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Volkmer, Thomas; Glaunsinger, Martin; Mannes, David; Niemz, Peter; Sonderegger, WalterUntersuchungen zur Wasserdampfdurchlässigkeit von Beschichtungen auf Holz für den AußenbereichBauphysik3/2015186-195Fachthemen

Abstract

Es wurden vier kommerziell erhältliche Beschichtungssysteme bestehend aus Grundierung und Deckschicht für den Fassaden- und Fensterbereich auf Fichtenholzproben appliziert. Bei diesen Systemen wurden in der Grundierung bzw. in der Deckschicht folgende Bindemittel eingesetzt: Alkydharze, Acrylate, Hybridsysteme, modifizierte PU-Systeme, Co-Polymere und mineralische Bindemittel. Jedes der vier Systeme wurde mit drei verschiedenen Schichtdicken aufgetragen und hinsichtlich des Wasserdampfdiffusionswiderstandes bewertet. Dabei erfolgten die Messungen im Dry-cup- und Wet-cup-Modus mit unterschiedlicher Ausrichtung der Probe im Diffusionsstrom. Die µ-Werte und die Diffusionskoeffizienten der Proben zeigten dabei eine deutliche Abhängigkeit von der Dicke der Beschichtung. Des Weiteren kann abgeleitet werden, dass bei steigender Materialfeuchte der Diffusionswiderstand sinkt. Systeme basierend auf Alkydharzen sind speziell bei tiefen Substratfeuchten (4 bis 6 %) sehr dicht und wirken sperrend gegenüber dem Wasserdampfdiffusionsstrom. Demgegenüber sind Systeme mit mineralischem Aufbau deutlich diffusionsoffener. Diese Systemabhängigkeit ist bei höheren Feuchten (22 bis 24 %) nicht mehr vorhanden, da in diesem Fall alle untersuchten Systeme ein diffusionsoffenes Verhalten zeigen.

Investigations on water vapour permeability of wood coatings for exterior use.
Four commercially available coating systems including primer and top coat for façades and windows were applied to spruce samples. The systems were based on alkyd resins, acrylates, hybrid systems, modified PU systems, co-polymers and mineral binders. Each of the four systems was applied with 3 different thicknesses for measuring the water vapour resistance. The measurements were done in the dry-cup and wet-cup mode and with different orientations of the sample in the diffusion flow. The µ-values and the diffusion coefficients show a clear correlation to the thickness of the coating. Further an increase of the moisture content reduces the vapour resistance. Systems based on alkyd resin are very closed and block the water vapour especially at low moisture contents (4-6 %). On the contrary systems based on mineral binders are much more open and let the vapour pass through. This dependency on the binder system is not obvious for higher moisture contents (22-24 %). In this case all analysed variations were vapour permeable.

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Volkmer, Thomas; Glaunsinger, Martin; Mannes, David; Niemz, Peter; Sonderegger, WalterUntersuchungen zur Wasserdampfdurchlässigkeit von Beschichtungen auf Holz für den AußenbereichBauphysik3/2015186-195Fachthemen

Abstract

Es wurden vier kommerziell erhältliche Beschichtungssysteme bestehend aus Grundierung und Deckschicht für den Fassaden- und Fensterbereich auf Fichtenholzproben appliziert. Bei diesen Systemen wurden in der Grundierung bzw. in der Deckschicht folgende Bindemittel eingesetzt: Alkydharze, Acrylate, Hybridsysteme, modifizierte PU-Systeme, Co-Polymere und mineralische Bindemittel. Jedes der vier Systeme wurde mit drei verschiedenen Schichtdicken aufgetragen und hinsichtlich des Wasserdampfdiffusionswiderstandes bewertet. Dabei erfolgten die Messungen im Dry-cup- und Wet-cup-Modus mit unterschiedlicher Ausrichtung der Probe im Diffusionsstrom. Die µ-Werte und die Diffusionskoeffizienten der Proben zeigten dabei eine deutliche Abhängigkeit von der Dicke der Beschichtung. Des Weiteren kann abgeleitet werden, dass bei steigender Materialfeuchte der Diffusionswiderstand sinkt. Systeme basierend auf Alkydharzen sind speziell bei tiefen Substratfeuchten (4 bis 6 %) sehr dicht und wirken sperrend gegenüber dem Wasserdampfdiffusionsstrom. Demgegenüber sind Systeme mit mineralischem Aufbau deutlich diffusionsoffener. Diese Systemabhängigkeit ist bei höheren Feuchten (22 bis 24 %) nicht mehr vorhanden, da in diesem Fall alle untersuchten Systeme ein diffusionsoffenes Verhalten zeigen.

Investigations on water vapour permeability of wood coatings for exterior use.
Four commercially available coating systems including primer and top coat for façades and windows were applied to spruce samples. The systems were based on alkyd resins, acrylates, hybrid systems, modified PU systems, co-polymers and mineral binders. Each of the four systems was applied with 3 different thicknesses for measuring the water vapour resistance. The measurements were done in the dry-cup and wet-cup mode and with different orientations of the sample in the diffusion flow. The µ-values and the diffusion coefficients show a clear correlation to the thickness of the coating. Further an increase of the moisture content reduces the vapour resistance. Systems based on alkyd resin are very closed and block the water vapour especially at low moisture contents (4-6 %). On the contrary systems based on mineral binders are much more open and let the vapour pass through. This dependency on the binder system is not obvious for higher moisture contents (22-24 %). In this case all analysed variations were vapour permeable.

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Volkmer, Thomas; Glaunsinger, Martin; Mannes, David; Niemz, PeterUntersuchungen zum Einfluss der Feuchtigkeit auf die Haftfestigkeit von Oberflächenbeschichtungen auf HolzBauphysik6/2014337-342Fachthemen

Abstract

Es wurden vier verschiedene kommerziell verfügbare Beschichtungssysteme auf Fichtenholz appliziert und anschließend nach drei unterschiedlichen Prozeduren konditioniert: Lagerung im Normalklima bei 20 °C/65 % relativer Luftfeuchte, Behandlung mit flüssigem Wasser im Bereich des Übergangs zwischen Beschichtung und Holz und Konditionierung im Dampfdruckgefälle bis zur Einstellung eines konstanten Dampfstroms. Es konnte ein deutliche Abhängigkeit der Haftfestigkeit von der Konditionierungsart festgestellt werden. Allgemein ist bei einer Auffeuchtung mit einer Reduzierung der Haftung zu rechnen. Diese feuchteabhängige Abnahme ist auf die verringerte Materialfestigkeit der Beschichtung selbst als auch auf die reduzierte Adhäsion zurückzuführen. Weiter können lokale Quellungsunterschiede bei Fichte zwischen Früh- und Spätholz zur Einleitung von zusätzlichen Kräften in das System führen und somit eine Scherbelastung zwischen Beschichtung und Holz verursachen. Die Zusammensetzung der Systeme sowie Schichtdicke und Schichtenanzahl haben einen Einfluss auf die Haftfestigkeit, wobei Systeme mit Schichtdicken im Bereich von 130 µm relativ niedrige Haftfestigkeitswerte zeigen. Aufgrund von Praxistests muss dieser Sachverhalt aber nicht mit der Dauerhaftigkeit eines Systems korrelieren.

Investigations on the influence of moisture on the adhesion strength of surface coating of wood.
Four different commercially available coating systems have been applied on spruce boards. After application the prepared samples have been conditioned in 3 different environments: standard climate corresponding to 20 °C/ 65 % relative humidity, application of fluid water at the transition zone between wood and coating and in a constant water vapour flow caused by a vapour gradient in the system. Regarding the conditioning procedure a clear dependency with the adhesion strength could be analysed. General increasing humidity causes a reduction of adhesion. The humidity based reduction is related to the loss of material strength of the coating and the reduced adhesion between wood and coating. Further local swelling differences between late and early wood in spruce can induce new forces in the system which creates a shear load in the transition zone wood and coating. The composition of the systems as well as thickness and the number of layers influence the adhesion strength too. Systems with thicknesses of about 130 µm seem to be less strength than thinner ones. But based on practical tests the adhesion strength does not always correspond to the performance and durability of the system.

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Volkmann, Günther M.; Reith, Marco; Berner, ThomasThe AT - Casing System / Das AT - HüllrohrsystemGeomechanics and Tunnelling1/201241-48Topics

Abstract

Recent developments show that special measures like pipe umbrellas are being used more often in continuous tunnelling, and already have to be planned during the design phase. The AT - Casing System, already in successful use for some decades in sequential tunnelling and in geotechnical engineering, has recently seen increasing use in TBM tunnelling. According to the type of pipe used, the system can be used to support the surrounding ground, for grouting measures or for drainage. An example calculation is intended to demonstrate the potential of advance support over a fault zone and point out some possible optimisations of the load-bearing capacity. Finally, the system is presented through the example of the New Kaiser Wilhelm Tunnel in Germany. On this project, the AT - Pipe Umbrella System was combined with the AT - GRP Injection System in order to gain the advantages of both.
Die letzten Entwicklungen zeigen, dass Sondermaßnahmen wie Rohrschirme im kontinuierlichen Vortrieb häufiger eingesetzt werden und bereits im Planungsstadium berücksichtigt werden. Das AT - Hüllrohrsystem wird bereits seit einigen Jahrzehnten im zyklischen Vortrieb und in der Geotechnik erfolgreich eingesetzt und in letzter Zeit auch vermehrt in Verbindung mit TVM. Je nach eingesetztem Rohrtyp kann es zum Stützen des Baugrunds, für Injektionsmaßnahmen oder für Dränagearbeiten eingesetzt werden. Ein Rechenbeispiel soll das Potenzial einer vorrauseilenden Stützung über eine Störungszone veranschaulichen und mögliche Optimierungen der Tragkraft aufzeigen. Zum Abschluss wird noch anhand des Projektbeispiels Neuer Kaiser Wilhelm Tunnel (Deutschland) eine exemplarische Anwendung dieses Systems erläutert. Bei diesem Projekt wurde das AT - Rohrschirmsystem mit dem AT - GFK-Injektionssystem kombiniert, um die jeweiligen Vorteile zu nutzen.

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Volkmann, Günther M.Tunnel pre-support using pipe umbrellas - Technical developments and their advantages / Tunnel-Voraussicherung mit Rohrschirmen - Technische Entwicklungen und deren VorteileGeomechanics and Tunnelling5/2018582-588Topics

Abstract

Pipe umbrella support systems have been used successfully for tunnelling in challenging ground conditions since the 1970s. The single umbrella pipes are installed stepwise and parallel to the later installed saw-tooth shaped primary lining by connecting pipe pieces to each other. The connections are the weakest link of the support system, so recent developments in this field also have an effect on system performance. The development of both machinery and connection types have a major influence on pipe umbrella design for tunnelling. This includes not only simple parameters like installation length or tube dimension but also the connection type. So a conventional pipe umbrella design is not as cost-efficient as current technical possibilities allow, because material as well as time savings are missed. This article explains possible optimisations for pipe umbrella supported tunnels with simple examples to show cost-optimised design principles regarding time and material.
Seit den 1970er-Jahren werden Rohrschirmsysteme erfolgreich im Tunnelbau in schwierigen Baugrundverhältnissen eingesetzt. Die einzelnen Rohrschirmrohre werden mittels Verbindungen bei der Installation etappenweise verlängert und der somit entstehende Rohrstrang parallel zur späteren Tunnellaibung eingebohrt. Die Verbindungen sind das schwächste Glied des Stützsystems, sodass neue Entwicklungen in diesem Bereich auch die Systemleistung positiv beeinflussen. Jüngste Entwicklungen von Bohrgeräten und Verbindungsarten haben großen Einfluss auf die Planung eines Rohrschirms im Tunnelbau. Dazu gehören nicht nur einfache Parameter wie Einbaulänge oder Rohrdimension, sondern auch die Verbindungen. Deshalb ist eine herkömmliche Rohrschirmplanung im Vergleich zu den heutigen technischen Möglichkeiten nicht kosteneffizient, da weder Materialeinsparungen noch Zeiteinsparungen genutzt werden können. Dieser Beitrag erläutert Optimierungsmöglichkeiten für Tunnelvortriebe mit Rohrschirmstützung anhand einfacher Beispiele, um kostenoptimierte Ausführungsprinzipien hinsichtlich Zeit und Material aufzuzeigen.

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Volke, E.Rückblick auf den Stahlbrückenbau der Nachkriegsjahre - Entwicklungen und ErfahrungenStahlbau9/2001642-660Fachthemen

Abstract

Der Aufsatz befaßt sich in einem Rückblick mit dem Stahlbrückenbau in Deutschland nach dem II. Weltkrieg, etwa im Zeitraum von 1945 bis Mitte der 1980er Jahre, und beschreibt an ausgeführten Beispielen die Entwicklungen in dieser Zeit und die mit ihnen gemachten Erfahrungen. Den Ausgang bildet der Wiederaufbau der zerstörten Rheinbrücken, der zunächst in der alten Form als Nietkonstruktion, dann aber zunehmend unter Benutzung von Neuentwicklungen und der neuen Verbindungstechnik, das Schweißen, erfolgte. Als wichtigste Neuerung wird die Einführung der orthotropen Platte sowie deren Einbindung in das Haupttragwerk gesehen. Damit war die Voraussetzung zur wirtschaftlichen Weiterentwicklung bekannter Systeme sowie zur Neuentdeckung des Schrägseilsystems geschaffen. Hierauf wird, wegen seiner besonderen Bedeutung für den Großbrückenbau, näher eingegangen. Daneben wird die parallel verlaufende Entwicklung des Verbundsystems aufgezeigt.

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Volke, E.Bau einer neuen Hochbrücke über den Nordostseekanal bei Brunsbüttel.Stahlbau4/1980124-125Berichte

Abstract

No short description available.

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Volke, E.Die Strombrücke im Zuge der Nordbrücke Mannheim - Ludwigshafen (Kurt-Schumacher-Brücke).Stahlbau6/1973161-172Fachthemen

Abstract

No short description available.

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Volke, E.Die Strombrücke im Zuge der Nordbrücke Mannheim - Ludwigshafen (Kurt-Schumacher-Brücke).Stahlbau5/1973138-152Fachthemen

Abstract

No short description available.

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Volke, E.Die Strombrücke im Zuge der Nordbrücke Mannheim - Ludwigshafen (Kurt-Schumacher-Brücke).Stahlbau4/197397-105Fachthemen

Abstract

No short description available.

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Volger, A. H.Behandlung linearer Gleichungssyteme in der Nähe der Singularität.Bautechnik8/1968262-266

Abstract

Für lineare Gleichungssysteme und die Inversion von Matrizen wird gezeigt, wie durch Verminderung der Reihenzahl und anschliessendes schrittweises Erweitern numerisch optimale Ergebnisse vor allem in der Nähe der Singularität erreicht werden können. Die Methode kann dazu dienen, in der Nähe der Singularität möglichst allen echten Informationsgehalt nutzbar zu machen.

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Volderauer, Christian; Galler, Robert; Marcher, Thomas3-dimensional numerical calculations for tunnels with high overburden / Dreidimensionale numerische Berechnungen für tiefliegende TunnelbauvorhabenGeomechanics and Tunnelling4/2013355-361Topics

Abstract

The present article discusses the results of 3D numerical simulations of a deep section of the west bore of the Gotthard Base Tunnel in the geological formation of the Clavaniev Zone. For the calibration of the numerical model, the geological and geotechnical documentation from both the design and the construction phase as well as the daily and monthly reports from the site were made available by the AlpTransit Gotthard AG. Working from this documentation, three-dimensional simulations were performed with various material models. The objective of the investigations was to realistically determine geotechnical data, both for the deformation of the sidewalls and in an axial direction ahead of the face, for future 3D calculations of deep tunnels.
Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse dreidimensionaler numerischer Simulationen eines tiefliegenden Abschnitts der Weströhre des Gotthard Basistunnels in der geologischen Formation der Clavaniev Zone diskutiert. Für die Eichung des numerischen Modells wurden von der AlpTransit Gotthard AG die geologische und geotechnische Dokumentation sowohl aus der Planungs- als auch der Ausführungsphase sowie die Tages- und Monatsberichte der Baustelle zur Verfügung gestellt. Auf Basis dieser Dokumentation wurden dreidimensionale Simulationen unter Verwendung verschiedener Materialmodelle durchgeführt. Zielsetzung der Untersuchungen war, die geotechnischen Messergebnisse, sowohl die Verschiebungen der Laibung als auch jene in axialer Richtung vor der Ortsbrust für zukünftige dreidimensionale Berechnungen tiefliegender Tunnel realgetreu ermitteln zu können.

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Voland, Katja; Westendarp, AndreasPositionspapier "Beton ohne Steinkohlenflugasche" - Veränderung der Betonbauweise aufgrund abnehmender Verfügbarkeit von Steinkohlenflugasche und anderen Kraftwerksnebenprodukten als Zusatzstoffe für BetonBeton- und Stahlbetonbau4/2021322-325Berichte

Abstract

Aufgrund des schrittweisen Ausstiegs aus der Kohleverstromung stehen bereits heute deutlich geringere Mengen an in Deutschland produzierten Steinkohlenflugaschen zur Verfügung. Spätestens im Jahr 2038 wird ihr Anteil auf null fallen. Der Deutsche Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV) sowie die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) verfolgen mit diesem Positionspapier das Ziel, alle am Bau Beteiligten über die daraus resultierenden Lieferengpässe von Steinkohlenflugasche zu informieren und Verständnis dafür zu schaffen. Zudem zeigen sie in diesem Papier erste Lösungsansätze auf, um die negativen Auswirkungen auf die Betonbauweise weitestgehend zu minimieren.

Position paper “Concrete without hard coal fly ash” - Change in concrete construction due to decreasing availability of hard coal fly ash and other power plant by-products as additives for concrete
Due to the gradual phase-out of coal-fired power generation, significantly lower volumes of hard coal fly ash produced in Germany are already available today. By 2038 at the latest, their share will fall to zero. The German Society for Concrete and Construction Technology (DBV) and the Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) are pursuing the aim of this position paper to inform all those involved in construction about the resulting supply bottlenecks of hard coal fly ash and to create understanding. In addition, in this paper they show initial approaches to solutions to minimize the negative effects on concrete construction as far as possible.

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Vojcova, O.Fernsehturm Bratislava-Kamzik in der CSSR.Stahlbau12/1975376-378Berichte

Abstract

No short description available.

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Voit, Klaus; Zeman, Oliver; Murr, Roland; Bergmeister, Konrad; Arnold, RolandAufbereitung und Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial beim Brenner BasistunnelBeton- und Stahlbetonbau12/2015832-844Fachthemen

Abstract

Bei der Errichtung von langen Tunnel fallen große Mengen an Tunnelausbruchmaterial an, welche bei entsprechender Aufbereitung einer Wiederverwertung zugeführt und für eine - zumindest teilweise - Eigenversorgung des Bauvorhabens mit aufbereiteten Gesteinskörnungen verwendet werden können. Diese Vorgangsweise birgt nicht nur ein Einsparungspotenzial hinsichtlich Anschaffung, Lagerung und Transport von Baustoffen, die ansonsten zugeführt werden müssten, sondern trägt neben einer Verringerung der Umweltbelastungen auch zur Reduzierung des benötigten Deponievolumens und damit zu einer Kostenersparnis bei.
Die Strategie eines umfangreichen Materialrecyclings wurde bereits beim Bau des Lötschberg und Gotthard Basistunnels erfolgreich umgesetzt. Aus diesem Grund gibt es auch im Zuge der Errichtung des Brenner Basistunnels Bestrebungen, eine größtmögliche Wiederverwertung von ausgebrochenem Gesteinsmaterial zu erreichen. Hier erfolgt derzeit u. a. der Vortrieb des Zufahrtstunnels Wolf in Steinach am Brenner, bei welchem Gesteine der Bündnerschieferserie ausgebrochen werden.
Aufbauend auf im Vorfeld getätigte Untersuchungen werden hier seit Herbst 2014 die höherwertigen Kalkschiefer der Bündnerschieferserie mittels dreistufigem Brechersystem und einer leistungsstarken Nassaufbereitung im Bereich der Deponie Padastertal aufbereitet und v. a. als Gesteinskörnung für Spritz- und Konstruktionsbeton sowie als Drainagekies für die Errichtung des Bauloses verwertet.

Processing and recycling of tunnel excavation material at the Brenner Base Tunnel
During the construction of major tunnels large quantities of excavation material are generated, that - if suitably treated and processed - can be recycled as aggregate and be used in the construction of the tunnel itself. This approach generates numerous benefits regarding the costs for material procurement, storage and transport. In addition, reduction of environmental impact and demand for landfill volume can be achieved.
The strategy of an extensive material recycling has already been successfully implemented in the construction of the Swiss Lötschberg and Gotthard base tunnel. For this reason there are significant efforts to achieve an equal high level of recycling of tunnel excavation material in the course of the construction of the Brenner Base Tunnel. There, tunnel driving of the access tunnel Wolf in Steinach am Brenner is currently ongoing and rocks of the Bündner Schists are being excavated.
Building on the results of previous studies, calcareous schists of higher quality from Wolf have been recycled since autumn 2014 using a three-stage rock crushing system followed by a high performing wet-processing of the aggregates at the area of the Padastertal landfill site. The processed material is used primarily as aggregate for shotcrete and structural concrete as well as draining gravel.

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Voit, Klaus; Neyer, Andreas; Schwenn, Michael; Zeman, OliverExperimentelle Ermittlung von Reibungsbeiwerten bei Steinstützkörpern aus NatursteinMauerwerk4/2020238-247Berichte

Abstract

Böschungs-, Ufer- und Sohlsicherungen aus Naturstein erfreuen sich als naturnahe konstruktive Maßnahmen zunehmender Beliebtheit. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können Steinkonstruktionen unterschieden werden in (1) solche mit stützender Wirkung, welche durch Schlichten oder Setzen errichtet werden, und in (2) Steinkörper und Berollungen, deren Herstellung durch Schütten oder Werfen erfolgt und die rein durch ein Beschweren der Böschung wirken. Bei Steinstützkörpern handelt es sich generell um vergleichsweise flexible Konstruktionen, die Verformungen im Dezimeterbereich aufnehmen können. Dabei erfolgt die Kraftübertragung im unvermörtelten Zustand von Stein zu Stein bzw. bei Versetzen der Steine im Mörtelbett über die Mörtelfuge. Durch die Reibung bzw. Reibungskraft zwischen den Steinen bzw. Mörtel und Stein können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die bspw. einem auftretenden Erddruck entgegenwirken.
Für Steinstützkörper gibt es bislang einige bestehende Ansätze für deren Bemessung, es wird jedoch nicht spezifisch auf den Nachweis der inneren Standsicherheit (Gleiten und Kippen in der Lagerfuge, mechanisches Steinversagen) eingegangen. Bei gegenständlichem Forschungsvorhaben wird versucht, Kennwerte für die Bemessung von Steinstützkörpern experimentell zu erfassen, um in einem nächsten Schritt Rückschlüsse auf die innere Standsicherheit von Steinstützkörpern ziehen zu können.

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Voit, Klaus; Neyer, Andreas; Schwenn, Michael; Zeman, OliverExperimentelle Ermittlung von Reibungsbeiwerten bei Steinstützkörpern aus NatursteinBautechnik12/2019919-928Aufsätze

Abstract

Böschungs-, Ufer- und Sohlsicherungen aus Naturstein erfreuen sich als naturnahe konstruktive Maßnahmen zunehmender Beliebtheit. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können Steinkonstruktionen unterschieden werden in (1) solche mit stützender Wirkung, welche durch Schlichten oder Setzen errichtet werden, und in (2) Steinkörper und Berollungen, deren Herstellung durch Schütten oder Werfen erfolgt und die rein durch ein Beschweren der Böschung wirken. Bei Steinstützkörpern handelt es sich generell um vergleichsweise flexible Konstruktionen, die Verformungen im Dezimeterbereich aufnehmen können. Dabei erfolgt die Kraftübertragung im unvermörtelten Zustand von Stein zu Stein bzw. bei Versetzen der Steine im Mörtelbett über die Mörtelfuge. Durch die Reibung bzw. Reibungskraft zwischen den Steinen bzw. Mörtel und Stein können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die bspw. einem auftretenden Erddruck entgegenwirken.
Für Steinstützkörper gibt es bislang einige bestehende Ansätze für deren Bemessung, es wird jedoch nicht spezifisch auf den Nachweis der inneren Standsicherheit (Gleiten und Kippen in der Lagerfuge, mechanisches Steinversagen) eingegangen. Bei gegenständlichem Forschungsvorhaben wird versucht, Kennwerte für die Bemessung von Steinstützkörpern experimentell zu erfassen, um in einem nächsten Schritt Rückschlüsse auf die innere Standsicherheit von Steinstützkörpern ziehen zu können.

Experimental determination of friction coefficients in the context of natural stone structures
Protection constructions for slopes, banks and riverbeds using natural stones are becoming increasingly popular. When considering their operating principle, (1) natural stone structures with a supporting effect and (2) stone structures, that function solely by their weight, can be distinguished. The former is erected by exact placement of the individual stones, while weight effects can also be achieved by a thrown or dumped stone mass. Nevertheless, natural stone structures show a comparatively flexible design that can endure displacements in the order of some decimeters. Transmission of forces takes place stone to stone in case of non-mortared construction or via mortar material in case of mortared joints. Friction forces are transferred accordingly between the rocks or rock and mortar and can counteract possibly occurring earth pressure.
There are a few approaches concerning structural design and dimensioning of natural stone structures, specific static analysis and calculations regarding the inner stability (sliding and toppling in the horizontal joint as well as mechanical rock failure) of these structures are missing. In this research project, attempts are made to experimentally deduce characteristic values for the design of natural rock structures and drawing conclusions about the inner stability of rock protection structures in a subsequent step.

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Voit, Klaus; Hron, Johannes; Frei, Gerhard; Peter, Mathias; Reisenhofer, Felix; Rottensteiner, Josef; Zeman, OliverStein-Betonmörtel-Interaktion bei vermörtelten Steinstützkörpern aus NatursteinBautechnik8/2022604-613Aufsätze

Abstract

Stütz- und Schutzkonstruktionen aus Naturstein zählen zu Standardbauwerken im Straßen- und Eisenbahnbau sowie im angrenzenden Ingenieurbau. Dabei wird zwischen unvermörtelten und vermörtelten Steinkonstruktionen unterschieden, wobei bei Letzteren die Fugenausbildung mittels Betonmörtel erfolgt. Diese Ausbildung der Fuge dient zur Verbesserung der Kraftübertragung zwischen den einzelnen Steinen, führt zu einer Reduzierung von Bauwerksverformungen und bringt gegenüber unvermörtelten Konstruktionen insgesamt eine Erhöhung der inneren Standsicherheit mit sich. Durch die Interaktion zwischen Stein und Betonmörtel können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die insbesondere einem auftretenden Erddruck entgegenwirken: die Scherparameter Kohäsion (Haftfestigkeit) und Reibungswinkel bauen einen Widerstand gegen mögliche Schubbeanspruchung auf und spielen eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Tragfähigkeit derartiger Bauwerke. In dieser Studie wird versucht, mittels experimenteller Laborversuche eine quantitative Abschätzung von Werten für Haftfestigkeit und Reibungswinkel abzuleiten. Darüber hinaus sollen die Eigenschaften von üblicherweise verwendeten Betonmörteln erfasst werden. Übergeordnetes Ziel ist es, Rückschlüsse auf die innere Stabilität derartiger Steinstützkörper zu ziehen und so Grundlagen für die Bemessung von Steinstützkörpern darzulegen.

Rock-mortar-interaction in mortared natural stone structures
Support and protection structures made of natural stones are now among the standard applications in road and railroad construction and related civil engineering works. A distinction is made between non-mortared and mortared constructions, with the latter using concrete mortar to form the joints crease in inner stability of the structures. Concrete mortar improves the adhesive bond between the individual rocks reducing the tendency of deformations. Shear parameters (adhesion between stone and mortar as well as the friction angle) build up resistance to possible shear stresses from occurring earth pressure and play an essential role with regard to the load-bearing capacity of such structures. In this study, attempts are made to experimentally deduce characteristic values for adhesion strength and friction angle by means of laboratory tests. In addition, the properties of the concrete mortar itself have to be recorded. The final goal is to draw conclusions about the inner stability of supportive stone constructions.

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Voit, Klaus; Hron, Johannes; Frei, Gerhard; Peter, Mathias; Reisenhofer, Felix; Rottensteiner, Josef; Zeman, OliverStein-Betonmörtel-Interaktion bei vermörtelten Steinstützkörpern aus NatursteinMauerwerk4/2022161-171Berichte

Abstract

Stütz- und Schutzkonstruktionen aus Naturstein zählen zu Standardbauwerken im Straßen- und Eisenbahnbau sowie im angrenzenden Ingenieurbau. Dabei wird zwischen unvermörtelten und vermörtelten Steinkonstruktionen unterschieden, wobei bei Letzteren die Fugenausbildung mittels Betonmörtel erfolgt. Diese Ausbildung der Fuge dient zur Verbesserung der Kraftübertragung zwischen den einzelnen Steinen, führt zu einer Reduzierung von Bauwerksverformungen und bringt gegenüber unvermörtelten Konstruktionen insgesamt eine Erhöhung der inneren Standsicherheit mit sich. Durch die Interaktion zwischen Stein und Betonmörtel können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die insbesondere einem auftretenden Erddruck entgegenwirken: die Scherparameter Kohäsion (Haftfestigkeit) und Reibungswinkel bauen einen Widerstand gegen mögliche Schubbeanspruchung auf und spielen eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Tragfähigkeit derartiger Bauwerke. In dieser Studie wird versucht, mittels experimenteller Laborversuche eine quantitative Abschätzung von Werten für Haftfestigkeit und Reibungswinkel abzuleiten. Darüber hinaus sollen die Eigenschaften von üblicherweise verwendeten Betonmörteln erfasst werden. Übergeordnetes Ziel ist es, Rückschlüsse auf die innere Stabilität derartiger Steinstützkörper zu ziehen und so Grundlagen für die Bemessung von Steinstützkörpern darzulegen.

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Voit, Klaus; Depiné, Manuel; Hofmann, Matthias; Orsi, Georg; Murr, Roland; Zangerl, Christian; Bergmeister, KonradMaterial characteristics and compactability of phyllitic tunnel excavation material / Verdichtungseigenschaften von schiefrig-phyllitischem Tunnelausbruchmaterial - Examination of non-recyclable spoil at the Brenner Base tunnel / Betrachtung von nicht verwertbarem Ausbruch beim Brenner BasistunnelGeomechanics and Tunnelling4/2021400-415Topics

Abstract

Large quantities of excavated rocks are generated during tunnel driving. Recycling possibilities and total percentage of recycling are depending on the rock conditions (rock type and rock properties), as well as the applied driving method. If recycling of the excavated rock mass is not possible or reasonable from a technical or economical point of view, the excavated material needs to be deposited in landfills. Thereby, the consumed landfill volume depends on the material volume of non-recyclable rock and its compactability as a function of the loosening of the rock by excavation and landfill installation. Both, material volume and compactability of the excavated material, are difficult to evaluate in advance. Apart from unpredictable lithological changes and variation of the driving parameters (e.g. depth of advance in conventional driving, contact pressure of tunnel boring machine), external influences - like afflux of water or weather conditions during installation of the material - significantly affect the compactability of the excavated aggregates. In this study, the actual example of phyllitic rock material excavated by conventional drilling and blasting from the main tunnel tubes of the Brenner Base Tunnel has been chosen to take a closer look at the research question concerning the compactability of phyllitic rock material. Since excavation material is increasingly used in construction industry, detailed knowledge on this matter is necessary for a successful application.
Wird im Zuge der Errichtung von Infrastrukturbauwerken in den Untergrund eingegriffen, fällt zwangsläufig Abraummaterial vom anstehenden Felsen bzw. Lockergestein an. Aus ökologischen und ökonomischen Beweggründen wird derartiges Material vermehrt direkt an Ort und Stelle verwertet und bei der Herstellung der zu errichtenden Bauwerke beispielsweise als Schüttmaterial eingesetzt. Damit kommt Gesteinsmaterial zum Einsatz, bei dem es sich a priori nicht um eine Standard-Gesteinskörnung bzw. ein Standard-Korngemisch handelt, wie diese beispielsweise in Steinbrüchen oder Schottergruben gezielt abgebaut werden. Diese Thematik, betreffend die Gesteinseigenschaften, v. a. in Hinblick auf Verdichtbarkeit und Tragfähigkeit, wird am Beispiel einer schiefrig-phyllitischen Gesteinskörnung, welche beim Vortrieb des Brenner Basistunnels in der Innsbrucker Quarzphyllit-Zone anfällt, beleuchtet. Neben lithologischen Abweichungen und Veränderungen der Vortriebsparameter gibt es äußere Einflüsse, die sich wesentlich auf die Verdichtbarkeit der Korngemische und damit auf die erreichbare Einbaudichte auswirken. In diesem Beitrag werden Anforderungen, gängige Verdichtungsmethoden und Verfahren zur Verdichtungskontrolle verglichen und in Hinblick auf die spezielle Gesteinskörnung diskutiert. Ziel ist es, detaillierte Kenntnis über die besonderen Verdichtungseigenschaften schiefrig-phyllitischer Gesteinskörnungen zu gewinnen, um einen erfolgreichen Materialeinbau gewährleisten zu können.

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Voit, Klaus; Arnold, Roland; Bergmeister, KonradInnovativer Betonbau: Sicht-Stein-BetonbauweiseBeton- und Stahlbetonbau9/2014637-645Fachthemen

Abstract

Betonflächen in Sichtbeton-Optik erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Während bei klassischem Sichtbeton die Gesteinskörnung selbst von außen nicht erkennbar ist, wurde nun eine Herstellungsmethode entwickelt, bei welcher die Gesteinskomponenten sichtbar im Betonverbund in Erscheinung treten. Diese sogenannte Sicht-Stein-Betonbauweise bietet durch ihre hohe Flexibilität bezüglich Bauausführung und verwendeter Komponenten eine Vielzahl neuer gestalterischer Möglichkeiten. Durch die Variabilität der verwendeten Gesteinskörnung stellt die Sicht-Stein-Betonbauweise auch eine Möglichkeit zur Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial dar und trägt damit zur Ressourcenschonung und Erhöhung der Nachhaltigkeit bei. Die Sicht-Stein-Betonbauweise wurde beim Bau der Kapelle Padastertal in der Gemeinde Steinach am Brenner, welche im Rahmen des Brenner Basistunnels als Ersatzbaumaßnahme errichtet wurde, erstmals erfolgreich angewendet. Als Gesteinskörnung diente hierbei ein Kalkschiefer der Bündnerschieferserie aus dem Vortrieb des Brenner Basistunnels.

Innovative concrete engineering: Rock-exposing concrete construction
Exposed concrete surfaces have become increasingly popular. Whereas in classic exposed concrete the aggregate is not visible, a new manufacturing process, the so called rock-exposing-concrete construction method, was developed, which ensures the visibility of the rock components in the concrete bond. Due to the high degree of variability because of its variable construction work and applied components, this construction method offers a wide range of design possibilities. By using recycled rock material as aggregate for concrete, limited natural resources like gravel or sand are saved and sustainability is improved. The rock-exposing-concrete construction method has already been applied by building the Padastertal chapel in Steinach am Brenner. A calc-schist from the Bündner schist formation from the tunnel driving of the Brenner Base Tunnel was used as aggregate for concrete.

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Voigtländer, J.Berechnung von Stützmauern mit beliebiger Querschnitts- und Schichtengeometrie.Bautechnik2/199589-100Fachthemen

Abstract

Der Beitrag beschreibt anhand eines neuen Rechenprogramms einen konkreten Lösungsweg per Computer und stellt diesen den Anforderungen an einen allgemeinen Berechnungsalgorithmus gegenüber. Das Programm realisiert die für praktische Aufgaben nötige Variabilität in Geometrie und Belastung unter Beibehaltung der klassischen Berechnungsverfahren. Gewählt wurde der traditionelle Lösungsweg, weil auf den Gebieten Erddruck, Erdwiderstand, Erdruhedruck über mehr als ein Jahrhundert hinweg theoretische Ansätze entwickelt und bestätigende Experimente durchgeführt worden sind. Nicht zuletzt war für die Wahl des klassischen Weges auch die Frage ausschlaggebend, ob es bei Anwendung der in der Erprobung befindlichen KEM und FEM gesichert ist, den kinematischen bzw. finiten Elementen tatsächlich solche Eigenschaften mitzuteilen, daß sie den gestörten oder ungestörten Raum vor und hinter der Stützmauer wirklichkeitsnah repräsentieren, und welche Rechenzeiten bei der gegenwärtigen Computergeneration mit diesen Methoden zu erwarten wären.

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Voigtländer, H.100 Jahre Stahlbau-Ausbildung in Roßwein.Stahlbau3/199493-94Berichte

Abstract

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Voigt, ThomasBau in Motiongeotechnik3/2015171-172Editorial

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Voigt, Th.; Dehn, F.; Shah, S. P.Zerstörungsfreie Prüfung von jungem Beton mittels einer UltraschallreflexionsmethodeBautechnik6/2004468-479Fachthemen

Abstract

Die zuverlässige und zerstörungsfreie Bestimmung der Eigenschaften jungen Betons ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg und den Fortschritt vieler Bauvorhaben. Der Aufsatz beschreibt eine neue Methode zur Charakterisierung zementgebundener Werkstoffe in jungem Alter. Die Methode beruht auf der Messung des Reflexionskoeffizienten (bzw. des Reflexionsverlustes) hochfrequenter Scherwellen an der Grenzfläche zwischen einer Stahlplatte und z. B. Beton. Die beschriebenen Versuche haben gezeigt, daß die Reflexionsmethode in der Lage ist, den Erstarrungs- und Erhärtungsprozeß von Beton qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Über einen ersten, erfolgreichen Feldversuch wird berichtet.

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