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Tasche, Martin; Baumgarten, Henrik; Zinnert, GunterTypisierte Stabtragwerke aus Stahl in der DDR von 1955 bis 1990Bautechnik8/2011521-529Fachthemen

Abstract

Der Aufsatz bespricht wichtige typisierte Stabtragwerke aus Stahl, die in der DDR ab 1955 vorrangig für den Industriehallenbau, aber auch den Gesellschaftsbau entwickelt wurden. Die Konstruktionen zeichneten sich durch sparsamen Materialeinsatz und ein hohe Projektierungstiefe aus. Hinweise auf entsprechende Projektierungskataloge erleichtern aktuelle Nachrechnungen der heute kaum noch bekannten Konstruktionen. Nach Kenntnis der Autoren handelt es sich um den ersten Versuch, typisierte DDR-Tragkonstruktionen vergleichend darzustellen. Auf die Ende der 1960er Jahre entwickelten Flächentragwerke (Stabnetzwerke Typ Berlin, Ruhland, Weimar und Waren) wird nicht eingegangen. Typisierte Stabtragwerke aus Holz sind Gegenstand eines weiteren Aufsatzes im nächsten Heft.
Typified steel frame structures in the GDR from 1955 until 1990. This article outlines typified steel frame structures, which were developed in the former GDR from 1955 until 1990 primarily for industrial halls, but also for social buildings. References to former project catalogs facilitate current structural recalculations of this particular material-saving structures. From the level of the authors’ awareness is this the first publication discussing typified structures of the GDR in a comparative way. Typed wood frame structures are the subject of another article in the next issue.

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Tasan, H. E.; Rackwitz, F.; Savidis, S.Porenwasserdruckakkumulation bei zyklisch horizontal belasteten Monopiles mit großen DurchmessernBautechnik8/2010449-461Fachthemen

Abstract

Monopiles mit Durchmessern von bis zu 8 m werden als eine geeignete Gründungsmöglichkeit für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) in bis zu 40 m Wassertiefe angesehen. Durch die zyklischen Horizontalbelastungen, insbesondere aus Wind und Wellengang, finden Porenwasserdruckakkumulationen im Boden statt, die bei der Dimensionierung der Monopiles derzeit nicht berücksichtigt werden.
In diesem Beitrag wird das Verhalten der Monopiles von OWEA mit Fokussierung auf die Porenwasserdruckentwicklung für das Bemessungsszenario Extrembedingungen mittels numerischer Berechnungen untersucht. In den FE-Berechnungen wird ein Zwei-Phasen-Modell in Verbindung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz für den wassergesättigten Sandboden verwendet. Es werden die Ergebnisse von Parameterstudien präsentiert, die eine Variation von Belastungsamplitude, -frequenz, -zyklenanzahl und -typ, Lagerungsdichte und Durchlässigkeitsbeiwert des Sandes sowie den Durchmesser des Monopiles umfassen.
Die eigenen Ergebnisse werden den in der Literatur vorhandenen Berechnungsansätzen zur Abschätzung des Verhaltens von zyklisch horizontal belasteten Monopiles gegenübergestellt. Es wird der Einfluss von Porenwasserdruckakkumulationen auf das interaktive Trag- und Verformungsverhalten des Monopile-Boden-Systems beurteilt und die Relevanz für die Bemessungspraxis aufgezeigt.

Pore water pressure accumulation due to cyclic horizontally loaded monopiles with large diameters.
Monopiles, i. e. single piles with large diameter of up to 8 m, are suitable foundations for off shore-wind power plants built in up to 40 m water depth. Cyclic loading of the monopile-soil system induced by extremely strong wind and water waves causes a change in pore water pressure. Current design practice does not account for such effects. In this paper the interaction behaviour of monopile-soil systems subjected to extreme loading is analyzed using a finite element model. A fully coupled two-phase model and a hypoplastic constitutive model for the sandy soil are used in the numerical analyses. Results from the numerical studies are presented and they include the variation of loading amplitude, frequency, number of cycles and loading type as well, initial density and permeability of the sand as well as the diameter of the monopile.
The own numerical results are compared with design equations for cyclic horizontally loaded piles from other references. Based on these investigations the importance and relevance of the consideration of pore water pressure accumulation with monopilesoil systems subjected to offshore loading conditions is demonstrated.

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Tasan, Ercan; Rackwitz, Frank; Savidis, StavrosExperimentelle Untersuchungen zum Verhalten von zyklisch horizontal belasteten MonopilesBautechnik2/2011102-112Fachthemen

Abstract

Bei Monopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) stellt die Prognose der akkumulierten Verschiebungen infolge zyklisch horizontaler Belastungen eine besondere Herausforderung dar. Eine zuverlässige Prognose erfordert gesicherte Erkenntnisse über das Verhalten von Boden-Monopile-Systemen unter zyklischen Belastungen. Hierzu wurde in der Geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin eine Versuchsreihe zur Untersuchung des Tragverhaltens von kurzen, mittellangen und langen Monopiles durchgeführt. Dabei wurden die Monopiles nach der Instrumentierung in wassergesättigten Sand eingepresst und anschließend durch zyklische Horizontalkräfte mit variierenden Belastungsamplituden und gleichzeitig wirkender statischer Vertikallast beansprucht. Während des Pfahleinpressvorganges wurden die maximalen Kräfte, die zum Einpressen der Versuchspfähle bis zur Solltiefe erforderlich waren, gemessen, und es wurde die Pfropfenbildung im Pfahlinneren festgestellt. In den Versuchen wurden horizontale und vertikale Pfahlverschiebungen an den Lasteinwirkungsstellen, Pfahlbiegedehnungen, horizontale Bodenverschiebungen neben dem Pfahl, Porenwasserdrücke im Boden sowie die Ausbreitung der Setzungsmulde an der Bodenoberfläche gemessen. Im Beitrag werden Konzeption, Vorbereitung und Durchführung dieser Pfahlversuche beschrieben sowie ausgewählte Ergebnisse vorgestellt und die aus den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst.

Experimental investigations of cyclic laterally loaded monopiles.
The prediction of accumulated deformations due to cyclic loading with monopile foundations of offshore wind power plants is a real challenge. Adequate predictions require profound knowledge about soil-monopile interaction behaviour due to cyclic lateral loading. A number of monopile tests are performed in the geotechnical testing pit at TU Berlin in order to investigate that interaction behaviour in more detail. Short, intermediate and long open ended steel pipe piles have been jacked into water saturated sand after instrumentation and subsequently subjected to cyclic lateral loading with varying load amplitude and simultaneously acting static vertical load. Final vertical jacking pressure and sand plugging inside the pile were measured during pile installation. Pile head displacements, pile deformations, horizontal soil displacements close to the pile shaft, pore pressures as well as settlement of the soil surface were measured during the pile load tests. The paper presents concept, preparation and execution of the pile tests and illustrates main results as well as findings from these tests.

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Tasan, Ercan; Rackwitz, Frank; Glasenapp, RalfEin Bemessungsmodell für Monopilegründungen unter zyklischen HorizontallastenBautechnik5/2011301-318Fachthemen

Abstract

Monopiles werden als Gründungen für die Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) in Nord- und Ostsee geplant und eingesetzt. Die Monopilegründungen werden neben den statischen Lasten insbesondere durch die hochzyklischen Horizontalbelastungen aus Wind und Wellengang beansprucht. Aufgrund der zyklischen Belastungen findet eine Akkumulation der Bodenverformungen und gleichzeitig auch der bleibenden Pfahlverschiebungen statt, die derzeit mit einem praxistauglichen Verfahren zuverlässig nicht quantifiziert werden können. Im vorliegenden Aufsatz wird ein anwendungsorientiertes Bemessungsmodell vorgestellt, welches unter Verwendung von statischen und zyklischen Triaxialversuchen eine Prognose der Verschiebungen von Monopiles unter zyklischen Horizontallasten mit variierenden Belastungsamplituden ermöglicht. Die Verifikation des vorgestellten Modells erfolgt durch eine Reihe von Monopileversuchen, die in der Geotechnischen Versuchsgrube der TU Berlin durchgeführten wurden. Die Anwendbarkeit des Modells zur Ermittlung der über die Nutzungsdauer einer OWEA zu erwartenden Verschiebungen der Monopilegründung wird anhand einer Beispielrechnung gezeigt.

A design model for monopile foundations under cyclic horizontal loads.
Monopiles are used and planned for foundations of offshore wind power turbines in the Northern and Baltic Sea. Besides the static loads, these piles are also subjected to high numbers of cyclic horizontal loads due to wind and water waves. The accumulation of soil deformations and pile displacements due to cyclic loads can not be reliably calculated based on current design methods. The paper presents a practical design approach for the prediction of monopile displacements due to irregular cyclic horizontal loads which can be suitably calibrated by means of static and cyclic triaxial test results. The design approach has been validated with results from monopile load tests. The practical application of the proposed method demonstrates its usefulness for the prediction of monopile displacements over the service lifetime of an offshore wind power turbine.

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Tasan, ErcanNumerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Saugrohrgründungen unter zyklisch axialen DruckeinwirkungenBautechnik9/2015595-604Aufsätze

Abstract

Saugrohrgründungen stellen eine alternative Gründungsmöglichkeit für Offshore-Bauwerke dar. Sie können, im Gegensatz zu den in der Regel eingesetzten Rammpfählen, weitgehend schallemissionsfrei in den Baugrund eingebracht werden. Bei der Dimensionierung von Saugrohrgründungen spielen zyklische Einwirkungen aus Wind, Wellengang und Strömung eine besondere Rolle. Diese können zur Akkumulation von bleibenden Verformungen und Porenwasserüberdrücken in wassergesättigten Böden führen und sind deshalb innerhalb der Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise zu berücksichtigen. In diesem Beitrag wird das Tragverhalten des Boden-Saugrohr-Systems unter zyklisch axialen Druckeinwirkungen numerisch untersucht. In den FE-Berechnungen wird ein Zwei-Phasen-Modell in Verbindung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz für den wassergesättigten Boden verwendet. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei den Wechselwirkungen zwischen der Struktur, dem wassergesättigten Meeresboden und dem Porenwasser gewidmet. Der Einfluss und die Relevanz einiger der wichtigsten System- und Einwirkungsparameter, die die Porenwasserdruckentwicklung in wassergesättigten Böden beeinflussen, werden auf der Basis von parametrischen Studien untersucht. Darin werden die Zyklenanzahl, die Frequenz der zyklischen Einwirkung, die Einbindelänge sowie der Kopfplattendurchmesser des Saugrohres variiert. Der Einfluss von Akkumulationseffekten auf das interaktive Tragverhalten des Saugrohr-Boden-Systems

Numerical investigations on the behaviour of suction bucket foundations under cyclic axial compressive loads
Suction buckets are an alternative foundation type for offshore structures. Due to their widely noise emission-free installation, they can be used instead of usual offshore foundations with driven piles. Cyclic loads induced by wind, water waves and currents play a special role for the design of suction bucket foundations. These loads can lead to an accumulation of permanent soil deformations and excess pore water pressures in water saturated soils. This has to be considered in ultimate limit state and serviceability design. In this paper the interaction behavior of soil-bucket-systems subjected to cyclic axial compressive loads is analyzed using a finite element model. A fully coupled two-phase model and a hypoplastic constitutive model for the water saturated soil are used in the numerical analyses. Special attention will be dedicated to interactions between the structure, the water-saturated soil and the pore water. The influence and relevance of some of the main system and loading parameters that affect the pore water pressure development in water-saturated soil are studied on the basis of parametric studies. In there the cyclic loading number, the frequency, the embedded length and the diameter of top plate of the bucket are varied. Based on these investigations the importance and relevance of the consideration of cyclic accumulation effects with soil-bucket-systems is demonstrated and the key findings are presented.

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Tarrach, L.Wagemutige Konstruktion - Streben zum "Besten".Stahlbau5/1985158-159Berichte

Abstract

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Tarkoy, P. J.Simple and practical TBM performance prediction / Einfache und praxistaugliche Voraussage von TBM-LeistungenGeomechanics and Tunnelling2/2009128-139Topics

Abstract

The prediction of excavation rates for tunnel boring was originally developed for rock boring machines. One of the earliest working methods for predicting TBM performance was developed at the University of Illinois. The method was simple, reliable, inexpensive, and the data available to the public. Since then, various methods, more sophisticated, more time consuming and more expensive have been developed by various researchers. Some of them were quite exacting in the prediction despite a limited knowledge of anticipated conditions. Others were ever changing and unavailable for public use.
Predictions of penetration rates and disc cutter consumption were tied to rock properties and machine variables while the prediction of TBM utilization was ignored even though in many cases it was the most variable element having the greatest impact. Prediction of TBM utilization was substantially more difficult since it was a function of time and length dependent downtimes, project conditions, TBM design features, work force, construction management, and site limitations. Many of these influences were simply a function of the impact of the human element and therefore tenuous to predict.
The development of machines designed to negotiate soil, rock, and a combination of both inherently imposed additional influences on the productivity. An increase in the use of electronic technology in tunnel boring, both for control functions and recording of instantaneous machine variables have allowed the imposition of additional constraints, such as thrust & torque limitations.
How do we take all of these additional variables into account in the forecasting of TBM performance?

Die Voraussage von Ausbruchgeschwindigkeiten für das Bohren von Tunneln wurde ursprünglich für Gesteinsbohrmaschinen entwickelt. Eine der ersten funktionierenden Methoden für die Voraussage von TBM-Leistungen wurde an der Universität von Illinois entwickelt. Die Methode war einfach, zuverlässig, kostengünstig und die Ergebnisse der Öffentlichkeit zugänglich. Seither wurden von verschiedenen Forschern die unterschiedlichsten Methoden entwickelt, die anspruchsvoller, zeitaufwändiger und teurer sind. Einige davon waren, trotz beschränkter Kenntnisse der zu erwartenden Bedingungen, genauer in der Voraussage. Andere wurden ständig verändert und nie der allgemeinen Verwendung zugänglich.
Die Voraussage der Penetrationsraten und des Verbrauchs an Diskenmeißeln waren an Gesteinseigenschaften und Maschinenparameter geknüpft, während die Voraussage der TBM-Ausnutzung ignoriert wurde, obwohl sie in den meisten Fällen das veränderlichste Element mit dem größten Einfluss war. Die Voraussage der TBM-Ausnutzung war wesentlich schwieriger, da sie eine Funktion von zeit- und längenabhängigen Stillstandzeiten, den Projektvorgaben, den Besonderheiten der TBM, der Mannschaft, der Bauleitung und der Baustellen-Beschränkungen war. Viele dieser Einflüsse waren einfach eine Folge der Einwirkung des menschlichen Faktors und deshalb schwierig vorauszusagen.
Die Entwicklung von Maschinen zur Bewältigung von Böden, Gestein und eine Kombination aus beiden vergrößerte naturgemäß die Anzahl der zusätzlichen Einflüsse auf die Produktivität. Eine Zunahme der Elektronik bei Tunnelbohrmaschinen, sowohl für Kontrollzwecke als auch zur Aufzeichnung der momentanen Maschinenparameter, hat die Auferlegung zusätzlicher Beschränkungen zugelassen.
Wie sind all diese zusätzlichen Variablen bei der Prognose der TBM-Leistungen zu berücksichtigen?

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Taras, Andreas; Toffolon, AndreaNeuartige Bemessungsmethode für Hohlprofilquerschnitte und -stäbe - Die Generalised Slenderness-based Resistance MethodStahlbau7/2020570-584Aufsätze

Abstract

Der Wunsch nach einem vermehrten Einsatz von hochfesten, besonders dünnwandigen und/oder speziell geformten Hohlprofilen führte in den letzten Jahren zur Überprüfung und Revision bestehender, traditioneller Bemessungsregeln, u. a. für den Querschnitts- und Bauteilnachweis. Für die - nun deutlich häufiger auftretenden - schlanken Querschnitte der Klassen 3 und 4 stellen die als konservativ erkannten Bemessungsregeln teilweise ein Hindernis für die weitere Verbreitung der neuen Bauweisen dar. Das EU-RFCS-geförderte Projekt HOLLOSSTAB (2016-2019) setzte sich das Ziel, durch den spezifischen Einsatz der Kombination von einfachen numerischen Berechnungsroutinen mit experimentell validierten, analytischen Bemessungsformeln eine deutliche Verbesserung der Bemessungsverfahren zu erzielen. Das Ergebnis dieser Arbeiten ist die Generalised Slenderness-based Resistance Method für die Bemessung von Hohlprofilen unter allgemeiner Druck- und Biegebeanspruchung; sie wird in diesem Übersichtsaufsatz zum Projekt vorgestellt und diskutiert.

New design method for hollow section strength and buckling resistances - the generalised slenderness-based resistance method
The desire for an increase of the use of high-strength, very slender and/or specially formed steel hollow sections has led to the need for a review and revision of common, traditional design rules for these types of members, among them the rules for the cross-sectional and buckling resistances. Due to the more frequent use of slender (classes 3 and 4) cross-sections, the excess conservatism known to exist for this range of sections currently represents an obstacle for the wider use of more innovative structural typologies involving hollow sections. The EU-RFSC project HOLLOSSTAB (2016-2019) set out to develop new design rules with significantly improved results, thereby using a combination of bespoke numerical calculation tools and experimentally validated analytical formulae. The resulting design method, the generalised slenderness-based resistance method for the design of hollow sections under general compression and bending loading, is the subject of this review paper.

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Taras, Andreas; Kager, Armin; Theiner, Dieter; Cavedon, ValentinaZustandsbewertung bestehender Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen - Assessment-Strategien im Kontext der Anlagen in SüdtirolStahlbau5/2020424-438Aufsätze

Abstract

Stählerne Druckrohrleitungen in Wasserkraftanlagen führen das Triebwasser von der Wasserfassung über weite Strecken und oft sehr große Höhensprünge hinweg zu den Kraftwerksturbinen. Als gleichzeitige Strukturelemente und Transportleitungen stellen sie besonders hoch und komplex beanspruchte Stahlkonstruktionen dar. Für die Betreiber von Wasserkraftanlagen ist die Bewertung des Zustands von Druckrohrleitungen daher einer der wichtigsten Schritte im Zuge der Erteilung, Erneuerung und Aufrechterhaltung einer Nutzungskonzession durch die staatlichen Behörden. Für die Wasserkraftanlagen in der italienischen Autonomen Provinz Bozen - Südtirol wurden - aufgrund ihrer besonderen Bedeutung für die Energieversorgung des Landes und des Alters der Anlagen - in den letzten Jahren systematisch derartige Zustandsbewertungen (Assessments) durchgeführt. Für die Bewertung bestehender älterer Druckrohrleitungen im Hinblick auf die statisch-konstruktive Trag- und Betriebssicherheit muss dabei - aufgrund des Fehlens von einschlägigen Normen und Regelwerken mit allgemein anerkannten, durchgehenden Vorgehensweisen - auf die Expertise aus verschiedenen Literaturstellen und Fachbereichen zurückgegriffen werden. Das ist der Tatsache geschuldet, dass Druckrohrleitungen typische Eigenschaften sowohl eines (stählernen) Bauwerks als auch einer Hochdruckkomponente des Anlagenbaus aufweisen. Damit spielen die Ergebnisse von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen sowie die Anwendung fortschrittlicher numerischer Berechnungen und Nachweisverfahren eine besonders große Rolle. Dieser Beitrag vermittelt einen Überblick über die im Land Südtirol in den letzten Jahren durchgeführten Zustandsbewertungen bei Druckrohrleitungen und die dabei angewandten Methoden.

Assessment of existing steel penstocks in hydropower plants - strategies in the context of the installations in South Tyrol
Steel penstocks carry water over large distances and often steep changes of altitude from the water catchment to the turbines in the powerhouse. As structural elements and - simultaneously - fluid transport lines, they represent steel structural elements that are loaded in a very high and complex manner. For the operators of hydropower plants, the assessment of the structural condition and the associated risks of steel penstocks thus represents one of the crucial steps needed to obtain, renew and maintain an operating concession from public authorities. Assessments of this type were carried out systematically over the course of the last few years for the many hydropower plants in the Italian Autonomous Province of Bolzano - South Tyrol, due to their particular significance for the energy supply of the region and the advanced service life of many plants. The assessment of the structural health and safety of existing, ageing steel penstocks thereby requires expertise drawn from various disciplines and reports from literature, due to the fact that no encompassing, dedicated standard or code of practice for this task is currently available that fully reflects the current state of the art in the reliability and strength of steel structures for this type of components. In fact, steel penstocks in hydropower plants share some features with civil steelwork structures and others with pressure vessels and components. Non-destructive testing techniques as well as advanced, non-linear numerical calculations thus play a significant part. This article gives a summary of the methods and techniques recently applied for the assessment of steel penstocks in South Tyrol.

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Taras, AndreasSchmelztiegel Schweiz - Peripherie oder Zentrum des europäischen Stahlbaus?Stahlbau7/2020569Editorials

Abstract

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Taras, A.; Greiner, R.Versuche an genieteten Brückenlängsträgern - Statisches Verhalten, Ermüdungsfestigkeit und RissausbreitungStahlbau7/2008507-514Fachthemen

Abstract

Die Bewertung der Tragfähigkeit und Restlebensdauer bestehender Eisenbahn- und Straßenbrücken gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Bei der Ausarbeitung der Richtlinie ONR 24008 stellte sich daher erneut die Frage nach der Festigkeit genieteter Bauteile älterer Stahlbrücken. Im Laufe dieses Forschungsvorhabens wurden am Labor für Konstruktiven Ingenieurbau (LKI) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Stahlbau und Flächentragwerke der Technischen Universität Graz statische Versuche und Ermüdungsversuche an genieteten Bauteilen aus einem abgetragenen Brückentragwerk desÖBB-Netzes durchgeführt. Die Auswertung dieser Versuche gab zusätzlichen Einblick in das Tragverhalten zusammengesetzter genieteter Bauteile, besonders in das Rissfortschrittsverhalten bei Ermüdung.

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Taras, A.; Greiner, R.Development of consistent buckling curves for torsional and lateral-torsional bucklingSteel Construction - Design and Research1/200842-50Articles

Abstract

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Taras, A.; Greiner, R.Zum Gültigkeitsbereich der Bemessungsformeln für Druckschachtpanzerungen unter AußendruckStahlbau10/2007730-738Fachthemen

Abstract

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.

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Taraben, Jakob; Helmrich, Marcel; Morgenthal, GuidoDatenmodelle für digitale Zwillinge von Brücken und bildbasierte ZustandsaufnahmenBautechnik2/2022134-142Aufsätze

Abstract

Für eine präventive und nachhaltige Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken sind regelmäßige visuelle Inspektionen von großer Bedeutung, um Schäden frühzeitig zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Moderne Technologien wie unbemannte Flugsysteme, ausgerüstet mit hochauflösenden Kameras, unterstützen immer mehr den Inspektionsprozess und die damit verbundene Dokumentation. Dadurch entstehen große Mengen an Bilddaten, Orthofotos, Punktwolken und Oberflächennetzen, welche die gesamte Bauwerksoberfläche in einem ausreichend hohen Detailgrad darstellen und die Annotation von visuell detektierbaren Anomalien ermöglichen. Um diese Datenmenge effektiv nutzen und verwalten zu können, sind Methoden zur Verarbeitung und entsprechend verknüpfte Datenmodelle notwendig. Vor dem Hintergrund einer kontinuierlich zu wiederholenden Bauwerksüberwachung ist eine Automatisierung der einzelnen Analyseschritte besonders vielversprechend. In diesem Aufsatz werden Ansätze für die Verarbeitung großer bildbasierter Datensätze zu einem verknüpften Inspektionsmodell beschrieben. Dazu wird gezeigt, wie Annotationen in Bildern und Orthofotos im Kontext von idealisierten Simulationsmodellen genutzt werden und den Prozess der Zustandsbewertung unterstützen können. Der daraus entstehende digitale Zwilling soll eine konsistente Datenbasis über mehrere Zustände abbilden und damit die Verwaltung heterogener Inspektionsdaten ermöglichen.

Integration and linking of inspection data in digital bridge models
For a preventive and systematic maintenance of infrastructures, periodic visual inspections are of significant importance in order to detect structural defects at an early stage and to initiate necessary interventions. Modern technologies such as unmanned aircraft systems equipped with high-resolution cameras increasingly support the inspection process and the associated documentation. This creates large amounts of image data, orthophotos, point clouds and surface meshes that represent the entire structural surface in a sufficiently high level of detail and enable the annotation of visually detectable anomalies. Processing methods and linked data models allow for an effective data management. Given the need for continuously repeated structural monitoring, an automation of the individual analysis steps is particularly desirable. This article describes approaches for processing large image-based data sets into a linked inspection model. To this end, it is shown how annotations in images and orthophotos are used in the context of idealised simulation models and support the process of condition assessment. The resulting digital twin represents a consistent database over multiple states and thus enables the effective management of heterogeneous inspection data.

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Tapken, Frank; Schwarz, AndrejBohrverpresspfahl für Belastungen > 2 500 kN - Mikropfahlsystem zur Rückverankerung von Stahlspundwänden erhält bauaufsichtliche ZulassungBautechnik2/2021159-162Berichte

Abstract

Hafenanlagen gewinnen als Umschlagplatz für Güter jedweder Art immer mehr an Bedeutung. Material wird entladen und umgeschlagen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Um den sicheren Betrieb insbesondere von größeren Schiffen mit deutlich höheren Tonnagen und immer leistungsstärkeren Kranen weiterhin sicherzustellen, werden die Hafenanlagen sukzessive technisch aufgerüstet. Unter anderem müssen viele Ufereinfassungen schrittweise den erhöhten Belastungen angepasst werden - so etwa in Form einer Ertüchtigung mittels Stahlspundwänden. Für deren sichere Rückverankerung kommen Pfahlsysteme zum Einsatz. Ein neues Mikropfahlsystem, welches sich durch hohe innere Tragfähigkeit und Tragreserven sowie große Robustheit und geringe Verformungen auszeichnet, ist der thyssenkrupp ASF Bohrverpresspfahl. Je nach Länge der Mikropfähle können Zugkräfte von bis zu 4 139 kN und Drucklasten bis 4 242 kN aufgenommen und in den Baugrund abgeleitet werden - unabhängig davon, ob ein bindiger oder nicht bindiger Boden vorliegt. Im Jahre 2019 hat das System, zu dessen weiteren Einsatzbereichen Gründungspfähle, Rückverankerung im Spezialtiefbau sowie Rückverankerung im Wasserstraßenausbau zählen, die DIBt-Zulassung mit der Nummer Z-34.14-243 erhalten und ist damit bislang als einziges Mikropfahlsystem auf dem Markt nachweislich für Belastungen > 2 500 kN zugelassen.

Drilled injection pile for loads > 2 500 kN - micropile system for bracing steel sheet piling receives technical approval
Port facilities are becoming more and more important as transshipment hubs for goods of all kinds. Material is unloaded and transshipped for further processing. In order to ensure the safe operation in particular of larger ships with significantly higher tonnages and increasingly powerful cranes, the port facilities are gradually being technically upgraded. Among other things, many bank reinforcements have to be gradually adapted to the increased loads - for example, by strengthening them using steel sheet pilings. Pile systems are used to ensure secure bracing. The thyssenkrupp ASF drilled injection pile is a new micropile system characterized by high internal load-bearing capacities and reserve capacities, high robustness and low warpage. Depending on the length of the micropiles, tensile forces of up to 4 139 kN and compressive loads of up to 4 242 kN can be absorbed and transferred into the subsoil - regardless of whether the soil is cohesive or non-cohesive. In 2019, the system, whose other areas of application include foundation piles, bracing in special civil engineering and waterway expansion projects, received DIBt technical approval with the number Z-34.14-243. This makes it the only micropile system on the market so far to be verifiably approved for loads > 2 500 kN.

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Tannert, T.; Hehl, S.; Vallée, T.Probabilistische Bemessung von geklebten Anschlüssen im HolzbauBautechnik10/2010623-629Fachthemen

Abstract

Kleben von tragenden Bauteilen ist im Holzbau auf wenige Anwendungsgebiete beschränkt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Brettschichtholz oder zur Ertüchtigung bestehender Strukturen eingesetzt. Um Kleben als Alternative zu stiftförmigen mechanischen Verbindungsmitteln einzusetzen, muss die Bemessung geklebter Anschlüsse ermöglicht werden. Holzspezifische Faktoren wie Anisotropie, Streuung der mechanischen Eigenschaften und sprödes Versagen erschweren eine genaue Vorhersage. Aufgrund der auftretenden Spannungsspitzen ist ein deterministischer Spannungsnachweis nicht geeignet. Eine Alternative zur Bestimmung der Tragfähigkeit geklebter Anschlüsse bietet die in diesem Beitrag vorgestellte probabilis tische Methode, die es erlaubt, die Spannungsverteilungen in geklebten Verbindungen mit ihren Spannungsspitzen und die Streuungen der Festigkeitswerte des Werkstoffes zu erfassen. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurden geklebte Doppel-Laschenanschlüsse sowohl experimentell als auch numerisch betrachtet, wobei der Einfluss der überlappungslänge, der Klebschichtdicke und des Klebstoff-E-Moduls betrachtet wurde. Im Anschluss wurde ein probabilistisches Bemessungsverfahren angewendet und eine gute übereinstimmung zwischen experimentellen und theoretischen Traglasten erreicht. Das Verfahren kann unmittelbar für die Bemessung geklebter Anschlüsse angewandt werden.

Probabilistic design of adhesively bonded timber joints.
The use of adhesive bonding in structural timber engineering is limited to the production of laminated wood and the toughening of existing structures. To use adhesives as an alternative to mechanical fasteners, an accurate and reliable design method has to be developed. Characteristic material properties of wood such as anisotropy, large scattering of mechanical values and brittle failure complicate the capacity prediction of bonded joints. A deterministic approach is not able to deal with the stress peaks inside the joints. With the probabilistic concept, an alter native solution is presented, which allows for a strength prediction under consideration of the complex stress distributions and the stress peaks in the joint, as well as the scatterings of the mechanical properties of the material. Adhesively bonded double lap joints were investigated both experimentally and numerically under consideration of various parameters such as overlap length, adhesive layer thickness and type of adhesive. The probabilistic design method was applied and good agreement between experimental and theoretical failure loads was obtained. The proposed method has immediate actionable application for the dimensioning of adhesively bonded timber joints.

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Tanner, Peter; Hingorani, RamonAcceptable risks to persons associated with building structuresStructural Concrete3/2015314-322Technical Papers

Abstract

In routine engineering practice, the risks associated with safety considerations addressed when designing new or assessing existing structures are not quantified and the corresponding acceptance criteria may diverge widely. Although the use of explicit risk analysis methods to quantify structural safety would therefore deliver significant benefits, the implementation of such methods is hindered by a series of technical and administrative obstacles.
The present study explores methods and tools for the practical application of explicit risk analysis methods. Structure-related risks to persons are established on the grounds of the probability of structural failure and its consequences in terms of loss of human life. The procedure adopted is applied to a representative set of building structures. Acceptance criteria for risks to persons associated with such structures are deduced from the findings. These criteria provide a rational basis for decision-making in structural engineering. They may be used in explicit risk analysis or as a basis for the consistent calibration of simplified models for determining partial factors in the design of new or assessment of existing structures.

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Tanner, P.; Hirt, M. A.Überlegungen zur Restlebensdauer schweißeiserner Brücken am Beispiel der Basler Wettsteinbrücke.Stahlbau7/1991211-219Fachthemen

Abstract

Zunehmend werden Brücken, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen, aus wirtschaftlichen Gründen weiterhin in Betrieb behalten. Um den Unterhalt und die Häufigkeit der Kontrollen vernünftig zu planen, müssen Grundlagen zur Ermittlung ihrer Restlebensdauer zur Verfügung stehen. Die Restlebensdauer ist abhängig von der Brückenkonstruktionsart und den auftretenden Beanspruchungen. Ausgehend von wenigen Versuchsresultaten werden die wichtigsten Einflußgrößen auf das Rißwachstum in schweißeisernen Tragelementen mit Hilfe bruchmechanischer Berechnungsmodelle untersucht und Überlegungen zur Entdeckbarkeit von Rissen angestellt. Außerdem werden die Auswirkungen des Ausfalls einzelner Tragelemente auf des Tragverhalten der Wettsteinbrücke abgeschätzt.

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Tanner, P.; Bellod, J. L.; Sanz, M.; Gutsch, A.-W.; Barthel, T.Verringerung der Montagerisiken durch baubegleitende Messungen am spanischen EXPO-PavillonStahlbau9/2000714-718Fachthemen

Abstract

Die Konstruktion des spanischen Pavillons für die EXPO 2000 erforderte eine sorgfältige Planung, bei der das komplizierte Zusammenspiel zwischen Geometrie, Funktion, Tragwerkskonzept und Materialwahl eine dominierende Rolle spielte. Die Randbedingung, eine wiederverwendbare Struktur zu planen und auszuführen, legte es nahe, von der Vorfertigung intensiven Gebrauch zu machen. Aufbauend auf einem kongruenten Tragwerkskonzept, bei dem alle Elemente zur Gesamtstabilität beitragen, entstand eine gänzliche vorgefertigte, ab- und wiederaufbaubare Struktur von großer Robustheit. Durch detaillierte statische Berechnungen wurde die Empfindlichkeit des Strukturverhaltens gegenüber Änderungen verschiedener Parameter, insbesondere während des Vorspannvorgangs, untersucht. Die Auswirkungen dieser Einflußparameter wurden mit Verformungsmessungen am Bauwerk überprüft, um die Verformungen in vertretbaren Grenzen zu halten.

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Tanner, Christoph; Lehmann, Beat; Frank, Thomas; Wakili, Karim GhaziVorschlag zur standardisierten Darstellung von Wärmebildern mit QualiThermoBauphysik6/2011345-356Fachthemen

Abstract

Werden bei Wärmebild-Interpretationen Angaben zum Wärmedurchgang einzelner Bauteile gemacht, so sollte das nur mit standardisiert dargestellten Thermogrammen geschehen. Der hier vorgestellte Beitrag zeigt, wie die QualiThermo-Methode dafür die Skalierungs-Vorgaben liefert. Diese Methodik ist auf rein empirischer Basis entstanden und wurde im Rahmen eines durch das schweizerische Bundesamt für Energie (BFE) geförderten Forschungsprojektes überprüft und weiterentwickelt. Dazu wurde ein Testgebäude über einen längeren Zeitraum wärmetechnisch detailliert ausgemessen und gleichzeitig mit zwei IR-Kameras beobachtet. Danach konnte mittels Simulationsberechnungen und anschließenden Sensitivitätsanalysen aufgezeigt werden, welche Meteo-Faktoren für die Genauigkeit der Abschätzung von Wärmeverlusten von Bauteilen entscheidend sind. Mit dem QualiThermo-Verfahren steht dem Praktiker somit ein Instrument zur Verfügung, welches in beschränktem Rahmen vergleichbare und nachvollziehbare IR-Bildauswertungen zulässt. Aus den gewonnenen Erkenntnissen und den gesammelten Erfahrungen wurden zudem Hinweise und Tipps für die Praxis abgeleitet, welche dem Thermografen helfen, in einer kalten Winternacht hochwertige und zielgerichtete IR-Aufnahmen zu erstellen und auszuwerten.

A proposal for standardized thermal images.
Statements on the thermal transmittance of building details based on thermal images should be delivered by means of standardized “thermograms“. The presented “QualiThermo” method gives the guidelines for the temperature scaling. The empirically developed method has been validated during a project supported by the Swiss Federal Office of Energy (SFOE) and enhanced further. For this purpose a test house was instrumented with temperature sensors and measured for several weeks. For certain short periods the building was simultaneously monitored by two infrared cameras. By means of numerical simulations and consecutive sensitivity analysis the major parameters influencing the accuracy of heat losses of building details were identified. “QualiThermo” is a helpful method at the disposal of thermography practitioners which - within certain limits - allows comprehensible and reproducible analysis of thermograms. Out of the findings of this project practical procedures and tips can be deduced to support practitioners producing correct thermograms during a winter night and adequate interpretation.

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Tanner, Ch.; Mühlebach, H.Zur Normung für die Bestimmung der Luftdurchlässigkeit: Anwendung und Auswertung von Blower Door-MessungenBauphysik3/2004116-122Fachthemen

Abstract

Es ist unbestritten, daß eine möglichst luftdichte Gebäudehülle ein Qualitätsfaktor ist, der viele Vorteile bringt. Wird eine Luftdichtheits-Messung durchgeführt, werden die Beurteilungen und Vergleiche von Luftwechselzahlen schwierig. Einerseits werden länderspezifisch unterschiedliche Kennwerte ermittelt, andererseits fehlen in den Normen meist detaillierte Ausführungsbestimmungen für die Gebäudepräparation. So besteht z. B. Spielraum beim Festlegen der Meßzone und es entstehen - je nach Abdichtungsort bei der Lüftungsanlage - große Unterschiede im Ergebnis. Wesentlichen Einfluß hat auch der Meßzeitpunkt: Eine Messung mit Leckagenortung in der Bauphase ist sinnvoll und erwünscht, gilt aber nicht als Abnahme, da das Gebäude durch die Fertigstellung noch verändert wird. Das hinterläßt Fragen über den Stellenwert von Luftdichtheits-Messungen. Bei der Beurteilung von Niedrigenergiebauten kommt hinzu, daß die z. T. extrem niedrigen Grenzwerte nur aus energetischen Gründen gefordert werden, obwohl bekanntermaßen zwischen der Luftwechselzahl n50 und den energetisch relevanten Lüftungswärmeverlusten (durch Infiltration/Exfiltration) nur ein indirekter Zusammenhang besteht. Lösungsvorschläge für eine einheitliche Gebäudepräparierung und Datenauswertung werden z. Zt. diskutiert. Ziel ist es, für die wesentlichen Probleme der komplexen Meßmethode einfache, pragmatische Lösungen zu finden und die Möglichkeiten und Grenzen der Meßmethode besser bekannt zu machen.

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Tankova, Trayana; da Silva, Luís Simões; Martins, João PedroStability design of cable-stayed columns - Existing methods and future perspectivesSteel Construction4/2019309-317Articles

Abstract

Selected, extended paper from the SDSS 2019 special session ECCS/TC8 - Structural Stability
Cable-stayed columns offer several advantages among traditional solutions. Owing to the additional restraint given by the prestressed cables and cross-arms, they can provide enhanced buckling resistance in comparison to conventional columns. They are also aesthetically appealing, combining a strong architectural effect with a top-notch engineering solution. This paper presents a design approach for the stability design of prestressed cable-stayed columns. This method is based on the well-known Ayrton-Perry format, combining first- and second-order effects. The imperfection factors were calibrated on the basis of experimental results. This method is consistent with design rules for uniform columns in Eurocode 3 and is easy to apply.

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Tang, X.; Hu, Y.Erdbautechnische Untersuchungen zur Qualitätssicherung der 1000 km langen Hochgeschwindigkeitsstrecke Wuhan-GuangzhouBautechnik2/2009101-110Fachthemen

Abstract

Zur Qualitätssicherung des Erdbaus für die 1000km lange Hochgeschwindigkeitsstrecke Wuhan-Guangzhou (WGPDL) in China wurden umfangreiche erdbautechnische Untersuchungen durchgeführt. Dabei wurden sowohl die Chinesischen Vorschriften als auch die deutschen Standards bzw. Erfahrungen für den Erdbau der HGS herangezogen. In dieser Veröffentlichung werden exemplarisch die Ergebnisse der Eignungsuntersuchungen für ein natürliches Schüttmaterial hinsichtlich der Dauerhaftigkeit unter vorgesehenen Einwirkungen vorgestellt. Danach werden die Ergebnisse der vergleichenden Labor- und Felduntersuchungen von vier ausgewählten Schüttmaterialien für die Prüfparameter der Dichte und Tragfähigkeit beschrieben. Mit den Erkenntnissen aus diesen Untersuchungen wurde eine wesentliche Basis für die Qualitätssicherung des Erdbaus in WGPDL geschaffen.

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Tang, S.; König, G.Schwingungsisolierung für Bauwerke durch Verwendung naturgegebener Materialien.Beton- und Stahlbetonbau3/199277-78

Abstract

Über die Entwicklung eines Isolators aus wassergesättigtem Boden zur Schwingungsdämpfung von Gebäuden gegen Erdbebenerschütterung

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Tang, Bicheng; Wang, Xuefeng; Zuo, Yuequan; Zhang, QuanExtradosed cable-stayed Pelje ac Bridge in Croatia - Fabrication of steel box girders and on-site installationSteel Construction1/202226-32Reports

Abstract

The new Peljeac Bridge and access road project, which links Mainland Croatia to the Peljeac Peninsula, is the most significant social infrastructure project in Croatia under construction at present. The bridge site lies in the highly active seismic region with ground acceleration ag = 0.34g and a maximum average ten-minute wind speed above 33.7 m/s. As a result, the execution class for the steel structure was judged to be EXC4 based on the recommended matrix in standard EN 1090-2, which defines execution classes according to consequence class, service category, and production category. The correspondingly determined quality level was class B+, which equates to quality class B under ISO 5817 with supplementary requirements for bridge decks from EN 1090-2. This article describes the whole fabrication process in the workshop, the long-distance transportation and the installation on the bridge site. To satisfy such high-quality technical requirements, the heavy steel structures were fabricated using a wide variety of mechanized equipment and automatic welding techniques. This helped to ensure a more efficient fabrication process and more consistent product quality. The length of the large side span segments was designed to suit the capabilities of the floating cranes and transit barges, thereby making on-site installation more efficient. Against the backdrop of the global Covid-19 pandemic, the contractor CRBC overcame seemingly unsurmountable obstacles beyond their control to successfully complete this challenging assignment in two years.

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