Geokunststoffbewehrte Erdbauwerke (KBE) haben durch entsprechende Langzeiterfahrung mit den verwendeten Bauprodukten und den ausgeführten Konstruktionen einen hohen Reifegrad erreicht. Über die reine Nutzung als Steilböschung und Stützkonstruktion hinausgehend, werden sie im europäischen Umfeld zunehmend als Brückenwiderlager eingesetzt. Der geokunststoffbewehrte Erdkörper stellt dann das Widerlager selbst dar, auf dem ein Betonfundament als Träger der Brückenlager aufgesetzt wird. Die Konstruktionsweise stellt damit eine Mischung aus geotechnischen Verfahren und konstruktivem Ingenieurbau dar.
Infolge der Komplexität der aufgehenden geotechnischen Konstruktion im Zusammenspiel mit den hohen, lokal konzentrierten Flächenlasten ergeben sich besondere Anforderungen an die Bemessung, die Prognose von Verformungen und die Robustheit der Konstruktion. Vor diesem Hintergrund gewinnen Ergebnisse aus großmaßstäblichen Versuchen, insbesondere zum Verformungsverhalten der Gesamtkonstruktion unter Berücksichtigung des Bauverfahrens, sowie Erfahrungen und Beispiele aus der Praxis besondere Bedeutung.

Geosynthetic reinforced bridge abutments - development of construction methods in Europe
Geosynthetic-reinforced soil structures are highly sophisticated due to long-term experience with the construction process, products used and the serviceability of constructions. Beyond the use as steep slope and retaining structure, they are increasingly used as bridge abutments in Europe. The geosynthetic-reinforced soil structure serves as abutment itself on which a concrete foundation is placed as carrier of the bridge abutment. The construction method shows a mixture of geotechnical procedures and structural engineering.
As a result of the complexity of the geotechnical construction in conjunction with the high, locally concentrated loads, special demands on design, deformation forecast and robustness of the construction arise. Against this background, results from large-scale tests, in particular on the deformation behaviour of the overall construction, taking into account the construction method as well as experiences and examples from practice, gain special importance.

In diesem Beitrag werden Ergebnisse zur Auslaugung von Spurenelementen aus mineralischen Baustoffen bei Beregnung dargestellt. Die Auslaugung im Beregnungsversuch wird mit der Auslaugung bei durchgehender Wasserbeaufschlagung verglichen, um festzustellen, welche Relevanz das Beregnungsszenario für die Bewertung der Umweltverträglichkeit von mineralischen Baustoffen hat.

Investigations on the leaching behaviour of construction elements exposed to artificial rain.
In this paper, results regarding the leaching of trace elements out of mineral building materials under irrigation are presented. The leaching in the irrigation test is compared to the leaching under constant water exposure to determine the relevance of the irrigation scenario for the assessment of the environmental compatibility of mineral building materials.

Bei der statischen Berechnung von Tragsystemen des Massivbaus werden zur Schnittgrößenermittlung und zur Verformungsprognose zunehmend numerische Gesamtmodelle verwendet. Bei solchen Modellen kommt vor allem bei komplexeren Strukturen aufgrund der statisch oft hochgradigen Unbestimmtheit einer möglichst wirklichkeitsnahen Abbildung der Steifigkeitsverhältnisse besondere Bedeutung zu. Das gilt aufgrund des großen Steifigkeitsabfalls beim Übergang in den Zustand II insbesondere auch dann, wenn sich torsionsbeanspruchte Stahlbetonbalken maßgeblich am Lastabtrag beteiligen oder/und deren Steifigkeit einen entsprechenden Einfluss auf die Schnittgrößenverteilung im System besitzt. Die zu erwartende reduzierte Torsionssteifigkeit kann dabei gemäß DAfStb Heft 240 für die Schnittgrößenermittlung mit etwa 30 % abgeschätzt werden, während Heft 239 [1] im gerissenen Zustand II einen Wert von 10 % der Steifigkeit der ungerissenen Querschnitte (Zustand I) vorschlägt [2]. Um diese Ansätze kritisch zu hinterfragen und praxistaugliche Empfehlungen für die numerische Berechnung zu geben, werden im vorliegenden Beitrag zunächst an Einzelbalken dokumentierte Versuche der Literatur ausgewertet und bis zur jeweiligen Versagenslast mithilfe des Finite-Elemente-Programms ABAQUS systematisch nachgerechnet. Darüber hinaus werden mittels nichtlinearer Berechnungen unterschiedliche Lagerungsbedingungen in Balkenlängsrichtung untersucht, um den Einfluss einer behinderten Längsdehnung und den damit verbundenen anteiligen Lastabtrag über Wölbkrafttorsion genauer zu beurteilen. Abschließend werden zur Verifizierung der nichtlinearen numerischen Analysen eigene Torsionsversuche durchgeführt und diskutiert.

Load-bearing behaviour and deformation characteristics of RC beams subjected to torsion
Structural analyses of reinforced concrete structures, including the evaluation of internal reactions and deformations, are increasingly characterized by the utilisation of overall numerical models. In doing so, a realistic approximation of stiffness properties becomes more and more important especially in case of complex and highly hyperstatic structural systems being investigated. Due to a dramatic decrease in torsional rigidity upon reaching the so-called cracked state II, this particularly applies where the overall load-bearing behaviour and internal stress distribution is decisively influenced by RC beams subjected to torsion. According to DAfStb report no. 240 [1] internal reactions may be calculated taking into account a reduced torsional stiffness of some 30 % whereas report no. 239 [2] recommends upon completion of the crack formation (state II) to only consider 10 % of the uncracked rigidity (state I). In order to critically discuss these proposals and to derive reasonable recommendations for numerical analyses, the present paper firstly evaluates existing experimental results of individual RC members under torsion which are then numerically analysed along the entire loading path (until failure) using the finite-element-programme Abaqus. In addition, by performing non-linear simulations individual members with different longitudinal bearing conditions are investigated, in order to assess the influence of longitudinal restraints and the related load portion being carried by warping torsion. Finally, corresponding torsion tests are carried out to verify the non-linear analyses.

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Zuverlässigkeit und Grenzabmessungen der Tragstrukturen des konstruktiven Ingenieurbaus werden unter anderem durch die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe bestimmt. Die Werkstoffeigenschaften der bei Stahltragwerken verwendeten Halbzeuge können den jeweiligen Anforderungen genau angepasst werden. Für die niedrig legierten ferritischen Stähle des Stahlbaus werden die gebräuchlichen Methoden der Festigkeitssteigerung beschrieben. Die Verarbeitungs- und Nutzungsbedingungen können das Zähigkeitsverhalten der Stähle je nach der Art der angewandten Methode der Festigkeitssteigerung unterschiedlich beeinflussen. Um unzulässige Risiken auszuschließen, sind Begrenzungen für die Werkstoffsorten bezüglich Einsatzbedingungen, Abmessungen und Bearbeitungsmethoden erforderlich. In Deutschland werden für Bauwerke solche Grenzen in den Technischen Baubestimmungen vorgegeben. Der Aufsatz soll das Zusammenwirken der verschiedenen festigkeitssteigernden Einflüsse aufzeigen und damit das Verständnis für die Einhaltung werkstoffbedingter Begrenzungen fördern. Für Fälle, bei denen von den Begrenzungen der Regeln abgewichen wird, werden Hintergrundinformationen aufgezeigt, die eine Beurteilung im Einzelfall (Zustimmung im Einzelfall) erleichtern.

Im Eurocode 3 wird im Gegensatz zu DIN 18800 die Bemessung von Verbindungen nicht in der Grundnorm DIN EN 1993-1-1, sondern in anderen Normenteilen geregelt. Dieser Beitrag behandelt die Bemessung geschweißter Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8, die auch Hohlprofile, aber weder dünnwandige Bauteile noch Stähle höherer Festigkeit als S460 einschließt, vergleicht diese Bemessung mit der nach DIN 18800-1, erläutert sie an Beispielen und hebt die wesentlichen Änderungen hervor. Da diese Änderungen auch die im Vergleich zu DIN 18800 viel stärkere Verknüpfung der in der Tragwerksplanung ansetzbaren Beanspruchbarkeiten mit dem Aufwand der Prüfung und Qualitätsüberwachung bei der Herstellung betreffen, werden abschließend wichtige Regelungen der DIN EN 1090-2 zur Ausführung und Prüfung von Schweißnähten beschrieben, die auch der Tragwerksplaner kennen muss.

Welded connections according to DIN EN 1993-1-8.
In contrast to DIN 18800 the design of welded connections in Eurocode 3 is not contained in the part for the general design rules but is given in special parts of this standard. This paper deals with the design rules of DIN EN 1993-1-8 for welded connections, which also include hollow sections, but exclude thin-walled members and steel grades beyond S460. These design rules of DIN EN 1993-1-8 are explained in examples and compared to the design according DIN 18800-1 with pointing out the essential differences. The interrelation between the resistance applicable for design calculation and the extent of inspection and testing with the execution of the structures is much stronger in DIN EN 1993-1-8 than in DIN 18800. Therefore finally the essential rules of DIN EN 1090-2 concerning inspection and testing of welds which are relevant for the weld design are described.

Die in den im Stahlbau zur Vermeidung von Sprödbrüchen neu eingeführten bruchmechanischen Regeln getroffene Voraussetzung, dass bereits ein Riss in der Konstruktion vorhanden ist, gibt für vorwiegend ruhend beanspruchte Konstruktionen die Veranlassung, ein Kriterium für die Rissenstehung zu suchen. Dieses ergibt sich als Kriterium für die erste Hauptdehnung, wobei deren kritischer Wert von Parametern abhängt, die den Bruch beeinflussen. Dazu werden bei Variation dieser Parameter Versuche und nichtlineare FE-Berechnungen durchgeführt. Variiert werden: die Form und die Dicke der Versuchskörper, die Festigkeit und die Kerbschlagzähigkeit des Stahls sowie die Prüftemperatur. Es werden sowohl ungeschweißte wie auch geschweißte Proben untersucht. Daraus ergibt sich eine von der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes, der Temperatur, der Bauteildicke sowie der Festigkeit und der Zähigkeit des Stahls abhängige Funktion für den Wert der ersten Hauptdehnung, bei der die Rissentstehung zu erwarten ist. Mit der Mehrachsigkeit werden auch die Schweißeigenspannungen erfasst.

Safety against crack initiation in steel structures without fatigue loading.
When fracture mechanics is used for selection of steels to avoid brittle fracture the indispensable crack assumption the question of crack initiation arises with structures without fatigue loading. The crack initiation is assumed to depend upon the maximum principal strain, where the critical value of the principal strain is a function of several determining factors. Experimental tests and accompanying nonlinear FE-analyses are performed with unwelded and welded specimens with variation of: shape, thickness of specimens, strength and Charpy impact toughness of the steel and test temperature. The consideration of triaxiality of the stress state and maximum principal strain obtained from the nonlinear FE-analysis for the load at crack initiation in the test together with the other test parameters leads to a criterion for crack initiation which gives the critical maximum principal strain as a function of triaxiality, temperature, strength, impact toughness and thickness of the material. This includes the effect of welding residual stresses by their effect on the triaxiality of the stress state.

Im Rahmen von Sanierungskonzepten werden Verbrauchsprognosen zur Quantifizierung und Bewertung von Energieeinsparpotenzialen erstellt. Dabei ist zu beachten, dass sich das Verhältnis von bilanziertem Energiebedarf und tatsächlichem Energieverbrauch vor und nach der Sanierung nicht linear verhält. Während der berechnete Wärmebedarf vor der Sanierung häufig höher ist als der gemessene Wärmeverbrauch, ist er nach der Sanierung meist niedriger. Dieser vermeintliche Widerspruch wird mit den Begriffen “Prebound-Effekt” und “Rebound-Effekt” beschrieben. Prebound- und Rebound-Effekte können zu einer Überschätzung der potenziellen Energieeinsparungen und zu einer Beeinträchtigung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Sanierungsmaßnahmen führen. Daher sollten sie in der Erarbeitung und Auswertung von Sanierungsstrategien berücksichtigt und einkalkuliert werden.
Es wird ein Prognosemodell vorgestellt, das realistische Wärme-Verbrauchsprognosen auf einer anpassbaren, empirischen Datengrundlage ermöglicht und sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude anwendbar ist. Die Aggregation der Prognosen auf große Gebäudebestände dient zur ganzheitlichen Optimierung gebäudeübergreifender Sanierungsstrategien. Am Beispiel des Campus Lichtwiese der TU Darmstadt wird das Prognosemodell exemplarisch angewendet und die Relevanz der Berücksichtigung von Prebound- und Rebound-Effekten verdeutlicht.

Energy consumption forecast for redevelopment concepts for buildings and districts
Elaboration of a forecast model to predict realistic thermal energy savings for renovations on building and district levels, in consideration of prebound and rebound effects.
Within the scope of redevelopment concepts, consumption forecasts are being compiled to quantify and evaluate energy saving potentials. It should be considered that the ratio of the calculated energy demand and the actual energy consumption before and after the renovation is not linear. The calculated heat demand typically exceeds the measured heat consumption before a renovation, while it is usually lower after the renovation. These phenomena are known as “prebound effect” and “rebound effect”. They can cause an overestimation of potential energy savings and can have a negative impact on the overall economic efficiency of renovation measures. Therefore, they should be included in the development of renovation strategies.
For this purpose, a forecast model will be presented which allows for realistic heat consumption forecasts based on an adaptable, empirical data basis. It is applicable to residential as well as non-residential buildings. These forecasts can be extrapolated from the building level to large building stocks and are thereby also applicable to the holistic renovation strategies on district level. The model will be demonstrated by the example of the university campus “Campus Lichtwiese” of TU Darmstadt, outlining the significance and impact of prebound and rebound effects.

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Mischverbindungen aus normalfesten und hochfesten Stählen ermöglichen einen optimierten Materialeinsatz durch die Anpassung an die einwirkenden Kräfte. Das führt ökologisch und wirtschaftlich zu Vorteilen durch einen reduzierten Materialverbrauch und kleinere Schweißnahtgeometrien. Da normativ derzeit keine Regelungen für stumpfgeschweißte Mischverbindungen aus normalfesten und hochfesten Stählen bestehen, soll im laufenden Forschungsprojekt “Effiziente Nachweiskonzepte für Mischverbindungen im Stahlbau” ein Bemessungsansatz dafür entwickelt werden. Darüber hinaus werden die bereits bestehenden Bemessungskonzepte für Stumpfnahtverbindungen und Kehlnahtverbindungen bis zur Stahlsorte S960 erweitert, sodass die geplante neue Fassung des Teils EN 1993-1-12 entsprechend ergänzt werden kann. Dafür werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Tragfähigkeit durchgeführt, bei denen die Einflussgrößen Grundwerkstoff, Schweißzusatz, Energieeintrag, Blechdicke und Nahtgeometrie variieren. Mit den erzielten Ergebnissen und weiterführenden Begleituntersuchungen können die Auswirkungen variierender Einflussgrößen auf die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen identifiziert werden. Über erste Ergebnisse wird im Folgenden berichtet.

Effective design concepts for welded mixed connections in steel structures
Mixed connections made of normal strength and high strength steels enable optimal material use to the forces acting on them. This leads to ecological and economic advantages through reduced material consumption and smaller weld geometries. Normative rules for butt-welded mixed connections of normal strength and high strength steels do not exist, therefore a design approach for such connections is to be developed in the research project “Effective design concepts for mixed connections in steel structures”. In addition, the design concepts already developed for butt-welds and fillet-welds are being extended up to S960, in order to integrate the results into the new version of EN 1993-1-12. For this purpose, extensive experimental investigations of the load-carrying capacity are carried out by varying the base material, welding consumable, heat input, plate thickness and weld geometry. With the results obtained and further accompanying investigations, the influences of the varying parameters on the load-carrying capacity of the welded connections will be identified. First results of that project are reported in the following.

Es wird über die Messung der Wandbiegelinie und des Erdrucks hinter zwei 13 und 16 m hohen Stützmauern, die auf Fels gegründet sind, berichtet. Die Untersuchungen galten insbesondere der Klärung der Frage ob auf Fels gegründete Stützmauern für Erdruhedruck zu bemessen sind oder ob die Wandbewegungen ausreichen um den Coulombschen Erddruck zu aktivieren.

Zu Beginn der 1990er Jahre wurde mit dem Bau der documenta-Halle in Kassel zeitgleich zentrumsnaher Parkraum durch den Bau eines zweigeschossigen Parkbaus unterhalb des Friedrichsplatzes geschaffen. Die Geschoss- und Zwischendecken wurden einaxial vorgespannt im Zustand I bemessen. Eine Bauwerksprüfung und Begutachtung in den Jahren 2014/15 zeigte deutliche Korrosionsschäden sowie ein ausgeprägtes Rissbild. Vergussbetone nach der Vergussbetonrichtlinie des DAfStb [1] sind seit vielen Jahren etablierte Spezialbaustoffe, die seit 2014 durch die 3. Berichtigung der Instandsetzungsrichtlinie des DAfStb [2] für Betoninstandsetzungsarbeiten eingesetzt werden können. Besondere Vorteile bieten Vergussbetone in der Instandsetzung im Vergleich zur Verwendung von Betonen nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 [3, 4] z. B. bei geringen Platzverhältnissen, Arbeitsausführung bei laufendem Betrieb, aufgrund des deutlich geringeren Reinigungsaufwands und der schnellen Festigkeitsentwicklung. Der folgende Beitrag stellt die Ergebnisse der Bauwerksbegutachtung, das daraus entwickelte Instandsetzungskonzept und die Ausführung der Arbeiten vor. Voraussetzung der Instandsetzung war es, die Arbeiten unter Erhalt der Vorspannung sowie bei weiterlaufendem Betrieb des Parkhauses durchzuführen. Aufgrund o. g. Vorteile kam in diesem Fall Vergussbeton nach der Vergussbetonrichtlinie zum Einsatz, deren wichtigste Eigenschaften und Besonderheiten bei der Instandsetzung ebenfalls beleuchtet werden.

Concrete repair of prestressed components with simultaneous use - sectional concrete repair of the documenta car park by the use of grouting concrete
At the beginning of the 1990s, the construction of the documenta hall in Kassel was accompanied by the creation of parking space close to the city center by building a two level parking space below the Friedrichsplatz. The floor was designed as uniaxially prestressed without cracks. An inspection of the structure and a renewed assessment in 2014/15 revealed significant corrosion damage and pronounced cracking.
Grout concretes in accordance with the DAfStb grouting guideline [1] are established as special building materials since many years, and since 2014 they can be used for concrete repair work based on the 3rd amendment to the DAfStb maintenance guideline [2]. Compared to the use of concretes according to DIN EN 206-1/DIN 1045-22 [3, 4], grouting concretes offer particular advantages in repair, e.g. in case of limited space conditions, work execution during ongoing operation, due to the significantly lower cleaning effort and the rapid strength development.
The following article presents the results of the structural assessment, the repair concept developed from it and the execution of the work. The prerequisite for the rehabilitation was to carry out the work while maintaining the prestressing with the parking space still in operation. Due to the above-mentioned advantages, grouted concrete was used in this case in accordance with the grouted concrete guideline, the most important properties and special features of which will also be discussed.

Vergussbetone und -mörtel werden bereits seit vielen Jahren sehr erfolgreich im Betonbau eingesetzt. In den vergangenen Jahren hat sich ihr Einsatz vom anfänglichen Vergießen dünner Schichten unter Brückenlagern und Maschinen bis auf den Bereich der Betoninstandsetzung unter schwierigen Randbedingungen erweitert. Aktuelles Regelwerk ist die Vergussbetonrichtlinie des DAfStb 2011 [1], die 2019 [2] aktualisiert wurde. Diese Überarbeitung wurde nun in die Musterverwaltungsvorschrift Technische Baubestimmung aufgenommen und wird in den kommenden Monaten in die Verwaltungsvorschriften Technische Baubestimmungen der Bundesländer übernommen.
Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zur Entwicklung von zementgebundenem Vergussbeton und -mörtel. Anschließend wird auf Besonderheiten der Produkte im Vergleich zu herkömmlichem Normalbeton und Mörtel eingegangen. Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit den Aspekten der praktischen Anwendung und innovativen Möglichkeiten der Betoninstandsetzung.

Grouting concrete - innovation in concrete repair - Basics, regulations and possible applications
Grouting concrete and mortar are used successfully in concrete construction for many years. In the past decades, their use has been expanded from the initial grouting of thin layers under bridge bearings and machines to the area of concrete repair under difficult conditions. The current German standard is the grouting concrete guideline of the DAfStb 2011 [1], which was updated in 2019 [2]. This revision has now been included in the model administration regulation for technical building regulations and will be adopted to the administrative regulations for technical building regulations of the federal states of Germany within the next month.
This article provides an overview of the development of cement-bound grouting concrete and mortar. Then the special features of such products compared to conventional normal concrete and mortar are discussed. The following chapters deal with the aspects of practical application and innovative possibilities for concrete repair.

Die Entwurfsplanungen für die Ersatzneubauten der Huntebrücke und der Grawiedebrücke wurden von der Niedersächsischen Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr (NLStBV) als BIM-Pilotprojekte ausgewählt. Während die Grawiedebrücke mit einer Gesamtstützweite von 9 m eine Landstraße über die Grawiede überführt, überführt die Huntebrücke mit einer Gesamtstützweite von 441 m die Autobahn 29 östlich von Oldenburg über die Seeschifffahrtsstraße Hunte. Diese beiden sehr gegensätzlichen Bauwerke werden im Rahmen des folgenden Beitrags vorgestellt und die Erfahrungen seitens der Entwurfsverfasser mit dem Werkzeug BIM geschildert. Beide Ersatzneubauten wurden dreidimensional modelliert, die Bauabläufe mit den Modellen verknüpft und anschließend die Mengenermittlungen und Kostenberechnungen anhand der Modelle durchgeführt. Damit entsprach die Modellierungstiefe einer vollständigen 5D-BIM-Simulation. Es werden die Vorteile und die Herausforderungen, die aus der Planung der Ersatzneubauten mit der Methode BIM resultierten, aufgezeigt.

BIM pilot projects Hunte bridge and Grawiede bridge - experiences with the BIM tool in design process
The design for the replacements of the Hunte bridge and the Grawiede bridge were selected as BIM pilot projects by the Lower Saxony State Authority for Road Construction and Traffic (NLStBV). While the Grawiede bridge crosses a country road with a total span of 9 m over the Grawiede, the Hunte bridge, with a total span of 441 m, crosses the Autobahn 29 over the Hunte east of Oldenburg. These two very contrasting buildings are presented in the following article and the experiences of the drafters with the BIM tool are described. Both bridges were modeled three-dimensionally, the construction process was linked to the models and finally the quantities and cost calculations were carried out using the models. The modeling depth thus corresponded to 5D BIM simulation. The advantages and challenges that resulted from the planning of the new replacement buildings using the BIM method are shown.

Die Betonermüdung gewinnt vor dem Hintergrund stetiger Weiterentwicklung im Betonbau neue Relevanz. Moderne Betone erreichen immer höhere Festigkeiten, wodurch die Betonbauweise an Attraktivität für neue Einsatzgebiete, wie Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen, gewinnt. Die Betonermüdung hat für diese zyklisch belasteten Konstruktionen eine besondere Bedeutung. Die Kenntnis von Bruchlastwechselzahlen ist für die Auslegung solcher Konstruktionen nicht mehr ausreichend. Es ergeben sich weiterführende Fragestellungen zur Dehnungs- und Steifigkeitsentwicklung und zu kombinierter Beanspruchung aus Ermüdungsbelastung und maritimen Umgebungsbedingungen, die mithilfe neuer Untersuchungsmethoden im Rahmen des Forschungsprojekts “ProBeton” an der Leibniz Universität Hannover erforscht werden. Hier wird über erste Forschungsergebnisse aus diesem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt berichtet.
Investigations on the fatigue behavior of normal-strength concrete
The fatigue behavior of concrete is gaining new relevance in context of continuous development in concrete constructions. Modern concretes achieve constantly higher strengths; hence concrete constructions become more and more attractive for new fields of applications like onshore and offshore wind turbines. The fatigue of concrete is of special significance for this type of cyclic loaded constructions. The knowledge of the load cycles to failure is no longer sufficient for the design. There are further questions related to strain and stiffness development and combination of fatigue loading and marine environmental conditions, which are investigated at Leibniz Universität Hannover within the research project “ProBeton”. First results of this research project, which is supported by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, are presented here.

In diesem Beitrag wird das Dehnungsverhalten von ermüdungsbeanspruchtem Beton auf Grundlage eines additiven Dehnungsmodells betrachtet. In dem Modell setzen sich die Dehnungen des Betons aus elastischen, viskosen, thermischen und schädigungsinduzierten Dehnungen zusammen. Die einzelnen Dehnungsanteile entwickeln sich individuell in Abhängigkeit von der Zahl der Lastwechsel, der Versuchsdauer und den zyklischen Beanspruchungsparametern. Kernstück des Beitrags ist die Bestimmung eines kriechaffinen Beanspruchungsniveaus, um den viskosen Verformungsanteil in Abhängigkeit von der Ermüdungsbeanspruchung abzuschätzen.
Die gemessenen Dehnungen ermüdungsbeanspruchter Betonproben werden entsprechend der additiven Modellvorstellung zerlegt und analysiert. Durch dieses Vorgehen bieten sich neue Erkenntnisse zum Dehnungs- und Materialverhalten von Beton bei Ermüdungsbeanspruchung.

An additive strain model for fatigue-loaded concrete
In this contribution, the deformation behaviour of concrete is considered according to an additive strain model. The model assumes that under cyclic loads elastic, viscous, thermal and damage-induced strains occur in concrete. The strain components develop independently of each other as a function of the number of load cycles, the test duration and stress level. This thesis focuses on the determination of a creep-relevant stress level to estimate the viscous deformation component. The creep-relevant stress level is the stress level which causes the same viscous deformations under constant loads as under cyclic loads for the same test duration.
Experimentally measured fatigue strains of concrete specimens are separated into the strain components assumed by the additive strain model. The components are evaluated and analysed individually. The investigations show new findings of the strain and material behaviour of fatigue-loaded concrete.

Damage processes in fatigue loaded concrete structures depend on the number and amplitude of the load cycles applied. Damage evolution is linked to a reduction in concrete stiffness, and it is thought that this reduction causes stress redistributions at component level which have a favourable impact on the service life of a structure. Until now, the stiffness reduction and stress redistribution have never been successfully measured in laboratory tests or in situ. It is only known that the real service life is longer than the calculated one and that indicators of stiffness reduction, such as component deflection, increase with the number of load cycles applied.
Ultrasonic measurement techniques are considered to be well suited to detecting degradation processes caused by cyclic loading. It is expected that the stiffness reduction in fatigue loaded concrete structures can be recorded reliably with ultrasonic pulse velocity measurements. In the light of this, fatigue tests were performed on small-scale concrete specimens. The aims of the tests were to understand the correlation between the observed stiffness degradation of the specimens and the results of ultrasonic pulse velocity measurements and to estimate the potential for using ultrasonic pulse velocity measurements in continuous structural health monitoring.

In dynamisch beanspruchten Betonstrukturen treten Schädigungsprozesse auf, die sich in Abhängigkeit vom Beanspruchungsniveau und von der Lastzyklenzahl entwickeln. Mit der Schädigungsentwicklung nimmt die Steifigkeit des Betons ab, wodurch erwartet wird, dass sie Spannungsumlagerungen auf Bauteilebene hervorruft, welche die Lebensdauer der Bauwerke günstig beeinflusst. Die Messung derartiger Steifigkeitsdegradationen und Spannungsumlagerungen ist bislang in-situ als auch unter Laborbedingungen nicht gelungen. Es konnte in der Regel lediglich festgestellt werden, dass die reale Lebensdauer größer ist als die rechnerische bzw. Indikatoren wie die Bauteildurchbiegung mit der Lastwechselzahl zunehmen.
Im Gegenzug scheinen Ultraschallmessverfahren für die Beschreibung derartiger Degradationsprozesse gut geeignet zu sein. So wird vermutet, dass anhand von Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen die Steifigkeitsdegradation dynamisch beanspruchter Betonbauteile erfasst werden kann. Vor diesem Hintergrund wurden Ermüdungsversuche an kleinformatigen Betonproben durchgeführt. Ziel war es, die Steifigkeitsdegradation der Probekörper und die Ergebnisse von Ultraschalllaufzeitmessungen vergleichend gegenüber zu stellen, um Aussagen über deren Korrelation zu treffen sowie Anwendungspotenziale für ein Lebensdauermonitoring zu identifizieren.

Investigations on stiffness and ultrasonic pulse velocity of concrete under fatigue loads
In dynamically loaded concrete structures damage processes occur which depend on the stress level and the number of applied load cycles. The damage evolution is linked with the stiffness reduction of the concrete. It is expected that the stiffness reduction causes stress redistributions at the component level and affects the service life of the structure favorable. But until now the stiffness reduction and the stress redistribution has not been measured in laboratory tests and in situ successfully. It was only found that the real service life is greater than the calculated one or indicators for the stiffness reduction like the component deflection increases with the number of applied load cycles.
In return ultrasound measurement methods are handled to be well suited for the description of such degradation processes. It is supposed that on the basis of ultrasonic pulse velocity measurements the stiffness reduction of dynamically loaded concrete structures can be observed reliable. Against this background, fatigue tests were performed on small-sized concrete specimens. The aim of the tests was to compare the stiffness reduction of the specimen and the results of ultrasonic transmission measurements to make statements about their correlation and to identify the potential for a lifetime monitoring.

Verformungsmessungen an Brückentragwerken können im Rahmen von Monitoringmaßnahmen aufschlussreiche Informationen zum Tragverhalten und zum Bauwerkszustand liefern. Geodätische Messverfahren werden für diese Durchbiegungsmessungen bevorzugt eingesetzt. Diese Verfahren ermöglichen reflektorlose und messbasisfreie Verformungsmessungen bei Abtastraten von mehreren hundert Kilohertz. Die eingesetzten Laserscanner sind in der Regel sehr teuer, wodurch diese bei Messperioden von mehreren Wochen oder Jahren und gemäßigten Genauigkeitsanforderungen an Attraktivität verlieren. Demgegenüber wird in diesem Beitrag ein relativ preiswertes Verfahren für Verformungsmessungen an Hohlkastenbrücken vorgestellt. Bei diesem Verfahren wird ein Seil oder Draht durch das Brückenbauwerk gespannt. Dieses fungiert als verformungsneutrale Messbasis (“Base-Line”) und ermöglicht die Messwertaufnahme bzw. die Verformungsmessung mit optischen Wegaufnehmern. Dieses Messverfahren wird im Zuge von Testmessungen an einer semi-integralen Spannbeton-Talbrücke im Zuge der Europastraße E18 in Norwegen eingesetzt. Die Voruntersuchungen zu dem Messverfahren, durchgeführte Probemessungen an einer Hohlkastenbrücke im Stadtgebiet von Hannover und erste Ergebnisse der Testmessungen an der Talbrücke in Norwegen werden im folgenden Beitrag präsentiert.

Base-line deformation measurements on a semi-integral box girder bridge
Deformation measurements as part of monitoring activities can provide information about the behavior and structural condition of bridge structures. Geodetic measurement methods are preferred for these deflection measurements. These methods allow reflectorless measurements at sampling rates of several hundred kilohertz. But the used laser scanners are very expensive, by this they are losing attractiveness for measurement periods of several weeks or years and in case of moderate accuracy requirements. In contrast, a relatively inexpensive method to measure the deformations of box girder bridges is presented in this paper. In this method, a cable or wire is clamped through the bridge structure. This acts as measurement base (“base-line") and allows deformation measurements by optical transducers. This measurement method is currently being tested as part of a monitoring program at a semi-integral viaduct in Norway. Preliminary studies of the measurement method, conducted measurements on a box girder bridge near of Hanover and first results of test measurements at the Norwegian viaduct are presented.

Ultraschallmessverfahren bieten bereits heute in verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen (z. B. Medizin, Biologie) ein enormes Leistungspotenzial. Aber auch in anderen bauaffinen Bereichen (z. B. Stahlbau, Natursteinprüfung) oder im Bereich der Geowissenschaften wird die Ultraschallmesstechnik erfolgreich und vielfach eingesetzt. Demgegenüber ist die Anwendung im Betonbau deutlich unterentwickelt, aber gerade in Laborversuchen zeigt das Verfahren, dass es zur Zustandsbewertung und Schädigungsbeobachtung ideal geeignet ist.
In diesem Beitrag werden Ergebnisse von Ultraschalllaufzeitmessungen an druckbeanspruchten Betonprobekörpern präsentiert. Die Ergebnisse wurden im Rahmen einer Literaturstudie gesammelt und durch eigene Untersuchungen ergänzt. Die Untersuchungen erfolgten an einem höherfesten Normalbeton im kraft- und weggeregelten Druckversuch. Es wird gezeigt, dass die sich mit steigender Druckbeanspruchung im Beton formierenden Risse zu einer deutlichen Abnahme der Ultraschallgeschwindigkeit führen. Zudem konnte festgestellt werden, dass der Bruch des Probekörpers durch die Änderung der Ultraschallgeschwindigkeit wesentlich deutlicher angezeigt wird, als das in einer Spannungsdehnungslinie abzulesen ist.

Ultrasonic investigations on compressive stressed concrete specimen
Ultrasonic measurement methods are already offering in various scientific disciplines (e.g. medicine, biology) an enormous performance potential. But also in other construction-related sectors (e.g. steel construction, natural stone test) or in the field of geosciences the ultrasonic measurement technology is used successfully and multiple. In contrast the application in concrete construction is clearly underdeveloped, but especially laboratory tests show that it is ideally suitable for condition assessment and damage observation.
In this paper results are presented of ultrasonic transmission time measurements of compressive loaded concrete specimens. The results were collected as part of a literature study and supplemented by own investigations. The investigations were performed at a normal strength concrete in force- and stroke controlled compression tests. It is shown that the crack formation by increasing compressive stresses leads to a significant decrease in the ultrasonic pulse velocity. In addition, it was found that the fracture of the specimen is indicated by the change in ultrasonic pulse velocity substantially clearly than can be read in a stress-strain curve.

In den vergangenen Jahren wurden in Deutschland die energetischen Anforderungen an die Gebäudehüllen sukzessive verschärft. Für konventionell errichtete Gebäude mit kerngedämmten Sandwichelementen mit Deckschichten aus Stahlbeton bedeutet dies eine kontinuierliche Vergrößerung der Außenwandstärken. Um auch in Zukunft nicht auf die wirtschaftliche Sandwichbauweise verzichten zu müssen, wurden im Zuge eines Forschungsvorhabens großformatige, leichte und energieeffiziente Elemente entwickelt. Das Untersuchungsziel war die praxistaugliche Herstellung von schlanken, großformatigen Sandwichelementen, deren Deckschichten aus 30 mm dünnen Textilbetonschalen bestehen. Dieser innovative Verbundwerkstoff ermöglicht schlanke Bauteile mit gleichzeitig hoher Tragfähigkeit.
Im vorliegenden Beitrag werden der Aufbau der Elemente, die Herstellung von großformatigen Prüfkörpern sowie erste Versuchsergebnisse präsentiert.

Large-size sandwich elements with layers made of textile reinforced concrete - Investigations on sandwich panels
In the last years, the energy requirements imposed on building envelopes became more stringent in Germany. For conventional constructed buildings with core-insulated sandwich elements with reinforced concrete layers, this means a continuous increase in outer wall thickness due to thicker insulation. In order to be able to use the economic sandwich construction method also in the future, large-format, lightweight and energy-efficient elements were developed in the course of an research project. To achieve the research objective of producing slim, large-format sandwich elements suitable for practical use, layers of 30 mm thin textile reinforced concrete were used. This innovative composite material enables components with low cross-sectional thickness and high load-bearing capacity.
This article presents the structure of the elements, the production of large-sized test specimens and the first experimental results.

Durch die Kombination von hochfestem Beton und korrosionsresistenten Bewehrungsmaterialien aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) lassen sich Sandwichelemente mit dünnen Deckschichten herstellen, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und sehr gute bauphysikalische Eigenschaften auszeichnen. Die hohe Zugfestigkeit des CFK von etwa 2500 N/mm2 ermöglicht auch das Vorspannen der Deckschichten zur Reduzierung der Durchbiegung bei weitspannenden Elementen. Die Leistungsfähigkeit dieser Sandwichelemente wird maßgeblich durch die Schubsteifigkeit des Kerns und den Verbund zwischen den einzelnen Schichten beeinflusst. Mit konventionellen Herstellungsmethoden und vorkonfektionierten Dämmstoffplatten wird nur ein mäßiger Verbund zu den Betondeckschichten erreicht. Daher wird ein Zwei-Komponenten-Reaktionsgemisch aus Polyurethan (PUR) zwischen die bereits erhärteten Deckschichten eingebracht, das die Verbundeigenschaften zwischen den einzelnen Schichten signifikant verbessert.
Im Zuge eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts wurden solche weitspannende Sandwichelemente mit filigranen und vorgespannten Deckschichten entwickelt, die über einen geschäumten PUR-Kern und linienförmige Verbundmittel miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Beitrag werden der Aufbau der Sandwichelemente, die Herstellung von großformatigen Plattenstreifen und die Ergebnisse von Biegeversuchen vorgestellt.

Widespan sandwich elements with pre-stressed layers made of textile reinforced concrete and foamed PU core
The combination of high-strength concrete and corrosion-resistant reinforcement materials made of carbon fibre-reinforced plastic (CFRP) allows the production of durable elements with low layer thicknesses. A high load-bearing capacity combined with low weight and good physical properties are the advantages of these composite structures. The high tensile strength of CFRP of approx. 2500 N/mm2 enables also the pre-stressing of the concrete layers to reduce the deflection of wide-span elements. The performance of sandwich elements is significantly influenced by the shear stiffness of the core and the bond between the single layers. With conventional manufacturing methods and pre-fabricated slabstocks, only a moderate bond between core and concrete is achieved. By using a polyurethane foam (PU), which is mixed of two components and inserted between the already hardened concrete layers, the bond between the single layers can be improved significantly.
In a project funded by the German Research Foundation (DFG), wide-span sandwich elements with filigree and pre-stressed layers were developed, which are connected by a foamed PU core and continuous connecting devices. This article presents the construction of the elements, the production of large-sized sandwich panels and the results of four-point bending tests.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts des Fachgebiets Stahlbau der TU Darmstadt wurde die Eignung von Wellpappe als Kernmaterial für Sandwichelemente zur Verkleidung von Dach- und Wandflächen untersucht. Wellpappe ist im Gegensatz zu üblichen Kernmaterialien recycelbar und besteht aus nachwachsenden Rohstoffen. Das Tragverhalten hängt hauptsächlich von den verwendeten Papieren und der Ausrichtung des anisotropen Materials im Sandwichelement ab. Die schwächste Ausrichtung weist ähnliche Steifigkeiten und Festigkeiten wie die herkömmlichen Materialien auf. Diese können jedoch von anderen Kernausrichtungen vielfach übertroffen werden. Untersuchungen der wichtigsten bauphysikalischen Parameter der Sandwichbauweise haben gezeigt, dass das Brandverhalten geringfügig besser ist als das üblicher PU-Sandwichelemente. Die Wärmeleitfähigkeit in der schwächsten Kernausrichtung ist mit der von Mineralwolle vergleichbar, die stärkeren Kernausrichtungen zeigen höhere Wärmeleitfähigkeiten.

Sandwich panels with a core of corrugated cardboard
The goal of a research project of the Institute for Steel Construction and Materials Mechanics was to determine the utilization of corrugated cardboard as a core material for sandwich panels for roof and wall cladding. In contrast to common core materials, corrugated cardboard is recyclable and consists of renewable raw materials. The bearing behaviour depends mainly on the paper types and on the orientation of the anisotropic material inside the panel. The weakest orientation has similar stiffness and strength as common core materials. However, these can be exceeded many times by other core orientations. Investigations of the most important building physical parameters have shown that the fire behaviour is slightly better than that of most PU-sandwich panels. The thermal conductivity in the weakest core orientation is comparable to that of mineral wool, the stronger core orientations show higher thermal conductivity.

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