This article describes an experimental programme aimed at studying the effect of cover, ratio between diameter and effective reinforcement ratio (&phgr;/&rgr;s, ef) and the influence of stirrup spacing on the cracking behaviour of reinforced concrete elements. The experimental programme was conceived in order to contribute to the debate - fuelled by the publication in recent years of Eurocode 2 EN1992-1-1 and the revision of the Model Code under way when the tests were carried out (and now published as a finalized document) - regarding the influence of these parameters on cracking. Important theoretical aspects are discussed, including where the crack width is estimated by current code formulations and what relevance this may have on the correlation between crack opening and durability of RC structures, especially with regard to structures with large covers. The effect of stirrup spacing, a variable absent from current codes, is also discussed.

This paper discusses the possibility of using precast tunnel segments in fibre-reinforced concrete without traditional reinforcement. The case study of a hydraulic tunnel in Monte Lirio, Panama, excavated with a tunnel boring machine (TBM) by SELI S.p.A., has been analysed.
The segments were designed according to the draft of Model Code 2010. In order to achieve the required performance and to optimize the structural behaviour, three different types of steel fibre were considered in the research.
The design was backed up by full-scale tests on precast segments. In particular, 18 full-scale tests were performed, including point load tests simulating the thrust of the TBM and bending tests. The results show the good behaviour of the elements and indicate the fibre-reinforced concrete suitable for the precast elements.

Fatigue design according to CEB-FIP Model Code 90 is limited to concrete grades up to C80. In addition, the design rules include a strength-dependent reduction in the fatigue reference strength, which leads to uneconomical design of high-strength concrete. Considering comprehensive knowledge now available concerning the fatigue behaviour of normal-strength and high-strength concretes, the amount of this reduction can no longer be justified. A new design model for compressive fatigue loading and its derivation is presented in this article. A comparison between the new design model and the current standard ones reveals that the new design model ensures safe and economical design of normal-strength, high-strength and ultra-high-strength concrete. This new design model is included in the new fib Model Code 2010.

In order to address how new knowledge influences design expressions, design codes have in most cases become significantly more complex over the last decades. However, this tendency is leading to codes that are too complicated for preliminary design but still not sufficiently accurate for assessing existing structures (where even more realistic models of behaviour are sometimes required). An alternative code strategy is that proposed by codes based on a levels-of-approximation (LoA) approach. This approach is based on the use of theories based on physical parameters where the hypotheses for their application can be refined as the accuracy required increases. The approach proposes adopting safe hypotheses during the first stages of design, leading to relatively quick and simple analyses. In cases where such a degree of accuracy is not sufficient (e.g. design of complex structures, assessment of existing structures, significant potential economic savings), the hypotheses can be refined in a number of steps, leading to better estimates of the behaviour and strength of members. This approach, recently adopted in the first complete draft of Model Code 2010 for a number of design issues, is discussed within this paper with reference to punching shear provisions.

The fib Model Code is a recommendation for the design of reinforced and prestressed concrete which is intended to be a guiding document for future codes. Model Codes have been published before, in 1978 and 1990. The draft for fib Model Code 2010 was published in May 2010. The most important new element in this Model Code is “Time” in the sense of service life. Additionally, the Model Code contains an extended state-of-theart chapter on the structural materials concrete and steel but regards non-metallic reinforcement and fibres as reinforcement as well. Many loading conditions are considered, ranging from static loading to non-static loading, considering earthquake, fatigue and impact/explosion. Five methods are offered to verify structural safety. Attention is given to verification of limit states associated with durability, robustness and sustainability. Finally, verification assisted by numerical methods and by testing is considered. Other elements that are links in the chain of life cycle design are construction and conservation. In the part on conservation the conservation strategy is treated in combination with conservation management, condition survey and assessment, and evaluation and decision-making.

Many national codes in Asia are heavily influenced by those from either Europe or the USA. The climatic, technological and economic conditions together with the material properties in Asia are, however, quite different from those in Europe and the USA, and even different among Asian countries. Thus, many Asian countries need their own national codes with suitable concepts and technologies. At the same time, many construction projects in Asia are carried out in multi-national environments in which various national codes are applied, meaning that international code harmonization is necessary. In order to work for the global issue, such as the construction of a sustainable world, Asia, as the largest economic zone in the 21st century, should take on a leading role. For this purpose, international code harmonization with the new direction of life cycle management (LCM) would provide an efficient way.
The International Committee on Concrete Model Code for Asia (ICCMC) was established in 1994 as the first international body in Asia. The ICCMC issued the Asian Concrete Model Code (ACMC) in 2001, the first international structural code in Asia. The ACMC is an umbrella code with a performance-based concept and a multi-level document structure, which makes it suitable for the considerable diversity in Asia. It is also the first international code covering maintenance and repair, which makes the ACMC ready to adopt the LCM concept. The ACMC has been a model for various national codes. The main features of the ACMC, i.e. the performance-based concept, durability design concept, seismic design concept and the inclusion of maintenance/repair, are shared with JSCE Standard Specifications in Japan. The ICCMC has been working together with ISO/TC71 towards international code harmonization.

Das tatsächliche Sicherheitsniveau bei der Ermüdungsbemessung von druckschwellbeanspruchtem Beton ist derzeit unbekannt. Für die Ermüdungsnachweise werden Sicherheitsbeiwerte verwendet, die aus der statischen Bemessung übernommen wurden, und weitere, teilweise nicht wissenschaftlich begründete Sicherheitselemente implementiert. In diesem Beitrag werden Sicherheiten in aktuellen Nachweiskonzepten nach DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) und fib Model Code 2010 diskutiert und Entwicklungspotenziale aufgezeigt. Außerdem werden Ergebnisse bestehender Ermüdungsuntersuchungen stochastisch ausgewertet und mit Wöhlerlinien nach fib Model Code 2010 verglichen. Die vergleichenden Untersuchungen deuten auf ein höheres Sicherheitsniveau des Ermüdungswiderstands im Vergleich zur statischen Bemessung hin.

Concrete fatigue - safety and development potential of current design concepts
The safety level for the fatigue design of concrete under compression is currently unknown. This is the result of safety factors taken from the static design and other safety elements, which are in some cases not scientifically justified. In this paper, the safety aspects of current fatigue design concepts according to DIN EN 1992-1-1(/NA), DIN EN 1992-2(/NA) and fib Model Code 2010 are discussed and potentials for further developments are shown. In addition, results of existing fatigue tests are evaluated stochastically and compared with S-N curves according to fib Model Code 2010. The comparative investigations indicate a higher safety level of the fatigue resistance compared to the static design.

Bei Ermüdungsnachweisen von Betonstrukturen, vor allem im Bereich Offshore, wird die schrittweise Degradation von Materialparametern oftmals nicht berücksichtigt. Eine Auswirkung dieser Schädigung des Materials in Teilbereichen des Betonquerschnitts in Abhängigkeit des Belastungszustands ist eine Spannungsumlagerung innerhalb des Querschnitts und somit die Verlängerung der theoretischen Nutzungsdauer der Betonstruktur. Beton wird in seinen Eigenschaften mithilfe von Materialparametern näher bestimmt. Ein sehr wichtiger Materialparameter ist der E-Modul, auch Elastizitätskoeffizient genannt. Ein Weg, die Schädigung des Materials in einer FE-Analyse zu berücksichtigen, ist die schrittweise Anpassung und Minimierung des E-Moduls. Um ein Bauwerk zu bemessen, seinen internen Spannungsverlauf oder sein Verformungsverhalten vorherzusagen, ist es somit von großer Wichtigkeit, diesen Parameter genau zu bestimmen, seine Veränderung mit der Zeit und aufgrund seiner Belastungshistorie zu kennen. In diesem Beitrag wird zusätzlich zur Robustheits- und Redundanz-Definition auch eine Lebenszeitberechnung des Strabag-Testfundaments in Cuxhaven nach Model Code 1990 für die geplanten Ermüdungsversuche mit realistisch verändertem E-Modul ausgeführt. An der Fallstudie Cuxhaven wird mithilfe eines linearen, iterativen Modellbildungsprozesses die Nutzung der Robustheit des Systems für die Verlängerung der verbleibenden Nutzungsdauer gezeigt.

Concrete structures under cyclic loading - robustness and redundancy considerations for residual lifetime optimization
Concerning fatigue analysis of concrete structures, especially in offshore areas, the continuous degradation of material parameters is not taken into account. One effect of the damaged material structure in parts of the concrete cross section is the stress redistribution from highly loaded (damaged) areas to low loaded (undamaged) areas and therefore an elongation of the theoretical residual service life. Concrete is described by the use of material parameters. A very important parameter is the E-modulus, also called the modulus of elasticity. A possibility to consider the degradation process within the material concrete is the gradual adaption and minimization of the E-modulus. In order to analyze and dimension a structure, to predict the internal stress distribution and deflection behavior, it is very important to specify this parameter and to know the variation according loading history and time.
In addition to robustness and redundancy definition given in this article, a life time calculation of the Strabag gravity base test foundation in Cuxhaven according Model Code 1990 for the planned fatigue tests with realistic reduction of E-Modulus is performed. Concerning the case study “Cuxhaven” the use of system robustness in order to extend the residual service life is been demonstrated by means of a linear iterative modeling process.

Die aktuellen Entwicklungen in der Windenergiebranche führen zu Windenergieanlagen mit immer höherer Leistungsfähigkeit. Als Konsequenz aus dieser Entwicklung steigen mit der Leistungsfähigkeit der Anlagen auch die Beanspruchungen der Konstruktion. Hochleistungsbetone mit selbstverdichtenden Eigenschaften werden in Windenergieanlagen schon seit einiger Zeit zur Herstellung von Verbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen verwendet. Darüber hinaus werden derzeit aufgelöste Gründungskonstruktionen und Türme aus Spannbeton, für die hochfester Beton eingesetzt wird, entwickelt. Diese Hochleistungsbetone sind für den Grenzzustand der Ermüdung zu bemessen, was zukünftig nach fib-Model Code 2010 erfolgen wird. Dieser enthält ein geändertes Ermüdungsbemessungsmodell für Beton, das auch für hochfeste Betone zu sicheren und wirtschaftlichen Bemessungsergebnissen führt. Am Institut für Baustoffe der Leibniz Universität Hannover wird seit Jahren das Ermüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen untersucht. Darüber hinaus wird auch der Einfluss von Stahlfasern auf das Ermüdungsverhalten von Hochleistungsbetonen erforscht. In diesem Beitrag werden aktuelle Forschungsergebnisse zum Ermüdungsverhalten verschiedener Hochleistungsbetone mit und ohne Stahlfaserverstärkung vorgestellt und darauf aufbauend der praktische Einsatz dieser Betone diskutiert. Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen werden im Kontext zum neuen Ermüdungsbemessungsmodell des fib-Model Code 2010 interpretiert.

Fatigue behaviour of high performance concretes for wind turbines
New developments in the wind energy sector will lead to wind turbines with enormous capacities. As a result, the loads of the supporting structures are also increasing. For some time now, high performance concretes with self-compacting properties have been used in wind turbines for structural connections. Furthermore, slender foundations and prestressed concrete supporting structures made out of high-strength concrete are under development. In future, fatigue design of these high performance concretes is to be done according to the new fib-Model Code 2010. This code includes a new fatigue design model which enables a safe and economic fatigue design, even for high strength concrete. Extensive research with regard to the fatigue behaviour of different types of high performance concrete has been carried out at the Institute of Building Materials Science, Leibniz Universität Hannover. As part of these research activities, the influences of steel fibre reinforcement on the fatigue behaviour of high performance concretes are being investigated. In this paper, interim results of these investigations are presented and the potential for the practical applications of high performance concrete is discussed. The results of the conducted investigations are presented in comparison with the new fatigue design model of the fib-Model Code 2010.

Beton ist eines der wichtigsten Baumaterialien in der modernen Ingenieurspraxis und findet sein Anwendungsgebiet im Brückenbau, Hochbau und Grundbau. Beton ist ein Material, welches sein Verhalten im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen verändert. Besonders Verformungen, die durch Kriech- und Schwindprozesse hervorgerufen werden, spielen eine wichtige Rolle in der Bemessung von Betonstrukturen - vor allem im Hinblick auf die Gebrauchstauglichkeit. Bereits in den ersten Bemessungsnormen für Betonstrukturen gab es Regelungen hinsichtlich der Berücksichtigung dieser Einflüsse. Zu Beginn wurden die Verformungen mit einem äquivalenten Temperaturgradienten berücksichtigt. Erst mit der Herausgabe der Spannbetonnormen wurden entsprechende Kriech- und Schwindmodelle vorgeschlagen und bis hin zur heute gängigen Praxis weiterentwickelt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Überblick über die historische Entwicklung dieser Modelle bis zu den heute geltenden Eurocode 2 und fib Model Code-Richtlinien gegeben. Im zweiten Teil wird eine Sensitivitätsanalyse der Eingangsparameter der aktuellen Modelle präsentiert, gefolgt von einem Anwendungsbeispiel, in dem die Unterschiede der verschiedenen Modelle auf Basis einer Durchbiegungsberechnung veranschaulicht werden.

Evolution of creep and shrinkage models for concrete structures in Austria and Germany - Evaluation of the current models regarding the sensitivity of the input parameter
Concrete is one of the most important materials in civil engineering structures and finds its application in the building of bridges, ground engineering and building construction. As widely known, concrete is a material which changes its behavior with time in dependency of the environmental conditions. Especially the long-term deformations caused by creep and shrinkage processes are of great interest regarding the durability and sustainability of infrastructures. Early versions of design codes gave some guidelines on how to treat deformations caused by these sources. In the beginning, these deformations were taken into account by an additional temperature drop. The first sophisticated approaches on how to deal with these long-term processes were published in the standards for prestressed concrete structures. These early models were updated and improved to today's prevailing documents such as the Eurocode 2 and the fib Model Code. The first part of this paper gives an overview of the historical development of creep and shrinkage models in Austria and Germany until today's guidelines. The second part presents a sensitivity study of the current models regarding the input parameters for some given scenarios. Lastly, the differences between the models are highlighted based on an application example taken from literature.

Rissbreiten in Stahlbetonbauteilen vergrößern sich unter Langzeitbeanspruchung durch das zeitabhängige Materialverhalten des Betons. Während viele Rissbreitenansätze das Betonschwinden bei der Rissbreitenberechnung vernachlässigen, zeigen Untersuchungen in der Literatur, dass Schwinddehnungen bei der Rissbreitenberechnung berücksichtigt werden sollten. Um die einzelnen Effekte aus Schwinden, Verbund- und Betonkriechen auf das Rissbild einzuordnen, wurden die verschiedenen Anteile unter einer Lastbeanspruchung analysiert. Hierzu wurde im abgeschlossenen Rissbild eine Parameteranalyse mit einem an experimentellen Versuchen validierten rheologischen Modell durchgeführt und der Anteil des Betonschwindens an der Rissbreitenvergrößerung festgestellt. Ein Vergleich mit dem Rissbreitenansatz des Model Code 2010 zeigt, dass der Ansatz des Model Code 2010 potenziell gut geeignet ist, zeitabhängige Effekte wirklichkeitsnah abzubilden, diese allerdings überschätzt. Aus diesem Grund wurde der Ansatz modifiziert, sodass in einem weiteren Vergleich sehr gute Ergebnisse erzielt wurden, ohne die in der Praxis etablierte Rissbreitenformel grundlegend zu verändern.

Influence of concrete shrinkage on crack widths in reinforced concrete members under direct loading
Under long-term loading, crack widths in reinforced concrete members increase due to the time-dependent material behaviour of concrete. While many crack width approaches neglect shrinkage in crack width calculations, investigations in the literature indicate that shrinkage strains should be taken into account for crack width calculation. In order to classify the individual effects of shrinkage, bond creep and concrete creep on the crack pattern, they were analysed separately under direct loading. For this purpose, a parameter analysis was performed in the stabilized cracking stage with a rheological model validated by experimental tests to determine the proportion of concrete shrinkage on crack width increase. A comparison with the crack width approach of Model Code 2010 shows that the approach of Model Code 2010 is potentially well suited to describe time-dependent effects realistically, but overestimates them. For this reason, the approach was modified without fundamentally changing the established crack width formula. With that modification, very good results were achieved in a further comparison.

Experimentell ermittelte Bruchlastwechselzahlen druckschwellbeanspruchter Betone weisen im Allgemeinen große Streuungen auf. Als Hauptursache wird die Streuung der tatsächlichen Probekörperdruckfestigkeit vermutet, da die im Ermüdungsversuch aufgebrachten Ober- und Unterspannungen stets auf die mittlere Druckfestigkeit bezogen werden. Demnach versagen Probekörper, die tatsächlich höhere Druckfestigkeiten besitzen, bei höheren Lastwechselzahlen als Probekörper mit geringeren tatsächlichen Druckfestigkeiten. Um diese Vermutung zu überprüfen, wird im folgenden Artikel ein Konzept zur stochastischen Berücksichtigung der Druckfestigkeitsstreuung bei der Herleitung von Versuchswöhlerkurven präsentiert. Das Konzept wird auf Grundlage umfangreicher Ermüdungsuntersuchungen an Betonen der Festigkeitsklassen C100/115 und C80/95 für Windenergieanlagentürme erarbeitet und führt in den durchgeführten Untersuchungen zu nahezu glatten streuungsbereinigten Versuchswöhlerkurven. Das deutet darauf hin, dass die ursprüngliche, in den Wöhlerkurven inhärente Streuung tatsächlich allein auf die Streuung der Druckfestigkeit innerhalb der untersuchten Betonchargen zurückgeführt werden kann. Die Anwendung dieses Konzepts grenzt sich zunächst auf die Randbedingungen ein, unter denen die experimentellen Untersuchungen durchgeführt wurden. In ergänzenden Untersuchungen werden die unter Betrieb herrschenden Feuchte-, Temperatur- und Frequenzbedingungen in einem Windenergieanlagenturm beleuchtet und mit den Bedingungen verglichen, unter denen die Laborergebnisse erzielt wurden. Abschließend wird für die untersuchten Betone ein Bemessungskonzept formuliert, welches die Anwendung der Wöhlerkurven gemäß fib Model Code 2010, inklusive einer angepassten Formulierung für die Bemessungsdruckfestigkeit bei Ermüdungsbeanspruchungen fcd,fat, empfiehlt.

Influence of compressive strength scatter on the fatigue resistance of concrete under compression
Experimentally determined load cycles to failure of concrete specimens under compression generally show a large scatter. The main cause is assumed to be the scatter of the real compressive strength, since the upper and lower stresses applied in the fatigue test are always related to the average compressive strength. Accordingly, specimens that really have higher compressive strengths fail at higher numbers of load cycles than specimens with lower real compressive strengths. In order to verify this assumption, the following article presents a concept for the stochastic consideration of compressive strength scatter in the derivation of S-N curves from tests. The concept is developed on the basis of extensive fatigue investigations on concrete of strength classes C100/115 and C80/95 for wind turbine towers and leads to almost smooth, scatter-corrected S-N curves. This indicates that the original scatter inherent in the S-N curves can be explained by the scatter of the compressive strength. The application of this concept is limited to the boundary conditions under which the experimental investigations were carried out. In supplementary investigations, the prevailing humidity, temperature and frequency conditions in a wind turbine tower during operation are investigated and compared with the conditions under which the laboratory results were obtained. Finally, a design concept is formulated for the investigated concretes, which recommends the application of the S-N curves according to fib Model Code 2010 including an adapted formulation for the design compressive strength at fatigue loads fcd,fat.

Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Flachdecken neu geregelt. Seitdem ergibt sich die Durchstanztragfähigkeit mit Durchstanzbewehrung aus der Summe eines konstanten Betontraganteils und eines Stahltraganteils, der unabhängig vom Bauteil aus einem 33°-Fachwerk resultiert. Für die Berechnung des Stahltraganteils wird gemäß Eurocode 2 eine reduzierte Stahlfestigkeit in Abhängigkeit von der statischen Nutzhöhe angesetzt, wodurch die Verankerungsqualität der Durchstanzbewehrung berücksichtigt wird. Auf Basis einer Datenbankauswertung und eines Vergleichs des Sicherheitsniveaus mit der damaligen DIN 1045-1 wurden im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) zusätzliche Erhöhungsfaktoren für die ersten beiden Durchstanzbewehrungsreihen ergänzt, die nahezu zu einer Verdopplung der Durchstanzbewehrungsmenge führen. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung und auf dem Niveau der maximalen Durchstanztragfähigkeit zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, sind bislang nur sehr wenige Versuchsreihen an Flachdeckenausschnitten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs vorhanden.
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Flachdecken mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden daher insgesamt drei Versuchsserien mit variierenden Durchstanzbewehrungsgraden durchgeführt. Das Versuchsprogramm umfasste drei Referenzversuche ohne Durchstanzbewehrung und acht Versuchskörper mit geringen und mittleren Durchstanzbewehrungsgraden. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge jeweils ausschließlich über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of flat slabs with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of flat slabs were revised. Since then, the punching shear strength with shear reinforcement is calculated from the combination of a constant concrete contribution and a steel contribution, which results from a strut inclination of 33°. Besides, a reduced steel strength depending on the effective depth of the flat slab is assumed for the calculation of the steel contribution to consider the anchorage conditions of the shear reinforcement elements. Due to a database analysis and an evaluation of the level of safety compared to the former DIN 1045-1, additional factors have been implemented in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)) for the first and second row of shear reinforcement leading to almost twice the amount of required shear reinforcement. Various test series on reinforced concrete flat slabs without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since only very few systematic punching tests with a varying amount of shear reinforcement have been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete flat slabs with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. Each test series included one reference test without shear reinforcement. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are presented, discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

Mit der Einführung des fib Model Code for Service Life Design werden dem bemessenden Ingenieur anerkannte und bewährte Vorhersagemodelle zur Verfügung gestellt, mit denen die Bestimmung der zeitabhängigen Carbonatisierungstiefe bzw. Chlorideindringtiefe bis zur Depassivierung des Betonstahls möglich ist. Unter Einbezug statistischer Kennwerte (z. B. Verteilungstyp, Mittelwert, Standardabweichung) lässt sich eine vollprobabilistische Dauerhaftigkeitsberechnung durchführen, mit der im Rahmen des leistungsbezogenen Entwurfsverfahren nach DIN EN 206-1, Anhang J, die zeitabhängige Zuverlässigkeit gegenüber Carbonatisierung bzw. Chlorideindringen bestimmbar ist. Rechnerische Untersuchungen zeigen jedoch, dass die vom Bindemittel abhängige, rechnerische Bandbreite der Zuverlässigkeit für jede Expositionsklasse variiert. Der DAfStb empfiehlt nun in einem in diesem Heft ebenfalls abgedruckten Positionspapier expositionsabhängige Mindestzuverlässigkeiten, die bei einer Anwendung von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren nach DIN EN 206-1, Anhang J, nachzuweisen sind. In diesem Beitrag werden die wichtigsten Hintergrundinformationen zu verwendeten Modellen, Daten und Nachweiskonzepten geliefert.

No short description available.

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Seit der Veröffentlichung normativer Vorschriften zur Bemessung von Stahlfaserbeton in Deutschland und Europa gewinnt dessen Einsatz für tragende Konstruktionen des Hoch- und Ingenieurbaus stetig an Bedeutung. Nach Eintreten der Rissbildung im Beton ermöglichen Makrofasern aus Stahl eine effektive Übertragung von Zugspannungen über den Riss hinweg, was sich in Bezug auf das Durchstanztragverhalten als besonders vorteilhaft erweist. Während für die Durchstanztragfähigkeit stahlfaserbewehrter Flachdecken mit Plattendicken bis 150 mm zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen Untersuchungen an praxisrelevanten Plattenstärken von 200 mm bis 300 mm nahezu gänzlich. Zudem versprechen Fortschritte in der Leistungsfähigkeit moderner Stahldrahtfasern ein verbessertes Trag- und Verformungsverhalten des Stahlfaserbetons.
Zur Untersuchung des Durchstanztragverhaltens stahlfaserbewehrter Flachdecken mit praxisrelevanten Plattendicken wurden acht Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten mit unterschiedlichen Plattenstärken durchgeführt. Als weitere Einflussparameter standen der Stahlfasertyp und insbesondere der Stahlfasergehalt im Vordergrund. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über die durchgeführten Versuche und diskutiert die gewonnenen Ergebnisse. Anhand eines Vergleichs der experimentell gewonnenen Versagenslasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie nach fib Model Code 2010 erfolgt eine Bewertung der Bemessungsansätze.

Increase of the punching shear capacity and structural ductility achieved through utilisation of modern high-performance steel fibres
Since the introduction of normative regulations for the design of steel fibre reinforced concrete in Germany and Europe, the application is recently growing in concrete engineering. After crack formation has occurred in the concrete, macro fibres made of steel allow an effective transfer of tensile stresses across the crack, which proves to be particularly advantageous regarding punching shear failure. While there are numerous test results available for the punching shear capacity of steel fibre reinforced concrete slabs with slab thicknesses of up to 150 mm, there is an almost complete lack of tests on practically relevant slab thicknesses. In addition, advances in the performance of modern steel fibres promise improved load-bearing and deformation behaviour of the steel fibre concrete.
Eight punching shear tests were carried out on flat slab specimens with different slab thicknesses to investigate the punching shear behaviour of steel fibre reinforced flat slabs with practically relevant slab thicknesses. Further investigated influencing parameters were the steel fibre type and in particular the steel fibre content. This article provides an overview of the tests carried out and discusses the results obtained. Based on a comparison of the experimentally obtained failure loads with the calculated punching shear capacities according to the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) as well as according to fib Model Code 2010, an evaluation of the design approaches will be provided.

Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 2 in Deutschland wurde die Durchstanzbemessung von Fundamenten und Bodenplatten neu geregelt. Für die Bemessung der Durchstanzbewehrung wird im Eurocode 2 unabhängig vom Bauteil ein 33°-Fachwerk mit konstantem Betontraganteil vorgeschlagen. Aufgrund von Sicherheitsbedenken wurde im Deutschen Anhang zum Eurocode 2 (EC2+NA(D)) davon abweichend ein Aufhängefachwerk ohne Betontraganteil für die Bemessung der Durchstanzbewehrung in Fundamenten und Bodenplatten eingeführt. Während zur Bewertung der Bemessungsgleichungen für die Ermittlung der Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten ohne Durchstanzbewehrung bzw. der maximalen Durchstanztragfähigkeit verschiedene Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen bislang systematische Versuchsreihen an Fundamenten mit einem Durchstanzversagen innerhalb des durchstanzbewehrten Bereichs (Bemessung der Durchstanzbewehrung).
Zur systematischen Untersuchung des Durchstanztragverhaltens von Fundamenten mit Bügeln als Durchstanzbewehrung wurden insgesamt drei Versuchsserien (elf Versuche) mit variierendem Durchstanzbewehrungsgrad durchgeführt. Dabei erfolgte die Variation der Durchstanzbewehrungsmenge über den Bügeldurchmesser. Weitere untersuchte Einflussparameter waren die Schubschlankheit und die statische Nutzhöhe. Im vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche vorgestellt und die Versuchsergebnisse diskutiert. Durch den Vergleich der experimentell ermittelten Bruchlasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach Eurocode 2 und EC2+NA(D) können die bestehenden normativen Regeln bewertet werden. Darüber hinaus werden die Bemessungsregeln nach Model Code 2010 in die Bewertung mit einbezogen.

Punching strength of footings with varying shear reinforcement ratios
With the introduction of Eurocode 2 in Germany, the punching shear design provisions of footings and ground slabs were revised. According to Eurocode 2, the design of the shear reinforcement is performed by means of a design model considering a strut inclination of 33° and a constant contribution of concrete. Due to safety related concerns, in German Annex to Eurocode 2 (EC2+NA(D)), a different concept was introduced. In this context, the design of the shear reinforcement in footings and ground slabs is conducted without consideration of a concrete contribution. Various test series on reinforced concrete footings without shear reinforcement and with high amounts of shear reinforcement are available and can be used for the evaluation of the current provisions. Nevertheless, the evaluation of the code equations for the design of the shear reinforcement (failure inside the shear-reinforced zone) is still not possible since systematic test series on footings with a varying amount of shear reinforcement have not yet been conducted.
To investigate the punching shear behavior of reinforced concrete footings with stirrups as shear reinforcement, three systematic test series (eleven specimens) with varying shear reinforcement ratios were performed. In the tests, the shear reinforcement ratio was varied by changing the stirrup diameter only. Further investigated influences were the shear span-depth ratio and the effective depth. In this paper, the results of the tests are discussed and compared to the predictions according to Eurocode 2 and EC2+NA(D). Moreover, the punching design provisions according to Model Code 2010 are evaluated.

Sowohl die zentrische Matrixzugfestigkeit als auch die zentrischen Nachrisszugfestigkeiten von faserbewehrten Betonen werden in der Regel indirekt über Biegezugversuche ermittelt. Dazu muss eine in Versuchen ermittelte Kraft-Verformungs-Kurve in eine Zugspannungs-Dehnungs-Beziehung überführt werden. Für ultrahochfesten Faserbeton (UHPFRC) gibt es in Deutschland zurzeit mangels gültiger Normen und Richtlinien kein geregeltes derartiges Umrechnungsverfahren. Zur Untersuchung des Zugspannungs-Dehnungs-Verhaltens von UHPFRC wurden am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig gekerbte 3-Punkt-Biegezugversuche nach DIN EN 14651 durchgeführt. Unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse und in Anlehnung an den Model Code 2010, der normal- und hochfesten Faserbeton regelt, wurde ein Umrechnungsverfahren für UHPFRC entwickelt. Zur Validierung des Verfahrens wurde die Finite-Elemente-Methode (FEM) hinzugezogen.

Tensile Stress-Strain Relationship for UHPFRC based on notched 3-point-bending tests
Both the tensile strength and the residual tensile strengths of fibre reinforced concrete are generally determined indirectly by flexural tests. For this purpose, a force-deformation curve has to be converted into a tensile stress-strain curve. For ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) there is currently no regulated conversion procedure due to the lack of valid standards and guidelines in Germany. To analyse the tensile stress-strain behaviour of UHPFRC, notched 3-point-bending tests according DIN EN 14651 were carried out at iBMB, Division of Concrete Construction of the TU Braunschweig. A conversion procedure for UHPFRC based on the Model Code 2010, which regulates normal- and high-strength fibre reinforced concrete, was developed taking into account the test results. The finite element method (FEM) was applied for validation.

Mit dem Ziel, einen Überblick über aktuelle normative Modelle zur Berechnung der Rissbreite im Stahlbetonbau zu erhalten, wurden diese am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig zusammengestellt und verglichen. Um einen unabhängigen Vergleich der Modelle sicherzustellen, wurde eine Datenbasis mit Versuchswerten zu Rissbreiten zusammengestellt. Der Modellvergleich wurde auf zentrische Zugversuche, bei denen charakteristische Werte der gemessenen Rissbreiten (95 %-Quantilwerte) angegeben waren bzw. ermittelt werden konnten, beschränkt. Durch die Vergleichsberechnungen konnte gezeigt werden, dass zwischen den unterschiedlichen Modellen signifikante Abweichungen auftreten. Während der Eurocode 2 die im Versuch gemessenen Rissbreiten tendenziell überschätzt, werden die Rissbreiten mit den Nationalen Anhängen für Deutschland bzw. Österreich überwiegend unterschätzt. Mit dem Modell nach Model Code 2010 werden die Versuchsergebnisse im Mittel ebenfalls überschätzt, die Ergebnisse liegen jedoch zwischen denen nach Eurocode 2 sowie den Nationalen Anhängen für Deutschland bzw. Österreich. Des Weiteren kann mit den Modellen der Nationalen Anhänge für Deutschland und Österreich sowie des Model Code 2010 eine, gegenüber dem Eurocode 2, erhöhte Vorhersagegenauigkeit erreicht werden.

Comparison of code provisions for the calculation of crack widths
In order to give an overview of current code provisions for the calculation of crack widths, these provisions were compiled and compared at the iBMB, Department of Concrete Construction of TU Braunschweig. In order to ensure an independent comparison, a database with test values for crack widths was compiled. The comparative calculations were limited to tensile tests in which characteristic values of the measured crack widths (95 %-quantile values) were or could be determined. As a result, it can be stated that significant deviations occurred for the different code provisions. While the provisions by Eurocode 2 tend to overestimate the test values, the National Annexes for Germany and Austria mainly underestimate the measured crack widths. Model Code 2010 also overestimates the test results on average, but the results are between those obtained with Eurocode 2 and the national annexes for Germany and Austria. Furthermore, the models in the national annexes for Germany and Austria as well as the Model Code 2010 achieve a higher prediction accuracy than Eurocode 2.

Der Einsatz von Makrofasern aus Stahl gewinnt seit der bauaufsichtlichen Einführung der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) auch in tragenden Betonkonstruktionen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere beim Nachweis ausreichender Querkrafttragfähigkeit erweist sich die Fasertragwirkung als günstig, da eine Querkraftbewehrung auch bei Balken rechnerisch vollständig durch Fasern gebildet sein kann - Bügel also entfallen. Haupteinflussparameter ist die Nachrisszugfestigkeit, die aufgrund vielfältiger interagierender Einflussparameter hohen Streuungen unterliegt und nach Ansätzen der DAfStb-Richtlinie bzw. den Modellen des Model Codes 2010 deutlich unterschiedlich einfließt. Der Beitrag vergleicht die Prognosegenauigkeiten rechnerischer Querkrafttragfähigkeiten, indem rechnerische Bruchlasten experimentellen Daten von Schubversuchen aus der Literatur gegenübergestellt werden. Die aufgebaute Schubdatenbank umfasst dabei über 250 Versuche mit praxistypischen Konfigurationen, d. h., dass Querschnittsgeometrie, Längs- und Bügelbewehrungsgehalt, Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaserbetons sowie Betondruckfestigkeit variable Parameter sind.

Database with shear tests on steel fibre reinforced concrete girders
The application of macro fibres made of steel is recently growing in concrete engineering since valid standards like the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) are available. In particular, it is meaningful to take into account fibre's effect in shear design to considerably reduce the amounts of stirrups. The most significant parameter is the steel fibre's post-cracking tensile strength that exhibits pronounced scattering due to several interacting parameters. It is differently considered in the design approaches of DAfStb-Guideline and fib Model Code 2010, respectively. The paper investigates accuracies of predicted shear resistances by comparing calculative and experimental ultimate loadings. For this purpose, a shear database is build up comprising more than 250 test results from the literature that differ in cross-section's geometry, ratios of longitudinal rebars and stirrups, fibre amounts and concrete compressive classes, respectively.

Mit Model Code 2010 wurde ein neues Bemessungskonzept für den Durchstanznachweis vorgestellt, welches auf der Theorie der kritischen Schubrissbreite (Critical Shear Crack Theory) basiert. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Durchstanzwiderstände nach Model Code 2010, Eurocode 2 und den Regelungen des deutschen Anhangs zu Eurocode 2 vorgestellt und um Hintergrundinformationen ergänzt. Anhand von Parameterrechnungen und der Nachrechnungen von Durchstanzversuchen erfolgt ein Vergleich der unterschiedlichen Bemessungskonzepte. Dabei werden Sicherheitsdefizite identifiziert und die Auswirkungen unterschiedlicher Einflussparameter auf die Durchstanztragfähigkeit von Flachdecken-Stützenknoten herausgearbeitet.

Comparison of punching shear design according to Model Code 2010 and Eurocode 2
Model Code 2010 introduces a new design concept for punching shear, which bases on the so-called Critical Shear Crack Theory. In this paper, the design provisions for punching shear according to Model Code 2010, Eurocode 2 and the corresponding German National Annex to Eurocode 2 are presented and background information is given. By means of parameter studies and a comparison of the calculated resistances to test result, the different punching shear design provisions are critically reviewed. The safety levels of the code provisions are verified and the influence of the different punching parameters on the calculated resistances is examined in detail.

Nach den heutigen aktuell gültigen Normen und Vorschriften (z. B. CEB-FIP-Model Code 2010 [1]) werden für den Ermüdungsnachweis und auch für die Bestimmung des Schädigungsgrades von Betonbauteilen Lastzyklen gezählt und lineare Schadens-Akkumulations-Hypothesen angewandt. Die so gewonnenen Ergebnisse entsprechen nicht der Realität, da Beton ein sehr stark nicht lineares Verhalten aufweist. Ein Weg, diese Ergebnisse zu verbessern, ist die Anwendung von Monitoring, um die Veränderung in der inneren Struktur des Betons mittels eines lastunabhängigen Messverfahrens überwachen zu können. In diesem Artikel wird ein Monitoring-Konzept vorgestellt, mit welchem es möglich ist, diese Ziele zu verwirklichen. Die zugehörigen Laborversuche wurden bereits in [2] beschrieben. Nun folgt deren tiefergehende Auswertung. Am Ende dieses Artikels werden dynamische Tests an vorgespannten Monoblockschwellen gezeigt. Diese wurden mithilfe des im Rahmen dieser Veröffentlichung beschriebenen Monitoring-Konzepts überwacht. Die dadurch erhaltenen Sensormesswerte wurden mit einer numerisch nichtlinearen Simulation der Schwelle korreliert.

Monitoring of the real degree of Fatigue deterioration within concrete structures - Research Project MOSES
According to actual codes and regulations (e.g. CEB-FIP-Model Code 2010 [1]) the verification concept for fatigue and the determination of the real degree of deterioration of Concrete structures is based on counted load cycles and the linear Palmgren-Miner summation. The results gained in this manner will never depict the reality because of the not considered heavily non-linear behavior of concrete. A way to improve the results is the application of monitoring sensors, which are able to image the changes in the inner part of the concrete matrix independently from applied loads. In this article a monitoring concept will be proposed which can achieve these objectives. The laboratory tests are already described in [2] and now a deeper assessment of the measured results will be made. At the end of this article dynamic tests with prestressed railway sleepers and mounted monitoring system are presented. The measurement data of the sensors will be correlated with results of a numerical nonlinear simulation of the sleeper.

Um Bauwerke bis zu ihrem wirklichen Lebensende zu nutzen, ist es von großer Bedeutung, den aktuellen Grad der Schädigung einer Struktur bestimmen zu können. Mithilfe der zurzeit gültigen Nachweis- und Bemessungskonzepte (z.B. CEB-FIP Model Code 2010) ist dies nicht möglich. Ein gangbarer Weg, den Schädigungsgrad einer Betonstruktur vor Ort zu bestimmen, ist der Einsatz von zerstörungsfreien Prüfmethoden (Monitoring). Dieser Bereich ist allerdings noch nicht zur Gänze erforscht. Das konstante Monitoring von der Entstehung eines Bauwerks bis hin zu dessen Lebensende wird als eine vielversprechende Möglichkeit der Lebenszeitabschätzung gesehen. In diesem Beitrag werden Ermüdungsversuche an Betonprüfkörpern, begleitet mit konstantem Monitoring durch Ultraschall- und Körperschall-Sensoren, näher betrachtet und ein möglicher Weg zur Bestimmung des Schädigungsgrades und der Lebenszeitabschätzung aufgezeigt.

Monitoring based lifetime assessment of concrete structures - Research Project MOSES
In order to use structures up to their real end of lifetime it is of great importance to know the degree of damage of the structure. By using the actual Codes and Specifications (e.g. CEB-FIP Model Code 2010) it is not possible to define the real degree of deterioration. A practicable way of determining the degree on-site is the employment of non-destructive testing methods (monitoring). This field until now is not finally explored. The constant monitoring from the erection of a structure up to the end of its lifetime is seen as a very promising possibility to assess the residual lifetime. In this article fatigue tests on concrete specimens, accompanied with ultrasonic and acoustic emission measurements will be investigated closer and a possible way for the determination of the degree of damage and lifetime assessment will be proposed.