Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Traditionell wird die plastische Querschnittstragfähigkeit von kreisförmigen Hohlprofilen in der Regel mit einem Modell bestimmt, bei dem der Querschnitt auf eine Linie reduziert wird (Linienmodell). Damit ergeben sich Näherungen, deren Güte von den Durchmessern und Profildicken abhängt. In dem vorliegenden Beitrag werden dünn- und dickwandige Querschnitte untersucht und die plastische Querschnittstragfähigkeit für einzelne Schnittgrößen und ihre Kombinationen ermittelt. Darüber hinaus werden Näherungen für vereinfachte Berechnungen angegeben und Tragfähigkeitsbedingungen gemäß DIN EN 1993-1-1 hinsichtlich ihrer Genauigkeit bewertet.

Plastic resistance of circular hollow sections.
The plastic resistance of circular hollow sections is usually determined by reducing the cross-section to a line. The use of this model leads to approximations, which accuracy depends on the diameters and the thicknesses. The present paper deals with the plastic resistance of thin and thick circular hollow sections for each stress resultant and for combinations. Precise solutions and approximations for simplified verifications are given. The accuracy of verifications given in DIN EN 1993-1-1 is evaluated.

Bei Trägern und Flachdeckensystemen in Verbundbauweise wird die Verdübelung überwiegend mit duktilen Verbundmitteln, wie z. B. mit Kopfbolzendübeln, realisiert. Die Nachgiebigkeit der Verbundmittel kann insbesondere bei Trägern mit teilweiser Verdübelung und/oder unterbrochener Verbundfuge das Verformungsverhalten nennenswert beeinflussen. Bei Flachdeckensystemen ist wegen der speziellen Querschnittsgeometrie ebenfalls ein nennenswerter Einfluss der Nachgiebigkeit der Verbundmittel auf das Verformungsverhalten vorhanden. Da genauere Berechnungen unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit der Verdübelung im Allgemeinen relativ aufwendig sind, wird ein vereinfachtes baupraktisches Berechnungsmodell vorgestellt, mit dem der Einfluss der Nachgiebigkeit der Verbundfuge auf die Verformungen von Verbundträgern und Flachdeckensystemen einfach beurteilt werden kann.

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In Zeiten, in denen der Klimawandel und der Naturschutz allgegenwärtige Themen sind, muss sich das Bauwesen die Frage stellen, durch welche Maßnahmen die Bauwerke der Zukunft ressourcenschonend und nachhaltig gebaut werden können. In dieser Hinsicht besitzen einige Disziplinen des Bauingenieurwesens, wie bspw. die Bauphysik und die Materialforschung, offensichtliches Optimierungspotenzial. Der konstruktive Ingenieurbau besitzt bei dem Entwurf und der Bemessung von Tragwerken ebenfalls ein großes Potenzial zur Optimierung, allerdings sind hier die Optimierungsmethoden hochgradig nichtlinear, komplex und zeitintensiv, weshalb sie nur selten angewendet werden. An dieser Problemstellung setzt eine neu entwickelte Methode zur Visualisierung und Verifizierung von Optimierungsergebnissen an. Die Visualisierung liefert durch die räumliche Darstellung nichtlinearer Zusammenhänge Erkenntnisse, die bei der Einordnung und Verifizierung von Optimierungsergebnissen helfen. Die neue Methode wurde anhand von Benchmark-Testproblemen getestet und erweist sich als leistungsstarkes Tool zur schnelleren und unkomplizierteren Lösung von nichtlinearen Optimierungsproblemen.

Solving non-linear optimization tasks in structural engineering - from visualization to verification of optimization results
In times when climate change and nature conservation are omnipresent issues, the building industry must ask itself which measures can be used to build the structures of the future in a resource-saving and sustainable manner. In this regard, some engineering disciplines, such as building physics and materials research, have obvious potential for optimization. Structural engineering also has great potential for optimization in the design and dimensioning of supporting structures, but the optimization methods here are highly non-linear, complex and time-consuming, which is why they are rarely used. A newly developed method for the visualization and verification of optimization results addresses this problem. Through the spatial representation of non-linear relationships, the visualization provides insights that help with the classification and verification of optimization results. The new method has been tested on benchmark test problems and has proven to be a powerful tool for faster and less complicated solving of non-linear optimization problems.

Zur wirtschaftlichen Auslegung von Rückverankerungen gehören unter anderem die Wahl und die Bemessung von Ankerplatten. Für den Fall der Auflagerung der Ankerplatten auf Beton (aufgesetzte Ankerplatten) zeigt die nahe Vergangenheit, dass es aufgrund scheinbar fehlender Berechnungsmodelle bei der Bemessung zu unwirtschaftlichen und zu unhandlichen Ankerplattenabmessungen kommt. Im Folgenden wird auf den Nachweis von Ankerplatten auf Betonkonstruktionen eingegangen. Für diesen Fall kommen im weitesten Sinne Schlitzwand- und Bohrpfahlwandkonstruktionen, DSV-Unterfangungen und auch Schwergewichtsmauern in Betracht.
Eng verbunden mit dem Nachweis der Stahlankerplatten nach DIN EN 1993-1 [1] ist der Nachweis der Betondruckspannungen nach DIN EN 1992-1 [2].
Grundsätzlich gibt es für die Nachweisführung zwei denkbare Wege. Zum einen besteht die gängige Praxis darin, bei Litzenverpressankern auf einschlägige allgemein bauaufsichtliche Zulassungen (abZ) (s. z. B. [3]) zurückzugreifen, wo unter anderem Ankerplattenabmessungen für entsprechende Mindestbetonfestigkeitsklassen mit in die abZ aufgenommen wurden. Ein Teil der vorhandenen abZ verweist hier jedoch auf Ergebnisse von separat durchzuführenden Ankerplattenbemessungen. Darüber hinaus kommt es bei Düsenstrahlunterfangungen aufgrund verfahrensbedingter Randbedingungen zu wesentlich geringeren Mindestfestigkeiten der Unterfangungskörper, als sie in den abZ gefordert sind. In diesen Fällen ist es erforderlich, eine separate Ankerplattenbemessung durchzuführen.
Derartige Bemessungen werden heutzutage entweder mittels Stabstatik bzw. unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode geführt. Beide Varianten zeigen jedoch deutliche Nachteile. Die Stabstatik vernachlässigt die räumliche Tragwirkung, wohingegen, auch wenn heute Stand der Technik, die Finite-Elemente-Methode das “Anwerfen” umfangreicher Rechentechnik verlangt.
Der einfachere Weg mittels Stabstatik führt jedoch in den meisten Fällen zu wesentlich größeren Ankerplattenabmessungen, welche sich zunehmend als unhandlich für das tägliche Baustellengeschäft darstellen.
Im Folgenden wird ein einfacher Weg der Ankerplattenbemessung unter Berücksichtigung der räumlichen Tragwirkung als “Handstatik” aufgezeigt, welcher es ermöglicht, Ankerplatten für Litzenverpressanker wirtschaftlich und baustellentauglich zu bemessen.

Economic assessment of anchor plates for grouting anchors
An economic anchor design includes the choice and the design of channel plates. If the anchor plates are directly placed on concrete (patched anchor plates) experiences in recent projects show that due to missing calculation models the design becomes uneconomic and leads to bulky anchor plates. This paper deals with the design of anchor plates directly placed on concrete. This includes diaphragm walls and bored pile walls, jet grouting underpinnings and gravity walls. Closely related to the design of steel anchor plates after DIN EN 1993-1 [1] is the analysis of concrete compressive strength after DIN EN 1992-1 [2]. In general, there are two possible ways for the design of the anchor plates. First, the common practice is to access the relevant general technical approvals (abZ) (see e. g. [3]), which, among others, include the anchor plate dimensions for appropriate minimum concrete strength classes. One part of the existing abZ refers to results of a separately conducted anchor plate design. Moreover, in the case of jet grouting due to the existing boundary conditions the received minimum compressive strength of the underpinning is lower as demanded in the abZ. In these cases it is necessary to perform a separate anchor plate design. Today, the design of anchor plates is done using classical static approaches or finite element simulations. Both approaches have significant weaknesses. Regarding the classical static approach the three-dimensional load carrying action is neglected whereas finite element simulations are rather complex and need extensive computing facilities. However, taking the “easy” way using classical static approaches in most cases results in to large anchor plate dimensions which often are too bulky for everyday construction business. This paper presents a simple static approach for the anchor plate design considering the three-dimensional load carrying mechanism of the anchor plates. This approach leads to a more economic design of the anchor plates resulting in much better manageable anchor plate dimensions.

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Die offene transparente Bauweise des Zentrums für Virtuelles Engineering erforderte den Einsatz leichter Konstruktionen mit großen Spannweiten. Die Anforderungen an den Entwurf werden einleitend aus der Sicht des Architekten dargestellt. Anschließend werden die Schritte vom architektonischen zum konstruktiven Entwurf beschrieben. Auf die Erfahrungen mit den eingesetzten leichten Bauweisen wird ausführlich aus dem Blickwinkel des planenden Ingenieurs eingegangen.

Centre for Virtual Engineering of the Fraunhofer Institute in Stuttgart-Vaihingen. Light-weight reinforced concrete structures with large spans
The opened and transparent construction of the Centre for Virtual Engineering required the application auf light-weight structures with large spans. In the beginning the draft requirements are shown from the architect's viewpoint. Afterwards the steps from the architectural to the structural concept are described. In detail they dwell on the engineer's experience with the applied light-weight constructions.

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Am Ort des historischen Lehrter Bahnhofs entsteht der wichtigste Bahnhof Deutschlands: Hier kreuzen sich eine West-Ost- und eine Nord-Süd-Strecke für den ICE-Verkehr; hinzu kommen S- und U-Bahn-Linien. Die Nord-Süd-Trasse verläuft 15 m unter der Erde in einem Tunnel, der Spree und Tiergarten unterquert; die West-Ost-Linie liegt in Höhenlage 10 m über Straßenniveau. Ihre 430 m langen Bahnsteige werden mit einer filigranen Glashalle überspannt, die zwei Gebäudescheiben durchschneidet, die den Nord-Süd-Bahnhofsteil im Stadtraum markant abbilden. Zwischen ihnen liegt die 45 m breite und 159 m lange Nord-Süd-Bahnhofshalle, die ebenfalls mit einem filigran konstruierten Tonnendach überdeckt wird. Die Halle bildet zum Stadtteil Moabit auf der einen und dem nahen Regierungsviertel auf der anderen Seite eine einladende Torsituation. Die als Dreibund ausgebildeten, 46 m hohen Gebäudescheiben überspannen die obere Bahnhofshalle brückenartig über eine Breite von 87 m; sie sind für Dienstleistungen, Büros oder Hotelnutzungen bestimmt (Bild 1). Die Glasdächer der Bahnhofshallen sind als Gitterschalennetz aus nahezu quadratischen, in der Größe variierenden Netzmaschen konstruiert, die durch Seile ausgekreuzt werden. Durch das Zusammenwirken von Bögen, Längsträgern und Diagonalseilen entsteht ein schalenartiges Tragverhalten; biegesteife Rahmen sorgen für die notwendige Aussteifung.

Im Aufsatz wird untersucht, welchen Einfluß Wölb- und Torsionsverformungen auf das Tragverhalten eines beidseitig gabelgelagerten Stabes unter Längskraft und doppelter Biegung haben. Die Berechnungen werden nach Fließzonentheorie I. und II. Ordnung durchgeführt, und es werden Last-Verformungs-Diagramme bis zum Erreichen der Traglast angegeben. Bei Theorie I. Ordnung bleiben die Traglasten von den Torsionseffekten unbeeinflußt; das gleiche gilt auch für den Versagensmechnismus, so daß die auf der Basis von Bernoulli hergeleiteten Interaktionsbeziehungen unverändert ihre Gültigkeit behalten. Im Fall der Theorie II. Ordnung werden die Traglasten vor der vollen Querschnittsplastizierung erreicht. Hier wirken sich die Torsionseinflüsse ungünstig auf die Traglasten aus; die Interaktionsbeziehungen werden aus erwähnten Gründen nicht benötigt.