Aufgrund des gestiegenen Schwerverkehrs sowie gestiegener Achs- und Gesamtgewichte der Fahrzeuge ist eine Nutzungsänderung für die Straßenbrücken eingetreten. Zur Sicherung der Zukunftsfähigkeit des Straßennetzes sind daher Ertüchtigungsmaßnahmen mit dem Ziel einer Tragfähigkeitsverbesserung mit üblichen Instandsetzungsmaßnahmen zu kombinieren. Eine zutreffende Bewertung der Bauwerke hinsichtlich Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit und Ermüdungssicherheit unter Berücksichtigung des vorhandenen Bauwerkzustands ist ein grundlegender Schritt dazu.
Die Nachrechnungsrichtlinie soll für die Bewertung der Bauwerke einheitliche Standards, aber auch Hilfestellung vorgeben, damit Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit bestehender Straßenbrücken realistisch beurteilt werden können und die Nachrechnungsergebnisse für eine Entscheidungsfindung nachvollziehbar und vergleichbar werden.

About the Provisions for evaluating necessary upgrades of older road bridges
While analyzing traffic volume on current German autobahns, it became obvious that the planned capacity of most highway bridges has been almost exceeded by daily traffic volume, including increasingly heavy trucks with rising numbers of axles and load size.
In fact, to ensure future long-term serviceability of the German Autobahn system, there is no way around refurbishing most of these bridges, by combining ordinary maintenance work with strengthening measures, and replacing numerous others as well. A realistic assessment of existing highway bridges that comprises bearing capacity, serviceability, and fatigue resistance in order to evaluate their structural health is a widely accepted prerequisite for a long-lasting refurbishment strategy. The provisions reported here for evaluating necessary upgrades of older bridges provide an appropriate tool for setting uniform standards in assessing existing highway bridges to ensure comparability of results and the conclusions drawn from them.

Um bei beschränkt oder voll vorgespannten Brücken Rissbreiten zu beschränken, wird ein Bemessungskonzept erarbeitet, das in Bereichen wahrscheinlicher Rissbildung die Breite der dort zu erwartenden Risse begrenzt. Über wirklichkeitsnahe Modelle wird die zur Rissbreitenbeschränkung erforderliche Verbundkraft ermittelt. Ausserdem werden vereinfachte Verfahren abgeleitet, mit denen ohne explizite Ermittlung der Scheibenspannungszustände in Rissnähe in Abhängigkeit von der Zugkeilkraft im Zustand I und dem Grad der Vorspannung die Stahlkraft und die erforderliche Bewehrung bestimmt werden können.

Für den Einzelriss, das abgeschlossene Erstrissbild und das Stadium der sukzessiven Rissbildung werden einfache Zusammenhänge zur Berechnung der Rissabstände, Rissbreite und mittleren Dehnung eines Stahlbeton-Zugstabes angegeben. Für auf Biegung und Normalkraft beanspruchte Bauteile sowie für dicke Bauteile mit konzentrierter Bewehrung wird über ein physikalisches Modell die wirksame Betonzugzone bestimmt, so daß die einfachen Zusammenhänge für axialen Zug auch dort angewendet werden können.

Es gibt Bestrebungen, die Kerbfallzuordnung der Schweißverbindungen bei Schwingungsbeanspruchung zukünftig aufgrund einer rißbruchmechanischen Rechnung vorzunehmen. Nach Darstellung der formalen Grundlagen dieser Rechnung und ihrer Besonderheiten bei Schweißverbindungen werden die Unzulänglichkeiten und Unsicherheiten der Vorgehensweise erörtert. Bemängelt werden das ungeeignete Konzept der dominanten Rißvergrößerung, die große Streubreite der rißbruchmechanischen Werkstoffkennwerte und der hohe Aufwand für die rißbruchmechanische Berechnung. Dabei werden auch neueste britische und deutsche Beiträge berücksichtigt. Die rißbruchmechanische Kerbfallzuordnung wird aufgrund der vorgetragenen Tatsachen als unbrauchbar erklärt.

Für Mauerwerk aus Kalksandplansteinen mit Dünnbettmörtel wurde, vor allem für die Beurteilung der Rißsicherheit, wichtige Eigenschaftswerte im Versuch bestimmt. Die Zugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen ist wegen der verklebten Steine erwartungsgmäß beträchtlich größer - etwa drei mal so hoch - wie die von KS-Mauerwerk mit Normalmörtel. Der Zug-E-Modul von Plansteinmauerwerk ist dagegen nicht wesentlich größer. Dadurch ergeben sich größere rechnerische rißfreie Wandlängen. Jedoch sollten bis ausreichende Praxiserfahrungen vorliegen, nichttragende Wände nur bis etwa 8 m ohne Fuge ausgeführt werden.

Die Ansicht, dass für die numerische Simulation von geotechnischem Versagen das Materialmodell keine wesentliche Rolle spielt, wird kritisch erörtert. Aufgrund von Literaturhinweisen und eigenen Untersuchungen wird gezeigt, dass das Materialmodell durchaus eine Rolle spielen kann. Es ist daher fundiertes Fachwissen über die Materialmodelle erforderlich. Eine Außerachtlassung von Materialmodellen bei Standsicherheitsnachweisen a priori sollte vermieden werden.

On the role of constitutive models in simulation of limit state.
This paper challenges the critical perception that constitutive models play no important role in numerical simulation of geotechnical collapses. Contrary to this conventional perception, the role of constitutive models in collapse simulations is investigated and highlighted by means of published results and own research. This shows that application of constitutive models in numerical investigations of limit states demands a profound knowledge of them.

Der Beitrag behandelt die im Stahlhochbau häufig verwendeten standardisierten Träger-Stützen-Verbindungen nach dem deutschen DSTV/DASt-Ringbuch "Typisierte Verbindungen im Stahlbau" und dem österreichisch-schweizerischen ÖSTV/SZS-Katalog "Rahmentragwerke in Stahl unter besonderer Berücksichtigung der steifenlosen Bauweise". Die rechnerischen Rotationssteifigkeiten des Gesamtknotens - ermittelt nach dem aktuellen Eurocode 3, Teil 1.8 - werden mit den Tabellenwerten im "Prüfbescheid II B 3-543-585", Prüfamt für Baustatik, Land Nordrhein-Westfalen, verglichen. Weiterhin werden die Verbindungen in Abhängigkeit der Ausführungsform klassifiziert, so daß erkennbar wird, ob der Knoten als starr oder nachgiebig in der Systemberechnung anzusehen ist. Um generelle Tendenzen für die Praxis hinsichtlich der Rotationssteifigkeit der Knoten ableiten zu können, wird der Einfluß der Knotengeometrie (Trägerhöhe, Stützenhöhe, Schraubendurchmesser, Profilart) und der Verstärkung des Stützensteges dargestellt. Ergänzend werden die Anteile der einzelnen Komponenten an der Gesamtsteifigkeit der Verbindung bzw. des Knotens für repräsentative Ausführungsformen gegenübergestellt.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Im Zuge der Sanierung der beiden Gewichtsstaumauern der Talsperre Neustadt in Thüringen und der Talsperre Carlsfeld in Sachsen sind an der Wasserseite vorgelagerte Dichtwandkonstruktionen mit Kontrollgang vorgesehen. In Vorbereitung der Planung und Ausführung wurden an der Talsperre Neustadt Baustellengroßversuche durchgeführt. Es konnte damit ein mittlerer Bereich der Gesamtkonstruktion im Maßstab 1:1 simuliert werden. Durch die Versuche wurden insbesondere das Zusammenwirken und der qualitätsgerechte Einbau der einzelnen Dichtwandkomponenten Dränagebetonschicht, Asphaltbeton-Dichtungsschicht, mechanische Schutzschicht aus Stahlbeton-Fertigteilen und der Ankerung untersucht. Nach der Beschreibung der Versuchsziele und Versuchsdurchführung erfolgt die Darstellung und Auswertung der Versuchsergebnisse.

Die Aussagekraft der rechnerischen Untersuchung zur Abschätzung des Gefährdungspotentials infolge Spannungsrisskorrosion hängt entscheidend von den Annahmen zu Schädigungsverlauf und  - verteilung des Spannstahls ab. Mit systematischer Untersuchung des aus einem Bauwerk entnommenen Spannstahls konnte festgestellt werden, dass die bisher angenommene Schadenskonzentration an einer Stelle, welche zum Ausfall des gesamten Spannglieds führt, sehr wenig wahrscheinlich ist. Viel wahrscheinlicher ist die drahtweise Schädigung mit unbegrenzter Anzahl der Risse über die gesamte Drahtlänge. Weiterhin ist keine Korrelation zwischen chemischer Zusammensetzung des Spannstahls bzw. zwischen Zusammensetzung des Verpressmörtels und der Versprödung des Spannstahls feststellbar. Weitere Untersuchungen zur Bestätigung der gewonnenen Ergebnisse sind wünschenswert.

Damage distribution of hardened and tempered prestressing steel dues to stress corrosion in prestressed concrete bridges.
The accuracy of the analysis to estimate the hazard potential due to the stress corrosion depends strongly on the assumption of the damage distribution and the damage progress of the prestressing steel in the constructions. Through a systematic test of the prestressing steel, which is taken from an old bridge, it is shown that the traditional assumption of a damage concentration with the breakdown of the whole tendon is less probable. Instead, the damage of single wires over its total length with unlimited number of cracks is considerably more probable. Furthermore, no correlation between the chemical compositions or mixtures of the grout and the brittleness of the prestressing steel is found. More investigations to check these results obtained in this study are preferable.

Die Beanspruchbarkeit langer Schraubenverbindungen bei Annahme elastischen Werkstoffverhaltens im Traglastzustand, bei dem elastisch-plastisches Verhalten vorliegt, ist nicht genügend erforscht. Die Zahl der Versuchsergebnisse war zur Kalibrierung der Bemessungsmodelle zu gering. Daher wurde am lehrstuhl für Stahlbau, RWTH Aachen, ein Forschungsprojekt durchgeführt, um die vorhandenen Bemessungsmodelle (DIN 18800/1 und EC 3) mit Hilfe von neuen experimentellen und numerischen Untersuchungen zu überprüfen. Es wurden 15 Versuche auf der Basis der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, daß die Bemessungsmodelle in DIN 18800 und EC 3 in dem für die Praxis wichtigen Ausführungsbereich auf der sicheren Seite liegen; die DIN 18800 ist mit der Begrenzung der tragenden Schraubenanzahl auf max. acht zutreffend.

Näherungsverfahren für die Ermittlung der Schnittkräfte in Rahmenstiel und Rahmenriegel jeweils voll eingespannter Rahmenstützen zweischiffiger Hallen.

Es werden die beiden derzeit üblichen Berechnungsmodelle nach Schardt/Strehl und Bryan/Davies für Schubfelder aus Trapezprofilen kurz dargestellt. Aus dem wirklichkeitsnäheren Modell von Bryan/Davies, vor allem bezüglich der Tragfähigkeit, werden Schubfeldwerte entwickelt, die weitgehend in der gewohnten Form darstellbar sind. Anhand eines einfachen Beispiels wird die Anwendung dieser Schubfeldwerte gezeigt.

Es wurden insgesamt 24 Traglastversuche mit Kassettenschubfeldern durchgeführt. Das Tragverhalten war bei unausgeschäumten Kassetten gekennzeichnet durch örtliche Beulerscheinungen im breiten leicht profilierten Untergurt, während bei den ausgeschäumten Kassetten der Polyurethanschaum das Ausbeulen verhinderte. Bei beiden Kassettentypen war das Versagen der Verbindungen der Kassetten untereinander bzw. der Befestigungen auf der Unterkonstruktion maßgebend für die Traglast. Eine sorgfältige Analyse des Tragverhaltens zeigt, daß sowohl der Verformungszustand im Gebrauchszustand als auch der Versagenszustand rechnerisch nachvollziehbar ist. Die Bemessung derartiger Schubfelder ist auf der Grundlage eines vorgeschlagenen rechnerischen Nachweises möglich. Mit Berücksichtigung von angegeben Randbedingungen kann der Traglastnachweis auf die Einhaltung der zulässigen Beanspruchungen der Verbindungen und Befestigungen nach der s. g. "Verbindungsmittelzulassung" beschränkt werden.

Umfangreiche experimentelle Untersuchungen über das Tragverhalten von Schubfeldern aus Aluminiumtrapezprofilen haben gezeigt, daß Tragfähigkeit und Steifigkeit mit geringen Modifikationen entsprechend den Regeln für Stahltrapezprofile berechnet werden können. Es wird über die Ergebnisse von 32 Versuchen in Stockholm und Karlsruhe berichtet, mit deren Hilfe die Berechnungsansätze verifiziert werden konnten.

Sandwichelemente mit Stahldeckschichten und PUR-Hartschaumkernen werden im Bauwesen hauptsächlich als plattenartige Tragelemente eingesetzt. Neben raumabschließenden und bauphysikalischen Funktionen liegt der Einsatzbereich dieser Bauelemente in der Aufnahme und Weierleitung von Lasten, die orthogonal zu den Hauptabmessungen der Sandwichelemente einwirken. Die Scheibenwirkung von Sandwichelementen wird bisher lediglich theoretisch behandelt. Der Aufsatz berichtet über die Ergebnisse von Schubfeld-Versuchen, die im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens Nr. 8193 "Tragfähigkeit und Verformungsverhalten von Scheiben aus Sandwichelementen mit Stahldeckschichten und PUR-Hartschaumkern" in baupraktischen Anordnungen durchgeführt wurden und mit deren Hilfe eine Erweiterung des Anwendungsbereiches von Sandwichelementen gerechtfertigt weren kann.

Sandwichelemente mit Stahldeckschichten und PUR-Hartschaumkernen werden im Bauwesen hauptsächlich als plattenartige Tragelemente eingesetzt. Neben raumabschließenden und bauphysikalischen Funktionen liegt der Einsatzbereich dieser Bauelemente in der Aufnahme und Weiterleitung von Lasten, die orthogonal zu den Hauptabmessungen der Sandwichelemente einwirken. Die Scheibenwirkung von Sandwichelementen wird bisher lediglich theoretisch behandelt. Der Aufsatz berichtet über die Ergebnisse von Schubfeld-Versuchen, die im Rahemn des AiF-Forschungsvorhabens Nr. 8193 "Tragfähigkeit und Verformungsverhalten von Scheiben aus Sandwichelementen mit Stahldeckschichten und PUR-Hartschaumkern" in baupraktischen Anordnungen durchgeführt wurden und mit deren Hilfe eine Erweiterung des Anwendungsbereiches von Sandwichelementen gerechtfertigt werden kann.

Es wurden unmittelbare Messungen der Schubspannungs-Verzerrungs-Beziehung von Baustählen im plastischen Bereich durchgeführt und daraus die charakteristischen Werkstoffkennwerte im plastischen Bereich abgeleitet. Dadurch konnten die bekannten grundlegenden Beziehungen zwischen Werkstoffkennwerten auch im plastischen Bereich verifiziert werden. Beim Schubfließen wurde die Entstehung von sehr kleinen Versätzen auf den Stahloberflächen beobachtet.

Auf der Grundlage der räumlichen Elastizitätstheorie werden die Formeln für die Verteilung der Vertikal- und Horizontalschubspannungen über den freien Rand des dicken Kreisringquerschnitts angegeben. Den Kern der Untersuchung bildet die Herleitung von normierten Schubspannungsfunktionen über den dicken Kreisringquerschnitt und ihrer Darstellung in Nomogrammen. Mit diesen Nomogrammen lassen sich die Schubspannungen für die praktisch interessanten Radienverhältnisse von dicken Kreisringsquerschnitten schnell bestimmen. Die Nomogramme werden sowohl mit der exakten Lösung der Elastizitätstheorie als auch mit den normierten Beziehungen der Schubspannungsverteilungen des Vollkreisquerschnitts und des dünnen Kreisringsquerschnitts numerisch verglichen und diskutiert.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Mit einer systematischen Auswertung von Versuchsdaten von 260 Stahlbeton- und 174 Spannbetonbalken werden die wesentlichen Einflüsse auf die Schubtragfähigkeit untersucht. Hierauf aufbauend wird ein Bemessungsansatz entwickelt, der die Schubtragfähigkeit für die Versagensarten Biegeschub- und Schubzugbruch aus einem Traganteil der Schubbewehrung und einem Betontraganteil ermittelt.

Es wird über die experimentelle Untersuchung einer Stahlbetonplatte und deren Schubtragfähigkeit berichtet. Die Platte stand hierbei ständig unter Normalzugspannungen. Diese Beanspruchung tritt beispeilsweise bei Verbundbrücken über einer Innenstütze auf, es muss davon ausgegengen werden, daß die Betonplatte über ihren gesamten Querschnitt gerissen ist.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Bei feuerverzinkten Stahlträgern u.a. für den Parkhausbau sind in der Vergangenheit Risse aufgetreten, hauptsächlich Längsrisse im Steg der Träger, die von geschweißten Teilkopfplatten ausgingen, vereinzelt auch Risse am Untergurt quer zum Träger, die an lokalen Druckstellen infolge Kaltverformung zum Vorkrümmen der Träger ihren Anfang nahmen. Der Aufsatz geht den wechselseitigen Ursachen der Rißbildung bei der Verzinkung entsprechend dem derzeitigen Stand der Forschung nach und gibt vorläufige Empfehlungen zur Werkstoffwahl, der konstruktiven Ausbildung, Fertigung und Feuerzinkung, um in Zukunft Risse zu vermeiden.

Der Schutz von kritischer baulicher Infrastruktur vor außergewöhnlichen Einwirkungen und multiplen Gefährdungen, deren Eintreten häufig als “sehr unwahrscheinlich“ beurteilt wird, hat seit Fukushima an neuer Dynamik gewonnen. Dieser Aufsatz gibt einen Einblick in die Gefährdungs- und Risikoanalyse und diskutiert ausgewählte außergewöhnliche Einwirkungen in Bezug auf die Bauwerkssicherheit. Anschließend werden Hinweise zum Entwurf gegeben. Der optimale Entwurf ist keineswegs der schnellste und materialsparendste, sondern er mündet vielmehr in ein Bauwerk, das auch unter extremen Einwirkungen sicher ist. Erreicht wird dies durch einen robusten, duktilen und redundanten Tragwerksentwurf auf Basis abgestufter Gefährdungsszenarien. Das Bauwerk sollte gutmütig auf Laständerungen reagieren. Zum Abschluss dieses Aufsatzes werden einige typische Probleme bei der Qualitätssicherung kritischer baulicher Infrastruktur aufgezeigt.

Safety of critical built infrastructures subjected to extreme multiple hazards.
The protection of critical built infrastructures subjected to extreme multiple hazards, which are often regarded as being “very unlikely”, has become even more important since the nuclear accident in Fukushima. Even “very unlikely” events or chains of events can occur, and critical infrastructures should withstand these events. This paper gives an overview of hazard and risk analysis basics and discusses typical characteristics of extreme loadings. Furthermore, some important design guidelines are pointed out. The optimal concept leads to a safe, i.e., robust, ductile and redundant design on the basis of graded hazard scenarios. Finally, this paper emphasizes typical problems regarding the quality assurance of critical infrastructures.