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According to modern design codes such as the Eurocode 7, soilretaining structures should also be designed according to Ultimate Limit State (ULS) analysis. From an economic point of view, the design of the lining, its thickness and reinforcement, would be optimal if the loading during construction is less critical than the loading during service life, i.e. under overburden loading. If necessary, measures could be taken to prevent any loading during construction becoming more critical than the overburden loading. If this can be achieved, the structural design would be limited to establishing the overburden pressures and calculating equilibrium between lining strength and overburden. For optimisation, one could use probabilistic theory and risk analytic techniques to establish a sufficient distance between actual loading and design parameters to get the most economic lining thickness and reinforcement.
In order to evaluate the present situation with respect to lining design, some observations from engineering practice are discussed: firstly with the example of the construction of the 2nd Heinenoord tunnel, where damage to the lining during construction was above average; and secondly from the construction of the Green Hart tunnel, where measurements show that flexibility of the tube and the influence of interaction between structure and ground can also lead to critical loading conditions for the lining. Finally, the analyses and observations are generalised and some conclusions with are drawn respect to lining design.

Die neuen Bemessungsnormen in der Geotechnik wie der EC 7 sehen auch eine Bemessung von Verbaukonstruktionen im Boden im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) vor. Aus wirtschaftlicher Sicht wäre eine Dimensionierung der Tübbinge, das heißt ihrer Dicke und Bewehrung, optimal, wenn die Beanspruchung während des Bauzustands geringer wäre als die Beanspruchung aus der Überlagerung im Endzustand. Falls notwendig könnten Maßnahmen gesetzt werden, die eine Beanspruchung im Bauzustand verhindern, die kritischer als infolge der Überlagerung ist. Sofern dies erreicht werden kann, wäre die baustatische Bemessung auf die Ermittlung der Überlagerungsdrücke und die Berechnung des Gleichgewichtszustands zwischen der Festigkeit der Tübbinge und des Überlagerungsdrucks begrenzt. Für eine Optimierung könnten probabilistische Theorien und risikoanalytische Methoden verwendet werden, um eine ausreichende Sicherheit zwischen vorhandener charakteristischer Beanspruchung und den Bemessungswerten festzusetzen und um die wirtschaftlichste Tübbingstärke und Tübbingbewehrung zu erhalten.
Zur Beurteilung des derzeitigen Stands der Tübbingbemessung werden einige Beobachtungen aus der Ingenieurspraxis erörtert: Die erste vom Bau des zweiten Heinenoord Tunnels, bei dem überdurchschnittlich viele Beschädigungen der Tübbinge während der Bauphase auftraten; die zweite vom Bau des Groene Hart Tunnels, bei dem Messungen zeigen, dass die Nachgiebigkeit der Tübbingringe und der Einfluss der Interaktion zwischen Baugrund und Bauwerk zu kritischen Beanspruchungen der Tübbinge führen können. Abschließend werden die Berechnungen und Beobachtungen verallgemeinert und einige Schlussfolgerungen im Hinblick auf die Tübbingbemessung gezogen.

In a bridge construction process, where large concrete elements are rotated with the aid of strand lifting units (lowering of arch halves, balanced lift method), the tendons have to be deviated over saddles with small radii of curvature. Since information on the ultimate strength of curved strand tendons was not available at the time, a test programme was carried out in order to determine the ultimate strength as a function of radius of curvature (R = 0.5 m, R = 1.0 m, R = 3.0 m, straight tendons), number of strands (1 to 55) and type of strand (0.5″ and 0.6″). The results of the full scale experiments showed almost no decrease in efficiency with regard to single strand tendons and only moderate losses regarding multistrand tendons. Based on the experimental results and a biaxial failure criterion, an analytical model was developed which is able to predict the ultimate strength of curved tendons.

This paper discusses the ultimate compressive strength of stainless steel plates made from JIS SUS329J3L duplex stainless steel (EN 1.4462). Firstly, based on coupon test results for SUS329J3L, the applicability of the existing constitutive equation for SUS329J3L is confirmed and the validity of a numerical analysis incorporating the equation shown in comparison with the results of compression testing for a stiffened stainless steel plate. Secondly, the ultimate compressive strength of simply supported plates and outstanding plates made from SUS329J3L is examin ed by way of a numerical analysis and compared with that of JIS SM570 structural carbon steel. Finally, the ultimate compressive strength of plates made from SUS329J3L is discussed in relation to existing ultimate strength curves.

Es werden numerische Ergebnisse vorgestellt, die mit Hilfe einer elastisch-plastischen Finiten-Elementen-Methode berechnet wurden. Besonderes Augenmerk für die Auswertungen galt dem Spannungs(Dehnungs-)gradienten, der Plattenschlankheit, dem Seitenverhältnis, dem Verfestigungsbereich und den Imperfektionen. Anhand der Ergebnisse werden schließlich Näherungsformeln zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter konstanter Druckstauchung, linearer Dehnungsverteilung wie bei einem Biegemoment und unter kombinierter Beanspruchung vorgeschlagen.

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Durch den Einsatz gezielt abgestufter Feinpartikel können sehr fließfähige und dichte ultra-hochfeste Betone hergestellt werden. Mit zunehmendem Feinpartikelgehalt und annähernd konstantem WIB-Wert steigt die Belastbarkeit an. Der Zusatz von Fasern wirkt sich zusätzlich sehr positiv auf das mechanische Verhalten von Ultra-Hochleistungsbeton aus. Erste Schwellbelastungsversuche zeigen eine gute Verträglichkeit gegenüber dieser Belastungsart.

In den letzten 20 Jahren ist es im Bauwesen gelungen, den Heizenergiebedarf neu errichteter Gebäude auf ca. 10 % der Verbrauchswerte des Gebäudestands zu senken. Zur Zeit werden aufgrund der Anforderungen des Marktes schon die meisten Gebäude in Niedrigenergiebauweise erstellt, der Stand der Technik überholt die gesetzlichen Anforderungen. In der Entwicklung befinden sich Hauskonzepte, die den Energiebedarf der Niedrigenergiehäuser noch einmal um mindestens die Hälfte unterschreiten werden. Drei Gebäudetypen werden mittels der Erfahrungen von 118 Demonstrationsvorhaben, die vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik meßtechnisch analysiert wurden, bewertet.

Das Entwerfen im Leichtbau ist die Suche nach dem Leichtestmöglichen. Es ist das Herantasten an das physikalisch und das technisch Machbare und damit auch das Arbeiten an den wissenschaftlichen Grenzen. Mit dem vom Autor entwickelten Ultraleichtbau kann man die Grenzen des Leichtestmöglichen weit hinausschieben. Neben der Reduktion des Materialverbrauchs auf ein bisher nicht für vorstellbar gehaltenes Minimum wird es im Ultraleichtbau auch möglich, Verformungen zu reduzieren und Schwingungen unter dynamischer Beanspruchung zu dämpfen - ein enormer Fortschritt, der sehr interessante Perspektiven für das Bauwesen eröffnet. Der vorliegende Artikel beschreibt zugrundeliegende theoretische Überlegungen und präsentiert diverse Experimentalbauten, die das Potential des Ultraleichtbaus eindrücklich vor Augen führen.

Ultralightweight Structures.
The search for lightweight constructions is the search for boundaries. Designing the lightest possible constructions can be equated with feeling one’s way towards the limits of what is physically and technically possible. It is about the aesthetics and physics of the minimal, and it is about stepping across the dividing lines between scientific disciplines. Using the concept of Ultralightweight Structures developed by the author, it becomes possible to reduce the use of material to a minimum hihterto considered unachievable. Moreover, it leads to the reduction of distortions and helps to dampen vibrations - an enormous progress opening up interesting new perspectives for architecture. The present article describes the theoretical considerations underlying the concept of Ultralightweight structures and presents a selection of experimental structures demonstrating the potential of this new concept.