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Holz ist ein Werkstoff mit langer Tradition und breitem Anwendungsspektrum. Der Beitrag gibt einen Einblick in die Methodenentwicklung für die numerische Simulation historischer Kulturgüter aus Holz mit der Finite-Elemente-Methode. Die vorgestellten Ansätze sind konsistent auf alle Klassen von Holzstrukturen übertragbar. Die Materialeigenschaften von Holz sind grundsätzlich nichtlinear, skalen-, richtungs-, klima- und zeitabhängig. In Holzstrukturen tragen u. a. auch Klebfugen, Lackierungen und Furniere wesentlich zum klimaabhängigen Strukturverhalten bei. An Strukturbeispielen werden die Einflüsse des Materials, der mechanischen und insbesondere der klimatischen Beanspruchungen auf das zeitabhängige Strukturverhalten sowie die Ansätze der numerischen Simulation zur Bewertung des Tragverhaltens von Holzstrukturen mit aktuellen Modellen verdeutlicht. Der vorliegende Beitrag wurde am 18. Oktober 2019 im Rahmen des 23. Dresdner Baustatik Seminars präsentiert.

New numeric simulation for old wooden structures
Wood is a construction material with a long tradition and a wide area of application. This contribution gives insight into the numerical simulation of historical wooden cultural heritage objects by means of the Finite Element Method. The material properties of wood are mutually non-linear, scale-, direction-, climate- and time-dependent. Within wood or timber structures, also glued joints, varnishes and veneers contribute to the climate-dependent structural behaviour. The influence of the material, the mechanical and the climate loadings on the time-dependent structural behaviour and the approaches of the numerical simulation for the evaluation of the wooden structures' load-bearing behaviour are represented by current models on structural examples. This contribution has been presented on 18 October 2019 at the “23. Dresdner Baustatik Seminar”.

Dieser Aufsatz beschreibt ein neuartiges Konzept für den Einsatz von Dünnglas im Glas- und Fassadenbau. Einleitend werden grundlegende Eigenschaften von Dünnglas vorgestellt und Konsequenzen für den Einsatz im Bauwesen abgeleitet. Im Weiteren wird die Idee einer möglichen innovativen Anwendung von Dünnglas präsentiert. Vielversprechend erscheint der Einsatz in Dünnglaspaneelen mit 3-D-gedruckten, eingeklebten und aussteifenden Kunststoffkernen. Erste kleinmaßstäbliche Prototypen und Designstudien wurden in einer Reihe von Masterarbeiten an der TU Delft untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse bestätigten das Potenzial von Dünnglas im Bauwesen. Aktuelle Untersuchungen am Institut für Baukonstruktion der TU Dresden beinhalten die Fortführung und Weiterentwicklung dieser Arbeiten. Auszugsweise werden hier erste Ergebnisse für 3-D-gedruckte Kunststoffkerne im Hinblick auf Material- und drucktechnische Eigenschaften sowie Anforderungen vorgestellt. Erkenntnisse zur reproduzierbaren Druckqualität und Formfindung ergänzen anschaulich die Ausführungen. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass Dünnglaspaneele mit eingeklebten, 3-D-gedruckten Kernen ein vielversprechendes Konzept für den Bau von leichten Fassadenelementen darstellen.

Material testings of 3-D printed cores for thin glass panels
This paper describes the use of thin glass in a new concept for glass and facade construction. First of all, the basic properties of thin glass are presented and consequences for its use in building construction are identified. Then, the concept of using thin glass facade panels with 3-D printed, adhesively bonded and stiffening polymer cores is presented. Small-scale prototypes and design studies were performed in a series of master theses at the TU Delft. The insights gained from these studies confirmed the potential of thin glass in building construction. Current investigations at the Institute of Building Construction at TU Dresden include the continued and further development of this work. First results for 3-D printed polymer cores with regard to their material and printing properties as well as the requirements are presented. Findings on reproducible printing quality and form finding supplement the designs in a clear manner. From the here presented studies, it is concluded that thin glass panels with adhesively bonded 3-D printed cores are a feasible and promising concept for the construction of lightweight façade panels.

Das Ermüdungsverhalten von Betonstahl, Spannstahl und Beton ist in den letzten Jahrzehnten immer stärker in den Fokus der Wissenschaft geraten. Neben den stetig steigenden Anforderungen an z. B. Brückenbauwerke und Windenergieanlagen, die längere Lebensdauern und dadurch höhere Anzahlen an Belastungszyklen fordern, werden neue Konstruktionen immer filigraner und schlanker unter Berücksichtigung der ressourcenschonenden Bauweise konstruiert. Zudem werden bestehende Bauwerke im Rahmen von Strukturwandlungen umfunktioniert und mit veränderten Einwirkungen belastet. Dadurch steigt der Einfluss des Ermüdungsverhaltens der Werkstoffe in der Tragwerksbemessung bedeutend. Diese Arbeit bezieht Teile der vorhandenen Erkenntnisse über die Ermüdung und die elektrische Widerstandsmessung aufeinander und stellt die durchgeführten dynamischen Versuche und den statischen Versuch mit entsprechender Kennwertauswertung und Analyse vor. Abschließend wird aufgeführt, dass die elektrische Widerstandsmessung ein vielversprechendes und zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Zustandsbewertung im Bereich des Ermüdungsphänomens ist, die Messmethode allerdings bezüglich der fehlerfreien Anwendbarkeit infolge sekundärer Messeinflüsse noch optimiert werden muss. Im Weiteren werden die Berechnungen und Auswertungen der Ermüdungsversuche dazu genutzt, einige europäische Bemessungsnormen und verschiedene Testergebnisse für das Ermüdungsverhalten von Betonstahl näher zu untersuchen und zu vergleichen.

The measurement of the electrical resistance used for a non-destructive method for reinforcing steel in concrete strained by fatigue-relevant loading
The fatigue behavior of reinforcing steel, prestressing steel and concrete has increasingly come into the focus of science in recent decades. In addition to the constantly increasing demands on, for example, bridge structures and wind turbines, which demand longer service lives and thus more load cycles, the designs of new constructions are designed increasingly filigree and slimmer. In addition, existing buildings are being converted in course of structural and social changes and are loaded with altered actions. As a result, the influence of the fatigue behavior of the materials on the structural analysis increases significantly. This work relates parts of the existing knowledge about fatigue and electrical resistance measurement to each other and presents the tests with the associated evaluation of physical values and analyses. Finally, it is stated that the electrical resistance measurement is a promising non-destructive test method for assessing the state of fatigue phenomenon, but the measuring method still has to be optimized with regard to its faultless applicability due to secondary measurement influences. In addition, the calculations and evaluations of the fatigue tests are used to examine and compare European design standards and various test results for the fatigue behavior of reinforcing steel in more detail.

Der klassische Entwurf von Schwingungstilgern für Systeme ohne eigene Dämpfung basiert auf einem einfachen Formelsatz nach Den Hartog. Um diesen anwenden zu können, ist das System mit n Freiheitsgraden vorweg durch Modaltransformation auf n formal entkoppelte Einmassenschwinger abzubilden. Im Ergebnis der Tilgerauslegung für eine zu tilgende Eigenschwingungsform liegen die zwei zugeordneten Resonanzspitzen auf gleicher Höhe. Für Systeme mit eigener Dämpfung existieren keine geschlossenen Formulierungen, wohl aber verschiedene iterative Verfahren zur optimalen Tilgerauslegung. Andererseits ist bekannt, dass die Wirksamkeit eines Tilgers sehr sensibel ist bezüglich geringer Änderungen von Systemdaten; so z. B. dem Verhältnis &eegr; zwischen Erreger- und Eigenfrequenz. Da dieses Verhältnis häufig in gewissen Schranken schwankt, liegt eine Zufallsverteilung für &eegr; auf der Hand. Es wird gezeigt, dass eine klassische Tilgerdimensionierung selbst für Originalsysteme mit Eigendämpfung zu einer ebenso guten Schwingungstilgung führt wie eine Tilgerauslegung mit iterativen Optimierungsverfahren.

Design of tuned mass dampers for damped structures with uncertain excitation
The classical design of tuned mass dampers (TMD) for undamped systems goes back to Den Hartog. In order to use this analytical code, systems with n degrees of freedom have to be decoupled by a modal transformation into a series of n single-degree-of-freedom oscillators. Then the classical design results in amplification functions with two identical peaks for each selected modal oscillator. For damped systems no closed-form design codes are available; however several iterative optimization procedures have been published to minimize and equalize the peaks. On the other hand it is wellknown that the performance of TMDs is very sensitive with respect to the system's data; for example the relation &eegr; between eigenfrequency and excitation frequency. Since this relation is a rather uncertain quantity in several applications &eegr; is taken as stochastic variable. It will be shown that the classical design for TMDs even applied to damped structures performs as good as iterative optimization procedures.

Nachrichten:
Die Kienlesbergbrücke von Ulm: Bravissimo für die Einladung
Neue Autobahnbrücke Saint George in Genua übergeben
Investitionsbeschleunigungsgesetz verabschiedet
Historische Brücken und Stege im alten und neuen Erfurt - Buch zur Erfurter Brückenbaugeschichte

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Zum Titelbild:
Vor dem Hintergrund gesellschaftlicher, klimatischer und technologischer Veränderungen ist das geotechnische Ingenieurwesen auf unterschiedlichsten Feldern mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Neuartige Fragestellungen an die Forschung in der Geotechnik resultieren insbesondere aus der Umstellung der Energieerzeugung und -speicherung auf erneuerbare Energien, dem Klimawandel und der Digitalisierung. Das vorliegende Heft der Bautechnik greift einige dieser aktuellen Fragestellungen auf. (Foto: Jorn Eriksen/Unsplash)

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Baugrundverfestigungen zur Erhöhung der Tragfähigkeit werden häufig mithilfe von Zementsuspensionen realisiert. Eine Alternative hierzu können polymermodifizierte Verfestigungskörper sein. Sie härten schneller aus als herkömmliche zementbasierte Mischungen. Zudem besitzen sie eine höhere Duktilität. Über die Variation der einzelnen Komponenten lassen sich die Eigenschaften gezielt in viele Richtungen steuern. Die erreichbaren Eigenschaften hängen allerdings teilweise stark von Baugrundbedingungen und Bodenzustand ab. Hierzu wurden weitreichende Untersuchungen an einem Boden-Kunststoffgemisch sowie einem Boden-Zement-Kunststoffgemisch durchgeführt. In Laborversuchen wurde insbesondere die Entwicklung der Druckfestigkeit in Abhängigkeit von der Aushärtezeit und dem Umgebungswassergehalt untersucht. Des Weiteren wurde das volumetrische Verhalten während der Erhärtungsreaktion analysiert. Es hat sich gezeigt, dass der Einsatz von Polymeren einen signifikant positiven Effekt auf die Aushärtegeschwindigkeit und, in Verbindung mit Zement, auf die Festigkeitserhöhung im Vergleich mit Zementsuspensionen hat. Insbesondere die sehr hohe Frühfestigkeit bietet einen Vorteil für bautechnische Zwecke, um bspw. im Havariefall schnell und effektiv in den Baugrund eingreifen zu können.

Soil improvement with rapidely curing polymers
Soil improvement to increase the soil strength is often reached using cement suspensions. An alternative to this can be polymer-modified grouted bodies. They harden faster than conventional cement-based-mixtures. They also have a higher ductility. The properties can be controlled in different ways by varying the individual components. However, the properties that can be achieved depend on the soil conditions and soil state. For this purpose, extensive investigations were carried out on a soil-polymer-mixture and a soil-cement-polymer-mixture. The development of the uniaxial compressive strength depending on the curing time and the surrounding water content was examined in laboratory tests. Furthermore, the volumetric behaviour during the hardening reaction and during the loading was analyzed. It has been shown that the application of polymers has a significantly positive effect on the curing time and, in connection with cement, on the magnitude of compressive strength in comparison with cement grouting. In particular, the very high innitial compressive strength can be useful for structural purposes, e. g. for quick and effective intervention in the building subsoil in case of foundation failure.

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Im Beitrag wird ein Bemessungsansatz für die Verbesserungswirkung organischer Böden durch Sandsäulen basierend auf den Ergebnissen einer Reihe von klein- und mittelmaßstäblichen Modellversuchen vorgestellt. Wesentliches Ziel der Modellversuche war die Antwort auf die Fragestellung nach der formstabilen Herstellbarkeit von nicht ummantelten Sandsäulen in weichen organischen Böden sowie deren resultierendes Last-Verformungsverhalten. Gegenstand der Untersuchungen war, neben dem Einfluss des gewählten Säulenherstellungsverfahrens, der Einfluss des organischen Anteils des Bodens als auch des gewählten Flächenverhältnisses. Die Ergebnisse der Modellversuche wurden in einer Modellfamilie zusammengefasst und auf In-situ-Verhältnisse extrapoliert. Als Grundlage eines Bemessungskonzepts wurde das in der Praxis für Baugrundverbesserungen etablierte Verfahren nach Priebe gewählt, dessen Erweiterung auf der Grundlage der eigenen Untersuchungsergebnisse erfolgte. Die Plausibilität und Validität der vorgeschlagenen Erweiterung konnte mit den Setzungsmessungen eines großmaßstäblichen Modellversuchs als auch anhand eines Bauvorhabens aus dem Straßenbau nachgewiesen werden. Abschließend wird auf die noch offengebliebenen Fragen zu dieser Baugrundverbesserungsmethode eingegangen.

Sand columns for ground improvement of soft organic soils
This paper presents the results of a series of small and medium scale model tests. The aim of the model tests was to investigate whether non-encased sand columns can be produced in soft organic soils and whether they remain dimensionally stable under load and can therefore be assigned to load transfer. In addition to the influence of the chosen column production method, the influence of the organic part of the soil as well as the chosen area ratio should be investigated. The results of the model tests were summarized in a model family and extrapolated to in situ conditions. The comparison with forecasts according to the design concept according to Priebe led to an extension of this design concept. The plausibility of this extension could be verified with the settlement measurements of a large-scale model test as well as of a road construction project. Finally, further necessary research activities within the scope of this question are discussed.

In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die die digitale Dokumentation auf Injektionsbaustellen nutzt, um automatisierte, baubegleitende Bauzeitenvorhersagen zu berechnen. Es wird gezeigt, dass die Genauigkeit der Vorhersagen jener von bisher üblichen händischen Vorhersagemethoden deutlich überlegen sein kann. Hierbei werden traditionelle statistische Methoden und Markow-Ketten innerhalb einer diskreten Ereignissimulation verwendet, um hypothetische Projektverläufe zu berechnen. Diese werden mit einer Monte-Carlo-Simulation in eine Vorhersage für die Gesamtbauzeit überführt. Die Daten wurden von der Renesco GmbH in Zusammenarbeit mit der eguana GmbH erhoben.

Construction time prediction of injections in tunnel construction
This paper presents a method that uses digital documentation on injection construction sites to calculate automated construction time forecasts during construction. It is shown that the accuracy of the prediction can be clearly superior to conventional manual prediction methods. Traditional statistical methods and Markov chains within a discrete event simulation are used to calculate hypothetical project progressions. These are converted into a prediction for the total construction time with a Monte-Carlo simulation. The data were collected by Renesco GmbH in cooperation with eguana GmbH.

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Der folgende Beitrag beschäftigt sich mit dem Einfluss von dynamischen Lasten auf den Reibungswinkel und die Kohäsion von Flüssigboden. Im Fokus der vorgestellten Untersuchungen lag die Beständigkeit der genannten bodenmechanischen Parameter gegenüber simulierten Schienenverkehrslasten, wie sie bspw. für Sohlauffüllungen unter Schienenverkehrswegen in Tunneln anzunehmen sind. Auf diese Zielstellung und auf die beim Tunnelbau überwiegend vorkommenden Bodenarten wurden angepasste Flüssigbodenrezepturen entwickelt. Dynamisch belastete und nicht belastete Probekörper wurden hergestellt und nach einer 28-tägigen Lagerung hinsichtlich ihrer Kohäsion und ihres Reibungswinkels miteinander verglichen. Für die gewählten Randbedingungen konnte dabei kein nachteiliger Einfluss der dynamischen Belastung auf die untersuchten Rezepturen festgestellt werden.

About the behavior of liquid soil under dynamic load
The following article deals with the behaviour of liquid soil under dynamic loading. The focus was on the resistance of the soil-mechanical parameters against simulated rolling loads such as those to be assumed for fillings under railways in tunnels. Liquid soil recipes adapted to the objectives and to the soil types predominantly found in tunnel construction were developed. Specimens that were dynamically loaded and not dynamically loaded were produced and, after 28 days of hermetic storage, compared with each other with regard to their cohesion and their angle of friction. For the selected boundary conditions, no adverse influence of the dynamic load on the investigated formulations could be determined.

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Im Zuge der Baumaßnahme der “B 50 neu” entstand mit der Hochmoselbrücke im Kreis Bernkastel-Wittlich die zweithöchste und längste Straßenbrücke Deutschlands. Im Gründungsbereich auf der Eifelseite ist der Hang tiefgründig verwittert und gestört und aufgrund einer Hangneigung von im Mittel 25° konnte mit den vorliegenden geotechnischen Kennwerten keine normative Standsicherheit nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde in einem langjährigen Messprogramm eine langsame, aber stetige, hangabwärts gerichtete Verformung des in geologischen Karten als Rutschhang gekennzeichneten Hangs von 0,6 mm/Jahr gemessen. Um diese Hangverformungen zu verhindern und gleichzeitig die Gesamtstandsicherheit des Hangs auf ein normatives Sicherheitsniveau zu erhöhen, wurde eine konstruktive Hangsicherung in Form von sechs großformatigen Dübelschächten geplant und ausgeführt. Die Stahlbetonschächte reichen bis in eine Tiefe von rd. 40 m und weisen einen Außendurchmesser von 6,6 m bei einer Wandstärke von rd. 1 m auf. Die Dübelschächte wurden in zwei Reihen mit jeweils drei Schächten zwischen den im Steilhang gegründeten Brückenpfeilern hergestellt und am Kopf mit 55 m langen Litzenankern unterhalb der gemessenen Bewegungsfuge rückverankert. Dieser Beitrag hebt einzelne Aspekte dieser Planung, wie bspw. die geführten Standsicherheitsnachweise, hervor und gibt weiterhin einen Einblick in die Bauausführung und die während der Aushubarbeiten angetroffene Geologie.

Planning and construction of large-format dowel shafts at the Hochmosel bridge
In the course of the construction of the B 50 neu, the second tallest and longest road bridge in Germany, the Hochmosel bridge, was built in the district of Bernkastel-Wittlich. In the area of the bridge foundations, the subsoil of the Eifel slope is deeply weathered and disturbed and due to an inclination of 25° in average, the normative stability could not be verified with the present geotechnical parameters. In addition, a long lasting measurement program showed a slow but constant movement of the slope by 0.6 mm per year. To prevent such movements and to increase the overall stability of the slope, a slope protection with six massive dowel shafts was designed and installed. These dowel shafts are made of reinforced concrete, reaching down to about 40 m with an outer diameter of 6.6 m and a wall thickness of about 1 m. Installed in two rows between the bridge foundations on the steep slope they are in addition anchored at the head with 55 m long anchors reaching down below the sliding joint. This article highlights geotechnical aspects of the design and gives insights into the construction works and the geology encountered during the excavation work.

Der rd. 190 m hohe Omniturm wurde in den Jahren 2016-2019 im Zentrum des Bankenviertels in Frankfurt am Main erbaut und ist auf einer Kombinierten Pfahl-Plattengründung (KPP) gegründet. Das Umfeld der Baumaßnahme ist geprägt durch sehr beengte Platzverhältnisse und die benachbarten Hochhäuser Commerzbank, Japan Center, Garden Tower und Deutsche Bank mit bis zu fünf Untergeschossen. Die rd. 16 m tiefe Baugrube wurde mithilfe einer Teildeckelbaulösung hergestellt, bei der die späteren Untergeschossdecken die horizontale Stützung des Verbaus übernahmen. Zur Gewährleistung der Sicherheit gegen Aufschwimmen der Baugrube wurde eine innen liegende Wasserhaltung zur Entspannung der wasserführenden Kalkstein- und Sandlagen betrieben. Mit dem Beitrag werden die wesentlichen Aspekte des Baugrubenverbaus und des Aussteifungssystems, der Wasserhaltungsmaßnahmen sowie der KPP dargestellt.

High rise building Omniturm - construction pit and foundation under complex urban site conditions
The approximately 190 m high Omniturm was built from 2016 to 2019 in the center of the financial district of Frankfurt am Main, Germany and is founded on a piled raft. The area surrounding the construction project is characterised by very limited space and the neighbouring high rise buildings Commerzbank, Japan Center, Garden Tower and Deutsche Bank with up to five underground levels. The approximately 16 m deep excavation pit was constructed using a top-down solution in which the later basement floors provided the horizontal support for the retaining wall. To ensure the safety against uplift of the excavation pit, a ground water relief of the limestone and sand layers was carried out. Within the scope of this article the main aspects of the retaining construction and the supporting system, the ground water relief measures and the piled raft foundation are presented.

Mit der 151. Sitzung am 30. Januar 2020 in Köln konnte der Arbeitskreis “Baugruben” die Überprüfung und Anpassung aller Kapitel im Rahmen der geplanten 6. Auflage abschließen. Es wurde ein kleines Redaktionsteam gebildet, das nach sieben Webkonferenzen die finalen Versionen der einzelnen Kapitel fertiggestellt und an den Verlag weitergeleitet hat. Im Beitrag werden die wesentlichen Änderungen seit dem Jahresbericht 2019 vorgestellt.

Report of the working group for recommendations on excavations: notes for the 6th edition EAB
The working group “Excavations” of the German Geotechnical Society has completed the revision of all chapters of the designated 6th edition of the Recommendations on Excavations at the 151st meeting on January 30, 2020 in Cologne. A small editorial team was formed, which after seven web conferences completed the final versions of the individual chapters and forwarded them to the publisher. The article presents the main changes since the 2019 annual report.