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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 7/2020Beton- und Stahlbetonbau7/2020Inhalt

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 7/2020Beton- und Stahlbetonbau7/2020Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
An der Technischen Universität Wien wurde ein Brückenklappverfahren mit senkrechter Herstellung der Brückenträger entwickelt, um bei geeigneten Projekten Ressourcen, Kosten und Zeit zu sparen. Nun konnte dieses Verfahren im Südosten Österreichs für den Bau der Brücken über den Lahnbach und die Lafnitz erstmals eingesetzt werden. Der Mechanismus zur Rotation der Brückenträger von der senkrechten Startposition in die horizontale Endposition erfordert den Einsatz von Druckstreben, die in endgültiger Lage einen integralen Teil des Tragsystems bilden und eine wesentliche Verkürzung der Spannweiten bewirken. Um die bewegten Teile möglichst leicht zu halten, wurden dünnwandige vorgespannte Fertigteilträger entwickelt. Mit der Erstanwendung konnte nun gezeigt werden, dass die mit dem Brückenklappverfahren errichtete Spannbetonbrücke mit 2,0 m hohen Brückenträgern beträchtliche Einsparungen an Ressourcen und Kosten im Vergleich zur ursprünglich geplanten Stahl-Beton-Verbundbrücke mit 4,2 m hohen Brückenträgern ermöglichte. Mehr dazu im Beitrag auf den Seiten 484-494. (Foto: Institut für Tragkonstruktionen, Technische Universität Wien)

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Dehn, Frank; Haghsheno, ShervinDigitalisierter Betonbau - ein Denkanstoß!Beton- und Stahlbetonbau7/2020483Editorials

Abstract

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Kollegger, Johann; Suza, Dominik; Proksch-Weilguni, Clemens; Tr√§ger, WolfgangEntwicklung und erste Anwendung des Br√ľckenklappverfahrensBeton- und Stahlbetonbau7/2020484-494Aufs√§tze

Abstract

In Anlehnung an das bei dem Bau der Argentobelbrücke angewandte Bogenklappverfahren wurde an der TU Wien ein Bauverfahren mit senkrechter Herstellung der Brückenträger entwickelt, um bei geeigneten Projekten Ressourcen, Kosten und Zeit zu sparen. Der Mechanismus zur Rotation der Brückenträger von der senkrechten Startposition in die horizontale Endposition erfordert den Einsatz von Druckstreben. Diese bilden in endgültiger Lage einen integralen Teil des Tragsystems und bewirken eine wesentliche Verkürzung der Spannweiten. Zur Reduktion des Aufwands für die Herstellung der Gelenkskonstruktionen entschied das Projektteam, dass die während des Klappvorgangs bewegten Teile (Brückenträger und Druckstreben) möglichst leicht sein müssen. Deshalb wurden in einem Forschungsprojekt an der TU Wien dünnwandige vorgespannte Fertigteilträger entwickelt. Im Zuge des Baus der Fürstenfelder Schnellstraße im Südosten Österreichs konnte das Brückenklappverfahren für die Brücken über den Lahnbach und die Lafnitz erstmals eingesetzt werden. Die in diesem Beitrag beschriebene Erstanwendung dieses neuen Bauverfahrens bei der Brücke über den Lahnbach konnte dank der guten Zusammenarbeit der Projektbeteiligten erfolgreich abgeschlossen werden. Mit der Erstanwendung konnte auch gezeigt werden, dass die mit dem Brückenklappverfahren errichtete Spannbetonbrücke mit 2,0 m hohen Brückenträgern beträchtliche Einsparungen an Ressourcen und Kosten im Vergleich zur ursprünglich geplanten Stahl-Beton-Verbundbrücke mit 4,2 m hohen Brückenträgern ermöglichte.

Development and first application of the balanced lowering method
Inspired by the lowering of arch halves, a bridge building method applied for the erection of the Argentobel Bridge amongst others, the TU Wien developed a construction method, the balanced lowering method, in which bridge girders are erected in a vertical position. In order to rotate the bridge girders, additional structural elements, in this case compression struts, are required. These elements then become an integral part of the finished bridge significantly reducing the span of the individual bridge girders. The massiveness of the joint construction is directly proportional to the weight of the rotated structural members (bridge girders and compression struts), meaning the lighter the structural members the more resource-efficient the joint construction. For this reason thin-walled pre-stressed precast girders were developed and tested in a research project at TU Wien. At the same time the possibility arose to implement the balanced lowering method for the erection of two bridges over the Lahnbach and Lafnitz as part of the Fürstenfeld Motorway in southeast Austria. A good cooperation of the project participants allowed for the successful first-time application of the method for the bridge over the Lahnbach described in this article. The unproblematic application of the balanced lowering method for the prestressed concrete bridge with 2.0 m high bridge girders proved that considerable savings in resources and costs were possible compared to the originally planned steel-concrete composite bridge with 4.2 m high bridge girders.

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Lenting, Martin; Orlowsky, JeanetteEinaxiale Zugversuche an textilbewehrten Betonen mit anorganisch getränkten CarbonfasernBeton- und Stahlbetonbau7/2020495-503Aufsätze

Abstract

Der Verbundwerkstoff Textilbeton findet zunehmend Anwendung im Bauwesen. Insbesondere werden Carbontextilien mit unterschiedlichen Tränkungsmaterialien im Verbund mit Mörteln oder Betonen verwendet. Zulassungen im Einzelfall (ZiE) und erste Richtlinien zur Bemessung und Verwendung von Textilbetonen sind auf Basis zahlreicher Forschungs- und Praxisprojekte entstanden. Hinsichtlich der Weiterentwicklung und Optimierung der verwendeten Materialen besteht aber noch Entwicklungspotenzial. Bisher sind die meisten technischen Textilien mit Epoxidharz, Styrol-Butadien oder Acrylaten beschichtet. Neben dem Eintrag einer zusätzlichen Polymerschicht in das Verbundsystem resultieren hieraus häufig Tragfähigkeitsverluste unter Temperaturbeanspruchungen oberhalb von 80 °C. Mit mineralischen Tränkungsmaterialien können die beiden genannten Aspekte vermieden werden, allerdings sind diese bisher kaum erforscht. Diese Veröffentlichung zeigt, dass mit anorganischen Tränkungen von Carbonrovings ein sehr feines Rissbild erzielt werden kann. Insbesondere im Instandsetzungsbereich, beispielsweise bei der Sanierung von Trinkwasserspeichern, wo sehr geringe Rissbreiten gefordert sind, ergeben sich interessante Anwendungsgebiete. Durch mineralische Tränkungen kann der Einsatz von Polymeren vermieden werden. Hinzu kommt, dass die untersuchten Materialeigenschaften unter Temperaturbeanspruchungen bis 160 °C konstant bleiben.

Uniaxial tensile tests in textile reinforced concretes with inorganic impregnated carbon fibres
The composite material textile reinforced concrete is being increasingly used in building construction. In particular carbon textiles are used with different impregnation materials, which are bound in mortar or concrete. Numerous research and practical projects have led to individual approvals for specific cases being granted and first directives for designing and using textile reinforced concrete being developed. The development and optimization of these materials still have huge improvement potential. Until now, most textiles have been impregnated with epoxy resin, styrene-butadiene or acrylates. Beside the introduction of a polymer in the composite material, these polymers can cause load-bearing capacity losses under temperature stresses above 80 °C. Mineral impregnation materials have hardly been researched, but are particularly interesting for use in drinking water structures in order to avoid polymer-based materials. This publication shows that a very fine crack pattern can be achieved with inorganic impregnations of carbon rovings. Very small crack widths are particularly necessary in the repair sector, for example in the rehabilitation of drinking water reservoirs. In addition, mineral impregnations are less susceptible to temperature stresses.

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Suppanz, Florian; Kromoser, BenjaminVerbundverhalten subtraktiv bearbeiteter CFK-Stäbe in UHPCBeton- und Stahlbetonbau7/2020504-513Aufsätze

Abstract

Bewehrungsstäbe aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) haben bei bestimmten Anwendungen Vorteile gegenüber den derzeit eingesetzten Stahlbewehrungsstäben. Insbesondere die hohe Zugfestigkeit von CFK-Bewehrung verspricht bei einem Einsatz als Betonbewehrung potenzielle Materialersparnisse und der Werkstoff weist vergleichsweise gute Eigenschaften in Bezug auf die Korrosion auf. Die Autoren versuchen, CFK-Bewehrung zur Herstellung von filigranen Betonbauteilen zu verwenden und somit den ökologischen Fußabdruck zu senken. Für die Berechnung des Tragverhaltens solcher Bauteile ist fundamentales Wissen über das Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton notwendig. Die Autoren untersuchen aktuell das Verbundverhalten von CFK-Stäben mit unterschiedlichen Betonzusammensetzungen. In einem ersten Schritt wurde das Verbundverhalten von subtraktiv bearbeiteten CFK-Stäben mit ultrahochfestem Beton (engl. Ultra-High Performance Concrete - UHPC) adressiert. Eingangs wird im vorliegenden Beitrag eine Übersicht über das Verbundverhalten von Faserverstärkten Kunststoff (FVK)-Stabbewehrungen in Beton gegeben. Anschließend werden zwei Serien von Ausziehversuchen von helikal eingefrästen CFK-Stäben in UHPC präsentiert. Die verwendeten Materialien, die Versuchsaufbauten, die Versuchsdurchführung und die Ergebnisse werden vorgestellt und im Detail analysiert.

Bond behavior of subtractive machined CFRP rods in UHPC
Reinforcing rods made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have several advantages compared to conventional steel-reinforcement. Especially the high tensile strength of CFRP potentially allows savings in construction material. In addition, the high corrosion resistance of the reinforcement is advantageous regarding durability. The aim of the authors is to use CFRP reinforcement to construct filigree minerally bonded building components to lower the ecologic impact of concrete structures. However, to accurately predict the load bearing behaviour of such structural members, knowledge about the bond behaviour of the constituent materials is required. The authors are therefore currently investigating the bond of CFRP rods with different concrete types. In a first step the bond behaviour of subtractive machined CFRP rods with ultra-high performance concrete (UHPC) was examined. The first part of this paper provides an overview of the topic of bond behaviour of fibre reinforced polymers (FRP) rods in concrete. Subsequently two series of pull-out tests using helically grooved CFRP rods in UHPC are described. The used materials, the test setup, the experimental procedure and the results are presented and discussed in detail.

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Hochleistungsbeton f√ľr Berliner Kl√§rwerk Sch√∂nerlindeBeton- und Stahlbetonbau7/2020513Nachrichten

Abstract

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Hofmann, Sebastian; Proske, Tilo; Graubner, Carl-AlexanderVerbundverhalten besandeter basaltfaserverstärkter KunststoffbewehrungBeton- und Stahlbetonbau7/2020514-522Aufsätze

Abstract

Der nachfolgende Beitrag beinhaltet experimentelle Untersuchungen zum Verbundverhalten von Bewehrungsstäben aus unterschiedlichen Materialien sowie Oberflächenbeschaffenheiten in Beton. Der Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf einer neuartigen Bewehrung aus basaltfaserverstärktem Kunststoff mit schwacher Profilierung und grobkörniger Besandung. Im Rahmen eines Versuchsprogramms wurden sog. Pull-out-Versuche durchgeführt und dabei die Betonfestigkeit, die Betonierrichtung sowie die Verbundlänge variiert, um deren Einfluss auf die mittlere Verbundspannung zu untersuchen. Auf Grundlage der Versuchsergebnisse konnte ein Modell zur Erfassung der Verbundspannungs-Schlupfbeziehung für die untersuchten Stäbe abgeleitet werden, welches als Grundlage für die vereinfachte Berechnung der Rissbreiten, Rissabstände und die Verankerungslänge in Betonbauteilen dienen kann.

Bond behaviour of slightly profiled and sand coated basalt fibre reinforced polymer rebars
This article contains experimental investigations on the bond behaviour of rebars in concrete made of different materials and surface profiling. The focus of the investigations is on a new type of reinforcement made of basalt fibre reinforced polymers with slight profiling and sand coating. In a test programme, so-called pull-out tests were carried out with the variation of the concrete strength, the cast direction and the bond length in order to investigate their influence on the mean bond stress. With the obtained results, an analytical model for the assessment of the bond stress-slip relation could be derived, which can serve as a basis for the practical calculation of the crack widths, crack spacings or the anchorage length in concrete components.

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Fuchs, Werner; Hofmann, JanNachtr√§gliche Bewehrungsanschl√ľsse - Vorschriften - Grundlagen f√ľr ihre sichere Verwendung?Beton- und Stahlbetonbau7/2020523-531Aufs√§tze

Abstract

Für die Ausführung von nachträglichen Bewehrungsanschlüssen in vorhandenen Bauwerken stehen in Europa Verankerungsmörtel mit einer ETA auf Basis von EOTA-Bewertungsdokumenten zur Verfügung. Für Instandsetzungsmaßnahmen könnten Verankerungsmörtel mit Leistungsangaben auf Basis der harmonisierten Norm DIN EN 1504-6, die durch CEN erarbeitet wurde, verwendet werden. Nach beiden Vorschriften sollte bei der Verwendung der geeigneten Verankerungsmörtel dasselbe Sicherheitsniveau wie bei einbetonierten Bewehrungsstäben erreicht werden. Dazu werden in diesem Beitrag die wesentlichen Inhalte der beiden Vorschriften vorgestellt, miteinander verglichen und Empfehlungen hinsichtlich der sicheren Verwendung von Verankerungsmörteln für nachträgliche Bewehrungsanschlüsse gegeben.

Post-installed reinforcing steel bar connections - Basics for their safe use?
For the execution of post-installed reinforcing bar connections in Europe in case of existing structures anchoring mortars with an ETA on the basis of EOTA assessment documents shall be used. Post-installed rebar connections for the repair of concrete structures are built with anchoring mortars with performance data on the basis of the harmonized standard DIN EN 1504-6, which was developed by CEN. According to both regulations, with the use of suitable anchoring mortars the same safety level should be achieved as with cast-in-reinforcing bars. This article presents the essential contents of the two provisions, compares them and makes recommendations with regard to the safe use of anchoring mortars for post-installed reinforcing bar connections.

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Kernsanierung Am Bernsdorfer Hang in ChemnitzBeton- und Stahlbetonbau7/2020531Nachrichten

Abstract

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Mähner, Dietmar; Basler, Felix; Hausmann, Matthias; Lengers, JacobMinimalinvasive Fugensanierung - Laborpraktische Untersuchungen der InjektionsbohrnadelBeton- und Stahlbetonbau7/2020532-541Aufsätze

Abstract

Dieser Beitrag befasst sich mit der minimalinvasiven Fugensanierung, einer neuen Sanierungsmethode für undichte Fugen mit Fugenbändern. Dabei wird ein neu entwickeltes Sanierungswerkzeug (“Injektionsbohrnadel”) durch die Fugendichtung gebohrt, über welches im Anschluss eine Dichtmittelinjektion erfolgen kann. In einem Forschungsprojekt wurden dabei diverse Untersuchungen mit Injektionsbohrnadeln an verschiedenen Fugenarten und Fugenbändern durchgeführt. Nachfolgend wird ein kurzer Überblick über die durchgeführten Untersuchungen sowie ermittelte Chancen und Risiken der Injektionsbohrnadeln für die verschiedenen Anwendungsgebiete dargelegt.

Minimal invasive joint restoration - Laboratory testing of the injection drilling needle
This paper deals with minimally invasive joint renovation, a new method of repairing leaking joints with joint tapes. A newly developed renovation tool (“injection drilling needle”) is drilled through the joint sealing and can then be used to inject a sealant. In a research project, various tests of the injection drilling needle were carried out on different joint types and joint tapes. The following is a short overview of the investigations carried out as well as the opportunities and risks determined for the injection drilling needles for the various areas of application.

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Marzahn, Gero; Mertzsch, Olaf; Kramer, LisaDer Traglastindex zur Bewertung struktureller Eigenschaften von Stra√üenbr√ľckenBeton- und Stahlbetonbau7/2020542-550Berichte

Abstract

Dieser Beitrag erscheint auch in den Ernst & Sohn-Zeitschriften Bautechnik Heft 7 und Stahlbau Heft 10.
Seit Jahrzehnten wird der Zustand von Brückenbauwerken auf der Grundlage der Zustandsnote als Ergebnis einer Bauwerksprüfung bewertet. Jedoch zeigen durchgeführte Nachrechnungen von Brückenbauwerken, dass strukturellen Defizite, z. B. geringe oder nicht ausreichende Tragkapazitäten, durch Zustandsnoten nicht oder nur unzureichend abgebildet werden, solange keine entsprechenden Schäden oder ungewöhnliches Verhalten erkennbar sind. So sind Beispiele bekannt, bei denen defizitäre Brücken ersetzt werden müssen, obwohl die Zustandsnote auf eine gute Erhaltung schließen lässt und umgekehrt. Zur besseren Erfassung und Bewertung der strukturellen Eigenschaften einer Brücke, also der tragfähigkeitsrelevanten Eigenschaften eines Tragwerks, wurde ein weiterer, neuer Kennwert entwickelt. Der Traglastindex erlaubt eine andere Sicht, weil er anhand verschiedener Kriterien vermutete Defizite unabhängig vom baulichen Zustand benennt, denen im Weiteren nachzugehen ist. Insofern beschreiben beide Kennwerte, sowohl die Zustandsnote als auch der Traglastindex, den Zustand und die Nutzungsfähigkeit eines Bauwerks mit unterschiedlicher Blickrichtung und erlauben somit eine Vervollständigung des Gesamtbilds vom Bauwerk.

Load-bearing index to grade structural capacities of road bridges
For decades, bridge structural conditions have been evaluated on the basis of structural health grades determined during a bridge examination. However, recalculations conducted for bridge structures show that structural deficiencies, such as low or insufficient load-bearing capacities, are not or not sufficiently reflected by these conditions if no corresponding damage or unusual behavior can be detected. There are known cases of deficient bridges that had to be replaced even though the structural health grade suggested a good condition or vice versa. To better measure and assess the structural conditions of a bridge, i.e., the criteria of the superstructure that are relevant for the load-bearing capacity, a new parameter was developed. The load-bearing index allows for a different perspective as it identifies presumed deficiencies on the basis of various criteria that are independent of the physical condition. In a next step, these deficiencies have to be further examined. Both parameters - the structural health grade and the load-bearing index - describe the condition and the usability of a structure. But they do so from a different point of view, and, therefore, complete the overall picture of the structure.

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Niedrige Lärmschutzwand mit hoher AbschirmwirkungBeton- und Stahlbetonbau7/2020550Nachrichten

Abstract

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 7/2020Beton- und Stahlbetonbau7/2020551-557Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Abstract


Nachrichten:
E-CAD 3: Sichere 3D-Gebäudemodellierung zur Energieplanung - mit IFC-Viewer und BIM-Anbindung
Im Gespräch mit Lamia Messari-Becker zu Umwelt- und Klimaschutz
Mit Baukultur durch die Corona-Krise: Planungs- und Bauwirtschaft schlägt Vier-Punkte-Plan vor
Neu: FDB-Merkblätter Nr. 1 und Nr. 14
Soeben erschienen: BASt-Jahresbericht 2019
Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft 2021” ist gestartet!
BKI BAUKOSTEN NEUBAU 2020
- Aktuelle Baukosten für 75 Gebäudearten nach aktueller DIN 276
Auslobung Bayerischer Ingenieurpreis 2021
AIV: Gute Stadtplanung fängt bei Brücken an. Verbinden und beleben statt teilen

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau7/2020558Veranstaltungskalender

Abstract

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Inhalt: Bautechnik 6/2020Bautechnik6/2020Inhalt

Abstract

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Titelbild: Bautechnik 6/2020Bautechnik6/2020Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Bei der Schleusenkammersanierung in Lauffen am Neckar demonstriert PASCHAL einmal mehr, dass das Motto “Effizienz in Kombination mit Schalung, Software und Service” praktisch umgesetzt wird.
Aufgrund von altersbedingten Schäden an der zweiten Schleusenkammer ist deren Grundinstandsetzung notwendig. Die Arbeiten umfassen die Erneuerung der geschädigten Kammerwände sowie das Versetzen des Oberhaupts zur Optimierung der Schleusenkammer für 110 m-Schiffe. Für ca. 2.500 m2 Stahlbetonschleusenwände sind gerade mal 300 m2 PASCHAL Wandschalung LOGO.3, 1.700 m3 GASS kombiniert mit Teilen des Traggerüstes TG60 als Mietmaterial im Einsatz. (Foto: PASCHAL)

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Akkermann, Jan; Boley, ConradVerkehrswasserbau - vom Akutpatienten zur gr√ľn-blauen ChanceBautechnik6/2020367Editorials

Abstract

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Schulte Holthausen, Robert; Raupach, Michael; Merkel, Melanie; Breit, WolfgangAuslaugungswiderstand von Betonoberflächen in TrinkwasserbehälternBautechnik6/2020368-376Aufsätze

Abstract

Unter den meisten Bedingungen sind zementgebundene Baustoffe in Trinkwasser beständig. Sehr weiches bzw. kalkarmes Wasser kann jedoch die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen beeinträchtigen. Auslaugungsprozesse zwischen Werkstoff und Wasser führen langfristig zur Aufweichung der Oberfläche und der einhergehende Alkalitätsverlust kann bei unzureichender Betondeckung zur Korrosion der Bewehrung führen.
Im Rahmen eines DVGW-geförderten Forschungsprojekts wurden Betonoberflächen einer mehrmonatigen Auslaugungsbeanspruchung in kalkfreiem Wasser ausgesetzt und die oberflächliche Veränderung der Proben anhand verschiedener materialtechnischer Parameter verfolgt. Die Ergebnisse erlauben direkte Rückschlüsse auf den Schädigungsmechanismus, die Auslaugungsgeschwindigkeit sowie das Schädigungsprofil. Die Ergebnisse werden mit Bezug zu den maßgeblichen Einflussparametern der verschieden porösen Betonoberflächen auf ihren Auslaugungswiderstand sowie die Bedeutung für die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen in Trinkwasserbehältern diskutiert.

Leaching resistance of concrete surfaces in drinking water reservoirs
Under usual conditions, cementitious materials are durable in drinking water. Pure water, on the other hand, can severely harm concrete surfaces. Consequently, the concrete surface becomes soft and the rebar-protecting passivity can be lost.
In a DVGW-funded research project, concrete surfaces were exposed in a laboratory leaching test over a duration of several months and superficial changes were monitored. The results give insight into the emerging leaching processes, the advances of the deterioration, and the deterioration depth-profile. The results are discussed in terms of the major influences of leaching and the durability of concrete surfaces in drinking water reservoirs.

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Akkermann, Jan; Weiler, SimonVulnerabilität von VerkehrswasserbauwerkenBautechnik6/2020377-386Aufsätze

Abstract

Der bautechnische Zustand der in die Jahre gekommenen Verkehrsinfrastruktur verlangt in Kombination mit Ressourcenknappheit nach einer Priorisierung von Instandsetzungsmaßnahmen. Im Rahmen der Sicherheitsforschung des Bundes untersucht das Verbundforschungsvorhaben PREVIEW die Auswirkung von Sicherheitsszenarien auf die Verkehrsströme und den Bevölkerungsschutz am westdeutschen Kanalnetz. Als relevantes Sicherheitsszenario hat sich hierbei der Instandsetzungsstau bei den Verkehrswasserbauwerken erwiesen. Deren Ausfallwahrscheinlichkeit wird maßgeblich durch ihre Vulnerabilität hinsichtlich definierter Sicherheitsszenarien bestimmt. Für die Ermittlung der Vulnerabilität werden mehrdimensionale Fehlerbäume unter Berücksichtigung der Bauwerksrobustheit herangezogen. Die so ermittelte Ausfallwahrscheinlichkeit dient zusammen mit der Bauwerkskritikalität der Risikobetrachtung auf Bauwerksebene. Die Bauwerksergebnisse dienen als Grundlage für Resilienzuntersuchungen auf Kanalnetzebene.

Vulnerability of waterway structures
The technical condition of the ageing transport infrastructure, combined with the scarcity of resources, demands for the prioritization of repair measures. As part of federal security research, the PREVIEW joint research project is examining the impact of security scenarios on traffic flows and civil protection on the West German Canal Network. The maintenance backlog at the waterway structures has proven to be a relevant safety scenario. Their failure probability is largely determined by their vulnerability concerning defined security scenarios. To determine vulnerability, multi-dimensional fault trees are used, taking structural robustness into account. The failure probability determined in this way is used together with the criticality to examine the risk assessment at the building level. The building results serve as the basis for resilience studies at the canal network level.

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Fleischer, Helmut; Schlegel, Roger; Eckardt, StefanStandsicherheitsberechnungen an bestehenden Gewichtsst√ľtzw√§ndenBautechnik6/2020387-394Aufs√§tze

Abstract

Große Teile älterer Wasserbauwerke bestehen aus massigen Gewichtsstützwänden. Die Bauweise ist durch teilweise mehrere Meter mächtige Querschnitte aus unbewehrtem Beton oder Mauerwerk gekennzeichnet. Neben Erddruck und Einwirkungen aus dem Anlagenbetrieb sind oft hohe Wasserlasten aufzunehmen. Statische Nachrechnungen nach geltendem Regelwerk mit den üblichen vereinfachten Ansätzen führen fast immer zu rechnerischen Standsicherheitsdefiziten, aus denen wiederum aufwendige statische Verstärkungsmaßnahmen oder gar Ersatzneubauten resultieren. Defizite ergeben sich vor allem aus der Vernachlässigung des mehrdimensionalen Spannungs- bzw. Dehnungszustands und dem sehr konservativen Ansatz für den im Bauteilinneren wirkenden Riss- und Porenwasserdruck nach geltender Norm. Im folgenden Beitrag wird anhand erster numerischer Analysen an einem zweidimensionalen FE-Stützwandmodell unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen Rissbildung und Verteilung des inneren Wasserdrucks gezeigt, dass mit einer genaueren Erfassung der statischen Verhältnisse rechnerische Sicherheitsreserven klar nachweisbar sind. Es ist empfehlenswert, diese Untersuchungen fortzuführen und auf eine größere Modellpalette auszudehnen, um zu verallgemeinerungsfähigen Aussagen zu kommen und damit die Basis zur Aufwertung des in der Praxis gängigen Ingenieurmodells zu schaffen.

Stability calculations for existing gravity retaining walls
Many parts of older waterway structures consist of gravity retaining walls. The construction is characterized by cross-sections, several meters thick, consisting of unreinforced concrete or masonry. Besides earth pressure and impacts caused by operation, frequently high water loads have to be borne. Static recalculations, applying the existing standards using the normal simplified approach, almost always lead to theoretical deficits regarding structural stability. These, in turn, result in expensive structural reinforcement measures or even replacement constructions. Deficits result especially from neglecting the multidimensional stress and strain states and the very conservative approach of the inner water pressure in form of crack and pore water pressure in accordance with the applicable standards. This article uses the example of numerical analyses performed in a two-dimensional FE-model of a retaining wall, taking into account the interaction between crack formation and distribution of the inner water pressure for each variation considered, to show that calculatory safety margins are clearly detectable. It is recommended to extend the scope of the analysis to a wider range of models, in order to confirm the gained findings as well as to upgrade on this basis the engineering model in common practice.

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Wehrle, Rebecca; Wiens, Marcus; Schultmann, Frank; Akkermann, Jan; Bödefeld, JörgEbenensystem zur Resilienzbewertung kritischer Verkehrsinfrastrukturen am Beispiel der WasserstraßenBautechnik6/2020395-403Aufsätze

Abstract

Verkehrsinfrastrukturen sind elementarer Bestandteil der heutigen global vernetzten Welt. Dennoch werden diese wichtigen Infrastrukturen in vielen Ländern zunehmend strukturell anfälliger, weil sie oft von Überalterung und einem zunehmenden Instandhaltungsrückstau geprägt sind. Insbesondere im Bereich der Wasserstraßen sind zudem die Kenntnisse über die Anfälligkeit der Bauwerke und das Gefahrenpotenzial bei Versagen oder aktiver Zerstörung lückenhaft oder veraltet. Es besteht akuter Handlungsbedarf hinsichtlich einer Steigerung der Resilienz einzelner Bauwerke und somit des gesamten Systems Wasserstraße als kritische Verkehrsinfrastruktur. Hierzu wird im Rahmen der Sicherheitsforschung der Bundesrepublik Deutschland ein systemischer Ansatz entwickelt, der die Ableitung einer risikobasierten Instandhaltungsstrategie ermöglicht. Risikoanalysen bewerten die Vulnerabilität unterschiedlicher Bauwerkstypen und identifizieren gefährdete Verkehrswasserbauwerke anhand der Bewertung der Versagensfolgen. Die Versagensfolgen reichen dabei von Funktionsausfällen einzelner Bauwerke über wirtschaftliche Schäden durch sinkende Transportleistungen im Güterverkehr bis hin zu Gefährdungen für die Bevölkerung, die mit dem Versagen der Wasserstraßeninfrastruktur einhergehen.

Level system for the resilience assessment of critical transport infrastructures using the example of waterways
Transport infrastructures are an elementary component of today's globally networked world. Nevertheless, in many countries they are characterized by overaging and an increasing backlog of maintenance. Particularly in the area of waterways, detailed knowledge of the vulnerability of system elements and of the potential danger of failure or active destruction is incomplete or outdated. There is an acute need for action to increase the resilience of individual structures and thus of the entire waterway system as a critical transport infrastructure. For this purpose, in the context of the German federal safety research program a systemic approach will be developed that enables the derivation of a risk-based maintenance strategy. Risk analyses evaluate the vulnerability of different structure types and identify endangered waterway structures on the basis of an evaluation of failure consequences. The consequences of failure range from functional failures of individual structures to economic damage caused by declining transport performance in freight traffic to risks for the population associated with the failure of the waterway infrastructure.

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40. Deutscher Stahlbautag wird verschobenBautechnik6/2020403Veranstaltungen

Abstract

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L√ľhr, Stefan; Stephan, Christoph; Westendarp, Andreas; Kunz, ClausEinsatz von Fertigteilen im massiven VerkehrswasserbauBautechnik6/2020404-414Aufs√§tze

Abstract

In den kommenden Jahren steht im Bereich der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) eine Vielzahl an großen Baumaßnahmen in den Bereichen Ersatzneubau und Grundinstandsetzung von massiven Wasserbauwerken an. Diese Maßnahmen müssen trotz hoher Anforderungen an die Dauerhaftigkeit und Verfügbarkeit massiver Wasserbauwerke zuverlässig, effizient und kostengünstig abgewickelt werden. Der Einsatz von Fertigteilen und Teilfertigteilen aus Stahlbeton bietet in diesem Zusammenhang interessante technische und wirtschaftliche Möglichkeiten. Das diesbezügliche Anwendungspotenzial soll gezielt analysiert, bewertet und genutzt werden. Die notwendigen Voraussetzungen für eine systematische Verwendung von Fertigteilen im Wasserbau bis hin zu Regelungen für Bemessung, Baustoffe und Bauausführung werden im Rahmen eines FuE-Vorhabens der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) erarbeitet.

Use of precast reinforced concrete elements in massive hydraulic engineering
In the coming years, a large number of major construction measures is being expected in the Federal Waterways and Shipping Administration (WSV) for replacement and overhaul of massive hydraulic engineering structures. These measures must be carried out reliably, efficiently and cost-effectively despite high demands on the durability and availability of massive hydraulic structures during their service life. In this context, the use of precast and semi-precast (with in-situ concrete topping) reinforced concrete elements offers interesting technical and economic possibilities. The resulting application potential is to be specifically analysed, evaluated and used. The necessary requirements for a systematic use of precast reinforced concrete elements in hydraulic engineering including the corresponding regulations for design, building materials and construction are being developed within the framework of an R&D project of the Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW).

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Dridiger, Wladimir; Walz, MarcusProbeinstandsetzung einer Wehrpfeilerdecke am EidersperrwerkBautechnik6/2020415-419Berichte

Abstract

Die Arbeiten am größten deutschen Küstenschutzbauwerk stellten für das ausführende Unternehmen ZÜBLIN eine große Herausforderung dar. Die Decken aller vier Wehrpfeiler des Eidersperrwerks müssen instand gesetzt werden. Zur Beurteilung des tatsächlichen Schädigungsgrads sowie des Arbeitsaufwands und die Optimierung des Instandsetzungskonzepts wurde die Decke des Wehrpfeilers 2 probeweise instand gesetzt. Durch hohe Anforderungen hinsichtlich der Qualität und des Bauablaufs war eine bis ins kleinste Detail ausgearbeitete Terminplanung notwendig. Zudem erschwerten die aufgrund der geografischen Lage vorhandenen äußeren Rahmenbedingungen die Bauarbeiten. Wind und Wetter, die Begrenzung der Bauzeit durch den Einbruch der Sturmflutsaison und die Aufrechterhaltung des Betriebs sowie der Zugänglichkeit des Bauwerks erforderten verstärkte Schutzmaßnahmen und eine enge Abstimmung aller Beteiligten. Der unerwartete Fund von oberflächennahen Spanngliedern und Spannglocken bedurfte eine umfassende Anpassung der geplanten Bauverfahren. Die vollständige Umplanung der Dehnfugenkonstruktion sowie der Einsatz von auf diesen speziellen Anwendungsfall optimal abgestimmten Materialien ermöglichten einen erfolgreichen Abschluss des Bauvorhabens.

Test repair of a defensive pillar ceiling at the Eidersperrwerk
The repair work on the first of the four defensive pillars of Germany's largest coastal protection structure presented a major challenge for the executing companies. The upper areas of all four defensive pillars of the Eidersperrwerk must be repaired. In order to assess the actual degree of damage, the workload and the optimization of the repair concept, the ceiling of the defensive pillar 2 was repaired on a trial basis.
Due to high requirements in terms of quality and construction process, scheduling was necessary down to the smallest detail. In addition, the external conditions available due to the geographical location made construction work more difficult. Wind and weather, limiting the construction time due to the onset of the storm surge season and maintaining the operation and accessibility of the structure required increased protection measures and close coordination of all parties involved. The unexpected discovery of near-surface prestressing tendons and clamping bells required a comprehensive adaptation of the planned construction procedures. The complete rescheduling of the expansion joint construction as well as the use of materials optimally adapted to this particular application made it possible to successfully complete this construction project.

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