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Titelbild: Bautechnik 11/2020Bautechnik11/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Das erstes modulare Wohngebäude der Leverkusener Wohnungsgesellschaft WGL ist seit einem Jahr in Betrieb. Es wurde im Mai 2019 in der Zschopaustraße im Stadtteil Rheindorf von ALHO realisiert. In direkter Nachbarschaft ist in der Unstrutsraße inzwischen auch der 2. Bauabschnitt des Projekts fertiggestellt worden. Nach Übernahme der Planung und gewonnener Ausschreibung oblag ALHO als Generalübernehmer auch die Realisierung sowie das Engineering der bauseits erstellten massiven Teilunterkellerungen. Aufgrund der im ersten Bauabschnitt gesammelten Erfahrungen, konnte in der Konzeption des 2. Bauabschnitts auf einen Wohnungs-Modulbaukasten zurückgegriffen werden, welcher die Bauzeit einer nichtmodularen Bauweise halbierte. (Foto: ALHO)

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Inhalt: Bautechnik 11/2020Bautechnik11/2020Inhalt

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: BIM - Building Information Modeling 2020Bautechnik11/20201-148Sonderheft

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Müller, Thoralf; Ebell, Gino; Burkert, AndreasRisiko der Wasserstoffentwicklung an martensitischen Schraubankern unter baupraktischen Bedingungen - Untersuchungsbericht der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfungBautechnik11/2020749-755Aufsätze

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Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob unter praxisrelevanten Bedingungen die Entstehung von Wasserstoff an vollmartensitischen Schraubankern möglich ist. Im Gegensatz zu austenitischen Werkstoffen besteht bei martensitischen Werkstoffen bei Gegenwart von Wasserstoff stets die Möglichkeit einer wasserstoffinduzierten Versprödung des Materials. Hierfür wurde ein in der Praxis häufig anzutreffendes Szenario gewählt, das ein galvanisches Element, bestehend aus nichtrostenden Schraubankern (in diesem Fall martensitischen) und einer verzinkten Ankerplatte an einem Betonkörper, umfasst. Zum Nachweis einer Wasserstoffentwicklung werden der Elementstrom zwischen den Bauteilen sowie das Korrosionspotential erfasst. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass über eine zeitlich begrenzte Dauer eine starke kathodische Polarisation der martensitischen Schraubanker durch die korrosive Auflösung des Zinks erfolgt. Als Folge kommt es zur Wasserzersetzung im Phasengrenzbereich der Schraubanker und zur Entstehung von atomarem Wasserstoff. Das berechnete Gasvolumen des entstandenen Wasserstoffs an den Stahlankern wurde bestimmt und lag im Mittel bei 11,14 ± 1,94 ml. Eine Diffusion des an der Stahloberfläche adsorbierten Wasserstoffs in den martensitischen Werkstoff ist somit theoretisch möglich und impliziert eine mögliche Gefährdung durch wasserstoffinduzierte Rissbildung und spontanes Versagen unter Belastung.

Risk of hydrogen evolution on martensitic screw anchors under practical construction conditions
The present investigation deals with the question of whether the formation of hydrogen is possible on fully martensitic screw anchors under practical conditions. In contrast to austenitic materials, martensitic steels always have the possibility of hydrogen-induced embrittlement of the material in the presence of hydrogen. For this purpose, a scenario was chosen which is frequently encountered in practice and which comprises a galvanic element consisting of stainless screw anchors (in this case martensitic) and a galvanized anchor plate on a concrete body. The element current between the components as well as the corrosion potential are recorded to prove hydrogen development. The results of the tests show that a strong cathodic polarization of the martensitic screw anchors occurs over a limited period due to the corrosive dissolution of the zinc. As a result, water decomposition occurs in the phase boundary area of the screw anchors and atomic hydrogen is formed. The calculated gas volume of the resulting hydrogen at the steel anchors was determined and was 11.14 ± 1.94 ml on average. Diffusion of the hydrogen adsorbed on the steel surface into the martensitic material is thus theoretically possible and implies a possible risk of hydrogen-induced crack formation and spontaneous failure under load.

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El-Deib, Khaled; Butenweg, Christoph; Klinkel, SvenErdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten VerhaltensbeiwertenBautechnik11/2020756-765Aufsätze

Kurzfassung

Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.

Seismic verification of masonry buildings based on realistic calculation models and increased behavior factors
With the application of the traditional linear verification concept to masonry structures it is already no longer possible to carry out structural safety verifications even for buildings with standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity. This problem will be exacerbated in Germany with the introduction of continuous probabilistic earthquake maps. Due to the increased seismic actions, it is necessary to make the existing load-bearing capacity reserves that have not yet been taken into account available in comprehensible verification concepts in construction practice. This article presents a concept for the building-specific determination of increased behavior factors. The behavior factors are composed of three components, which take into account the load redistribution in ground plans, the deformation capability and energy dissipation and all kinds of overstrength effects. For the calculation of these three components, a non-linear verification concept based on pushover analyses is applied, in which the interactions of walls and floor slabs are described by a level of restraint. A non-linear modeling approach of the overall building is introduced for the determination of the restraint levels, with which the interaction of walls and floor slabs can be simulated. The results of the linear verifications with increased behavior factors for this building are significantly closer to the results of non-linear verifications and thus the standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity can still be verified with the traditional linear calculation approaches.

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Glasfaserbeton - Konstruieren und BemessenBautechnik11/2020765Nachrichten

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Li, Zheng; Pasternak, HartmutStatistischer Maßstabseffekt und seine Bedeutung für die Zuverlässigkeit im Stahlbau - Teil 1 - Modell und VersuchBautechnik11/2020766-772Aufsätze

Kurzfassung

Mikroskopische Imperfektionen im Werkstoff führen dazu, dass die Werte mechanischer Eigenschaften von Bauteilen gewissen Auftretenswahrscheinlichkeiten unterliegen. Mit zunehmendem Volumen erhöht sich die Anzahl der mikroskopischen Defekte, was sich direkt in einer veränderten makroskopischen Festigkeit niederschlägt. Dieses Phänomen ist unter der Bezeichnung statistischer Maßstabseffekt bekannt. Eine solche Maßstabsabhängigkeit kann durch ein stochastisches Werkstoffmodell gut erfasst werden. In diesem Beitrag wurde das Bündel-Kettenglied-Modell, das auf einem stochastischen Werkstoffmodell nach Weibull- und Lognormalverteilung basiert, entwickelt und eine Möglichkeit zur Bestimmung des statistischen Maßstabseffekts durch numerische Verfahren angegeben. Um den statistischen Maßstabseffekt im Stahlbau zu demonstrieren, werden die Biegeversuche mit unterschiedlichen Probengrößen durchgeführt. Dieser Beitrag beschreibt - als erster von zwei Teilen - Forschungsergebnisse über den statistischen Maßstabseffekt und die entsprechende Zuverlässigkeit im Stahlbau.

Statistical size effect and corresponding influence for reliability in steel structures - part 1: model and experiment
In steel structures, the elastic and plastic design is widely used. At the same time, it is certain that the yield strength of steel is variable because of uncertainties and spatial variability in nature. If the volume of structural component increases, the number of microscopic defects correspondingly increases, so that the macroscopic material strength also changes. This phenomenon is called statistical size effect. A new stochastic material model, which is based on Weibull and lognormal distribution, is proposed and a possibility for determining the statistical size effect by numerical methods is developed. To demonstrate the statistical size effect in steel structures, bending tests are carried out with different specimen sizes. This paper presents - as the first of two parts - research results about the statistical size effect and the corresponding reliability in steel structures.

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Potenziale im Bau- und Wohnungswesen nutzen: Klimaschutz- und Sanierungsmanager setzen auf gemeinsames Handeln beim kommunalen KlimaschutzBautechnik11/2020772Nachrichten

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Li, Zheng; Loebjinski, Maria; Pasternak, HartmutStatistischer Maßstabseffekt und seine Bedeutung für die Zuverlässigkeit im Stahlbau - Teil 2 - ZuverlässigkeitsanalyseBautechnik11/2020773-779Aufsätze

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In Memoriam Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Joachim Scheer
Der vorliegende Beitrag beschreibt - als zweiter von zwei Teilen - Forschungsergebnisse über den statistischen Maßstabseffekt und die entsprechende Zuverlässigkeit im Stahlbau. In diesem Beitrag wird der Einfluss der maßstabsabhängigen Festigkeitsverteilung auf die Zuverlässigkeitsanalyse und die Bemessung von Stahlbauteilen unter der Berücksichtigung eines linearen Versagensgrenzzustands diskutiert. Mithilfe der vereinfachten Annahme einer normalverteilten Last werden Berechnungsbeispiele für den 3-Punkte- und 4-Punkte-Biegeversuch durchgeführt, um die Änderung des Zuverlässigkeitsindex zu demonstrieren. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass der statistische Maßstabseffekt direkt zu einem maßstabsabhängigen Zuverlässigkeitsindex führt, der in den meisten Fällen eine vernünftige Abschätzung des Versagensrisikos liefern kann.

Statistical size effect and corresponding influence for reliability in steel structures, part 2 - reliability analysis
This paper presents - as the second of two parts - research results about the statistical size effect and the corresponding reliability in steel structures. In this paper, the influence of the size effect on the reliability analysis and the design of steel structural components are discussed based on a linear failure limit state. The calculation examples for 3-point and 4-point bending tests are carried out applying a Gaussian load as a simplification. The results show that the statistical size effect leads directly to a size-dependent reliability index, which in most cases can provide a reasonable estimate of the failure risk.

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Flora, Matthias; Fröch, Georg; Gächter, WernerOptimierung des Baumanagements im Untertagebau mittels digitaler Infrastruktur-InformationsmodelleBautechnik11/2020780-788Aufsätze

Kurzfassung

Die bisherigen Anwendungen neuer digitaler Methoden (BIM) im Infrastrukturbau lassen die Erkenntnis reifen, dass ein reines Bauwerksmodell für die ambitionierten Ziele eines optimierten Planungsprozesses und in weiterer Folge einer optimierten Bauabwicklung nicht ausreichend ist. Es bedarf zweier zusätzlicher Modellierungen: jener des Baugrunds und jener der Baustelle. Im Infrastruktur- und vor allem Untertagebau sind der Baugrund und dessen Interaktion mit dem Bauwerk von enormer Bedeutung. Deshalb gilt es diesen anhand eines Baugrundmodells entsprechend abzubilden und damit dem Idealfall eines digitalen Zwillings gerecht zu werden. Die Modellierung des Baugrunds geht über eine rein dreidimensionale geometrische Darstellung hinaus und hat der BIM-Methode zu folgen, nämlich Volumenkörpern Informationen und Merkmale zuzuweisen. Darüber hinaus zeigen laufende internationale Großprojekte deutlich, dass die Optimierung baubetrieblicher Aspekte, eine sorgfältige Planung der Baustelleneinrichtung und eine konsequente Auslegung der Logistik eine maßgebliche Rolle für die Produktionsleistung der Vortriebe und damit für eine erhöhte Kosten- und Terminsicherheit einnehmen. Deshalb wird von den Autoren in diesem Beitrag die Einführung eines Infrastruktur-Informationsmodells vorgestellt, welches die drei Teilmodelle Baugrund, Bauwerk und Baustelle beinhaltet. Dabei wird der Schwerpunkt exemplarisch auf den Hohlraumbau, genauer auf den maschinellen Tunnelvortrieb, gelegt.

Optimization of construction management in underground construction using digital infrastructure information models
The previous applications of new digital methods (BIM) in infrastructure construction have led to the realization that merely a building information model is not sufficient for the ambitious goals of an optimized planning process and, as a result, optimized construction management. Two additional models are needed: that of the ground and that of the construction site. In infrastructure and above all in underground construction, the ground and its interaction with the structure work are of enormous importance. It is therefore necessary to map it accordingly using a ground model and thus to do justice to the ideal case of a “digital twin”. The modeling of the ground goes beyond a mere three-dimensional geometrical representation and has to do justice to the BIM method, namely to assign information and characteristics to volume bodies. In addition, ongoing major international projects clearly show that the optimization of construction operation aspects, careful planning of jobsite equipment and a consistent design of logistics play a decisive role in the production performance of tunnelling and thus in increased cost and schedule security. Therefore, the authors present in this paper the introduction of an infrastructure information model, which contains the three submodels ground, building and construction site. The main focus will be on underground construction, more precisely on mechanized tunnelling.

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Mold, Lisa; Auer, Mathias; Strauss, Alfred; Hoffmann, Markus; Täubling, BenjaminThermografie zur Erfassung von Schäden an BrückenbauwerkenBautechnik11/2020789-801Aufsätze

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Betonbauwerke wie Brücken sind ein wesentlicher Bestandteil des Straßennetzes. Um die Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit einer Brücke zu gewährleisten, sind regelmäßige, z. T. aufwendige Inspektionen und Untersuchungen erforderlich, um Schäden an einem Bauwerk frühzeitig zu erkennen. Mit innovativen zerstörungsfreien Untersuchungsmethoden ist es möglich, den Schadenserkennungsprozess von Bauwerken zeitlich und kostenmäßig zu optimieren.
In der Vergangenheit wurden bereits Drohnen für Oberflächenaufnahmen von Brücken mit Laserscan oder digitaler Bildgebung eingesetzt, um Schäden wie Risse und Abplatzungen zu erkennen. Diese Methoden sind zeitsparender als die herkömmlichen, komplexeren Verfahren zur Sichtprüfung. Um auch Schäden unter der Oberfläche mittels Flächenaufnahmen nachweisen zu können, wurde ein vielversprechender Ansatz - die Thermografie - untersucht. Ein großer Vorteil der Thermografie ist die flexible Einsatzmöglichkeit und zerstörungsfreie Anwendung am Bauwerk. Die Methode ermöglicht eine thermografische Aufzeichnung der gesamten Brücke. Durch Temperaturunterschiede auf der Oberfläche können Schäden wie Delamination, Hohlräume und Feuchtigkeitsstellen im Beton erkannt werden. Um die Zuverlässigkeit dieser Methode zur Erkennung der genannten Schäden gewährleisten zu können, wurden die Erkennungsgenauigkeiten und -grenzen ermittelt. Zu diesem Zweck wurden Tests an Betonproben durchgeführt, die Delamination, Hohlräume und feuchte Bereiche in unterschiedlichen Größen und Tiefen im Beton aufwiesen. Während der Tests wurden die Betonproben aktiv erhitzt. Im Laufe des Abkühlvorgangs erfolgte die Aufnahme der Oberfläche mit der Wärmekamera. Die Erstellung von nichtlinearen Finite-Elemente-Modellen der Testkörper ermöglichte weitere Variationen der Geometrien und der Temperaturen der Betonproben. Mittels der erhaltenen Daten konnte die Detektionswahrscheinlichkeit der untersuchten Schäden ermittelt und eine Empfehlung für die Anwendung dieser Methode gegeben werden.

Thermography for damage detection on bridge structures
Concrete structures such as bridges are an essential part of road networks. In order to guarantee the usability and the safety of a bridge, it is necessary to carry out regular, sometimes cost effective inspections and investigations in order to be able to detect damages at a structure at an early stage. With innovative non-destructive investigation methods, it is possible to optimize the damage detection process of structures in terms of time and cost.
In the past, drones were used to record the surface of bridges using laser scanning or digital imaging to detect damages such as cracks and spalling. These methods are more time-saving than the conventional, more complex procedures of visual inspection. In order to be able to also detect damages below the surface by means of areal recordings, a promising approach - thermography - is investigated. A big advantage of thermography is the flexible and non-destructive application. The method allows a thermographic recording of the entire bridge. By means of temperature differences on the surface, damages such as delamination, voids and moisture spots in the concrete can be detected. In order to be able to guarantee the reliability of this method for the detection of the mentioned damages, the recognition accuracies and limits were determined. For this purpose, tests were carried out on concrete samples that showed delamination, voids and wet areas of different sizes and depths in the concrete. The concrete samples were actively heated. During the cooling process, the surface was recorded with the thermal camera. The modelling of the test specimens allowed further variations of the geometries and temperatures. From the obtained data, the probability of detection of the examined damages was determined and a recommendation for the application of this method could be given.

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denkmal und MUTEC 2020 können nicht stattfindenBautechnik11/2020801Veranstaltungen

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Gabor, NadineBeeinflussbarkeit einer Staubentwicklung bei der maschinellen Rückholung tiefengelagerter AbfallgebindeBautechnik11/2020802-808Berichte

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Die weltweite Tiefenlagerung von radioaktiven Abfällen in der Tiefe war in der Vergangenheit nicht auf eine Rückholbarkeit der Abfälle ausgelegt, sondern auf eine Endlagerung dieser. Entsprechend wurden die nach der Einlagerung verbleibenden Hohlräume tw. mit Versatzmaterial verfüllt, welches u. a. der Stabilisierung des Grubengebäudes dient. Sollen die Abfälle trotzdem wieder rückgeholt werden - oder rückgeholt werden müssen - stellt ebendieses Versatzmaterial ein beachtenswertes Problem dar. Vorversuche am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) konnten bereits aufdecken, dass die Staubentwicklung bei der Bearbeitung des Versatzmaterials Salzbeton die Arbeiten nicht nur im Hinblick auf die Fernhantierbarkeit behindert. Auch besteht im evtl. kontaminierten Bereich unter Tage die Gefahr einer Kontaminationsverschleppung, sollte dieser Staub nicht direkt am Entstehungsort aufgefangen werden. Vor dem Hintergrund einer notwendigen Rückholung von Abfallgebinden aus einem Tiefenlager wurden kleinmaßstäbliche Versuche an nachgebildeten Versatzmaterialien durchgeführt, um Erkenntnisse über die Beeinflussbarkeit der Staubentwicklung bei der Bearbeitung von Salzbeton gewinnen zu können.

Interference of dust formation during mechanical retrieval of deep-stored waste drums
To date, radioactive waste is being stored in geological repositories around the globe. The choice of these repositories was dominantly influenced by the concept of final waste storage and not the idea of its recovery. In the case of necessary waste recovery at a later point in time, the stowing material used to stabilize the cavities resulting from the waste storage process will pose significant problems. Preliminary tests with salt concrete at the Karlsruhe Institute of Technoloy (KIT) have already revealed some of the problems the material poses when used as stowing material. For example, the dust formation resulting from salt concrete treatment inhibits remote-controlled processes as well as other tasks. It is to be expected that the areas below ground are radioactively contaminated and that the dust, if it cannot directly be collected, will disperse contamination. This report describes the small-scale tests taken on reproduced stowing material to achieve scientific data and gain practical insight on how to influence dust formation when working with salt concrete.

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Bautechnik aktuell 11/2020Bautechnik11/2020809-814Bautechnik aktuell

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Persönliches:
Fritz Wenzel (1930-2020)

Nachrichten:
Additive Fertigung: Neues Laboratorium kann Beanspruchungen von Bauteilen realitätsnah simulieren

Veranstaltungen:
Symposium IngD4C am 24. November in Berlin + online: Klimaschutz, Ressourceneffizienz und wie weiter?

Zuschriften:
Ergänzende Erläuterungen zu den technischen Risiken bei der Anwendung des Instandsetzungsprinzips W-Cl

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik11/2020815Veranstaltungskalender

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 11/2020Beton- und Stahlbetonbau11/2020Inhalt

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 11/2020Beton- und Stahlbetonbau11/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Blick auf die Roll- und Hangarbahnen des Flughafens Brisbane West Wellcamp Airport in Australien. Sie wurden mit dem weltweit ersten zementfreien Beton, dem “Earth Friendly Concrete” (EFC) der Firma WAGNERS, gebaut. Dieser Geopolymerbeton ist das Ergebnis von zehn Jahren Entwicklungsarbeit und einer intensiven Zusammenarbeit zwischen WAGNERS und der MC-Bauchemie, die passende Fließmittel entwickelte, um die für einen effizienten EFC-Einbau erforderlichen Anwendungseigenschaften zu schaffen. MC-Bauchemie forscht hier seit vielen Jahren an neuen Technologien zur Herstellung von klimafreundlichen Beton ganz vorne mit. (Foto: MC-Bauchemie)

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Novák, BalthasarNeubau und Bestand - ein Spannungsfeld zwischen Ausbildung, Norm und TragwerkBeton- und Stahlbetonbau11/2020837Editorials

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Loh, Lutz; Garg, AndreasTorsionstragverhalten von Betonhohlquerschnitten in geschlossenen und klaffenden Segmentfugen - Teil 1: Eine Nachweisführung gemäß ElastizitätstheorieBeton- und Stahlbetonbau11/2020838-847Aufsätze

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Beim Bau von besonders hohen Windenergieanlagen und auch im Brückenbau werden Betonfertigteile bevorzugt mit trockener Fuge gestoßen und einer Längsvorspannung überdrückt. Schubkräfte infolge Torsion und Querkraft können in der Segmentfuge lediglich über Reibung abgetragen werden, d. h. die Torsions- und Querkrafttragfähigkeit ist direkt mit dem Reibwiderstand der Fuge gekoppelt. Unter einer Biegebeanspruchung ist dieser Reibwiderstand über den Querschnitt veränderlich. Gleichzeitig kann es zu einer klaffenden Fuge im GZT kommen. Die vorherrschenden Bemessungsansätze haben es bisher nicht geschafft, eine stringente Lösung zur Torsionstragfähigkeit in Kombination mit Biegung darzulegen. Ein Ansatz gemäß Elastizitätstheorie soll hier auf das wahre Tragverhalten aufmerksam machen.

Torsional structural behavior of hollow concrete cross-sections in closed and gaping segment joints - Part 1: A verification according to elasticity theory
Segment joints can be found in bridge construction, but also in the construction of particularly high onshore wind turbines. In the horizontal joint of these segment towers, the prefabricated concrete elements often meet dryly, so that the shear forces have to be transmitted by friction alone. The torsional load-bearing capacity is therefore directly coupled to the friction resistance of this joint. Under a bending load, this frictional resistance varies over the cross section. At the same time, there might be a gaping joint in the ultimate limit state. The prevailing design approaches have not yet been able to present a stringent solution to the torsion load capacity in combination with bending. An approach based on the elasticity theory shall therefore draw attention to the true load-bearing behavior.

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Implenia stellte Rohbau des Berliner U-Bahnhofs Museumsinsel fertigBeton- und Stahlbetonbau11/2020847Nachrichten

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Willers, Kerstin; Gerlach, Lutz; Herrmann, Nico; Dehn, FrankErmüdungscharakteristika eines hochfesten Betons bei sehr hohen LastwechselzahlenBeton- und Stahlbetonbau11/2020848-857Aufsätze

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Bei zyklisch beanspruchten Betontragwerken besteht die Herausforderung, die Nutzungsdauer zunehmend filigraner Baustrukturen und vorgespannter Systeme mit sehr hohen Lastwechselzahlen N = 107 bemessungstechnisch abzusichern. Dies erfordert technische Spezifikationen, die unter Berücksichtigung eines hinreichend genauen Materialverständnisses das Ermüdungsverhalten unter sehr hohen Lastwechselzahlen realitätsnah abbilden. Die derzeitigen Bemessungsgrundlagen in Form von Wöhlerlinien beschränken sich für Betonbauteile bisher auf versuchstechnisch verifizierte Lastwechselzahlen bis N = 107. Durch die Entwicklung einer gezielt zum Schwingen anregbaren Versuchsvorrichtung war es am IMB/MPA Karlsruhe des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) möglich, erste Versuche an einem hochfesten Beton C120 unter Nutzung eines Hochfrequenzpulsators zur Erzeugung von Druckschwellbeanspruchungen durchzuführen. Der Beitrag fasst die Untersuchungsergebnisse zusammen und weist auf weitergehende thematische Fragestellungen bezüglich des Ermüdungsverhaltens von Beton unter sehr hohen Lastwechselzahlen hin.

Fatigue characteristics of high-strength concrete with very high numbers of load cycles
For more and more filigreed as well as prestressed concrete structures very high numbers of load cycles N = 107 occur during service life. This shall be implemented in adequate design rules. Therefore, technical specifications reflecting cyclic actions with very high numbers of load cycles and a sufficient precise understanding of fatigue behavior of the building materials are necessary. Currently available design rules based on S-N curves for concrete building components are verified by testing up to a number of load cycles N of not more than N = 107. Using a special test rig at IMB/MPA Karlsruhe of Karlsruhe Institute of Technology (KIT), tests with specimens made of a high-strength concrete grade C120 were carried out, including the development and verification of the suitability of this test method. The following article summarizes the test results and points out unknown thematic aspects due to fatigue of concrete structures with very high numbers of load cycles.

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Osterminski, Kai; Hiemer, FlorianUntersuchungen zur Prüfmethodik bei Dauerschwingversuchen von Betonstahl - Betrachtungen unter Ansatz der physikalischen ArbeitBeton- und Stahlbetonbau11/2020858-867Aufsätze

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Infolge dynamischer Belastung von Stahlbetontragwerken (Windenergieanlagen) kann es auch bei Lasten unterhalb der statischen Festigkeit zu Materialermüdung im Betonstahl kommen. Materialseitig wird die dynamische Festigkeit im Dauerschwingversuch geprüft. Neben der Oberflächengeometrie, der chemischen Zusammensetzung hängt das Dauerschwingverhalten auch vom Belastungsregime ab. Im vorliegenden Beitrag wurden theoretische Berechnungen zur verrichteten physikalischen Arbeit während den Dauerschwingversuchen durchgeführt und in einer Parameterstudie für unterschiedliche Lastregime ausgewertet. Vergleichende experimentelle Untersuchungen zeigten, dass die Ergebnisse des Lastregimes mit fixierter Oberspannung zur Prüfung von Betonstahl nicht den theoretischen Berechnungen gleichen. Vor diesem Hintergrund ist zu diskutieren, inwieweit die Rahmenbedingungen des Dauerschwingversuchs die Absicht der Quantifizierung einer realitätsnahen Wöhlerlinie für Betonstahl tatsächlich erlauben.

Investigations of the test methodology in fatigue tests of reinforcing steel - Considerations on physical work
Cyclic loading of reinforced concrete structures (e. g. wind energy plants) can cause fatigue fractures in reinforcing steel even with loads far below its yield strength. The dynamic tensile strength of rebars is determined in the fatigue tests of which the results strongly depend on the geometry and chemical composition of the reinforcing steel. Furthermore, the influence of the load regime has to be taken into account. In this paper, theoretical calculations of the physical work borne during the fatigue tests were carried out on three different load regimes within a parameter study. Comparative experimental investigations showed that the results of the load regime with fixed upper stress level (for testing reinforcing steel according to DIN EN ISO 15630-1) could not be explained by theoretical calculations. The results seem to depend more on process factors and surface conditions of the rebars than on the tests boundary conditions. Hence, it should be discussed to what extent the boundary conditions of the fatigue test allow for an actual quantification of a S-N-curve for reinforcing steel.

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ZÜBLIN feiert Spatenstich für eigenen Erweiterungsbau in KarlsruheBeton- und Stahlbetonbau11/2020867Nachrichten

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Stierschneider, Elisabeth; Zeman, Oliver; Bergmeister, KonradEinfluss unterschiedlicher Lastaufbringungsverfahren auf die Verschiebungsprognose von VerbunddübelnBeton- und Stahlbetonbau11/2020868-877Aufsätze

Kurzfassung

In diesem Beitrag wird der Einfluss von drei unterschiedlichen Lastaufbringungsarten im Rahmen von Dauerlastversuchen an Verbunddübeln untersucht. Diese unterscheiden sich in der Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Dauerlast und ihrer Regelung über die Versuchszeit, sind aber alle für die Durchführung zulässig. Da die aufgebrachte Dauerlast in direktem Zusammenhang mit den gemessenen Verschiebungen steht, welche auf eine Nutzungsdauer von derzeit üblicherweise 50 Jahren extrapoliert werden, soll der Einfluss unterschiedlicher Lastaufbringungsarten auf die Verschiebungsprognose untersucht werden. Da gegenwärtig eine verlängerte Nutzungsdauer immer mehr an Bedeutung gewinnt, sind mögliche Einflüsse im Zuge der Versuchsdurchführung auf die Extrapolation von Relevanz. Die so gewonnenen Erkenntnisse in Bezug auf die Art der Lastaufbringung und deren Einfluss auf die Prognose können unter Umständen für die Erarbeitung von Prüfrichtlinien für eine verlängerte Nutzungsdauer herangezogen werden.

Influence of different load application mechanisms on displacement extrapolation of bonded fasteners
The influence of three different load application mechanisms for sustained load testing on bonded fasteners is investigated in this contribution. These vary in terms of constancy of applied load and their readjustment during testing. However, all of them are permissible for sustained load tests on bonded fasteners. Since the applied load is directly connected to the measured displacements, which are extrapolated up to the desired design working life of 50 years, the influence of different load application mechanisms on the displacement prediction is investigated. An extended design service life is currently gaining more importance and therefore the estimation of possible influences during testing on the extrapolation is relevant. Consequently, obtained knowledge in terms of the effect of different load application mechanisms on the prediction could be helpful for the development of testing guidelines for an extended design working life of bonded fasteners.

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A2: Autobahnsanierung in 88 StundenBeton- und Stahlbetonbau11/2020877Nachrichten

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