gültigkeit haben. Für Querschnitte mit breiten Flanschen, wie sie beispielsweise im Brückenbau zum Einsatz kommen, ist jedoch bekannt, dass die mit der Biegung verbundenen Schubverzerrungen einen starken Einfluss auf die Verteilung der Normalspannungen haben können. Zur Erfassung des Effektes wurden mittragende Breiten definiert, die sich beispielsweise im Teil 1-5 des Eurocodes für praktische Anwendungen wiederfinden. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird eine numerische Herangehensweise vorgestellt, mit den Normalspannungen auf Grundlage der Stabtheorie infolge zweiachsiger Biegung und sekundärer Torsion unter Berücksichtigung des Schubverzerrungseinflusses bestimmt werden können. Grundlage stellt die Berechnung der Schubverformungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) auf Basis einer Querschnittsdiskretisierung dar. Die Berücksichtigung von mittragenden Breiten bei der Normalspannungsberechnung ist damit nicht erforderlich.

On the computer-oriented determination of normal stresses in beams effected by shear strains.
Usually, normal stresses in beams are being determined on a simplified basis using the condition that influences of shear strains (shear lag) are negligible and the corresponding hypothesis of Bernoulli for bending as well as Wagner's hypothesis for torsion are valid. However, regarding cross sections with wide flanges it is well known that shear strains due to bending can significantly influence the normal stress distribution. For capturing the effect, effective widths have been defined, which are included in Eurocode 3 Part 1-5 for practical applications. In the present paper, a numerical approach is being presented allowing a normal stress calculation according to beam theory for biaxial bending and secondary torsion in consideration of shear strains. The basis is a calculation of shear deformations using the finite element method (FEM) with a discretization of the beam's cross section. In doing so, a consideration of effective widths for stress calculations is not necessary.