Die Kunst, Gewölbekappen freihändig, also ohne Schalung, zu errichten, wird heutzutage nur noch von wenigen Spezialisten beherrscht und ist bei Architekten weitgehend unbekannt. Aus der historischen technischen Literatur lassen sich jedoch Informationen darüber gewinnen, die durch eine kritische Analyse zugänglich werden. Am Lehrstuhl Tragwerksplanung der Technischen Universität Dresden wurde zum besseren Verständnis ein Versuchsbau errichtet.

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Ausklinkungen werden im Stahlhochbau häufig verwendet, wenn die Oberkanten von sich kreuzenden Trägern die gleiche Höhe haben sollen. Sofern solche Träger nicht ausreichend gegen Verdrehen gehalten sind, wird die Tragfähigkeit geringer als bei Trägern konstanten Querschnitts. Es wird ein Verfahren erläutert, mit dem das Biegedrillknicken ("Kippen") von ausgeklinkten Trägern einfach nachgewiesen werden kann. Das Verfahren wird durch Versuche überprüft und durch ein Beispiel erläutert.

Inhalt dieses Beitrages sind Belastungsversuche an den historischen Treppenhauskonstruktionen des ehemaligen Provinzial-Arresthauses in Mainz. Das zentral im Regierungsviertel von Mainz gelegene Bauwerk hat eine große architektur- und stadtgeschichtliche Bedeutung. Der im Jahre 1906 realisierte Gesamtkomplex, bestehend aus einem Justizgebäude und dem Arresthaus, Siegerentwurf aus dem Jahre 1903 von Paul Bonatz (1877 - 1956) wurde bis 2002 als Gefängnis (Justizvollzugsanstalt JVA) genutzt, darauf folgte jahrelanger Leerstand. Mitte des Jahres 2009 begann der Umbau des Gebäudes in ein Büro- und Verwaltungszentrum.
Fassaden und Treppenhäuser wurden unter Denkmalschutz gestellt. Eine derartige Umnutzung erfordert ggf. Eingriffe in den Bestand in Form von Ertüchtigungen, sofern Nachrechnungen nicht die gewünschte bzw. notwendige Tragfähigkeit nachweisen können. Nicht nur bei denkmalgeschützten Bauwerken, bei denen durch solche Eingriffe der Denkmalwert ggf. beeinträchtigt werden würde, sondern bei allen historischen Bauten, die weiter genutzt werden sollen, ist schon aus wirtschaftlichen Gründen anzustreben, auf Verstärkungen der Konstruktion möglichst verzichten zu können.
Für die ehemalige JVA Mainz war der rechnerische Nachweis nicht möglich, da Material- und Konstruktionsangaben fehlten. Als Alternative zum rechnerischen Nachweis wurden Belastungsversuche durchgeführt. Drei von vier Treppenhäusern waren denkmalgeschützt, das Vierte ähnlicher Bauart war zum Abriss bestimmt und konnte für Traglastversuche verwendet werden. Die Zielstellung war, die vorhandene Konstruktion unverändert belassen zu können, wobei die Eingriffe in den historischen Bestand während der Untersuchungen so klein wie möglich gehalten werden sollten.

The load carrying capacity of historic sandstone staircase structures in the former ”Provinzial-Arresthaus” in Mainz.
Subject of this paper are in-situ-tests of the load carrying capacity of historic staircase structures in the former ”Provinzial-Arresthaus” in Mainz (which was a prison). The building, located in the centre of the governmental area of Mainz, is of prime importance from the architectural and town-historic point of view. The entire complex, built in 1906, consisting of a court house and the prison, the first price of a competition won in 1903 by the famous Architect Paul Bonatz (1877 - 1956), was in use as such until 2002 and after that it was empty for years. In the middle of the year 2009 the renovation of this building into a modern office and administration building started. The facade and the staircases were listet as historic monuments. It is important to emphasize that such alteration may occasionally cause heavy interventions into the historic stock of the structure in order to ensure the load carrying capacity for the forseen usage by means of strengthening, if the calculations do not prove the existing capacity as sufficient.
Not only for listed historic monuments, but rather all historic buildings designated for a further usage it must be the goal in terms of economic efficiency to reduce retrofitting measures on the existing structures as much as possible.
For the particular building the calculative proof was not possible since information about material and construction were not available. For this reason the experimental check was a proper alternative method. Three of four staircases were listed, the fourth staircase was designated to be demolished and gave a good chance to determine the real load carrying capacity up to the complete collapse. The goal was altogether to keep the three staircases as they are without any retrofitting measures and to keep them unaffected during the tests as much as possible.

Die Dresdner Flügelwegbrücke wurde 1930 als eine der größten genieteten Stahlvollwandträgerbrücken Europas errichtet. Jüngere Brückennachrechnungen ergaben zu geringe Beulsicherheiten in den Stegfeldern der Hauptträger. Die ursprüngliche Bemessung erfolgte nach einem Zugfeldmodell. Zur Beurteilung der Standsicherheit der Brücke bis zu einem geplanten Neubau wurde u. a. eine nichtlineare FEM-Berechnung unter Berücksichtigung der Vorverformung und der plastischen Umlagerungen zur Bestimmung der Traglast herangezogen, die hier genauer beschrieben wird. Die Berechnungen bestätigen die Ausbildung eines Zugfeldes, es wurde die überkritische Traglast bestimmt. Im Ergebnis konnte einer zeitlich begrenzten Nutzung der Brücke ohne Lastbeschränkung zugestimmt werden.

Im Stahlbau werden bei Hallen vielfach sog. "bevel washer" verwendet. Diese müssen die Komponenten von Verbandszugkräften in die Stegbleche einleiten. Der Steg des Bauteils, an das angeschlossen wird, wird von einer Komponente über eine kleine "Nase" als Scheibe, von der anderen über den Anpreßdruck als Platte beansprucht. Die Tragfähigkeit ist zuweilen kleiner als die Zugkraft der Diagonalen, wenn die "Nase" allein zu tragen hat oder das Stegblech sehr dünn ist. Aufgrund dieser Erkenntnisse, die durch Versuche bestätigt wurden, werden Kriterien zur Bemessung und Verbessung für beide Schwachstellen angegeben.

Die Beurteilung der Grundbruchsicherheit flach gegründeter Fundamente ist ein zentrales Thema auf dem Gebiet der Bodenmechanik und des Grundbaus. In Deutschland ist die Nachweisführung in [1] für ausgewählte Randbedingungen geregelt. Die Grundbruchgleichung basiert auf dem Superpositionsansatz nach Terzaghi. In diesem Beitrag wird der signifikante Einfluss der Sohlreibung auf den Bruchmechanismus und die Tragfähigkeit eines einzelnen Streifenfundaments diskutiert. Für eine raue Sohlausbildung wird der bekannte Berechnungsansatz für den Grundbruchwiderstand für den Fall zweier benachbarter und wechselwirkender Streifenfundamente erweitert. Mit Hilfe der Kinematischen Elemente Methode (KEM) nach [2] und [3] werden zunächst ein geeigneter Bruchmechanismus entwickelt und anschließend für unterschiedliche Abstände S zwischen den beiden Fundamenten und verschiedene Reibungswinkel &phgr; die Traglasten der Fundamente berechnet. Durch Einführung eines Wechselwirkungsfaktors &eegr;, der die Traglast benachbarter Fundamente mit der eines frei stehenden Fundaments in Relation setzt, wird die Steigerung der Traglast beschrieben. Ein Vergleich mit anderen theoretischen sowie experimentellen Untersuchungen zeigt eine gute Übereinstimmung mit den mit der KEM berechneten Ergebnissen bei vergleichbaren Annahmen der Bruchmechanismen sowie der Sohlreibungsverhältnisse.

On the bearing capacity of single and interfering strip footings - Analysis of the influence of footing-base-friction and interference factors by the KEM.
The assessment of bearing capacity of shallow footings is one of the main topics in soil mechanics as well as in foundation engineering. In Germany the safety analysis is regulated in [1]. Chosen boundary conditions are considered. The so called ground failure equation is based on the superposition principle after Terzaghi. In the present article the significant influence of base-friction on the bearing capacity of shallow strip footings will be discussed. The general approach of the bearing capacity analysis will be extended to the boundary condition of two adjacent interfering rough footings. By using the Kinematical Element Method (KEM), originally developed in [2] and [3], an appropriate failure mechanism will be developed and bearing capacity calculations are carried out for varying distances S between the footings. Also different friction angles &phgr; of the soil will be considered in this parameter study. By defining an efficiency factor &eegr;, as the ratio of an interfering footing and one that is isolated, the change in bearing capacity can be evaluated. A comparison with available theoretical and experimental data confirms the present KEM-results.

Dem Nachweis von Druckgliedern aus unbewehrtem Beton nach DIN 1045-1 liegen vereinfachte Ansätze zugrunde, die bei einer Bemessung bei großer Ausmitte und Schlankheit zu unwirtschaftlichen Querschnittsdicken führen. Im vorliegenden Beitrag wird auf Grundlage der Prinzipien nach DIN 1045-1 ein Bemessungskonzept für Druckglieder hergeleitet, das eine wirtschaftliche, einfache und normenkonforme Bemessung unbewehrter Querschnitte ermöglicht. Die Berücksichtigung der Betonzugfestigkeit erschließt dabei weitere Traglastreserven.

Vorgestellt werden Ergebnisse von experimentellen und theoretischen Untersuchungen zum Beultragverhalten von druckbeanspruchten Stahlblechen mit einer Quersteife in Feldmitte. Mit Hilfe dieser Ausarbeitung können zum einen differenzierte Aussagen zur Mindeststeifigkeit von Quersteifen bezüglich der Traglast gemacht werden. Zum anderen wird der Ansatz der mittragenden Breite bei der Ermittlung der Steifenkenngrößen korrigiert.

Zur Lasteinleitung in Betonbauteile werden häufig Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzendübeln verwendet. Am Institut für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart wurden zwei Versuchsreihen an bewehrten Stahlbetonbauteilen durchgeführt, die zeigen, daß Bewehrung auf die Tragfähigkeit großen Einfluß hat und die tatsächlich übertragbaren Lasten rechnerisch bisher eher unterschätzt werden. Auf der Grundlage von 27 Versuchsergebnissen und ergänzenden FE-Analysen wird ein erstes auf der Komponentenmethode basierendes mechanisches Modell vorgestellt, das die Tragfähigkeit von Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzendübeln in bewehrten Stahlbetonbauteilen beschreibt.

Die Regelungen und Nachweiskonzepte in den Stahlbaunormen DIN 18800 und Eurocode 3 zur Stab- und Gesamtstabilität von Bauteilen unter Normalspannungen sind weitestgehend durch Untersuchungen an I- und Kastenprofilen hergeleitet und verifiziert worden. Eine Übertragung und Überprüfung für davon abweichende Profilformen, im Speziellen für die hier behandelten C-Profile, existiert nicht.
Es wird ein geschlossenes, durchgängiges Bemessungskonzept vorgestellt, das es erlaubt, das Tragverhalten von Bauteilen mit C-förmigem Querschnitt ohne längsaussteifende Querschnittselemente unter Druck- und/oder Biegebeanspruchung wirklichkeitsnah zu beschreiben und rechnerisch zu erfassen. Dabei wird den möglichen Stabilitätsproblemen - das heißt lokalem Plattenbeulen, globaler Stabstabilität und dem Zusammenspiel beider einzelnen Stabilitätsprobleme - besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
Ultimate loads of steel channel sections in compression and bending.
Especially for members susceptible to global buckling or coupled instabilities the design rules in the relevant codes DIN 18800 and Eurocode 3 have been developed for and verified by research on I-shaped or hollow sections. For deviant shapes, particularly the regarded channel sections, a transfer or verification of these design concepts does not exist.
A comprehensive design method is presented, allowing to describe the load-carrying behavior of channel-shaped members without longitudinal stiffeners in compression and/or bending realistically. Special attention has been paid to the regards of stability problems, i.e. local and global buckling as well as a combination of both, the so-called coupled instability.

Es wurden Versuche durchgeführt, um vereinfachte Angaben für die anzusetzenden Querschnittswerte von Hohlspindeln mit aufgewalztem Trapezgewinde zu erhalten. Die Versuchsergebnisse bilden die Grundlage eines Rechenmodells, mit dem die Einflüsse der wichtigsten Parameter untersucht wurden. Die Rechen- und Versuchsergebnisse wurden den rechnerischen Querschnittswerten eines glatten Rohres mit gleichem Innendurchmesser gegenübergestellt. Aus diesem Vergleich wurden Formeln zur Bestimmung eines Ersatzrohrdurchmessers abgeleitet. Die Gewinderohre können dann rechnerisch wie glatte Rohre behandelt werden. Der Einfluß der Kaltverfestigung wurde durch ein einfaches Materialmodell erfaßt; eine Gebrauchsformel gestattet die einfache Anwendung.

Ein Anwendungsgebiet von Stabilisierungssäulen (STS) stellt die Baugrundverbesserung für großflächige, setzungsempfindliche Strukturen, wie (faser-)bewehrte Bodenplatten von Logistikzentren und anderen Hallenkomplexen dar. Zur wirtschaftlichen Optimierung von Dicke und Bewehrung der Bodenplatte wird häufig eine Lastverteilungsschicht (LVS) oberhalb der Säulen eingebaut. Ziel der LVS ist es, die unbewehrten Säulen von dem Bauwerk zu entkoppeln und die Bemessung der aufgelagerten Platte mit dem Ansatz einer gleichmäßig flächigen Bettung auf der LVS zu ermöglichen. Dabei ist die Interaktion zwischen Säulen, LVS und Bodenplatte zu berücksichtigen, die zusätzliche Beanspruchungen in der LVS und in der Bodenplatte hervorrufen können. Im vorliegenden Aufsatz wird das Nachweisschema für granulare LVS über STS bei starrer Lasteinleitung z. B. aus bewehrten Bodenplatten nach den französischen ASIRI-Empfehlungen unter Berücksichtigung des konventionellen Grundbruchnachweises nach DIN 4017 vorgestellt. In einer Parameterstudie werden Einflussgrößen auf die Grenzspannung der LVS bewertet. Hierzu werden ergänzend die Ergebnisse von Finite-Elemente-(FE)-Berechnungen an einer rotationssymmetrischen Einheitszelle mit einer Steifigkeitsreduktion des Bodens zwischen den Säulen herangezogen. Die FE-Berechnungen zeigen, dass die Grenzspannung bei einer gering mächtigen LVS (H3 < H3 ) zunimmt. Jedoch sind bis zur kritischen Höhe H3 zusätzliche Biegemomente in der darüber liegenden Bodenplatte zu berücksichtigen. Das Biegemoment nimmt mit einer Verringerung der LVS-Mächtigkeit zu.

Approach to determine ultimate stress mobilization in the Interface of rigid inclusion head and load transfer platform
One field of application for rigid inclusions is the soil improvement for large-area structures such as (fibre-) reinforced slabs of logistics centers and other complexes. To optimise the slab (thickness and reinforcement), a load transfer platform (LTP) is usually installed above the columns. The aim of the LTP is to decouple the rigid inclusions from the structure and to enable a shallow foundation design of the slab. The interaction between columns, LTP and slab must be taken into account, which can cause additional stresses in the LTP and in the slab. In this paper, the approach proposed by french ASIRI recommendation for a granular LTP over rigid inclusions is presented, considering the conventional failure mechanism according to German standard DIN 4017. In a parameter study, influencing variables on the limit state of the LTP be evaluated. In addition, the results of FE calculations on an axisymmetric unit cell with a stiffness reduction of the surrounding soil are used. The FE calculations show that the allowable limit stress increase with a reduction of the LTP thickness, but up to the critical height additional bending moments in the slab must be taken into account. The bending moment increases with a reduction of the LTP thickness.

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Zu diesem Thema gab es im "Stahlbau", H. 11/1984, S. 333-337 einen Bericht und einen Verbesserungsvorschlag: Die "Lippe", damals "Nase" genannt, sollte als der schwächste Teil des Bauteiles angeschweißt werden. Um sich diesen Aufwand zu ersparen, hat die Firma veränderte Gußteile mit größeren "Lippen" hergestellt und durch weitere Versuche nachgewiesen, daß damit die Tragfähigkeit gesteigert wird. Die Auswertung dieser Versuche ergab, daß für M 18 und M 24 das Anschweißen nicht notwendig ist, da die Tragfähigkeit größer als die Zugkraft der Diagonalen ist. Für M 30 muß allerdings eine aus einem Diagramm ablesbare Abminderung angesetzt werden, so daß die zulässige Belastbarkeit der Diagonalen nicht voll ausnutzbar ist. Die Gründe hierzu werden dargelegt. Es werden außerdem Angaben über den Einfluß der Blechdicke auf die unmittelbare Tragfähgkeit des Anschlußbauteils gemacht, und es wird aufgezeigt, wie die gewünschte Tragfähigkeit für M 30 erreicht werden kann.

In früheren Berichten wurde eine Kalibrierung der Tragfähigkeit des Anschlusses an der jeweiligen Zugstange vorgenommen. Inzwischen können nach DIN 18800 - Nov. 1990 Bemessungslasten für die Zugstangen angesetzt werden, die vergleichsweise höher sind als die früheren zulässigen Lasten. Eine neue Kalibrierung wird somit erforderlich. Sie wird durchgeführt für verschiedene Materialgüten und Herstellungsarten der Zugstangen und in Analogie an frühere unterschiedliche Sicherheitsfaktoren für zwei sich unterscheidende Sicherheitsanforderungen an den Verband. Es ergeben sich größere Abminderungswerte, die aus Diagrammen je nach Winkelneigung des Verbandes entnommen werden können. Abschließend wird auf Probleme hingewiesen, die damals zwar ohne Bedeutung, jetzt aber infolge der größeren Bemessungswerte eine Rolle spielen können.

Horizontal liegende Kopfbolzendübel in dünnen Stahlbetonplatten erzeugen bei der Einleitung ihrer Längsschubkräfte Spaltzugbeanspruchung in Plattendickenrichtung. Für diesen Versagensmodus gibt es bislang in den Regelungen des Verbundbaus keine Angaben zur Dübeltragfähigkeit. Erste Versuchsergebnisse zeigen die Bedeutung der Bewehrung für das Tragverhalten. Sie geben auch Aufschluß über weitere Einflußgrößen wie die Betongüte, den Rand- und Achsabstand der Kopfbolzendübel. Ein Untersuchungsprogramm zur Erfassung der Dübeltragfähigkeit bei typischen Brückenquerschnitten wird vorgestellt.

Es wird ein mechanisches Modell vorgestellt, mit dem das Tragverhalten von Kopfbolzendübeln in Rippenzellen beschrieben werden kann. Unter Berücksichtigung der verschiedenartigen Bruchmechanismen werden halbempirische Traglastformeln hergeleitet. Der Vergleich mit internationalen Scherversuchen zeigt, daß mit den vorgeschlagenen Formeln eine zuverlässige Vorhersage der Traglast möglich ist. Aufgrund statistischer und wahrscheinlichkeitstheoretischer Untersuchungen werden Bemessungswerte hergeleitet.

Bericht über Belastungsversuche von Bruchsteinmauerwerk aus Sandsteinen. Es wird das Verformungsverhalten, Riss- und Bruchlasten und der Verformungsmodul untersucht. Besondere Aufmerksamkeit wird dem Einfluss von eingebetteten Bewehrungsstäben ("Vernadelung") gewidmet.

Die nach geltenden Vorschriften berechneten Mauerwerksquerschnitte weisen generell ein Verhalten auf, welches auf zusätzliche Tragreserven schliessen lässt. Diese werden auf eine eigentliche nichtlineare Spannungsverteilung sowie das Vorhandensein beschränkter Biegezugspannungen zurückgeführt.

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Die Regelungen in DIN EN 1993-1-1 zur Tragfähigkeit von Stabquerschnitten werden im Hinblick auf baupraktische Anwendungen und die bisher in Deutschland üblichen Nachweise kommentiert. Unklarheiten werden soweit wie möglich beseitigt und Orientierungshilfen für die Durchführung der erforderlichen Nachweise gegeben. Da die in DIN EN 1993-1-1 enthaltenen Interaktionsbeziehungen bereichsweise zu Bemessungsergebnissen führen, die auf der unsicheren Seite liegen (deutlich mehr als 10 %), werden alternative Nachweisbedingungen angegeben.

Bearing capacity of cross section according to DIN EN 1993-1-1 (part 1).
The rules in DIN EN 1993-1-1 for the bearing capacity of cross sections are commented with regard to practical applications and the common verifications used in Germany. Ambiguities are eliminated as far as possible and guidance for the application of the necessary verifications are given. Due to the fact that the interaction conditions in DIN EN 1993-1-1 are partly on the unsafe side (more than 10 %), alternative verification are recommended.

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Es wird der Einfluß des nichtlinearen Verhaltens der Verbundfuge zwischen Betonplatte und Stahlträger von Versuchsträgern bei verschiedenen Verdübelungsgraden auf das elastische und plastische Tragverhalten untersucht. Dazu wurde ein Computer-Programm entwickelt, um die elastischen und plastischen Grenzlasten, die Durchbiegung und den Endschlupf zwischen Betonplatte und Stahlträger von Einfeld-Verbundträgern zu ermitteln. Ein Verleich zwischen theoretisch berechneten Werten und Versuchsergebnissen zeigt gute Übereinstimmung.