Es wird ein zeichnerisches Verfahren zur Ermittlung der kritischen tiefen Gleitfuge beschrieben und an einem Beispiel erläutert. Es vermittelt einen Einblick in das Kräftespiel des Wand-Boden-Anker-Systems und dient zur Beurteilung der Standsicherheit von hohen mehrfach verankerten Baugrubenwänden.

Vorstellung der trilinearen Theorie der Momentenumlagerung. Mit dieser Theorie kann das tatsächliche Tragverhalten in statisch unbestimmten Spannbeton-Tragwerken ermittelt werden. Die Anwendbarkeit, die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit dieser Theorie werden durch Vergleich mit Großversuchen bestätigt.

Alten Stützmauern droht der Standsicherheitsverlust infolge Überlastung und die Entfestigung des Mauerwerkskörpers. Dem geotechnischen Desaster kann durch Bodenvernagelung exzellent vorgebeugt werden. Hauptaufgabe ist dabei die Ermittlung der Nagelkräfte und die sichere Verankerung jenseits des Rutschkörpers, d. h. die Festlegung der erforderlichen Nagellängen und -abstände. Im Beitrag werden drei Kriterien zu den Grenzzustandsberechnungen an Starrkörpern untersucht: Beim Kriterium K 1 müssen die Nägel den Gleitkörper allein zurückhalten, der Altmauer wird kein Erddruck zugemutet. Dies ergibt die größten Nagelkräfte. Kleinere Kräfte folgen aus den Kriterien begrenzte Ausmitte K 2 und der Grundbruchsicherheit K 3. Die Testrechnungen bedingten unterschiedlichen Arbeitsaufwand, erbrachten jedoch nur mäßige Differenzen bei den Ergebnissen. Es erscheint vertretbar, die elementare Lösung K 1 zu nutzen. Wenn Bodenverhältnisse und sonstige Größen realistisch modelliert werden, erhält man damit zuverlässige Werte.

Die Nachweise zur Begrenzung der Verformungen von Stahlbetonbauteilen sind infolge der Verwendung von Baustoffen höherer Festigkeiten immer wichtiger geworden, oft sogar maßgebend. Eine Verdopplung der Betondruckfestigkeit eines normalen Betons ruft eine etwa 20%ige Erhöhung des Ec-Moduls hervor aber keine des Betonstahls, da Es konstant ist.
Dies und die dementsprechend schlanker gewordenen Stahlbetonbauteile führen zu größeren Verformungen - Verlängerungen, Durchbiegungen und/oder Verdrehungen - die deren Verhalten beeinträchtigen können. Die für die Ermittlung der Verformungen benötigten “Normalkraft-mittlere Dehnungslinien”, bzw. “Moment-mittlere Krümmungslinien” werden erläutert.

About the Calculation of Displacements of Reinforced Concrete Members in the Serviceability Limit State
The verification of reinforced concrete elements for the purpose of limiting deformations has become increasingly important, often even decisive, as a result of the use of higher strength materials. A doubling of the compressive strength of a normal concrete causes an increase of about 20% in the Ec-module, and none of reinforcing steel, because Es is constant. This and, accordingly, the slender reinforced concrete elements lead to larger deformations - elongations, deflections and/or rotations - which may affect their behaviour. The determination of “axial tensile force - mean strain diagrams”, respectively “bending moment - mean curvature diagrams”, needed for the calculation of the displacements, is explained.

Wenn zwangsbedingte Zugspannungen auftreten können, ist zur Gewährleistung der Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit wie bisher nach DIN 1045 (Ausgabe 7.88), Abschnitt 17.6, auch weiterhin nach DIN 1045-1 (2001-07), Abschnitt 11.2, die sich einstellende Rißbreite in Abhängigkeit vom Verwendungszweck und den Beanspruchungen bzw. Umweltbedingungen des Bauwerkes zu begrenzen. Die Einhaltung einer vorgegebenen Rißbreite nimmt innerhalb der Nachweise zur Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit der Tragwerke eine Schlüsselstellung ein. Die parallellaufende Festlegung von konstruktiven oder betontechnologischen Maßnahmen zur Verminderung der Zwangsspannungen ist dabei stets sinnvoll, da die vorgegebenen Rißbreiten dann zuverlässig eingehalten und in Verbindung mit der Bemessung der Mindestbewehrung sowie den Aufwendungen für die Rißverpressung eine kostenseitige Optimierung erreicht werden kann. Obwohl im folgenden nur auf die Rißbreitenbeschränkung bei frühem Zwang abgestellt wird, ist in der Tragwerksplanung die weitere Entwicklung der Spannungssituation ebenfalls zu berücksichtigen. Beispielsweise kann bei Außenbauteilen im Winter nach der Herstellung des Bauteiles eine Zwangsbeanspruchung auftreten, die bei höherer Zugfestigkeit zu einer Rißkraft führt, für die die rißbreitenbeschränkende Bewehrung dann nicht ausreicht.

Obwohl die Sorptionsvorgänge seit vielen Jahren intensiv untersucht wurden, sind in der Fachliteratur nur spärliche Angaben zur Sorptionsenthalpie von Baustoffen vorhanden. Man bräuchte solche Daten aber bei der Berechnung instationär-gekoppelter Wärme- und Feuchtetransportvorgänge. Hierbei spielen Latentenergien eine Rolle, die sich aus der Verdampfungsenthalpie bei der Phasenänderung Wasser/Dampf und der sorptiven Bindungsenthalpie bei Wasseranlagerung in den Baustoffporen zusammensetzen. Die Sorptionsenthalpie hängt bei höheren Materialfeuchten nicht vom Baustoff ab, sondern nur von der Wasserdampf-Gaskonstanten sowie von der Temperatur und wird vernachlässigbar klein, je feuchter der Baustoff ist. Bei niedrigen Feuchten hängt sie, wenn der Baustoff hygroskopisch ist, vom Baustoff ab und nimmt zu, je trockener der Baustoff ist. Ihre Ermittlung kann durch kalorimetrische Messungen oder durch die Messung zweier Sorptionsisothermen bei zwei verschiedenen Temperaturen geschehen. Wegen eines linear-logarithmischen Zusammenhangs genügt die Messung von nur zwei Isothermen, die Ermittlung der gesamten Isothermenschar ist nicht notwendig. Das Ermittlungsverfahren wird in Einzel-Rechenschritten dargestellt. Hieraus lässt sich eine simple Formel für die Bestimmung der Sorptionsenthalpie ableiten.

On determining the sorption enthalpy of construction materials.
Although processes of water adsorption have been analysed intensively for a long time, technical literature provides only scarce information regarding the sorption enthalpy of building materials. However, such data is required for calculations of transient coupled heat and moisture transfer. In this context, latent energy is relevant, which includes the enthalpy of evaporation during the water/vapour phase change and the sorptive bonding enthalpy during water ingress in the pores of building materials. For higher moisture contents the sorption enthalpy does not depend on the material, but only on the gas constant and on the temperature. The sorption enthalpy becomes the smaller the higher the moisture content is. If we have hygroscopic materials with small moisture content the sorption enthalpy depends on the material properties. It is increasing with decreasing moisture content and can be determined either by conducting calorimetric measurements or by measuring two sorption isotherms at two different temperatures. Due to a linear-logarithmic relationship, the measurement of merely two isotherms will be sufficient; it is not necessary to determine the entire isotherm family. The procedure of determination is exemplified specifying the individual calculation steps. From this, a simple formula for determining the sorption enthalpy can be derived.

Obwohl die Sorptionsvorgänge seit vielen Jahren intensiv untersucht wurden, sind in der Fachliteratur nur spärliche Angaben zur Sorptionsenthalpie von Baustoffen vorhanden. Man bräuchte solche Daten aber bei der Berechnung instationär-gekoppelter Wärme- und Feuchtetransportvorgänge. Hierbei spielen Latentenergien eine Rolle, die sich aus der Verdampfungsenthalpie bei der Phasenänderung Wasser/Dampf und der sorptiven Bindungsenthalpie bei Wasseranlagerung in den Baustoffporen zusammensetzen. Die Sorptionsenthalpie hängt bei höheren Materialfeuchten nicht vom Baustoff ab, sondern nur von der Wasserdampf-Gaskonstanten sowie von der Temperatur und wird vernachlässigbar klein, je feuchter der Baustoff ist. Bei niedrigen Feuchten hängt sie, wenn der Baustoff hygroskopisch ist, vom Baustoff ab und nimmt zu, je trockener der Baustoff ist. Ihre Ermittlung kann durch kalorimetrische Messungen oder durch die Messung zweier Sorptionsisothermen bei zwei verschiedenen Temperaturen geschehen. Wegen eines linear-logarithmischen Zusammenhangs genügt die Messung von nur zwei Isothermen, die Ermittlung der gesamten Isothermenschar ist nicht notwendig. Das Ermittlungsverfahren wird in Einzel-Rechenschritten dargestellt. Hieraus lässt sich eine simple Formel für die Bestimmung der Sorptionsenthalpie ableiten.

On determining the sorption enthalpy of construction materials.
Although processes of water adsorption have been analysed intensively for a long time, technical literature provides only scarce information regarding the sorption enthalpy of building materials. However, such data is required for calculations of transient coupled heat and moisture transfer. In this context, latent energy is relevant, which includes the enthalpy of evaporation during the water/vapour phase change and the sorptive bonding enthalpy during water ingress in the pores of building materials. For higher moisture contents the sorption enthalpy does not depend on the material, but only on the gas constant and on the temperature. The sorption enthalpy becomes the smaller the higher the moisture content is. If we have hygroscopic materials with small moisture content the sorption enthalpy depends on the material properties. It is increasing with decreasing moisture content and can be determined either by conducting calorimetric measurements or by measuring two sorption isotherms at two different temperatures. Due to a linear-logarithmic relationship, the measurement of merely two isotherms will be sufficient; it is not necessary to determine the entire isotherm family. The procedure of determination is exemplified specifying the individual calculation steps. From this, a simple formula for determining the sorption enthalpy can be derived.

Bei der Bemessung von Tragkonstruktionen aus Mauerwerk ist die Querschnittstragfähigkeit unter vertikaler Beanspruchung nachzuweisen. Dies trifft z.B. für den Wand-Decken-Knoten zu.
Bisher wurden für die Bestimmung der Querschnittstragfähigkeit einer Wand bzw. eines Pfeilers i. allg. ein Spannungsdreieck oder ein Spannungsrechteck zur Idealisierung des Materialverhaltens verwendet. Es ist bekannt, daß Mauerwerk sich im wesentlichen nichtlinear verhält und der wahre Verlauf der Materialkennlinie zwischen diesen beiden Grenzfällen liegt. In diesem Beitrag soll das reale Materialverhalten beim Nachweis der Querschnittstragfähigkeit einbezogen werden. Die Ergebnisse dienen weiterhin als Grundlage für die Entwicklung einer Näherungslösung. Die vorgestellte Approximation ermöglicht eine durchgehende Bestimmung der Querschnittstragfähigkeit ohne das sonst notwendige Differenzieren zwischen ungerissenem und gerissenem Zustand unter gleichzeitiger Beachtung des tatsächlichen Materialverhaltens. Das war bisher nur bei Anwendung des Spannungsblocks möglich.

In Beton- und Stahlbetonbau 104, Heft 8, wurden die für die Ermittlung der Verformungen von Stahlbetonbauteilen benötigte Normalkraft-mittlere Dehnungslinie, bzw. Biegemoment-mittlere Krümmungslinie erläutert. Ein Rechenmodell und ein dazugehöriges Näherungsverfahren sowie deren praktische Anwendungen werden hier vorgestellt. Abschließend wird ein Vorgehen zur Vordimensionierung mit begleitenden Hilfsmitteln dargestellt.

About the Calculation of Displacements of Reinforced Concrete Members in the Servicebility Limit State
In Beton- und Stahlbetonbau 104, issue 8, the determination of axial tensile force - average strain, respectively bending moment - average curvature diagrams, in order to calculate the displacements of reinforced concrete members, were explained. A calculation model for the deformations, an approximation of it, and their practical applications are explained. Finally, a method for preliminary dimensioning with accompanying diagrams and tables is presented.

Bei schwingungsanfälligen Bauwerken ist die Ermittlung des Böenreaktionsfaktors von entscheidender Bedeutung. Bei großen Schwingungsamplituden kann durch die aktivierte aerodynamische Dämpfung eine erhebliche Vergrößerung der Gesamtdämpfung einer Struktur eintreten. Hierfür wird eine einfache Schätzformel bereitgestellt. Weiterhin wird nachgewiesen, daß der Böenreaktionsfaktor oft maximal den Wert eines einmaligen Impulses annimmt, bei dem die Windgeschwindigkeit in kurzer Zeit von sehr kleinen Werten auf den Maximalwert springt. Der Normentwurf E-DIN 1055-4: 2001-03 überschätzt den quasistatischen Anteil der Windlast bei der Berechnung des Böenreaktionsfaktors. Deshalb wird hier ein Verbesserungsvorschlag erläutert, der mit den eigenen Parameterstudien besser übereinstimmt.

Im Rahmen des Förderkonzeptes Energieoptimiertes Bauen, werden Forschung und Demonstration auf dem Gebiet energiesparender Gebäude des Nichtwohnungsbaus gefördert. Das Förderkonzept und die Gebäude wurden 2003 unter anderem in der Bauphysik und Anfang des Jahres in einer Buchpublikation vorgestellt. Der vorliegende Artikel konzentriert sich auf die Auswertung des Bereichs Tageslicht und elektrische Beleuchtung. Neben einer vergleichenden Gegenüberstellung der Projekte wird untersucht wie wirklichkeitsnah sich der Energiebedarf für elektrische Beleuchtung anhand von Rechenverfahren voraussagen läßt.

Mit Hilfe einfacher und normierter Festigkeitsuntersuchungen an Mauersteinen und Mörtel kann die Tragfähigkeit eines daraus errichteten Mauerwerks für praktische Anwendungen genügend genau beschrieben werden. Für differenziertere Betrachtungen oder weitergehende Untersuchungen, z. B. für die rechnerische Modellierung von Mauerwerk oder Analyse von Schadensabläufen, reichen diese einfachen Ansätze oftmals nicht aus. Es sind weitere Parameter notwendig, deren Bestimmung oftmals außerhalb der heute gültigen Materialnormen liegt. Im Vergleich zu anderen Baustoffen, z. B. Beton, wird deutlich, daß das Wissen um die Materialeigenschaften, z. B. von Mauersteinen, trotz der langen Tradition des Mauerwerkbaus eher begrenzt ist und Nachholbedarf besteht. Aus diesem Grunde wurden in Anlehnung an die Prüfung anderer mineralischer Baustoffe weitere Versuche zur Bestimmung mechanischer Parameter konzipiert, die, sofern vorhanden, sich an europäischen und/oder deutschen Regelungen orientierten und in diesem Beitrag nur umrissen werden. Eine ausführlichere Darstellung mit allen Versuchsergebnissen wird im Mauerwerk-Kalender 2003 zu finden sein. In die Untersuchungen wurden Kalksandstein-Planblöcke und Porenbeton-Planblöcke (jeweils Vollsteine) aus der Leipziger Region mit folgenden Festigkeitsund Rohdichteklassen verwendet: Kalksandstein-Planblöcke KS 12/2,0 und KS 20/2,0 sowie Porenbeton-Planblöcke PPW 2/0,4 und PPW 4/0,6. Die Maße entsprachen dem Format 16 DF.
Dank gilt der Deutschen Forschungsgemeinschaft, die dieses Forschungsvorhaben finanziell unterstützte.

Bei leichten Flächentragwerken ist es bisher üblich, die Windlasten an unverformten Modellen im Windkanalversuch zu bestimmen und darauf die nachfolgende statische Berechnung aufzubauen. Bei bestimmten Systemen ist jedoch eine Wechselwirkung zwischen der Windlastund den stark deformierbaren Strukturen von Interesse (z. B. das Durchschlagverhalten gewichtsstabilisierter Hängedächer). Hierbei sind sowohl Bereiche abgerissener Strömungszonen (Totwasser) als auch anliegende Strömungszonen bei sich bewegenden Dachstrukturen zu berücksichtigen. Es wird ein computerorientiertes Rechenverfahren vorgelegt, das die Erfassung der Windlasten unter den vorgenannten Voraussetzungen gestattet. Das Systemverhalten der stark deformierbaren Dachkonstruktionen kann z. B. bei Durchschlagproblemen in einem verformungsabhängigen Lastfaktor erfaßt werden, der als Verhältnis einer Stabilitätsgrenze (kritische Windlast) der ursprünglichen Dachgeometrie zur maximal auftretenden Windlast definiert wird.

Bei der Bemessung von Uferwänden sind die aus den Grund- und Oberflächenwässern resultierenden Druck- und Strömungskräfte als Einwirkungen zu berücksichtigen. Für Tidegebiete sind in den EAU 2012 Näherungsansätze enthalten. Anhand dieser Näherungsansätze können für die einzelnen Bemessungssituationen die anzusetzenden Wasserstände abgeschätzt werden. Die Näherungsansätze sind allgemeingültig, sodass bei bestimmten hydraulischen Randbedingungen und örtlichen Verhältnissen die resultierenden Wasserdrücke weit auf der sicheren Seite liegen können. Vor diesem Hintergrund kann es sinnvoll sein, die resultierenden Wasserdrücke auf der Grundlage von Grundwasserstandsmessungen festzulegen. An einem Beispiel wird gezeigt, welche Auswerteansätze für die Verhältnisse in den norddeutschen Tidegebieten zu verfolgen sind, um die resultierenden Wasserdrücke zu ermitteln und zudem die hydrogeologischen Verhältnisse genauer zu erfassen. Hierbei liegen die resultierenden Wasserdrücke, die über eine Auswertung der Grundwasserstände und eine Grundwassermodellierung ermittelt wurden, weit unterhalb der Werte, die sich aus den EAU-Näherungsansätzen ergeben. Somit wird über Messungen und Auswertungen von Grundwasserstandsdaten eine wirtschaftlichere Bemessung von Uferwänden in Tidegebieten ermöglicht, sodass für die norddeutschen Tidegebiete Grundwassermessungen grundsätzlich zu empfehlen sind.

On the determination of water pressures on bank walls in tidal areas
For the design of bank walls, the pressure and flow forces resulting from ground and surface water have to be considered. For tidal areas, the EAU 2012 contains approximation approaches which can be used to estimate the water levels for the individual design situations. The approximation approaches are universal, so that under certain hydraulic boundary and local conditions the water overpressures are too far on the safe side. In this context, it may be useful to determine the water overpressures on the basis of groundwater level measurements. By means of an example, it is shown which evaluation approaches are to be pursued for the conditions in the northern German tidal regions, in order to also capture the hydrogeological conditions more precisely. Here the water overpressures, which were determined by an evaluation of the groundwater levels and a groundwater modelling, are far below the values, which result from the EAU approximation approaches. Thus, groundwater level measurements and a specific evaluation enable a more economical dimensioning of bank walls in tidal areas, so that groundwater measurements are generally recommended for the northern German tidal areas.

Spannstahl zeigt unter hoher Belastung ähnlich wie Beton ein zeitabhängiges Werkstoffverhalten. Zur Bestimmung des Spannungsverlustes wird ein bekanntes Rechenverfahren erweitert. Es werden Ausdrücke hergeleitet, die es erlauben den Einfluss der Spannstahlrelaxation auf die Gesamtspannung im Gebrauchszustand anhand der aus den Spannstahlzulassungen zu entnehmenden Werkstoffgrössen zu entnehmen.

Statische Windlasten an Bauwerken werden zur Zeit noch überwiegend durch Windkanalversuche zunehmend auch durch Ergebnisse der numerischen Strömungsmechanik (CFD) ermittelt. Es soll gezeigt werden, daß für Standardprofile die Windlasten aus einfachen Grenzabschätzungen ermittelbar sind, wodurch Kontrollmöglichkeiten für ingenieurmäßige Abschätzungen geschaffen werden.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Für viele bautechnische Profile endlicher Länge unter Windlast ist interessant, wann die Windsoglasten zweidimensional (2D) und wann räumlich dreidimensional (3D) zu ermitteln sind. Hierfür wird ein allgemeingültiges Berechnungsverfahren bereitgestellt. Weiterhin wird aufgezeigt, dass mit der Festlegung des Totwasserunterdrucks am Profilrand auch die geometrische Form der Totwasserzone festgelegt ist.

Stahlbetonhochbaudecken sind im Regelfall einer kombinierten Beanspruchung aus Last und Zwang unterworfen. Die hierbei für die Bemessung erforderliche Größe der Zwangkraft kann angesichts ihrer direkten Verknüpfung mit der Steifigkeit nur mithilfe von physikalisch nichtlinearen Berechnungen mit befriedigender Genauigkeit abgeschätzt werden. Für Tragwerksplaner wäre ein solches Vorgehen jedoch mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand verbunden. In der Praxis ist es daher üblich, an jeder Stelle eines Bauteils den größeren derjenigen Bewehrungsquerschnitte einzulegen, die sich aus Last oder aus Zwang ergeben. Die zur Aufnahme des Zwangs erforderliche Bewehrung wird hierbei basierend auf der Erstrisskraft des jeweiligen Querschnitts gewählt. Dieses Vorgehen ist aber in vielen Fällen unwirtschaftlich und kann auch auf der unsicheren Seite liegen. Im Rahmen des Forschungsprojekts “Ressourcenschonende Reduktion von Bewehrungsstahl in Hochbaudecken” wurde ein Näherungsverfahren erarbeitet, welches eine wirklichkeitsnahe Abschätzung der Zwanglängskraft infolge einer behinderten Schwindverformung erlaubt. Im vorliegenden Beitrag wird das Näherungsverfahren vorgestellt sowie dessen Anwendung anhand von zwei Beispielen erläutert.

Restraint forces in one-way reinforced concrete slabs - An approximate method for the calculation of the restraint forces due to shrinkage
Reinforced concrete slabs are usually subject to a combined action of loads and restrained shrinkage. The relevant restraint forces required for the design however depend on the stiffness and therefore on the formation of cracks in the individual parts of the structure. In order to obtain a realistic estimate of the restraint forces it is necessary to use nonlinear analyses. In practice however it is unacceptable for the designers to perform such time-consuming calculations. It is rather common instead to calculate the required amount of reinforcement for the applied loads and for the restraint forces separately and to apply the larger of both in every spot of the slab. This method often leads to unnecessary large amounts of reinforcement and can still be unsafe concerning the limitation of the crack widths. As part of the research project “Resource-efficient reduction of reinforcement in reinforced concrete slabs” an approximate method was developed which allows for an economical and yet safe estimate of the restraint forces in one-way reinforced concrete slabs. The approximate method is provided in this article and its use is explained by means of two examples.

Zur Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Werkstoffen wie Beton und Stahlfaserbeton unter zyklischer Beanspruchung konstanter Amplitude haben sich WÖHLERlinien etabliert. Im Einstufen-Schwingversuch wird dabei eine Materialprobe einer zyklischen Beanspruchung bis zum Bruch ausgesetzt und die Anzahl aufnehmbarer Lastspiele logarithmiert als Funktion der Ermüdungslast aufgetragen. In der Literatur existiert eine Vielzahl empirischer WÖHLERlinien für z. B. normal- und hochfeste Betone ohne und mit Faserzusatz unter Schwell- oder Wechselbeanspruchung. Ein universell gültiger Ansatz fehlt hingegen bisher. Im Beitrag wird das Ermüdungsverhalten von Beton und Stahlfaserbeton verglichen und ein energetisches Duktilitätsmaß vorgestellt, das zur Klassifizierung der Betone geeignet ist und eine einheitliche Beschreibung des funktionalen Zusammenhanges von Bruchlastspielzahl und Ermüdungslast ermöglicht. Die mechanische Basis des Duktilitätsmaßes erlaubt zudem insbesondere für zyklisch biegezugbeanspruchte Stahlfaserbetone die gezielte Optimierung ermüdungsrelevanter Parameter wie Fasertyp und -menge. Anhand von Versuchsergebnissen aus der Literatur werden Genauigkeit und Allgemeingültigkeit des neuen Ansatzes verifiziert und an Beispielen vorgestellt.

Fatigue of plain and steel fibre reinforced concrete
To assess fatigue-life of plain and steel fibre reinforced concrete Wöhler- or rather SN-curves are well established. Those curves providing information about logarithmised numbers of cycles until failure as a function of constant amplitude loading can easily be derived via testing. In literature, a huge number of empirical SN approaches are available, valid either for normal or high-performance concrete containing variable amounts of fibres for instance. However, a more general approach is still missing. Subsequently, fatigue life of plain and steel fibre reinforced concrete at constant amplitude loading is contrasted yielding to modified but universally valid SN-curves containing a new toughness index. The mechanically based toughness index is suitable to distinguish between plain and fibre reinforced concrete and allows for the optimization of fibre characteristics like type and dosage to ensure maximum fatigue life. Finally, the presented SN approach is verified using test data from literature. The results are in good accordance on average.

Tragende Bauteile, die veränderlichen Belastungen mit hohen Lastwechselzahlen (N > 104) ausgesetzt sind, müssen ermüdungssicher ausgebildet sein. In komplizierten Strukturen treten im allgemeinen unter äußeren Belastungen mehrachsige Spannungszustände auf. Unter veränderlichen Belastungen verändern sich meist auch die Hauptspannungsrichtungen. Selbst neuere deutsche Regelwerke machen über die Ermittlung und Bewertung der zugehörigen Ermüdungsbeanspruchungen keine brauchbaren Aussagen. Im Beitrag wird ein an den ASME-Code angelehntes Verfahren zur Abschätzung der Ermüdungssicherheit in derartigen Fällen vorgestellt. Das Verfahren ist auch bei heterogen zusammengesetzten Bauteilen mit vielen Nachweisstellen und unter komplizierten Lastbedingungen gut einsetzbar.

Windbelastete Türme aus Stahl weisen vielfach dynamische Beanspruchungswechsel in einer Größenordnung auf, die aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht mehr mit quasistatischen Modellen abgebildet werden können, da damit die Materialausnutzung im Grenzzustand der Ermüdung auf das Dauerfestigkeitsniveau beschränkt ist. Im vorliegenden Beitrag wird ein modernes Berechnungsverfahren präsentiert, das die Beanspruchbarkeit im Grenzzustand der Ermüdung auf Betriebsfestigkeitsebene mittels stochastischer Methoden berechenbar macht. Aufgrund der analytischen Formulierung des Berechnungsweges lassen sich auch instationäre Last-Admittanzen, wie sie beispielsweise bei Windenergieanlagen auftreten, mit großem Zeitvorteil gegenüber transienten Verfahren berücksichtigen. Neben einem baupraktischen Anwendungskonzept für die Ermüdungsbewertung einfacher Strukturen werden die Vorzüge der stochastischen Modellbildung auch exemplarisch anhand einer Windenergieanlage aufgezeigt. Die Anwendungsbeispiele demonstrieren die Eignung des Verfahrens für baupraktische Zwecke.

Verification of the fatigue limit state of gust induced structural response of tower constructions.
Tower structures made of steel, show often stress cycle amplitudes due to the wind loading, which cannot be treated by quasi-static models anymore for economic reasons. In the present paper a methodology is described which allows for a detailed verification of the fatigue limit state, using a realistic stress cycle count distribution. Due to the analytical formulation of the approach, it is possible to consider nonsteady load admittance relations, which are present in e. g. in case of wind turbines or structures with cylindrical cross-sections with a low computational effort, compared to transient methods. Besides a practical concept for the verification of simple structures, the advantages of the method are shown exemplary using the example of a wind turbine with lattice tower. The shown examples emphasize the usability for structural problems.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Knuth-Michael Henkel zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauschrauben wird maßgeblich von Herstellungseinflüssen beeinflusst. In den Bemessungsgrundlagen werden diese Einflussfaktoren, abhängig vom jeweils herangezogenen Regelwerk, sehr uneinheitlich berücksichtigt. Insbesondere für Schrauben großer Durchmesser, wie sie z. B. bei Windenergieanlagen in hoher Stückzahl zum Einsatz kommen, war eine experimentelle Grundlage zur Bewertung verschiedener Einflüsse in der Vergangenheit nur sehr begrenzt verfügbar. Im Teil 1 des vorliegenden Beitrags wird der bisherige Kenntnisstand dargelegt, der die maßgebenden Einflussgrößen auf die Ermüdungsfestigkeit von Schrauben im Stahlbau beschreibt. Hieraus werden von den Verfassern die Grundlagen zur Bewertung von bestehenden und (242) bislang unveröffentlichten Ergebnissen aus Schwingfestigkeitsuntersuchungen an axial belasteten Schraube-Mutter-Verbindungen bis zur Nenngröße M64 abgeleitet, die im Teil 2 dieses Beitrags enthalten sind. Im Vordergrund stehen dabei der Größen- und Randschichteinfluss, der Einfluss der Gewindeherstellung sowie der Beanspruchungszustand aus der ziehenden Anziehpraxis.

On fatigue strength of large-size bolt-assemblies in steel constructions under consideration of manufacturing and surface condition related impacts - part 1: state of knowledge
Manufacturing related impact factors significantly affect the fatigue strength of bolt assemblies used in steel constructions. The effects are taken into account very inconsistently in the design bases, depending on the normative reference used. Especially for bolt assemblies with large diameters, as they are commonly applied in large numbers at towers for wind energy plants, only a very limited experimental background for assessment of relevant impact factors has been available in the past. Part 1 of this paper presents the state of knowledge regarding the decisive influencing variables on the fatigue strength of bolts in steel structures. From this state of knowledge, the authors derive the basis for evaluating existing and (242) previously unpublished results from fatigue tests on axially loaded bolt nut connections up to nominal size M64, which are included in Part 2 of this paper. The focus is on the influence of size and surface layers, the influence of thread fabrication as well as the stress condition from the pulling assembly practice.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Knuth-Michael Henkel zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauschrauben wird maßgeblich von Herstellungseinflüssen beeinflusst. In den Bemessungsgrundlagen werden diese Einflussfaktoren, abhängig vom jeweils herangezogenen Regelwerk, sehr uneinheitlich berücksichtigt. Insbesondere für Schrauben großer Durchmesser, wie sie z. B. bei Windenergieanlagen in hoher Stückzahl zum Einsatz kommen, war eine experimentelle Grundlage zur Bewertung verschiedener Einflüsse in der Vergangenheit nur sehr begrenzt verfügbar. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von 20 verschiedenen, größtenteils in der jüngeren Vergangenheit durchgeführten Versuchsserien an drei unterschiedlichen hochfesten Schraubensystemen mit variierenden Herstellungsbedingungen vorgestellt und bewertet. Die Datenbasis streckt sich über einen Durchmesserbereich zwischen M12 und M64 und legt den Fokus auf Versuche mit hohem repräsentativem Mittelspannungsniveau. Die Ergebnisse werden unter Einbeziehung der in der Fachliteratur beschriebenen Erkenntnisse in Bezug auf unterschiedliche Herstellungseinflüsse bewertet und den Regelungen der relevanten internationalen normativen Bemessungsgrundlagen gegenübergestellt. Dabei werden zusätzlich zu den Ergebnissen von Schwingfestigkeitsversuchen ergänzende metallografische Untersuchungen zur Bruchflächengestalt sowie zum Rand- und Schutzschichtzustand herangezogen. Auf dieser Basis werden abschließend Handlungsempfehlungen abgeleitet und ein Ausblick auf weitere zielführende Untersuchungen gegeben.

On fatigue strength of large-size bolt-assemblies in steel constructions under consideration of manufacturing and surface condition related impacts - part 2: evaluation of fatigue tests
Manufacturing related impact factor significantly affect the fatigue strength of bolt assemblies used in steel constructions. The effects are taken into account very inconsistently in the design bases, depending on the normative reference used. Especially for bolt assemblies with large diameters, as they are commonly applied in large numbers at towers for wind energy plants, only a very limited experimental background for assessment of relevant impact factors has been available in the past. This paper presents and evaluates results from 20 different fatigue test series, most of them conducted in the recent past on three different high-strength bolt assembly systems with varying manufacturing conditions. The data base covers a diameter range between M12 and M64 and focuses on test series with high mean stress in a representative order of magnitude for practical application of the bolts. Based on the knowledge given in the relevant literature, the test results are evaluated regarding the impact of different manufacturing related effects. Furthermore, the results are compared to the specifications of the relevant international normative guidelines. In addition to the results of fatigue tests, supplementary metallographic examinations of the fracture surface shape and surface-layer condition behavior are taken into account. On this basis, the paper derives recommendations for future design considerations and gives an outlook on further expedient investigations.

Keine Kurzfassung verfügbar.