In 17 Balkenversuchen wurde das Grenzverformungsvermögen plastifizierter Zonen in überwiegend biegebeanspruchten, stabförmigen Stahlbetonbauteilen bei statischer, verformungskontrollierter Beanspruchung untersucht. Hauptparameter waren die eingelegte, veränderte Zug- und Druckbewehrung. Aufbauend auf den Messungen wird ein Näherungsverfahren vorgestellt, das es erlaubt die Grenzverdrehung bei Versagensbeginn unter allgemeineren Bedingungen zu berechnen.

In 17 Balkenversuchen wurde das Grenzverformungsvermögen plastifizierter Zonen in überwiegend biegebeanspruchten, stabförmigen Stahlbetonbauteilen bei statischer, verformungskontrollierter Beanspruchung untersucht. Hauptparameter waren die eingelegte, veränderte Zug- und Druckbewehrung. Aufbauend auf den Messungen wird ein Näherungsverfahren vorgestellt, das es erlaubt die Grenzverdrehung bei Versagensbeginn unter allgemeineren Bedingungen zu berechnen.

Für den Nachweis der Beulsicherheit von Druckschachtpanzerungen unter Außendruck - infolge Gebirgswasserdruck oder Injektionsdruck - stehen eine Reihe von Bemessungsformeln zur Verfügung, die teils auf theoretischem Wege, teils durch Versuchsauswertung entwickelt worden sind. In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit der häufig verwendeten, semi-empirischen Formel von Montel [1] für einbetonierte Rohre unter Außendruck über den versuchstechnisch vorgegebenen Gültigkeitsbereich hinaus überprüft. Zur Überprüfung wird ein aus der Literatur (Amstutz [2], [3] und Jacobsen [4]) bekannter analytischer Berechnungsansatz formelmäßig als elastisches Durchschlagproblem entwickelt und zahlenmäßig ausgewertet. Die Ergebnisse dieses Bemessungskonzeptes werden mit den vorhandenen Versuchsergebnissen und der Formel von Montel verglichen. Vergleichsrechnungen unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode wurden ebenfalls ergänzend durchgeführt. Ursprüngliches Ziel der Untersuchung war es, die Erweiterbarkeit des Gültigkeitsbereiches der semi-empirischen Formel nach Montel in Richtung höherer Stahlfestigkeiten zu überprüfen. Tatsächlich erwies sich der analytische Ansatz als besser geeignet vorhandene Versuchsergebnisse an Rohren großer Schlankheit und aus höherfestem Stahl zu beschreiben.

Umkehrdächer (UK-Dächer) kommen in Deutschland seit etwa drei Jahrzehnten zur Anwendung und haben sich bewährt. Das Konstruktionsprinzip des UK-Daches ist mit Dämmstoffen möglich, die kein Wasser in flüssiger Form aufnehmen und einen großen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweisen. Dies ist bei extrudierten Polystyrol-Hartschaumplatten der Fall, wobei sich besonders der erhöhte Diffusionswiderstand an den Plattenoberflächen (Schäumhaut) günstig auswirkt. Um die Tauwasserbildung in der Dämmschicht gering zu halten und die Feuchte nach außen abführen zu können, muß die Luft oberhalb der Dämmplatten aufnahmefähig für Wasserdampf sein. Die sich im Dämmstoff einstellenden Feuchteverhältnisse sind kalkulierbar und können bei der Wärmeschutzbewertung berücksichtigt werden. Die Dachhaut ist durch die Dämmschicht vor größeren Temperaturschwankungen geschützt. Gegenüber diesen Vorteilen sollte der Nachteil des k-Zuschlags wegen des zeitweiligen Unterströmens der Dämmplatten durch Regenwasser nicht überbewertet werden.

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Über das Kippen und Biegedrillknicken von Stahlträgern und die Behandlung des Problems in der Stabilitätsvorschrift DIN 4114.

Es soll ein Konzept für ein verlässliches klebtechnisches Fügen verzinkter Halbzeuge erarbeitet werden. Im Fokus stehen neben der Festigkeit der Zinkschicht selbst die Haftfestigkeit der Klebung auf der Zinkschicht stückverzinkter Bauteile sowie die sich daraus ergebende Definition geeigneter Oberflächenvorbehandlungsverfahren. Dazu werden drei höherfeste und hochmodulige Klebstoffe für die speziellen Anforderungen des Bauwesens ausgewählt. Als Oberflächenvorbehandlung kommen neben dem üblichen “Sweepen” zwei Beizmedien im Tauch- und Sprühverfahren zur Anwendung, womit ein selektiver Schichtabtrag im Bereich der Reinzinkphase der Zinkschicht eingestellt werden konnte. Die Untersuchung ungealterter und vorbewitterter Zinkschichten zeigt einen deutlichen Einfluss der Oberflächenvorbehandlung auf die Alterungsbeständigkeit der Klebverbunde. Die Ergebnisse von standardisierten Prüfkörpern können auf Kleinteilproben übertragen werden, mit deren Hilfe die Lastübertragung im Stahl-Zinkschicht-Klebstoff-Verbund an praxisnahen Geometrien untersucht und die Beizanleitung im Herstellungsprozess auf ihre Anwendbarkeit bestätigt werden können. Mit den Untersuchungen konnte geklärt werden, wie Klebungen auf stückverzinkten Oberflächen konzeptioniert werden müssen, um gleiche Festig- und Zuverlässigkeiten wie auf unverzinkten Baustahloberflächen zu erhalten.

On the bonding of hot-dip galvanized components.
A concept for a reliable bonding of hot-dip galvanized semi-finished products with structural adhesives is to be developed. The focus is on the adhesive strength on the zinc layer and its strength itself, as well as the resulting definition of suitable surface pre-treatment methods. For this purpose, three high-strength and high-modulus adhesives are selected for the special requirements of the construction industry. Apart from conventional sweeping, two pickling media are used as surface pre-treatment in the immersion and spraying process, whereby selective layer removal in the area of the pure zinc phase of the zinc layer can be adjusted. The investigation of unaged and pre-weathered zinc layers shows a clear influence of surface pre-treatment on the aging resistance of the adhesive bonds. The results of standardized test specimens can be transferred to small parts by means of which the load transfer in the steel-zinc-layer-adhesive composite can be tested on practical geometries. Thus the pickling instructions can be confirmed in the manufacturing process. The investigations have clarified how adhesives on piece-galvanized surfaces have to be designed in order to achieve the same strengths and reliabilities as on non-galvanized steel surfaces.

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Für den Knicksicherheitsnachweis schlanker Stahlbetonglieder mit elastischer Einspannung im Fundament führt das Ersatzstabverfahren zu deutlich auf der sicheren Seite liegenden Ergebnissen. Nach einer theoretischen Begründung wird die Grösse der Abweichungen in einer Parameterstudie untersucht. Die mögliche Bewehrungseinsparung beträgt bis zu 80 %.

Es wird ein Verfahren zur Bemessung von zweigeschossigen Stahlbetonstützen vorgestellt, das genauer und wirtschaftlicher als das Ersatzstabverfahren arbeitet.

Das maximale Biegemoment, das von Rohren und Rohrbögen übertragen werden kann, wird mit einem einheitlichen Verfahren, das auf v. Karman zurückgeht, bestimmt. Die Ovalisierung des geraden Rohres und das unterschiedliche Verhalten eines Bogens bei öffnender und schließender Biegung wird dadurch erklärt, daß die Kräfte geometrisch nichtlinear an dem verformten Rohrquerschnitt wirken. Um das plastische Materialverhalten zu erfassen, wird die Verdrehung schrittweise gesteigert. Der Zuwachs der Formänderungsarbeiten wird minimiert. Berechnungen am Beispiel vergleichbarer Rohre und Bögen werden vorgestellt. Berechnungen und Meßergebnisse von Kollapsmomenten bei geraden Rohren stimmen gut überein.

Über Konstruktion und Bauausführung des Klinikums mit Behandlungszentrum und einem Bettenhaus für 600 Patienten.

Architekten und Ingenieure sind zunehmend daran interessiert, eine moderne Formensprache auch für Holzkonstruktionen umzusetzen. Dabei erweisen sich die bewährten Maßnahmen zum konstruktiven Holzschutz, wie z. B. Dachüberstände, Verkleidungen und Verblechungen, häufig als hinderlich und bremsen so eine größere Verbreitung der Holzbauweise. In der Praxis wurde deshalb vereinzelt ein neues Holzschutzkonzept angewandt, das auf einer hochelastischen, 2 bis 3 mm dicken Sprühbeschichtung aus Polyurethan basiert. Dieses Schutzsystem wird seit 25 Jahren erfolgreich für Betonkonstruktionen eingesetzt. Die hervorragende Risseüberbrückungsfähigkeit der Polyurethan-Dickfilmbeschichtung, zusammen mit einer Dampfdurchlässigkeit von sd ≈ 1,8 m bei 2 bis 3 mm Dicke, prädestiniert sie auch zum Schutz moderner Holzbauteile. In einem Forschungsprojekt an der TU-Berlin wurde dieses Holzschutzkonzept nun erstmals wissenschaftlich an drei unterschiedlichen PUR-Beschichtungen auf verschiedenen Holzgründen wie Brettschichtholz, Brettsperrholz, OSB-Platte, mitteldichte Faserplatte und Furnierschichtholz untersucht. Dazu wurden an gealterten und ungealterten beschichteten Holzproben Zug- und Haftzugtests, Ermüdungstests und Auslagerungsversuche durchgeführt und anschließend die Wasserdichtigkeit geprüft. Des Weiteren wurden ein Fassadenelement im ETAG-Fassadenprüfstand sowie ein Wand-Traufe-Bauteil im Schlagregenversuchsstand getestet.

Highly elastic polyurethane coating with 2 to 3 mm thickness for constructive wood protection
Architects and engineers develop an increasing interest in sustainable timber structures with a contemporary and modern design. This aim is hampered by the established detailing of timber structures, which for example requires roof overhangs and steel sheet cladding to prevent the timber from weathering. In recent projects architects and engineers tried a new method of constructive wood protection to realize their modern design concepts: A 2 to 3 mm thick, highly elastic polyurethane coating is sprayed onto the wood. This coating is capable of bridging opening gaps, in the tests up to 5 mm in width, while remaining watertight. This type of water proofing is successfully employed on concrete for about 25 years. Its permeability for water vapour with an sd-value of about 1.8 m makes it well suited for timber structures. In a research project the Technische Universität Berlin investigated this new type of wood protection. Polyurethane coatings of three different manufacturers were tested on multiple substrates like gluelam, cross laminated timber, oriented strand board, medium density fibre board and laminated veneer lumber. Half of the test specimens were exposed to artificial weathering before the tests, the other half remained unweathered. Tests of the resistance to delamination were carried out as well as tensile and fatigue tests which were followed by tests assessing the water tightness. Some specimens were exposed to outside climate for two years and a full size facade element was tested in the EOTA facade testing stand.

Eingangsparameter für analytische und numerische Berechnungen eines Baugrubenverbaus ist der Wandreibungswinkel. Dieser beschreibt die Fähigkeit, wieviel Schubspannungen aus dem Boden an der Grenzfläche Boden-Verbauwand von der Verbauwand bei einer vorgegebenen Normalspannung aufgenommen werden können. Die national gültigen Normen und Empfehlungen geben für Berechnungen im GZ1 einen Wandreibungswinkel von |δ| ≤ &phis;/2 vor. Für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit GZ2 hat sich die Methode der Finiten Elemente etabliert. Mit zunehmender Verfeinerung der Berechnungen stellt sich somit die Frage, ob der Ansatz von |δ| ≤ &phis;/2 noch zutreffend ist.
Bei der Herstellung von Schlitzwänden sowie von unverrohrten Bohrpfahlwänden erfolgt der Bodenaushub im Schutze einer Stützflüssigkeit aus Wasser und Bentonit. Nach Erreichen der Schlitzendtiefe wird im Kontraktorbetonverfahren die Stützsuspension von unten nach oben verdrängt. Dabei können Reste der Suspension oder des entstehenden Filterkuchens in der Kontaktfläche Boden-Verbauwand verbleiben und den Wandreibungswinkel beeinflussen.
In-situ-Proben des Filterkuchens einer Schlitzwandbaugrube zeigten, dass die Filterkuchenfestsubstanz ein Gemisch aus Bentonit und dem anstehenden Boden ist. Durch die Aushubarbeiten vermischt sich der anstehende Boden mit der Suspension, wobei die feinen Kornfraktionen durch die Fließgrenze der Suspension in Schwebe gehalten werden. Der durch den Filtrationsprozess an der Erdwandung entstehende Filterkuchen kann daher nicht mehr als Schmierschicht aus Bentonit bezeichnet werden, sondern besitzt eine beachtliche Scherfestigkeit.
Dieser Beitrag stellt Ergebnisse von Baustellen- und Laboruntersuchungen zur Beschaffenheit des Filterkuchens und zur Ermittlung des Kontaktverhaltens des Boden-Schlitzwand-Systems vor.

Superabsorbierende Polymere (SAP) speichern im Beton Wasser und geben es während der Hydratation des Zements ab, was eine innere Nachbehandlung darstellt, oder stellen es zur Aktivierung von nicht hydratisiertem Zement in Mikrorissen zur Verfügung, was einer Selbstheilung gleichkommt. Der zweite Effekt liegt den Untersuchungen zugrunde, da Kriechen von Beton, neben viskosen Verformungen des Zementsteins, auch durch Mikrorisse verursacht wird. In einer Versuchsreihe wurden fünf Betonzusammensetzungen einer Druckspannung unterworfen und die dabei auftretenden Verformungen gemessen. Es zeigte sich, dass geringe Mengen von SAP das Kriechen signifikant vermindern.

Creep of SAP modified concrete under compressive stress
Superabsorbent polymers (SAPs) take up water and release the water during hydration of the cement. This behavior can support internal curing as well as activation of non-hydrated cement in microcracks (self-healing). The second effect forms the basis of investigations since creep is caused by viscous deformations and microcracks. A series of tests has been performed on five concrete mixtures subjected to compressive stress and the resulting deformations were measured. It was found that small amounts of SAP significantly reduce creep.

Für ausgewählte Holz/Beton-Verbundkonstruktionen sind FE-Modelle erstellt worden, mit denen das Kriechverhalten der Konstruktion in Abhängigkeit maßgeblicher Parameter simuliert wird. In den Modellen ist Kriechen von Beton gemäß DIN 1045 und Kriechen von Holz in Abhängigkeit von Spannungsqualität (Druck-/Zugkriechen) und Endkriechzahl berücksichtigt. Außerdem ist die nichtlineare Dübelkennlinie wirklichkeitsnah abgebildet. Der Einfluß der Belastungsniveaus auf das Kriechverhalten wird ebenfalls analysiert.

Auswertung von Forschungsergenissen zum Kriechverhalten von Mauerwerk für verschiedenste Steinarten.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. Geburtstag gewidmet
Bei der Berechnung von Sandwichelementen, die neben Flächenlasten senkrecht zur Ebene und einem Temperaturgradienten auch durch Drucknormalkräfte beansprucht werden, müssen die Effekte nach Theorie II. Ordnung beachtet werden. Die Verformungen aus der Ebene werden unter Berücksichtigung der Schubverformungen des Kernmaterials ermittelt. Dabei ist der Einfluss des Kriechens des Kernmaterials erheblich. Für rein auf Biegung beanspruchte Elemente werden vom jeweiligen Hersteller Kriechbeiwerte für unterschiedliche Belastungsdauern deklariert, da diese je nach Zusammensetzung des Kernmaterials stark variieren. Fraglich ist, auf welche Weise diese Werte für die Bemessung druckbeanspruchter Elemente verwendet werden können. Dazu wurden am Institut für Sandwichtechnik (iS-mainz) der Hochschule Mainz axiale Kriechversuche durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen aus diesem Forschungsvorhaben sowie aus dem FP7-Projekt EASIE unter Leitung des iS-mainz wird ein Bemessungsvorschlag für axial belastete Sandwichelemente unter Berücksichtigung des Kriechverhaltens der Kernschicht vorgestellt, der im Entwurf der prEN 1993-7 Design of steel structures - Sandwich Panels enthalten sein wird.

Creep of axially loaded sandwich panels
In the design of sandwich panels subjected to compressive axial loads (apart from uniformly distributed loads vertical to the plane of the panel and temperature difference) effects according to 2nd order theory must be taken into account. Deflections are determined considering shear deformation of the core material which is highly influenced by creep effects. For pure bending the wide variation of creep coefficients depending on the composition of the core material is considered by sandwich panel producers by declaring creep coefficients for different load time periods. The question is how these coefficients may also be used for the design of axially loaded panels taking into account deformation due to creeping. For this purpose axial creep tests were performed at iS-mainz. Based on the results of both this research and the FP7-project EASIE coordinated by iS-mainz a design procedure for axial loaded sandwich panels is proposed which will also be contained in the draft of prEN 1993-7 Design of steel structures - sandwich panels.

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Im Rahmen des europäischen RFCS (Research Fund for Coal and Steel) Projektes HISTWIN werden seit 2005 Untersuchungen an konventionellen Ringflanschen im Hinblick auf die Ermüdungssicherheit der Verbindungsmittel durchgeführt. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Prüfung von Methoden zur Instandsetzung von Flanschimperfektionen und den daraus resultierenden Klaffungen. Werden diese nicht ausgebessert sondern lediglich “beigezogen”, so führt dies zu erhöhten Ermüdungsbelastungen und einem vorzeitigen Versagen des Verbindungsmittels. Deswegen werden hier wesentlich zuverlässigere Alternativen der Überbrückung von Flanschklaffungen mit Hilfe von Futterblechen und expliziten Vorspannabfolgen vorgeschlagen. Zum Nachweis der Wirksamkeit dieser einfachen Reparaturmethoden wurden Versuche durchgeführt und ausgewertet, welche den Schluss zulassen, dass bei sachgemäßer Reparatur der Flanschklaffungen mit keiner reduzierten Lebensdauer der Verbindungsmittel zu rechnen ist.

Load-deformation behaviour of preloaded bolts in ring flange connections with bridged gaps with regard to a fatigue behaviour prediction.
Within the scope of the European research project RFCS (Research Fund for Coal and Steel) HISTWIN, conventional ring flange connections have been studied focusing on the fatigue resistance these connections. Often these ring flange connections provide certain imperfections like gaps etc. unless they are machined. Without repairing these gaps result in an increased fatigue loading of the bolt and an early failure of the connection. Therefore reliable alternatives for retrofitting these gaps by means of lining plates are proposed for which two methods have been studied. Furthermore large scale tests have been performed at ring flange connections to prove the effectiveness of the proposed retrofitting methods. It could be found that repairing of the gap-imperfection as proposed in the paper leads to an unreduced fatigue life of the bolts.

Zur Beurteilung des Lastabtragungsmechanismus von Auftriebsankern wird ein einfaches Ersatzfedermodell erstellt, mit dem sich eine Ankerprüfung nach DIN 4125 simulieren läßt. Die Untersuchung zeigt, daß aus einem nicht freigespülten Bohrloch eine Einschränkung der Ankerwirkung als Auftriebsanker resultieren kann und diese durch eine Prüfung der freien Ankerlänge nicht unbedingt aufgedeckt wird.