Im Beitrag wird gezeigt, dass eigenformaffine Imperfektionen beim Basisbeulfall Umfangsdruck ungeeignet für den numerischen Beulsicherheitsnachweis gemäß Eurocode sind. Dagegen stellen nach dem Konzept quasi-kollapsaffiner Imperfektionen gewonnene natürliche Längsvorbeulen eine geeignete Ausgangsbasis für die Entwicklung konsistenter geometrischer Ersatzimperfektionen dar. Für diese Imperfektionsform werden Amplituden angegeben, die zu den experimentell gesicherten Tragfähigkeiten nach dem klassischen Beulsicherheitsnachweis führen.

Numerical buckling strength verification of cylindrical steel shells subjected to circumferential compression - A new approach.
In the paper it is shown that eigenmode-affine imperfection patterns are problematic for a numerical buckling analysis according to Eurocode for cylindrical steel shells subjected to circumferential compression. In contrast, natural longitudinal imperfections derived from the concept of quasi-collapse-affine imperfections are suited to accomplish a consistent transition from the classical to the new numerical buckling strength verification technique through the determination of consistent imperfection amplitudes.

To quantify the interaction between structures and creeping slopes, 3D calculations under consideration of a time-dependent material behaviour are necessary. In this paper 3D finite element calculations are performed on a hypothetical creeping slope. The time-dependent material parameters are determined by back calculation on a slope without any structures. Subsequently, the influence of a retaining wall and of a tunnel structure built in the creeping slope are investigated. The results of the modelling show that the structures locally decrease the creeping velocity of the slope. The influence of the tunnel structure is more pronounced due to its spatial extension. At the same time the stresses on the structures increase over time. Linear time-dependent material models do not consider the hydrostatic pressure in their formulation. Non-linear time-dependent material models, which are based on soil mechanical principles and which take the hydrostatic pressure into account, are therefore better suited to represent the time-dependent soil-structure interaction.
Um die Interaktion zwischen Kriechhang und Bauwerke zu quantifizieren, sind 3D-Berechnungen und die Berücksichtigung eines zeitabhängigen Materiaverhaltens notwendig. In diesem Beitrag werden 3D Finite Elemente Berechnungen an einem hypothetischen Kriechhang durchgeführt. Die zeitabhängigen Materialparameter werden durch Rückrechnung an dem noch nicht verbauten Hang bestimmt. Es werden im Modell anschließend der Einfluss einer Verbauwand und einer Tunnelstruktur im Kriechhang untersucht. Die Ergebnisse der Modellierung zeigen, dass die Bauwerke die Kriechgeschwindigkeit des Hangs lokal verlangsamen. Der Einfluss des Tunnelbauwerks ist dabei durch seine räumliche Ausdehnung ausgeprägter. Gleichzeitig nehmen die Spannungen auf das Bauwerk mit der Zeit zu. Lineare zeitabhängige Materialmodelle berücksichtigen in ihrer Formulierung den hydrostatischen Druckanteil nicht. Nichtlineare zeitabhängige Materialmodelle, die auf bodenmechanischen Grundlagen beruhen und den hydrostatischen Druckanteil berücksichtigen, sind daher besser geeignet um eine zeitabhängige Boden-Bauwerk-Interaktion abzubilden.

Calculation approaches, shear strength approaches, material parameters and external influences have a significant impact on the results of slope stability analyses. This influence can be quantified as influence on the safety factor in sensitivity analyses. As expected, a lower shear strength of the soil or a higher groundwater flow through a slope lead to lower factors of safety. In the two case studies considered here, it is evident that the parameter with the highest sensitivity of the safety factor is not unique. This most influencing parameter depends on the boundary conditions and the geometry of the landslide. In addition to the safety factor, the above parameters also strongly influence the geometry of the failure mechanism. Here, for example, different permeability coefficients for stratified soil and the consideration of a nonlinear shear strength criterium show significant changes in the failure geometry. Therefore, the modelled failure geometry has to be considered in addition to an certain safety factor for the validation of a landslide modelling.
Berechnungsansätze, Scherfestigkeitsansätze, Materialparameter und äußere Einwirkungen haben einen deutlichen Einfluss auf die Ergebnisse von Standsicherheitsuntersuchungen. Dies kann als Einfluss auf den Sicherheitsfaktor in Sensitivitätsanalysen quantifiziert werden. Erwartungsgemäß führen eine geringere Scherfestigkeit des Bodens oder eine stärkere Durchströmung eines Hangs zu geringeren Sicherheitsfaktoren, aber auch die anderen oben genannten Einflüsse spielen eine Rolle. Bei beiden hier betrachten Fallbeispielen zeigt sich, dass die Sensitivität des Sicherheitsfaktors auf einen Parameter nicht immer für denselben Parameter am höchsten ist. Dieser damit maßgebendste Parameter hängt von den Randbedingungen und der Geometrie der Rutschung ab. Neben dem Sicherheitsfaktor beeinflussen die oben genannten Parameter auch stark die Geometrie des Versagensmechanismus. So zeigen hier vor allem unterschiedliche Durchlässigkeitsbeiwerte bei geschichtetem Boden und die Berücksichtigung einer nichtlinearen Scherfestigkeit deutliche Änderungen in der Versagensgeometrie. Für eine Validierung einer Modellierung einer Hangrutschung ist daher neben einem entsprechenden Sicherheitsfaktor auch die modellierte Bruchkörpergeometrie heranzuziehen.

Longitudinal displacement profiles describe the displacement history during tunnel excavation, including that occurring ahead of the tunnel face. These deformations have an influence on the structural design of tunnel support. Theoretical approaches are used to estimate these deformations. However, as the approaches are based on assumptions, they should be applied with caution, particularly in case of deep tunnels. Therefore, experimentally determined longitudinal displacement profiles provide a valuable data basis for validation of the approaches. This study compares 40 m long horizontal chain inclinometer measurements in two lithologies in the exploration tunnel of the Brenner Base Tunnel with theoretically calculated profiles. The chain inclinometers were installed above the tunnel before the start of tunnelling. A measured radial displacement profile was created for each round, the statistical mean value curve was calculated and finally compared with the theoretical approaches. The measurement results show good qualitative agreement ahead of the tunnel face.
Das Längsprofil der Radialverschiebungen beschreibt die gesamte Verschiebungshistorie während eines Tunnelvortriebs, einschließlich jener vor der Ortsbrust. Diese Verformungen haben großen Einfluss auf die Gestaltung des Tunnelausbaus. Zur Abschätzung werden in der Regel Berechnungsansätze verwendet. Da diese Ansätze jedoch auf Annahmen beruhen, müssen sie, insbesondere bei tiefen Tunneln, mit Vorsicht angewandt werden. Experimentell ermittelte Radialverschiebungsprofile in Längsrichtung liefern eine wertvolle Datengrundlage für eine Validierung der theoretischen Ansätze. Dieser Beitrag vergleicht die in zwei Lithologien im Erkundungstunnel des Brenner Basistunnels experimentell mit 40 m langen horizontalen Ketteninklinometern ermittelten Radialverschiebungsprofile mit theoretisch berechneten Profilen. Die Inklinometer wurden vor Beginn des Vortriebs oberhalb der Tunnelfirste installiert. Für jeden Abschlag konnte ein Radialverschiebungsprofil erstellt werden, aus diesen Kurven eine statistische Mittelwertkurve gebildet werden und die Mittelwertkurve mit theoretischen Ansätzen verglichen werden. Die Messergebnisse zeigen eine qualitativ gute Übereinstimmung im Bereich vor der Ortsbrust.

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Spannbeton-Fertigdecken, die in Deutschland unter der Bezeichnung “Spannbeton-Hohlplatten” durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen geregelt sind, werden in rund 100 m langen Produktionsbahnen mit Spannstahl ohne weitere Betonstahlbewehrung hergestellt. Bei der Begrenzung der Plattenbreite auf 1,20 m kann die Querbewehrung entfallen. Während die Querverteilung geregelt ist, stellt sich bei der Auflagerung auf biegeweichen Trägern und Unterzügen die Frage nach der Querkrafttragfähigkeit in Zusammenhang mit einer möglichen Rissbildung durch die aufgezwungen Verformungen. Um die genauen Versagensmechanismen und den Einfluss auf Tragfähigkeit zu untersuchen, wurde an der TU Kaiserslautern, Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion, ein Großversuch durchgeführt.

In Hochbaudecken, die mit benachbarten Bauteilen (Hauskerne, Luftschächte, Wände) verbunden sind, werden durch behinderte Temperatur- und Schwindverformungen Zwangzugkräfte aktiviert. Dies führt zu einer verstärkten Rißbildung mit positiven Folgen wie dem Abbau der besagten Zwangkraft und von Momentenspitzen. Gleichzeitig jedoch können breite Trennrisse entstehen, welche die Dichtigkeit, die Querkrafttragfähigkeit und die abgefangenen Bauteile infolge von übermäßigen Durchbiegungen gefährden. Dazu wurde in der vorliegenden Studie das Tragverhalten einer typischen Decke unter Variation ihrer wichtigsten Ausbildungsmerkmale im Gebrauchszustand untersucht. Die festgestellte Sensitivität der Verhaltensmerkmale gegenüber der Dimensionierung hat es erlaubt, entsprechende Gesetzmäßigkeiten zu formulieren. Die Ergebnisse stellen einen ersten Schritt zur Erarbeitung von konkreten Empfehlungen zur Aktivierung und Auswirkung der Zwangzugkräfte im Hochbau dar.

Für die Festbetoneigenschaften von Faserbetonen sind die Fasermenge, Faserorientierung und Faserverteilung ausschlaggebend. Dies macht eine Überwachung dieser Parameter notwendig, sei es zur Qualitätssicherung auf der Baustelle oder im Bereich der Forschung zur Weiterentwicklung solcher Betone. Gegenüber bisher angewendeten Methoden zur Untersuchung dieser Einflussgrößen eröffnet die Computer-Tomographie die Möglichkeit, für Betone mit Fasern und Gelegen aller Art die Faserorientierung und Faserverteilung im gesamten Volumen eines Probekörpers zu betrachten und zu analysieren.

Direction Analysis of Fibres in Concrete on Basis of Computed Tomography
Decisive factors for the improvement of the hardened concrete characteristics of fibre reinforced concrete are the fibre-volumeratio, fibre-orientation and fibre-distribution. The application of fibre reinforced concrete mixtures requires an appropriate control of these characteristics in the context of quality control at the building site as well as in research work done to improve this kind of concretes. Compared to the methods used up to now, the computed tomography offers the possibility to examine and analyze fibre-orientation and fibre-distribution in the entire volume of a specimen.

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Hochleistungsbetone eröffnen neue Möglichkeiten für Gestaltung und Konstruktion. Der Beitrag schildert an der TU Kaiserslautern verfolgte Ansätze zu einem möglichst werkstoffgerechten Umgang mit diesem Material am Beispiel filigraner Bauteile mit angepassten Bewehrungs- und Fügetechniken.
Ein Ansporn für die fortwährende Suche nach neuen ingenieurtechnischen Lösungen, die auch gestalterische Optionen eröffnen, sind die unzähligen Entwürfe, mit denen Werner Sobek dem intelligenten und multifunktionalen Einsatz verschiedenster Materialien in oft hybrider Kombination im Bauwesen weltweit den Weg bereitet hat.

High-performance concretes open up new possibilities for design and construction
This paper depicts the approaches pursued at the TU Kaiserslautern in order to facilitate an appropriate dealing with this material exemplified by filigree components with customized reinforcement and joining techniques.
An incentive for the continuous search for new technical solutions, that open up also creative options, are the countless designs with which Werner Sobek has paved worldwide the way for intelligent and multifunctional use of different materials in often hybrid combination in the construction industry.

Herrn Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Werner Sobek zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Hochleistungsbetone eröffnen völlig neue Anwendungsgebiete für mineralische Baustoffe. Bei dem Versuch, bisher etablierte Bauweisen zu substituieren, spielt neben der Erreichbarkeit wirtschaftlicher und ökologischer Vorteile auch die Freude am Ausprobieren und am Antizipieren zukünftiger Entwicklungen eine wichtige Rolle.
Der mit diesem Beitrag geehrte Jubilar hat in diesem Zusammenhang unzählige eindrucksvolle Beiträge geliefert, die übrigens weit über den Einsatz neuer Werkstoffe und Materialien hinausgehen, und inspiriert zu immer neuen Anläufen.
Im vorliegenden Aufsatz soll am einfachen Beispiel von selbsttätigen Hochwassersperren gezeigt werden, wie ein werkstoffgerechter Einsatz von Baustoffen neue sinnvolle Lösungen ermöglichen kann. Jederzeitige Verfügbarkeit, geringe Herstellkosten, hohe Dauerhaftigkeit und geringer Wartungsaufwand sind dabei angestrebte Zielgrößen.

Construction and design of self-erecting flood barriers made of high-performance concrete
High-performance concrete introduces completely new application fields for mineral building materials. In the attempt to substitute previously established ways of construction, the attainability of economic and ecological advantages play an important role alongside the enjoyment of trying out and anticipating future developments.
The honorary recipient of this article has provided uncountable original contributions that by the way go far beyond the use of new materials, and inspires always for new approaches.
In the present essay, a simple example of self-erecting flood barriers will be used to show how materials-compatible use of building materials can enable new reasonable solutions. Constant availability, low production costs, high durability and low maintenance cost are desired target variables.

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Der Beitrag gibt eine Einführung in die Bemessung von Stahlbetonbauteilen aus Leichtbeton nach DIN 1045-1. Dabei werden auf der Basis der Materialeigenschaften die wesentlichen Unterschiede zur Bemessung von Bauteilen aus Leichtbeton zu Normalbeton darstellt. In dem nun einheitlichen Bemessungskonzept für Leicht- und Normalbeton ist die Bemessung für Leichtbeton weitestgehend von einem Faktor abhängig, der den Einfluß der Rohdichte erfaßt.

In Deutschland stand in den letzten Jahren der Baustoff "Konstruktionsleichtbeton" im Hintergrund. Ausgewählte Bauwerke, beispielsweise das BMW-Hochhaus in München oder die Dyckerhoff-Brücke in Wiesbaden, wurden jedoch schon vor Jahrzehnten mit Leichtbeton oder hochfestem Leichtbeton erstellt. Nach der Vorstellung einiger Grundlagen des Konstruktionsleichtbetons wird ein Überblick über internationale und nationale Bauvorhaben, bei denen Leichtbeton zum Einsatz kommt, gegeben.

In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat die Theorie der Fuzzy Logic nahezu alle Disziplinen der Ingenieurwissenschaften erobert. Im konstruktiven Ingenieurbau wird diese neue Technologie jedoch nur sehr zögerlich eingesetzt. Das Ziel dieses Artikels ist, eine kurze Einführung in die Theorie zu geben sowie mögliche Anwendungen im konstruktiven Ingenieurbau aufzuzeigen. Eine dieser Anwendungen liegt im Bereich der wissensbasierten Systeme, wo es gilt, unscharf formuliertes Wissen adäquat zu verarbeiten.

Es werden neue Untersuchungsergebnisse zum Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetonträgern mit großen Öffnungen vorgestellt. Basis der Untersuchungen stellt ein innovatives Versuchskonzept dar, das mit der FE-Methode unter Verwendung physikalischer nichtlinearer Stoffgesetze untersucht wurde. Die zentrale Frage der Querkraftverteilung auf die Öffnungsgurte konnte geklärt werden. Die Untersuchungsergebnisse führen zu einem neuen Bemessungsvorschlag, der vorgestellt wird. Praxisgerechte Nachweisformate zeigen die Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit.

In der Ausgabe Beton- und Stahlbetonbau 97, Heft 3, 2002 wurde ein ganzheitliches Bemessungskonzept für Stahlbetonträger mit großen Öffnungen vorgestellt. Dieses Bemessungskonzept wurde in den letzten Jahren durch eine umfassende Versuchsserie verifiziert. Zusätzlich wurde das Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetonträgern mit Öffnungsgruppen durch nichtlineare Finite Elemente Berechnungen untersucht. Im folgenden wird ein vereinfachtes Bemessungskonzept für Stahlbetonträger mit großen Einzelöffnungen und Öffnungsgruppen vorgestellt, welches auf den Ergebnissen der Versuchsserie und der nichtlinearen FE-Berechnungen basiert.

In dem Beitrag wird die Wirkungsweise der zweiachsigen Hohlkörperdecke (BubbleDeck) erläutert. Es wird weiterhin ein Überblick über Untersuchungen zum Tragverhalten von zweiachsigen Hohlkörperdecken gegeben. Es sind wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Versuche und theoretischen Betrachtungen zusammengestellt. Hinweise für die Bemessung werden gegeben.