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In vielen weit gespannten Schrägseilbrücken werden Seildämpfer zur Verringerung von Seilschwingungen eingebaut. Bedämpft werden dabei in erster Linie unerwünschte Querschwingungen (Schwingungen außerhalb der Kabelebene) der Tragseile. Neben der vorgesehenen Reduzierung der Bewegungen in der Kabelebene der Wirkungsrichtung der Dämpfer zeigen Untersuchungen, dass auch die Bewegungen quer zu dieser Richtung von den Dämpfern beeinflusst werden. Mithilfe der hybriden Versuchstechnik sollen diese Phänomene im Rahmen eines Forschungsvorhabens am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München genauer untersucht werden.

Evaluation of the effects of adaptive cable dampers by use of hybrid testing methods
Various wide spanned cable-stayed bridges are protected against cable vibrations with vibration absorbers. The focus of the damping measures is to reduce lateral oscillations of the cables. Although reducing vibrations in the effective direction of the installed vibration absorber, it is approved by research that vibrations are influenced transverse to the vibration absorber's effective direction as well. Using hybrid testing methods these phenomenons shall be discovered in detail within an actual research project at the Department of Concrete Structures of the Technische Universität München.

Das Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) regelt in Deutschland die Grenzwerte für den Energiebedarf von Neubauten und Sanierungen mit dem Ziel, bis zum Jahr 2050 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand zu erreichen. Anforderungswerte für die Wärmedurchgangskoeffizienten, die Wärmebrücken und die Luftdichtheit sind im GEG explizit angegeben, für die Planung der Belüftung wurden jedoch keine expliziten Regelungen getroffen. Ein geplantes Belüftungssystem ist erlaubt, sofern der resultierende Primärenergiebedarf des Gebäudes den Anforderungen entspricht. Eine natürliche Lüftung wird in den vereinfachten Nachweisen des Monatsbilanzverfahrens dabei meist als energetisch nachteilig angesehen, führt sie zwingendermaßen zu Lüftungswärmeverlusten. Mechanische Lüftungssysteme können dahingegen mit Anrechnung ihrer Wärmerückgewinnung vorteilig angesetzt werden. Die natürliche Lüftung hat jedoch, ist sie als kontrollierte elektrisch betriebene Fensteröffnung ausgeführt, das Potenzial einer Energieeffizienzsteigerung mit hoher Nutzerbehaglichkeit. In einer Simulation über EnergyPlus wurden für einen Büroraum Öffnungs- und Schließsignale einer CO₂-geregelten natürlichen Fensterlüftung verglichen. Eine Regelung, die bei 900 ppm CO₂-Konzentration öffnet und bei 800 ppm schließt, stellte die energieeffizienteste und thermisch behaglichste Regelung dar. Für diese Regelung wurden die realen Öffnungsdauern an einem experimentellen Büroraum ausgewertet. Es ergaben sich in Abhängigkeit des Windes und der Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen Öffnungsdauern von 3 bis 5 Minuten.

Energy-efficient controlled natural ventilation in non-residential buildings - Experimental investigation of opening durations
In Germany, the Building Energy Act (GEG) regulates the limit values for the energy requirements of new buildings and renovations with the aim of achieving an almost climate-neutral building stock by 2050. Requirements for heat transfer coefficients, thermal bridges and air tightness are explicitly stated in the GEG, but no explicit regulations have been made for the planning of ventilation. A planned ventilation system is permitted as long as the resulting primary energy demand of the building meets the requirements. In the simplified verifications of the monthly balance procedure, natural ventilation is usually considered to be disadvantageous in terms of energy, as it leads to ventilation heat losses. Mechanical ventilation systems, on the other hand, can be considered advantageous because of their heat recovery. Natural ventilation, however, has the potential to increase energy efficiency with high user comfort if it is designed as a controlled electrically operated window opening. In a simulation with EnergyPlus, opening and closing signals of a CO₂-controlled natural window ventilation were compared for an office room. A window that opens at 900 ppm CO₂ concentration and closes at 800 ppm represented the most energy-efficient and thermally comfortable control. For this control, the real opening times were evaluated for an experimentally office room. Depending on the wind and the temperature difference between inside and outside, opening times of 3 to 5 minutes were obtained.

Seit einigen Jahren setzt sich die Bundesregierung verstärkt mit den Auswirkungen extremer Ereignisse wie Naturkatastrophen, technische Großunfälle und insbesondere auch Terroranschläge auseinander. Infolgedessen wurde im Jahr 2007 das Programm “Forschung für die zivile Sicherheit” durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ins Leben gerufen. Hierin sollten Lösungen für den Umgang mit derartigen Bedrohungsszenarien gesucht werden.
Ein besonderes Gefährdungspotenzial besteht hierbei für Infrastrukturen des öffentlichen Verkehrs wie Tunnel oder Brücken, deren Ausfall schwere Folgen für die Versorgung der Bevölkerung haben kann. Um für den Fall der Extrembeanspruchung derartiger Infrastrukturbauwerke den größtmöglichen Schutz zu gewährleisten, muss die Tragfähigkeit der baulichen Strukturen verbessert werden. Das Forschungsvorhaben AISIS hat sich im Rahmen dessen mit der Entwicklung eines brandbeständigen ultrahochfesten Betons für hochdynamische Beanspruchungen befasst. Die erzielten Forschungsergebnisse sind nachfolgend dargelegt.

Development of an ultra high strength concrete with increased resistance to fire and explosive loading
In recent years, the German Government exceedingly deals with the consequences of extreme events such as natural disasters, technical accidents and terrorist attacks. In 2007, the program “Research for Civil Security” was set up by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) which aimed at solutions for the handling of such menaces.
Particularly the breakdown of public transport buildings (e. g. tunnels, bridges) is supposed to involve a drastic undersupply of general public in case of attack. To avoid that, the load bearing capacity of these buildings has to be enhanced. In this context, an ultra high strength concrete with increased resistance to fire and explosive loading was developed within the research project AISIS. The project results are presented within this article.

Ausgehend von einem Forschungsprojekt zur Dauerhaftigkeit von ultrahochfestem Beton wurde ein deterministisches Modell zur Abschätzung des Korrosionswiderstands von Beton gegenüber chemischem Angriff hergeleitet. Der Korrosionswiderstand ist abhängig vom ebenfalls abgeleiteten Gefügewiderstand, der den Widerstand des nicht korrodierten, ungerissenen Betons gegenüber dem Eindringen flüssiger oder gasförmiger Medien beschreibt. Das Modell basiert auf physikalischen Zusammenhängen und zeichnet sich durch eine vergleichsweise einfache Handhabung und eine hohe Praxistauglichkeit aus. Es dient dazu, dem Anwender die Auswahl eines für den Einsatz in korrosiver Umgebung geeigneten Betons zu erleichtern. In erster Näherung ist die Modellprognose auch dann möglich, wenn nur wenige Angaben zum Beton vorliegen (Zusammensetzung und Druckfestigkeit des Betons, chemische Zusammensetzung des Bindemittels). Nachfolgend wird das Modell zur Prognose des Korrosionswiderstands vorgestellt und seine Handhabung erläutert.

Prediction of concrete resistance against corrosive attack
Within a research project on the durability of ultra high performance concrete, a model to predict the corrosion resistance of concrete against chemical attack was derived. The corrosion resistance depends on the structural resistance of the intact concrete against the ingress of liquid or gaseous media. The prediction model is based on physical properties and is characterised by an easy handling and a high suitability for the practical use. It is a helpful tool to find the concrete with the maximum resistance against an aggressive environment. Approximately, a prediction of the corrosion resistance is also possible if there is little information such as the composure or the compressive strength of the concrete and the chemical composure of the binder. In the following, the prediction model is introduced and its application is demonstrated.

The direct tension indicator (DTI) method is specified in EN 1090-2 as one of the tightening procedures for preloading bolting assemblies to a specified level of preload. As Germany so far has no experience of using the DTI method, recent experimental and theoretical investigations were carried at the Institute for Metal and Lightweight Structures, University of Duisburg-Essen, Germany, with the main focus being the loadbearing behaviour of preloaded bolting assemblies with DTIs under external axial tensile loading. Whereas tension connections employing preloaded bolting assemblies are quite common in Germany, in the UK, for example, bolted connections are preferably designed as shear connections, as far as is known. As a result of the investigations presented below, it can be summarized that, under tensile loading especially, preloaded bolting assemblies with DTIs might suffer from a severe loss of preload - something that should be considered in preloaded bolted connections in which the preload is taken into account in the design of the connections, e.g. in slip-resistant connections, to activate the slip resistance, and in tension connections subjected to fatigue. Based on these investigations, recommendations have been formulated for preloaded bolting assemblies with DTIs under external axial tensile loading.

EN 1090-2 provides several tightening methods for the preloading of bolting assemblies. One of the prescribed procedures is the use of direct tension indicators, so-called DTIs, with lubrication according to k-class K0. According to the definition of k-class K0, the lubrication should not have an influence on achieving the required preloading force Fp,C. For this reason, the main focus of the investigations presented here was how the lubrication influences the behaviour of preloaded HV bolting assemblies with and without DTIs. The experimental investigations were carried out on the institute’s own tightening torque testing machine.

Der Spaltzugversuch ist diejenige Zugprüfung für kohäsive Böden, die den geringsten labortechnischen Aufwand erfordert. Kohäsive Böden können dauerhaft Zugspannungen aufnehmen und z. B. durch Austrocknung oder Zugkräfte auf Zug versagen. Um derartige Vorgänge bodenmechanisch zu modellieren, ist die standardisierte experimentelle Bestimmung der Zugfestigkeit wichtig. Im Beitrag werden sowohl Versuchsergebnisse als auch Ergebnisse von FE-Berechnungen auf der Basis verschiedener Stoffgesetze vorgestellt. Dimensionsanalysen helfen bei der Analyse und effektiven Parametrisierung der Ergebnisse. Abschließend werden offene Fragen genannt und Empfehlungen für die Durchführung und Auswertung von Spaltzugversuchen mit kohäsiven Böden gegeben. Die gezeigte Methodik der Parametrisierung mit vorangehender Dimensionsanalyse kann bei beliebigen geotechnischen Problemen angewendet werden.

Die Scherfestigkeit ungesättigter Böden ist infolge der wirkenden Kapillarkräfte größer als im gesättigten Zustand, ein Umstand, der die Sicherheit geotechnischer Konstruktionen in oft unbekanntem Maße erhöht. Vorhandene Kapillarspannungen können über die pF-Kurve (Sättigungs-Wasserspannungs-Beziehung) abgeschätzt werden. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit angegeben, die Scherfestigkeit über den gesamten Bereich möglicher Wasserspannungen - insbesondere die maximale kapillarbedingte Scherfestigkeit eines austrocknenden Bodens - zu ermitteln. Als Anwendungsbeispiele werden die sättigungsabhängige maximale Höhe eines ungestützten Geländesprungs sowie die Rißsicherheit einer austrocknenden mineralischen Dichtung angegeben. Die Möglichkeit des Auftretens großer Wasserspannungen wird diskutiert.

Es wird ein kürzlich entwickeltes Zwei-Komponenten-Modell für den Zusammenhang von Sättigung und Wasserspannung (pF-Kurve) angewendet, dessen Rahmen von möglichst einfachen nachvollziehbaren physikalischen Größen bestimmt wird. Der Schwerpunkt dieses Beitrags liegt auf der Beschreibung des Porenwasseranteils bei großen Wasserspannungen. Wird die relative Luftfeuchte durch diverse Salzlösungen oder verschieden konzentrierte Schwefelsäure auf definierte Werte eingestellt, so bildet sich eine Gleichgewichtsfeuchte in der Bodenprobe aus. Auch im Bereich hoher Wasserspannungen lassen sich so gewonnene Daten mit dem Zwei-Komponenten-Modell hervorragend beschreiben. So wird das Verständnis der Wasserbindung im Boden gefestigt, mit welchem verschiedenste Phänomene wie Austrocknung und Rißbildung, scheinbare Vorbelastung in oberflächennahen Bereichen oder Witterungseinfluß auf Entfestigungsvorgänge beim Einschnitt in überkonsolidierte Böden zusammenhängen.

Es wird ein Modell für den Zusammenhang von Sättigung und Wasserspannung vorgestellt, dessen Rahmen von möglichst einfachen nachvollziehbaren physikalischen Größen bestimmt wird. Ziel ist die Verbesserung der Prognosemöglichkeit von pF-Kurven durch Verringerung des Anteils bloßer Anpassung geeigneter Funktionen an Meßwerte. Mögliche Mechanismen der Strukturbildung, Entfestigung und Änderung der Porenverteilung bindiger Böden werden diskutiert. Abschließend wird eine einfache Erweiterung auf die Ermittlung der Wasserdurchlässigkeit ungesättigter Böden vorgestellt.

Bei gemischtkörnigen Erdbaustoffen bestehen oft Unklarheiten hinsichtlich der Klassifizierung und der Zustandsbeschreibung, da Konzepte, die für fein- oder grobkörnige Böden anwendbar sind, für gemischtkörnige Böden nicht ohne weiteres zutreffen. Zur Klärung, Vereinheitlichung und Vereinfachung der Behandlung gemischtkörniger Erdbaustoffe im Labor werden drei Empfehlungen gegeben und erläutert.

Es wird eine Zusammenfassung wesentlicher Inhalte der Dissertation des Verfassers gegeben. Die Schwerpunkte liegen bei den Eigenschaften von Betonkies sowie einem erweiterten Konzept zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit von Betonkiesdichtungen, das u. a. die Berücksichtigung von Kriech- und Selbstheilungseigenschaften des Materials sowie der Dichtungsdicke gestattet. Das Nachweiskonzept kann auf beliebige mineralische Dichtungen übertragen werden.

Während der Durchführung der Fremdüberwachung von Deponiebaustellen fallen im Rahmen der Qualitätssicherungsmaßnahmen für die mineralische Basisdichtung in großem Umfang bodenmechanische Versuchsergebnisse an. Die zusammenfassende Auswertung der Daten mehrerer aus gemischtkörnigem Dichtungsmaterial (Bentokies> hergestellter Dichtungen erlaubt statistische Aussagen über deren Eigenschaften sowie zur Verbesserung der Prüfmethodik. Einleitend wird über einige Besonderheiten bei der Gewinnung der ausgewerteten Daten berichtet.

Vorbelastete feinkörnige Böden zeigen von der Entstehungsgeschichte und insbesondere von der geologischen Vorbelastung und der Probenorientierung abhängige mechanische Eigenschaften. Die zur Charakterisierung des mechanischen Verhaltens üblicherweise verwendeten Größen "effektive Spannung" und "Porenzahl" genügen zur Strukturbeschreibung nicht, da sie makroskopische Mittelwerte darstellen. Dasselbe gilt für daraus abgeleitete Größen, wie z. B. das Überkonsolidierungs-Verhältnis. Um Basisdaten für eine genauere Beschreibung der Teilchen- und Porenraumstruktur zu gewinnen, wurden mit zwei Tonböden Strukturaufnahmen mit verschiedenen bildgebenden Verfahren angefertigt und quantitativ ausgewertet. Vergleichsaufnahmen erfolgten mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem Lichtmikroskop (LM). Insbesondere wurde das Raster-Kraft-Mikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) eingesetzt, ein für Untersuchungen von Oberflächen im Nanometer-Bereich in den 80er Jahren entwickeltes leistungsfähiges Werkzeug. Die Erkenntnisse gehen z. B. in verbesserte mikromechanische Modelle der Wasserbindung in Böden ein, wo das AFM für die Bodenmechanik noch ungenutzte Möglichkeiten bietet.

Bentonitmatten (Clay Geosynthetic Barriers, CGB) erleiden im praktischen Einsatz vielfältige Beanspruchungen, deren Auswirkungen beim derzeitigen Kenntnisstand noch nicht zuverlässig rechnerisch abschätzbar sind. Salzwasser-, Feuchte- und Temperaturlasten entziehen sich einer rein bodenmechanischen Beschreibung. Vielmehr müssen auch tonmineralogische sowie chemisch-thermodynamische Einflüsse berücksichtigt werden. Deshalb kommt der ausführlichen Messung und Beschreibung der hier untersuchten Phänomene besondere Bedeutung zu. Im vorliegenden Beitrag wird die mit moderner Röntgen-Tomographie feststellbare Strukturbildung unter definierten extremen Einwirkungen, welche die gewünschte Abdichtungswirkung dieser geotechnischen Konstruktionselemente gefährden könnten, beschrieben und quantifiziert. Fernziel ist die ursächliche physikalische Modellierung von Strukturbildungsprozessen in feinkörnigen Böden.

Der Entwurf E DIN 4017: 2000 bringt gegenüber der DIN V 4017-100 neben redaktionellen auch einige inhaltliche Veränderungen: Für die Lastneigungsbeiwerte wurden völlig neue Formulierungen gewählt; sie umfassen nun auch negative Lastneigungen. Die Sohlneigungsbeiwerte wurden um einen Fall (w = 0, c > 0) erweitert. In diesem Beitrag werden die Auswirkungen der geänderten Lastneigungsbeiwerte auf den Grundbruchwiderstand für einige Fälle diskutiert und mit Berechnungen nach der FE-Methode verglichen.

Mineralische Deponiebasisabdichtungen erleiden Zwangsverformungen infolge Setzungen des Untergrundes, die durch die Deponieauflast erzeugt werden. Zur Ermittlung der Rißsicherheit müssen diese mit der zulässigen Verformbarkeit der Dichtung verglichen werden. Es wurden das Zug-Verformungs-Verhalten mineralischer Dichtungsbaustoffe untersucht und ein großmaßstäblicher Modellversuch zum Verformungs-Durchlässigkeits-Verhalten einer mineralischen Dichtung durchgeführt. Es ergeben sich Hinweise und Kriterien für die Berechnung der Rißsicherheit.

Für die energetische Bewertung von Gebäuden sind seit 2002 die Vorgaben der EnEV einzuhalten. Seit 2007 ist bei Wohngebäuden wahlweise nach DIN V 4701 Teil 10 in Verbindung mit DIN 4108 Teil 6 oder nach der Normenreihe DIN V 18599 zu rechnen. Der berechnete Primärenergiebedarf ist in das Bauantragsverfahren einzubringen und wird Bestandteil der Baugenehmigung. Doch ist das Verfahren transparent und sind die Ergebnisse reproduzierbar? Vor allem für Nebenangebote stellt sich die EnEV als Problem dar.

Über den Einfluss der Gestalt und Form von Betonprüfkörpern auf die erreichbare Betondruckfestigkeit und die Möglichkeiten der Übertragung der Versuchsergebnisse aufeinander.