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Inhalt: Bautechnik 9/2021Bautechnik9/2021Inhalt

Abstract

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Titelbild: Bautechnik 9/2021Bautechnik9/2021Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Das Bild zeigt das Hochhaus “Treptowers” an der Spree in Berlin. In dem Beitrag “Hochhausgründungen in Berlin - Erfahrungen in eiszeitlich vorbelasteten Böden” von Jens Mittag, Thomas Richter und Fabian Kirsch wird davon berichtet, dass die städtische Verdichtung dazu führt, dass auch Projekte mit sehr hohen Gründungslasten geplant und umgesetzt werden. Im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Baugrunds reicht es bei anspruchsvolleren Bauvorhaben nicht aus, eine Einteilung der Böden lediglich hinsichtlich der Lagerungsdichte oder der Konsistenz vorzunehmen. Zum besseren Verständnis und zur wirtschaftlichen Nutzung des Baugrunds muss vielmehr eine möglichst genaue Kenntnis der Belastungsgeschichte und ihres Einflusses auf die Steifigkeit und die Tragfähigkeit der Böden erlangt werden, s. S. 671ff. Foto: Codo Star/Unsplash

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Bauten des Gesundheitswesens 2021Bautechnik9/20211-76Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Kindertagesstätten 2021Bautechnik9/20211-76Sonderheft

Abstract

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Rackwitz, FrankGefahren für die digitale und klimaneutrale TransformationBautechnik9/2021625-626Editorials

Abstract

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Knittel, Lukas; Triantafyllidis, TheodorosMehrdimensionale hochzyklische Beanspruchungen im Experiment und im Finite-Elemente-ModellBautechnik9/2021627-639Aufsätze

Abstract

Das Verhalten granularer Böden unter mehrdimensionaler zyklischer Beanspruchung ist für viele baupraktische Fragestellungen von großer Bedeutung. Beispielsweise können bei Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) Wind- und Wellenbelastungen aus unterschiedlichen Richtungen sowie mit einem zeitlichen Versatz auf die geotechnische Struktur einwirken, woraus eine mehrdimensionale zyklische Beanspruchung resultiert. Es ist bekannt, dass eine mehrdimensionale zyklische Beanspruchung zu einer größeren Akkumulation der Verformung im Boden führt als eine eindimensionale Beanspruchung gleicher Amplitude. Werden die akkumulierten Verformungen zu groß, kann dies zu einem unvorhergesehenen Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen. Die numerische Erfassung des mehrdimensionalen Problems und die Prognose der zu erwartenden Verformungen sind daher in solchen Fällen unerlässlich. Gegenstand dieses Aufsatzes ist eine Untersuchung des Bodenverhaltens unter mehrdimensionaler zyklischer Beanspruchung. In über 120 zyklischen Triaxial- und Hohlzylindertriaxialversuchen wird das Bodenverhalten unter ein- bis vierdimensionaler Beanspruchung intensiv untersucht. Erstmals kann dabei die mathematische Formulierung der mehrdimensionalen Dehnungsamplitude im hochzyklischen Akkumulationsmodell (HCA-Modell) nach Niemunis et al. für ein- bis vierdimensionale Beanspruchungen versuchstechnisch überprüft werden. Das HCA-Modell mit der validierten Definition der Dehnungsamplitude wird anschließend in exemplarischen numerischen Berechnungen einer OWEA-Monopilegründung unter einer durch Wind- und Wellenbelastung hervorgerufenen mehrdimensionalen Beanspruchung studiert. Auf diese Weise werden die Anwendbarkeit und der Mehrwert der Definition der mehrdimensionalen Dehnungsamplitude im HCA-Modell für baupraktische Zwecke verdeutlicht.

Multidimensional high-cyclic loading in experiment and in finite element model
The behaviour of granular soils under multidimensional cyclic loading is of great importance for many engineering applications or design issues. For example, wind and wave loads from different directions of incidence and with temporal offset can affect the behavior of geotechnical structures of offshore wind energy turbines (OWT), from which a multidimensional cyclic stress results. It is known that a multidimensional cyclic load leads to a greater accumulation of deformation in the soil than a one-dimensional load of the same amplitude. If the accumulated deformations become too large, this can leads to an unforeseen loss of serviceability. The numerical simulation of the multidimensional problem and the prediction of the expected deformations is therefore in such cases essential. Subject of this contribution is the investigation of the soil behaviour under multidimensional cyclic loading. Within the conduction of more than 120 cyclic triaxial and hollow cylinder tests, the soil behaviour under one to four dimensional loading is intensively investigated. For the first time, the mathematical formulation of the multidimensional strain amplitude in the high-cycle accumulation (HCA) model after Niemunis et al. with up to four dimensional loading can be proven experimentally. The HCA model with the validated definition of the strain amplitude is then used in exemplary numerical calculations of an OWT monopile foundation under multidimensional loading caused by simultaneous wind and wave action. This way, the applicability and the added value of the definition of the multidimensional strain amplitude in the HCA-model for engineering applications and design purposes.

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Beuße, Jannik; Grabe, JürgenErsatzmodell zur Untersuchung der Einflüsse der Installation von Stahlträgern auf die LagegenauigkeitBautechnik9/2021640-649Aufsätze

Abstract

Während des Kaimauerbaus ist die plangenaue Installation der Träger herausfordernd und zugleich unabdingbar, um die Zwischenbohlen kombinierter Stahlspundwände einbringen zu können. Die Doppel-T-Träger haben profilbedingt, im Vergleich zu einem Rundrohrstahl, eine geringe Biegesteifigkeit um die schwache Achse und eine geringere Torsionssteifigkeit. Damit sind die Träger bei unsachgemäßer Einbringung stark verformungsgefährdet. Bisher wird das komplexe dynamische Zusammenspiel aus dem Einbringgerät, den gewählten Geräteparametern, dem Träger und dem Boden nicht hinreichend betrachtet, um genaue Prognosen zur erforderlichen Rammführung treffen zu können. Dazu wird ein mithilfe von Messdaten validiertes Ersatzmodell aufgebaut, welches die Einbringung eines Trägers abbilden kann. Hiermit gelingt die gezielte Untersuchung einzelner Einflussfaktoren, wie der Neigung des Schlaghammers, der Neigung des Trägers, der Trägerimperfektion sowie unterschiedlicher Rammführungen.

Numerical studies on the influences of the driving process of steel piles on positional accuracy based on a substitute model
During quay wall construction, the accurate installation of the king piles is of importance and thus highly challenging concerning the installation of the intermediate piles of combined steel sheet piles. The double-T piles have a low bending stiffness around the weak axis and a lower torsional stiffness than steel tubular piles due to their profile shape. As a result, the king piles tend to deform if not installed properly. So far, the complex dynamic interaction of the installation device, its device parameters, the king piles and the soil are not sufficiently considered to accurately predict the required pile driving guidance. For this purpose, a substitute model is created based on metrologically determined pile-soil interaction parameters, which can represent the installation of a king pile. Eventually, the present investigation enables the determination of individual influencing parameters, such as the inclination of the impact hammer, the inclination of the king pile, its imperfections as well as different pile guides.

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Lamplmair, Stefan; Zeman, Oliver; Voit, KlausBeurteilung von Fels als Befestigungsuntergrund für nachträgliche Befestigungen mit geringer EinbindetiefeBautechnik9/2021650-661Aufsätze

Abstract

Für Gebirge als Befestigungsuntergrund ist es aufgrund einer Vielzahl an möglichen Einbausituationen schwer, vorab auf das Tragverhalten und die Tragfähigkeit von Befestigungselementen schließen zu können. In diesem Aufsatz wird daher untersucht, wie sich ein Befestigungsmittel in anstehendem Fels bei geringen Einbindetiefen verhält und welche Untergrundparameter einen wesentlichen Einfluss auf das Tragverhalten und die Tragfähigkeit haben. Dazu werden Versuche an nachträglich installierten Befestigungen unterschiedlichen Wirkprinzips (Verbundanker, Spreizanker) in unterschiedlichen Lithologien Ostösterreichs vorgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass mittels Gebirgsklassifikation auf die Eignung des Gebirges als Befestigungsuntergrund rückgeschlossen werden kann. Für eine Abschätzung der Tragfähigkeit ist eine kleinräumige Untersuchung jedoch unbedingt notwendig. Nicht nur das Vorhandensein von Trennflächen hat einen Einfluss auf die Tragfähigkeit, sondern auch deren Beschaffenheit. Gewisse Analogien zu Beton als Untergrund konnten festgestellt werden.

Assessment of rock as a fastening foundation for post-installed fastenings with shallow embedment depths
For rock as a base material for post installed anchors, it is difficult to draw conclusions about the load-bearing behavior and capacity in advance due to the large number of possible installation parameter. This technical article therefore examines how post-installed anchors with low embedment depths behave in rock and which rock parameters have a significant influence on the load-bearing behavior and capacity. For this purpose, tests on anchors with different operating principles (injectable adhesive anchor, mechanical bolt anchor) in different geologies in Eastern Austria were performed. It could be shown that rock classification can be used to infer the suitability of a rock as a base material, but a small-scale investigation also is necessary to estimate the load-bearing capacity. Not only the presence of joints has an influence on the load-bearing capacity, but also the joint condition. Certain analogies to cracked concrete could be shown.

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BIM World Munich 2021Bautechnik9/2021661Veranstaltungen

Abstract

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Frey, Alex Maximilian; Stindt, Jan; Lanza, Gisela; Mark, PeterGeometrische Bewertung und Optimierung der Modulanordnung in Tragwerken - Ein Beitrag zur adaptiven Fertigung im BauwesenBautechnik9/2021662-670Aufsätze

Abstract

Die adaptive Fertigung von Fertigbetonbauteilen für modulare Tragwerke birgt das Potenzial, Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren. Bei diesem Ansatz wird der Fertigungsprozess auf Basis der Geometrien bereits gefertigter Module iterativ angepasst, sodass sich Maßabweichungen im Gesamttragwerk bestmöglich kompensieren. Im vorliegenden Aufsatz wird untersucht, wie eine solche Kompensation durch gezielte Anordnung der Module in modularen Tragwerken erfolgen kann. Hierzu wird zunächst ein Maß entwickelt, um modulare Tragwerke unter Berücksichtigung der Kompensation von Maßabweichungen geometrisch zu bewerten. Anschließend wird darauf aufbauend ein Optimierungsmodell vorgestellt, mit dem eine optimale Anordnung von Modulen mit gegebenen Maßabweichungen berechnet werden kann. Hiermit werden optimale Lösungen für ausgewählte Fälle betrachtet, um hieraus einen allgemeingültigen Zusammenhang zwischen den Geometrien der einzelnen Bauteile und der geometrischen Bewertung des resultierenden Tragwerks herzustellen. Diese Erkenntnisse dienen als Grundlage für eine adaptive Fertigung.

Geometric evaluation and optimization of module arrangement in load bearing structures - towards adaptive manufacturing in civil engineering
Adaptive manufacturing of precast concrete components for modular structures has the potential to reduce scrap and rework. In this approach, the manufacturing process is iteratively adapted on the basis of the geometries of already manufactured modules so that dimensional deviations in the overall structure are compensated for in the best possible way. This article investigates how such a targeted compensation can be achieved by an arrangement of modules in modular structures. First, a measure is developed to geometrically evaluate modular structures with respect to the compensation of dimensional deviations. Then, based on this, an optimization model is presented with which an optimal arrangement of modules with given dimensional deviations can be calculated. Hereby, optimal solutions for selected problems are considered in order to establish a generally valid relationship between the geometries of the individual components and the geometric evaluation of the resulting structure. These findings serve as a basis for adaptive manufacturing.

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Mittag, Jens; Richter, Thomas; Kirsch, FabianHochhausgründungen in Berlin - Erfahrungen in eiszeitlich vorbelasteten BödenBautechnik9/2021671-678Berichte

Abstract

Die städtische Verdichtung führt dazu, dass auch Projekte mit sehr hohen Gründungslasten geplant und umgesetzt werden. Der hierfür relevante Baugrund des Norddeutschen Tieflands ist durch diverse Vereisungen des Pleistozän geprägt, die sich in unterschiedlichen Erscheinungsformen von Tälern, Seebildungen, Flüssen und Hügellandschaften zeigen. Im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Baugrunds reicht es bei anspruchsvolleren Bauvorhaben nicht aus, eine Einteilung der Böden lediglich hinsichtlich der Lagerungsdichte oder der Konsistenz vorzunehmen. Zum besseren Verständnis und zur wirtschaftlichen Nutzung des Baugrunds muss vielmehr eine möglichst genaue Kenntnis der Belastungsgeschichte und ihres Einflusses auf die Steifigkeit und die Tragfähigkeit der Böden erlangt werden. Zahlreiche Berliner Projektbeispiele haben gezeigt, dass es für die Planung entscheidend ist, welche Beanspruchungen diese Böden seit ihrer Bildung erfahren haben. Prägend sind dabei einerseits die verschiedenen Eisvorstöße der pleistozänen Kaltzeiten mit ihren zwischengeschalteten Warmzeiten und andererseits zivilisationsbedingte Vorbelastungen z. B. aus Altbebauungen oder Grundwasserabsenkungen. Neben den bodenmechanischen Zusammenhängen werden praktische Beispiele hoch belasteter Gebäudegründungen vorgestellt und auch gezeigt, dass eine Tiefgründung nicht in allen Fällen notwendig ist und eine flächenhafte Gründung durchaus die bessere und wirtschaftlichere Lösung sein kann.

Foundations for high-rise buildings in Berlin - experiences in glacially overconsolidated soils
Due to the challenge of continuing urban growth building projects require the planning and construction of heavily loaded foundations. With the building grounds of the North German Plane we come upon a Geotechnical structure of manifold glacial icing layers which composed a landscape of valleys, lakes, rivers and hillocks. With respect to ambitious building projects it is vital not only to categorize and subdivide the soil with regard to mechanical characteristics such as density and texture. In order to get a deeper understanding of the soil conditions and for an economic geotechnical design approach the evolutionary aspects and the time impact on structure and composition of the soil, especially with regard to its rigidity and load capacity need to be observed. Many projects in Berlin have shown that it is vital for the planning to deeply analyze the load history that influenced the soil from the beginning of its formation. The main factors that might have contributed to the soil capacity are e. g. glacial formations of the Pleistocene on the one hand and on the other hand man-made effects due to former foundations or groundwater drawdowns. In addition to an outline on mechanical relations, practical examples are being given for heavily loaded foundations of high-rise buildings. Furthermore, it is shown that a deep foundation is not always necessary but that a slab foundation might be a better and economically more feasible solution.

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3. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 18. November 2021 in FrankfurtBautechnik9/2021678Veranstaltungen

Abstract

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Zimbelmann, Jörg; Simson, Andreas; Beckhaus, KarstenEinsatz des Bauer-Lift-Cell-Verfahrens beim Bauvorhaben Posten in KopenhagenBautechnik9/2021679-686Berichte

Abstract

Für das Bauvorhaben Posten im Zentrum von Kopenhagen hat die Bauer Spezialtiefbau GmbH im Auftrag der Hercules Fundering insgesamt 35 Stück Bauer Lift Cells  1300 mm (für Großbohrpfähle D = 1500 mm) sowie 66 Stück Bauer Lift Cells  1000 mm (für Großbohrpfähle D = 1180 mm) hergestellt, geliefert, montiert und injiziert. Das Projekt wurde seitens Bauer Anfang März 2021 erfolgreich abgeschlossen. Bei Bohrpfahlgründungen mit geringen zulässigen Gesamtsetzungen und/oder geringen zulässigen Differenzsetzungen benachbarter Pfähle können mittels der Bauer Lift Cell der Pfahlfußwiderstand vor Erstellung des Bauwerks aktiviert und derart die später auftretenden Pfahlsetzungen durch deren Vorwegnahme erheblich reduziert werden. Die Bauer Lift Cell ist ein Edelstahl-Hubkissen, das am unteren Ende des Bewehrungskorbs befestigt wird. Nach ausreichender Erhärtung des Pfahlbetons wird die Bauer Lift Cell unter hohem Druck mit Wasser befüllt und der Pfahlfuß gegen den Pfahlschaft vorgespannt. Der dabei eingesetzte Druck wird für jeden Pfahl individuell festgelegt. Nach der vorgegebenen Druckhaltezeit wird die Wasserfüllung vollständig und drucklos durch einen speziell an die Projekterfordernisse angepassten Zementleim ausgetauscht. Danach wird der Injektionsdruck auch beim Zementleim auf den Vorgabewert erhöht und der Zulauf geschlossen. Nach Erhärten des Zementleims sind Verformungen der Bauer Lift Cell dauerhaft ausgeschlossen - der Pfahlfußwiderstand ist aktiviert.

Application of the Bauer Lift in the Posten construction project in Copenhagen
For the Posten construction project in the centre of Copenhagen, Bauer Spezialtiefbau GmbH manufactured, supplied, installed and injected a total of 35 Bauer Lift Cells 1300 mm (for large bored piles D = 1500 mm) and 66 Bauer Lift Cells 1000 mm (for large bored piles D = 1180 mm) on behalf of Hercules Fundering. Bauer successfully completed its contract at the beginning of March 2021. In the case of bored pile foundations with low permissible total settlements and/or low permissible differential settlements of adjacent piles, the Bauer Lift Cell can be used to activate the pile toe resistance prior to the construction of the structure and thus the later occurring pile settlements can be significantly reduced. The Bauer Lift Cell is a stainless steel support cushion which is attached to the lower end of the reinforcement cage. After sufficient hardening of the pile concrete, the Bauer Lift Cell is filled with water under high pressure and the pile toe is prestressed against the pile shaft. The pressure used is determined individually for each pile. After the specified pressure holding time, the water filling is completely replaced without pressure by a cement grout specially adapted to the project requirements. After this, the injection pressure is also increased to the specified value for the cement grout and the inlet is closed. After hardening of the cement grout, deformations of the Bauer Lift Cell are permanently excluded - the pile toe resistance is activated.

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von Wolffersdorff, Peter-Andreas; Henke, SaschaMöglichkeiten und Grenzen numerischer Methoden in der GeotechnikBautechnik9/2021687-703Berichte

Abstract

Die Verwendung numerischer Methoden ist mittlerweile zur Lösung komplexer Aufgaben in der Geotechnik gängige Praxis geworden, wobei die Finite-Elemente-Methode (FEM) die größte Bedeutung erlangt hat. Der Beitrag soll über die Möglichkeiten und Grenzen numerischer Methoden in der Geotechnik aufklären und helfen, evtl. vorhandene Vorbehalte gegenüber der Anwendung numerischer Methoden in der Geotechnik abzubauen. Nach einem Überblick über die vielfältigen Anwendungsgebiete der numerischen Methoden werden die Besonderheiten der Modellierung in der Geotechnik erläutert. Das sind u. a. die notwendigen Abstrahierungen des realen Baugrunds in einem numerischen Modell, die Größe des Berechnungsgebiets oder die Berücksichtigung der Baugrund-Bauwerk-Interaktion. Ausführlich wird auf die besondere Bedeutung der stofflichen Modellierung von Boden und Fels eingegangen und ein Überblick über die aktuelle Entwicklung der Stoffmodelle und deren Parameterbestimmung gegeben. Die FEM wird gegenwärtig auch vermehrt für die Bemessung geotechnischer Konstruktionen angewendet. Es werden die im Rahmen der gegenwärtigen Normungsinitiativen diskutierten Grundsätze für die Bemessung in der Geotechnik mittels numerischer Methoden beschrieben und bewertet. Aspekte im Zusammenhang mit dem Building Information Modeling (BIM) werden beleuchtet. Es wird auch auf die Notwendigkeit hingewiesen, spezialisierte Anwender zu qualifizieren, um numerische Methoden zielführend und sicher anwenden zu können.

Chances and frontiers of numerical methods in geotechnics
The use of numerical methods has become common practice in geotechnical engineering to solve complex tasks, with the finite element method (FEM) having gained the greatest importance. The article wants to inform about the possibilities and limits of numerical methods in geotechnics and to help in reducing any remaining reservations against the application of numerical methods in geotechnics. Following an overview of the manifold fields of application of numerical methods, special features of modelling in geotechnics are explained. These are, among other things, the necessary abstractions of the real building ground in a numerical model, the size of the calculation area or the consideration of the soil-structure interaction. The special importance of material modelling of soil and rock is discussed in detail and an overview of the current developments of constitutive models and their parameter determination is given. FEM is currently also increasingly used for the design of geotechnical structures. The principles for design in geotechnical engineering using numerical methods, which are discussed in the context of current standardisation initiatives, are described and evaluated. Aspects related to Building Information Modeling (BIM) are also examined. Finally, the necessity of specialized users' qualification in order to apply the numerical methods purposefully and safely is pointed out.

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Bautechnik aktuell 9/2021Bautechnik9/2021704-708Bautechnik aktuell

Abstract

Nachrichten:
Moderne Netzwerkbogenbrücke
“Einfach Grün. Greening the City”: Städtisches Grün in der konkreten Umsetzung mit Beispielen von Düsseldorf über Mailand bis Singapore

Einen Besuch wert: Berlin:
Hauptbahnhof

Rezensionen:
Maximilian von Welsch: Ingenieur und Architekt des Barock

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik9/2021708Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 9/2021Beton- und Stahlbetonbau9/2021Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
In der dünn besiedelten Region Pilbara, aufgrund ihrer Rohstoffreserven auch “Schatzkammer Australiens” genannt, sind umfangreiche Infrastrukturmaßnahmen zum sicheren Abtransport von Eisenerz notwendig. Schalungshersteller MEVA gründete im Vorjahr mit seinem Vertriebspartner Novatec Formwork Systems das Joint Venture NMP (Novatec-MEVA-Pilbara) und unterstützt die hier tätigen Bauunternehmen mit Schalung und Dienstleistungen. Eine erfolgreiche Premiere feierte NMP bei einem Brückenbauprojekt. Für die Erstellung von Widerlagern, Pfeilern und Flügelwänden kamen die Schalungssysteme AluFix und StarTec, Stützböcke STB 450 sowie Schwerlaststützen Triplex von MEVA zum Einsatz. Als herausragender Faktor erwies sich die Mammut 350 Wandschalung mit ihrer hohen Frischbetondruckaufnahme - vollflächig bis 100 kN/m2. (Foto: Novatec Formwork Systems)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 9/2021Beton- und Stahlbetonbau9/2021Inhalt

Abstract

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Rogge, AndreasMonitoring 4.0/5.0Beton- und Stahlbetonbau9/2021647Editorials

Abstract

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Weisbrich, Martin; Holschemacher, Klaus; Bier, ThomasValidierung verteilter faseroptischer Sensorik zur Dehnungsmessung im BetonbauBeton- und Stahlbetonbau9/2021648-659Aufsätze

Abstract

Die Bedeutung von faseroptischen Sensoren hat infolge der verstärkten Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) von Bauwerken und Bauteilen immens zugenommen [1]. Die verteilte faseroptische Dehnungsmessung auf Basis der Rayleigh-Streuung ist dabei ein besonders vielversprechendes Verfahren, welches eine hohe Ortsauflösung und Messempfindlichkeit an jedem Punkt der Messfaser bietet, sodass geringste Dehnungsänderungen erfasst werden können [2]. Allerdings fehlen aktuell Qualitätsstandards, die einen zuverlässigen Einsatz in der Dehnungsmessung gewährleisten. Zur Etablierung solcher Standards sind am Institut für Betonbau an der HTWK Leipzig im Zuge einer Dissertation unterschiedliche Fasercoating-Klebstoff-Konfigurationen für verschiedene Szenarien im Betonbau validiert worden [3]. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Im Vergleich zu den Referenzmessverfahren zeigten die faseroptischen Sensoren Dehnungsverluste durch Coating und/oder Klebstoff von unter 5 % und damit weitaus geringere Werte als entsprechend dem bisherigen Kenntnisstand zu erwarten war.

Validation of distributed fiber optic sensor technology for strain measurement in concrete structures
Because of Structural Health Monitoring (SHM), the importance of fiber optic sensors in civil engineering has increased immensely [1]. An innovative method is the distributed fiber optic strain (DFOS) measurement using Rayleigh scattering [2], also termed distributed sensing. This technique provides a high spatial resolution and measurement sensitivity at each point of the measuring fiber so that the smallest strain changes can be recorded. However, there are no quality standards that guarantee reliable use in strain measurement. To establish such standards, the Structural Concrete Institute at the HTWK Leipzig validated the use of different fiber coating adhesive configurations for scenarios in concrete construction [3]. The results are promising: Compared to the reference measurement methods, the fiber optic sensor technology showed strain losses due to coating and/or adhesive of less than 5 %; and less than the data of the literature.

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Müller, Harald S.; Urrea, Fernando Acosta; Kvitsel, VladislavModelle zur Vorhersage des Schwindens und Kriechens von Beton - Teil 2a: Kriechen - Grundlagen und Analyse des Kriechmodells in DIN EN 1992-1-1:2011Beton- und Stahlbetonbau9/2021660-676Aufsätze

Abstract

Im Herbst 2020 wurde die Überarbeitung der EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) abgeschlossen und damit der Entwurf prEN 1992-1-1:2020 vorgelegt. Er stellt der Praxis zahlreiche verbesserte und neue Bemessungskonzepte zur Verfügung. Dies gilt auch für die Modelle zum Schwinden und Kriechen von Konstruktionsbeton, die zum Teil erhebliche Veränderungen erfahren haben. In diesem dreiteiligen Aufsatz (Teil 1 Schwinden, Teile 2a und 2b Kriechen) werden die neuen Modelle zur Prognose des Verformungsverhaltens von Beton vorgestellt. Er beleuchtet auch die Hintergründe, die zur Entwicklung der verbesserten Ansätze geführt haben. Teil 1 ist bereits veröffentlicht (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), Heft 1). Der vorliegende Beitrag (Teil 2a) befasst sich mit dem Kriechen von Beton. In einem Überblick werden zunächst die Komponenten des Kriechens, ihre Merkmale und Einflussgrößen sowie die entsprechenden konstitutiven Beziehungen dargestellt. Sie sind für das Verständnis der Kriechmodelle ausschlaggebend. Danach werden die normativen Entwicklungen aufgezeigt, die zum heute im Jahr 2021 gültigen Kriechmodell in DIN EN 1992-1-1:2011 geführt haben. Im Mittelpunkt steht die Analyse der Zuverlässigkeit und Genauigkeit dieses Modells. Sie ergab gewisse Defizite, die Anlass für eine Korrektur und Weiterentwicklung im Zuge der Erarbeitung der prEN 1992-1-1:2020 waren. Das neue Prognosemodell wird in Teil 2b des Aufsatzes vorgestellt und begründet. Statistische Betrachtungen zur Zuverlässigkeit des neuen Modells und die Darstellung eines Konzepts für den Einbezug von Laborversuchsdaten zur Verbesserung der Prognose des Modells bilden den Abschluss des Aufsatzes.

Creep and shrinkage prediction models for concrete
In autumn 2020, the revision of EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) was completed, resulting in the draft prEN 1992-1-1:2020. It provides practice with numerous improved and new design concepts. This also applies to the models for shrinkage and creep of structural concrete, some of which have undergone significant changes. This three-part paper (Part 1 Shrinkage, Part 2a and 2b Creep) presents the new models for predicting the deformation behaviour of concrete. It also highlights the background that led to the development of the improved approaches. Part 1 has already been published (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), issue 1). The article at hand (Part 2a) deals with the creep of concrete. In an overview, the components of creep, their characteristics and influencing parameters as well as the corresponding constitutive relationships are first presented. They are crucial for understanding the creep models. Then, the normative developments that have led to the creep model in DIN EN 1992-1-1:2011 valid today in the year 2021 are shown. The focus is on the analysis of the reliability and accuracy of this model. It revealed certain deficiencies, which were the reason for corrections and further developments being included in prEN 1992-1-1:2020. The new prediction model is presented and justified in Part 2b of this paper. Statistical considerations on the reliability of the new model and the presentation of a concept for the inclusion of laboratory test data to improve the prediction of the model conclude the entire paper.

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Cramer, Jonas; Empelmann, MartinEinfluss des Schwindens auf Rissbreiten unter Lastbeanspruchung in StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau9/2021677-688Aufsätze

Abstract

Rissbreiten in Stahlbetonbauteilen vergrößern sich unter Langzeitbeanspruchung durch das zeitabhängige Materialverhalten des Betons. Während viele Rissbreitenansätze das Betonschwinden bei der Rissbreitenberechnung vernachlässigen, zeigen Untersuchungen in der Literatur, dass Schwinddehnungen bei der Rissbreitenberechnung berücksichtigt werden sollten. Um die einzelnen Effekte aus Schwinden, Verbund- und Betonkriechen auf das Rissbild einzuordnen, wurden die verschiedenen Anteile unter einer Lastbeanspruchung analysiert. Hierzu wurde im abgeschlossenen Rissbild eine Parameteranalyse mit einem an experimentellen Versuchen validierten rheologischen Modell durchgeführt und der Anteil des Betonschwindens an der Rissbreitenvergrößerung festgestellt. Ein Vergleich mit dem Rissbreitenansatz des Model Code 2010 zeigt, dass der Ansatz des Model Code 2010 potenziell gut geeignet ist, zeitabhängige Effekte wirklichkeitsnah abzubilden, diese allerdings überschätzt. Aus diesem Grund wurde der Ansatz modifiziert, sodass in einem weiteren Vergleich sehr gute Ergebnisse erzielt wurden, ohne die in der Praxis etablierte Rissbreitenformel grundlegend zu verändern.

Influence of concrete shrinkage on crack widths in reinforced concrete members under direct loading
Under long-term loading, crack widths in reinforced concrete members increase due to the time-dependent material behaviour of concrete. While many crack width approaches neglect shrinkage in crack width calculations, investigations in the literature indicate that shrinkage strains should be taken into account for crack width calculation. In order to classify the individual effects of shrinkage, bond creep and concrete creep on the crack pattern, they were analysed separately under direct loading. For this purpose, a parameter analysis was performed in the stabilized cracking stage with a rheological model validated by experimental tests to determine the proportion of concrete shrinkage on crack width increase. A comparison with the crack width approach of Model Code 2010 shows that the approach of Model Code 2010 is potentially well suited to describe time-dependent effects realistically, but overestimates them. For this reason, the approach was modified without fundamentally changing the established crack width formula. With that modification, very good results were achieved in a further comparison.

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Wolfger, Hannes; Kollegger, JohannStumpf gestoßene Betonfertigteilstützen mit großen Stabdurchmessern aus hochfestem BewehrungsstahlBeton- und Stahlbetonbau9/2021689-700Aufsätze

Abstract

Die Verwendung von Fertigteilen im Hochhausbau ist im Vergleich zur Ortbetonbauweise eine sehr wirtschaftliche Option. Insbesondere Stahlbetonstützen werden häufig in einer vorgefertigten Ausführungsvariante als ein- oder mehrstöckige Elemente ausgewählt. Im Stoßbereich können aufgrund der Diskontinuitätsstelle einige Probleme auftreten, welche einen Verlust an Tragfähigkeit verursachen können. In diesem Beitrag werden experimentelle Untersuchungen an Fertigteilstützen mit hochfester Längsbewehrung und Stumpfstoßverbindung beschrieben. Die Tests wurden an insgesamt 18 Fertigteilstützen mit verschiedenen Stumpfstoßausführungsvarianten an der TU Wien durchgeführt. Der hochfeste Stahl zeichnet sich durch eine hohe Streckgrenze von 670 N/mm2 sowie die sehr großen verfügbaren Stabdurchmesser von bis zu 75 mm aus. Basierend auf diesen beiden Vorteilen gegenüber herkömmlichem Bewehrungsstahl mit einer Streckgrenze von 550 N/mm2 und Stabdurchmessern von max. 40 mm kann die Anzahl der benötigten Bewehrungsstäbe deutlich reduziert werden. Die Verwendung hochfester Materialien führt zu einem höheren Wirkungsgrad, kleineren Querschnitten und geringeren Kosten.

Butt jointed precast columns with high-strength reinforcement and large bar diameters
Using precast elements in high-rise construction is a very economic option compared to on site construction. Reinforced concrete columns, in specific, are often chosen in a precast version as single or multi-storey elements. Unfortunately, due to the discontinuity of the columns, some problems can arise in the butt joint area, which can cause a loss of load-bearing capacity. This paper describes experimental testing of reinforced concrete columns with high-strength longitudinal reinforcement and butt joints conducted at TU Wien. The high-strength steel is characterized by its high yield strength of 670 MPa, as well as the very large available bar diameters of up to 75 mm. Based on these two advantages compared to conventional reinforcing steel in Austria, with a yield strength of 550 MPa and bar diameters of max. 40 mm, the number of required reinforcing bars can be significantly reduced. The use of high-strength materials results in higher efficiency, smaller cross-sections and lower costs.

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Matz, Henrik; Empelmann, MartinStumpfstöße bei hochbewehrten Fertigteilstützen und großen StabdurchmessernBeton- und Stahlbetonbau9/2021701-711Aufsätze

Abstract

Während die Vorfertigung von Betonbauteilen im Industriebau bereits seit einigen Jahren gängige Praxis ist, gewinnt die Fertigteilbauweise auch im Einsatz in Hochhäusern kontinuierlich an Bedeutung. Ausgeführte Bauvorhaben zeigen, dass sich hierdurch neben beschleunigten Baufortschritten auch hochwertige und wirtschaftliche Bauausführungen realisieren lassen. Ein weiterer Trend ist die Verwendung von hohen Längsbewehrungsgraden und großen Stabdurchmessern, durch den geringere Stützenabmessungen und größere nutzbare Flächen generiert werden. Für Hochhäuser müssen die Fügestellen der Fertigteilstützen zur zuverlässigen Übertragung von hohen Normalkräften ausgebildet werden. Während das Tragverhalten von stumpf gestoßenen Fertigteilstützen aus normalfestem und hochfestem Beton bereits eingehend untersucht wurde, fehlen jedoch Untersuchungen und Erfahrungen mit stumpf gestoßenen Fertigteilstützen bei Verwendung von hohen Bewehrungsgraden und großen Stabdurchmessern. Im vorliegenden Bericht werden experimentelle Untersuchungen an stumpf gestoßenen hochbewehrten Stahlbetonstützen beschrieben und ausgewertet. Mithilfe eines FE-Modells wird das Tragverhalten von Stumpfstößen beschrieben und eine erste Parameterstudie zu Einflüssen auf die Tragfähigkeit von Stumpfstößen durchgeführt. Anhand dieser Auswertung wird die Übertragbarkeit vorhandener Regelungen bzw. Vorschläge bewertet.

Butt joints in precast columns using high reinforcement ratios and large bar diameters
While precast concrete elements are common practice in industrial construction for some years now, the use of precast concrete elements in high-rise buildings becomes increasingly popular. Completed construction projects show that, in addition to accelerated construction progress, this method also allows high quality and economical construction. A further trend is the use of high longitudinal reinforcement ratios and large bar diameters, which generates smaller column dimensions and more available floorspace. For high-rise buildings, the butt joints must be designed for reliable transmission of high normal stresses. While the load bearing capacity of butt-jointed precast columns made of normal-strength and high-strength concrete has already been investigated in detail, there is a lack of investigations and experience with butt-jointed precast columns using high reinforcement ratios and large bar diameters. In this paper, experimental investigations on butt-jointed reinforced concrete columns using high reinforcement ratios are presented and evaluated. Using an FE model, the load-bearing behavior is described and a first parameter study on influences on the load-bearing capacity of butt joints is carried out. Based on this evaluation, the applicability of existing regulations and proposals is assessed.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 9/2021Beton- und Stahlbetonbau9/2021713-715Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Abstract

Persönliches:
Frank Fingerloos 60 Jahre

Nachrichten:
Rahmenbedingungen schaffen für die Transformation der Zementindustrie
VÖB Konjunkturbarometer: Starkes Umsatzwachstum und drohender Rohstoffmangel dominieren die Baubranche

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