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Biegeträger gehören zu den in der Technik am häufigsten eingesetzten Strukturen. Praktisch umgesetzt wurden bisher hauptsächlich metallische Konstruktionen. Faser-Kunststoff-Verbunde, insbesondere mit Kohlenstofffasern, sind dank ihrer hohen Leichtbaugüte und ihrer hervorragenden Ermüdungsfestigkeit auch für Biegeträger eine vielversprechende Werkstoffalternative. In einem von der DFG geförderten Projekt konnten viele wichtige Grundlagen erarbeitet werden. Neben dem Stand der Technik von FKV-Biegeträgern im Brückenbau werden eine Laminat- sowie eine Trägeroptimierung vorgestellt. Es wurde ein großformatiger CFK-Biegeträger entwickelt und in einem quasistatischen 4-Punkt-Biegeversuch bis zum Bruch belastet. Das Bruchmoment lag leicht oberhalb des plastischen Moments eines IPE200 S460-Trägers, allerdings bei rund einem Drittel des Gewichts.

Highly loaded CFRP-beams: construction techniques and design, dimensioning and fracture test.
Beams are one of the mostly used structures in engineering. Currently metallic versions dominate in practice. Fibre-polymer-composites, in particular with carbon fibres, are a promising alternative material for beams because of their excellent performance concerning the lightweight grade and the fatigue strength. Basic knowledge has been developed in a DFG-funded research project. Besides the state of the art of fibre-polymer-composite beams in bridge construction, a laminate and a beam optimization are presented. A large scale carbon fibre beam was developed and has been loaded in a static four-point-bending test until fracture. The ultimate bending moment slightly exceeds the plastic bending moment of an IPE200 S460 beam however at one third of the weight.

Über Entwurf, Ausschreibung, Konstruktion, Berechnung und Bauausführung der insgesamt 970 m langen Spannbetonbrücke mit einzelligem Torsionshohlkasten. Die Gründung der bis zu 50 m hohlen kastenförmigen Pfeiler auf massiven Brunnen wird erläutert. Die Brücke wurde mit Hilfe eines Vorschubgerüstes erstellt.

Über Entwurf, Ausschreibung, Konstruktion und Bauausführung einer 5.3 km langen langen Hochstrasse, die im wesentlichen als Brückenbauwerk erstellt wurde.

Im folgenden Beitrag wird ein Parametermodell für die Berechnung des direkten Anteils des Tageslichtquotienten in Räumen mit diffus transmittierenden Fensterflächen (Strahlflächen) polygonaler Form dargestellt. Mit Hilfe dieses Modells lassen sich die unten beschriebenen Parameter anhand der Anforderungen an die Höhe und an die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Innenraum optimieren, ohne auf aufwendige Raytracing-Modelle zurückgreifen zu müssen. Als Grundlage der Berechnungsgleichung werden zunächst die erforderlichen Grundgrößen der Lichttechnik erläutert. Anschließend wird auf der Basis des photometrischen Entfernungsgesetzes eine Differentialgleichung entwickelt, die das Verhältnis der Beleuchtungsstärke auf der Außenseite der Strahlfläche zur Beleuchtungsstärke auf der Empfängerfläche beschreibt. Für den Spezialfall der rechteckigen Strahlfläche wird dabei die Neigung der strahlenden Fläche durch die Drehung des Koordinatensystems in einer der Hauptachsen und die entsprechende Anpassung der Integrationsgrenzen berücksichtigt. Aus den entwickelten Gleichungen kann abschließend das Verhältnis zwischen der äußeren horizontalen Beleuchtungsstärke und der Beleuchtungsstärke auf der geneigten Fläche abgeleitet und somit der direkte Anteil des Tageslichtquotienten bestimmt werden. Die Auswertung für einen Raum kann durch Berechnung eines Rasterfeldes erfolgen,aus dem Minimal- und Maximalwerte bzw. die Gleichmäßigkeit abgeleitet werden können. Eine zusätzlich vereinfachte Handhabung bietet das Himmelslichtdiagramm, mit Hilfe dessen für einzelne Punkte der direkte Anteil des Tageslichtquotienten bestimmt werden kann.

Aus teilgesättigtem Sand lassen sich erstaunliche Figuren und Bauwerke erstellen. "Curver" formen Kunstobjekte aus Sand, die dann in Ausstellungen unter freiem Himmel präsentiert werden. Es kann gezeigt werden, daß Saugspannungen aus Zwickelwasserfilmen in den Porenräumen die physikalische Ursache für die erstaunliche Zugfestigkeit von teilgesättigtem Sand sind.

In diesem Artikel wird eine Forschungsarbeit vorgestellt, deren Ziel darin besteht, die wissenschaftlichen Grundlagen dafür zu legen, das energie-relevante Interaktionshandeln von Gebäudenutzern auf der Basis psychologisch fundierter Kausalmodelle prognostizieren zu können.
Um die grundlegenden Entwicklungslinien dieser Arbeit zu skizzieren, werden in einem ersten Schritt diejenigen Defizittendenzen bisheriger Forschung dargestellt, von denen angenommen werden kann, dass sie primär verantwortlich für die geringe allgemeine Validität bislang existierender Prognosemodelle sind. Dabei handelt es sich zunächst um ein forschungssystematisches Defizit, welches besagt, dass die bisherige Forschung den handlungsrelevanten Kontext nur unvollständig erfasst und somit handlungsrelevante Aspekte des Kontextes ignoriert. Darüber hinaus existiert ein methodologisches Defizit, welches besagt, dass die bisherige Forschung primär darauf abzielt, anstelle von erklärenden Kausalbeziehungen lediglich deskriptive korrelative Beziehungen zwischen dem Handlungskontext und dem Interaktionshandeln aufzuzeigen.
Auf dieser Basis werden anschließend die Grundzüge von zwei wissenschaftlichen Ansätzen geschildert, die prinzipiell in der Lage sind, diese Defizite auszugleichen. Dabei handelt es sich zum einen um ein heuristisches Verfahren, welches geeignet ist, den Kontext von Interaktionshandlungen vollständiger und ausgeglichener zu erfassen als es bisher möglich war. Die systematische Analyse dieses Kontextes stellt anschließend den Ausgangspunkt für die gezielte Identifikation einer Reihe von psychologischen Rahmentheorien dar, die grundsätzlich dazu befähigen, Interaktionshandeln wissenschaftsbasiert zu konzeptualisieren. Diese Ergebnisse können in zukünftigen Arbeiten aufgegriffen werden, um daraus eine homogene Gesamttheorie für das energierelevante Interaktionshandeln von Gebäudenutzern zu formulieren.

Human-building-interaction in context of energetically relevant acting of building occupants.
This article presents research that aims for the development of the scientific foundation for the prediction of energy-relevant human interaction with buildings on the basis of psychologically founded causal models.
In order to illustrate the main development direction of the presented research, those deficits of the hitherto existing research which can be assumed to be largely responsible for the lack of general validity of existing prognostic models will be described in a first step. The first deficit relates to the systematics of identifying the interaction-relevant context and indicates that current research considers the relevant context incompletely and thus ignores relevant parts of it. Further on, a methodological deficit exists which indicates that current research primarily aims for the identification of descriptive correlative relations between context and interaction, however, not for the identification of explanatory causal relations.
Based on this analysis, two research approaches are delineated which show the potential to overcome these deficits. First, a heuristic method is introduced which is capable of describing the context more comprehensively and more balanced than hitherto possible. Following, the systematic analysis of this context is the starting point for the purposeful identification of a number of theoretical frameworks from psychology which are capable of scientifically conceptualizing human interaction. These results can be used in the future to formulate a homogeneous overall theory for energy-relevant human interaction with buildings.

Der Aufsatz präsentiert die experimentelle Validierung des im ersten Teil vorgestellten einfachen Algorithmus zur Bestimmung der Durchbiegung von Isolierglasscheiben unter klimainduzierten Drucklasten [3]. Insgesamt wird für neun unterschiedliche Isolierglaseinheiten - die sich hinsichtlich Format und Plattensteifigkeit unterscheiden - die Auswirkung einer schrittweisen Temperaturerhöhung von Raumtemperatur auf ca. 80 °C auf die Durchbiegung in Scheibenmitte experimentell untersucht und auf verschiedene Arten analysiert. Allen Messergebnissen werden Rechenergebnisse gegenübergestellt und mit ihnen numerisch verglichen, um eine Übersicht über die generelle Genauigkeit des Verfahrens zu erhalten. Zusätzlich wird mittels statistischer Analysen dargelegt, welche Eigenschaften der Isolierglaseinheiten einen systematischen Einfluss auf die relative Genauigkeit der Prognose haben und welche Größenordnung dieser Einfluss aufweist. Abschließend werden einige mögliche qualitative Kausalhypothesen für die festgestellten Haupteffekte formuliert und geprüft.

Contribution to the examination of double glazed units under climate-induced pressure loads - Part 2: Validation.
This article presents the experimental validation of the simple algorithm for determining the deflection of double glazed units under climate-induced pressure loads which was presented in the first part of this double-publication [3]. For nine double glazed units - all of which are different in terms of format and plate stiffness - the effect of a stepwise increase of temperature from room temperature up to 80 °C on the deformation of the pane centre is experimentally examined and analysed by different procedures. All measurement results will be contrasted with calculation results and will be numerically compared to them, so that a general overview over the accuracy of the procedure will be generated. Additionally, by statistical analysis, it will be shown, which properties of the insulating glass have a systematic impact on the relative accuracy of the prediction and of which magnitude this is. Finally, some qualitative causal hypotheses concerning the main effects are formulated and tested.

Dieser Aufsatz beschreibt die Entwicklung eines einfachen Verfahrens zur Bestimmung der maximalen Durchbiegung von Isolierglasscheiben unter Klima-, Wind- und anderen Flächendrucklasten. Ausgehend von der Kirchhoff ’schen Plattentheorie wird zusammenfassend die bekannte Reihenlösung für vierseitig gelenkig gelagerte Platten beschrieben. Anschließend wird gezeigt, dass das erste Reihenglied der Lösung für vollflächige Lasten die auf der Basis vieler Reihenglieder bestimmte Durchbiegung stets überschätzt und zugleich eine ausreichend genaue Näherung für baupraktisch relevante Glasmaße darstellt. Darauf folgt ein Einschub, mit dem ein einfaches Verfahren für die Berechnung der Temperaturveränderung der Verglasung unter sich ändernden Klimarandbedingungen eingeführt wird. Dies ist notwendig, um anhand der allgemeinen Gasgleichung die Druckänderungen im Scheibenzwischenraum aufgrund der Temperaturdehnung des Gases zu bestimmen. Auch hier kann gezeigt werden, dass die Linearisierung der allgemeinen Gasgleichung innerhalb des baurelevanten Bereichs zu akzeptablen Genauigkeitsverlusten führt. Nach der Zusammenführung der Plattenlösung und der allgemeinen Gasgleichung können durch Kopplung von Volumen- und Druckänderung des Scheibenzwischenraums die finalen Druckzustände leicht berechnet werden. Eine Beispielrechnung demonstriert die Handhabung der Lösung.
Es handelt sich um den Teil 1 einer zweiteiligen Veröffentlichung, der Teil 2 beschreibt die messtechnische Validierung des Algorithmus.

Contribution to the examination of double glazed units under climate-induced pressure loads  -  Part 1: Method of Calculation.
This article describes the development of a method for determining the maximum deflection of double glazed units under climate, wind and other area pressure loads. Starting from the Kirchhoff thin plate theory the well known series solution for simply on four sides supported plates is described. Following this it is shown, that the first element of the series solution for full area loads always overestimates the deflection that is calculated on the basis of many series elements. At the same time it is a sufficiently accurate solution for those plate measures which are relevant in buildings. This is followed by an insertion, with the help of which a simple method for calculating the temperature changes of the glazing under varying climatic boundary conditions is introduced. This is necessary, to determine the change of pressure due to the temperature induced gas expansion in the cavity of the insulating glass according to the ideal gas law. Also at this stage it can be shown that linearising the ideal gas law leads to acceptable losses of accuracy. After the integration of the plate solution and the ideal gas law, the final pressure states can easily be calculated by coupling the change of volume and the change of pressure. An exemplary calculation finally demonstrates the handling of the solution.
This is the first part of two publications; the second part describes the metrological validation of the algorithm.

A performance-based safety factor durability design format is proposed and developed with respect to carbonation of concrete. Deemed-to-satisfy rules based on a partial safety factor design approach are developed for the carbonation of concrete. This design format follows the design procedure proposed in EN 1990 [1]. For the design format, the limit state equation for the carbonation is introduced in its probabilistic and safety factor format. The PSF approach has been used to derive design charts. Values for minimum concrete cover depending on material resistance and exposure class are proposed for critical environmental conditions and a design service life of 50 years.

At present, prescriptive regulations with regard to concrete cover and composition are applied to provide sufficient durability of reinforced concrete members under exposure conditions with different degrees of severity. In view of current knowledge on deterioration mechanisms and their modelling, it is planned to change from these deemed-to-satisfy specifications to a performance-based design approach in future standards. In such specifications, concrete durability design is based on the statistically characterized performance of concrete, determined in standardized tests with respect to defined classes of concretes with similar performance.
This paper presents the results of a study in which concrete mixes were tested and analysed with respect to their carbonation resistance. Compositions with similar performance are grouped into carbonation resistance classes. These classes are described statistically and requirements for performance testing are given. In addition, composition requirements are introduced in order to determine concrete performance depending on mix composition prescriptively. Finally, an example is given for the assessment of concrete performance with regard to carbonation.
This work was carried out at the request of JWG under CEN TC 250/SC2 and CEN TC 104/SC1 as an input and starting point for the ongoing committee work to implement the methodology from the fib Model Code for Concrete Structures 2010 in the next generation (2021) of European concrete standards.

The paper reports on a benchmark of European deemed-to-satisfy rules for exposure class XC (carbonation exposed structural members). The benchmark of the descriptive rules was carried out following the probabilistic design approach for carbonation-induced corrosion developed in [1] and adopted in fib bulletin 34: Model Code for Service Life Design (2006) [2] and fib Model Code for Concrete Structures 2010 [3], respectively. To perform a representative study, three groups of European countries were selected, representing different parts of Europe, south (Spain, Portugal), middle (Netherlands, Great Britain and Germany) and northern Europe (Denmark, Norway). Reliability ranges for carbonation-induced depassivation of rebar were calculated for “favourable” and “unfavourable” design situations in exposure classes XC2, XC3 and XC4 [4]. In each design situation the deemed-to-satisfy rules of selected countries were followed. The probabilistic calculations were mainly based on short-term carbonation data. However, some calculations were also based on long-term observation. The latter was implemented for independent validation purposes. The calculated reliability ranges are very broad and in some “unfavourable” situations, the deemed-to satisfy requirements do not guarantee the required limit state (LS) arget reliabilities for the particular exposure. In “favourable” situations less stringent demands would have been sufficient.

Aufbau und Wirkungsweise des mechanischen Widders, einer Vorrichtung zum Heben von Wasser, basierend auf der Ausnutzung der kinetischen Energie des strömenden Wassers, also dem Druckstoßprinzip.

Der Effolderbacher Eisenbahntunnel wurde im Jahr 1870 erbaut. Bereits kurz nach Inbetriebnahme musste das Gewölbe teilweise überfirstet und verstärkt werden. In jüngeren Sanierungen wurden in Teilabschnitten Gitterbögen mit Spritzbetonrippen eingebaut und der Sandsteinausbau örtlich mit Ziegelmauerwerk erneuert. Bereits in den 1950er-Jahren wurde eine Absenkung der Firste um bis zu 0,35 m infolge sich ablösender Gebirgsbereiche festgestellt. Infolge von Wasserzutritt und Frost witterte das ursprünglich 0,25 bis 0,50 m starke Sandsteingewölbe teils stark ab, was dessen Tragfähigkeit stark reduzierte. Deshalb fand eine erste Sofortsicherung mit rückverankertem Spritzbeton bereits im Jahr 2009 statt. Im Rahmen verschiedener Variantenuntersuchungen und Wirtschaftlichkeitsanalysen entschied sich die DB Netz AG für die Sanierung des bestehenden Bauwerks und für den Einbau einer dauerhaften rückverankerten Innenschale. Die Auswahl eines geeigneten Ankersystems ist ein komplexes Thema. Neben der Wahl des Einbauverfahrens, ist die Vielzahl geänderter Baubestimmungen durch Einführung der europäischen Normung, die teils neu herausgegebenen oder an die europäische Normung angepassten eisenbahnspezifischen Regelungen und der aktuelle Stand der Zulassungen zu beachten. Im Beitrag werden anhand der konkreten Baumaßnahme die Gründe diskutiert, die bei der Auswahl eines dauerhaften Ankersystems maßgebend sein können.

Anchoring a shotcrete lining within the scope of tunnel refurbishment works
. Effolderbach railway tunnel was built in 1870. However, not long after it was opened, part of the roof had to be raised and strengthened. More recent refurbishment work involved installing lattice arches with shotcrete ribs and replacing the sandstone lining locally with clay brickwork. A drop in the crown level by as much as 0.35 m due to areas of rock becoming detached was noticed as long ago as the 1950s. Water ingress and freezing temperatures eroded the originally 0.25-0.5 m thick sandstone lining severely in some places, which considerably reduced its load-carrying capacity. Therefore, immediate stabilisation works with anchored shotcrete were carried out in 2009. After examining various solutions and conducting economics analyses, DB Netz AG opted for refurbishing the existing structure and for installing a permanent, anchored lining. The selection of a suitable anchor system is a complex subject. Besides the choice of installation method, it is also necessary to take account of the many construction regulations that have changed since the introduction of European standards, the regulations specific to railways (some of which have been published in new editions or adapted to suit the European standards) and the current approvals. This article uses a specific construction project to discuss the reasons that can be crucial when selecting a permanent anchor system.

Bericht über Entwurf und Herstellung einer vorgespannten Stahlbetonröhre als Einlaufbauwerk eines Kühlwasserkanals auf Stahlrammpfählen an der Mittelmeerküste.

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Es wird ein Überblick gegeben, wie sich das nun vorliegende Konzept mit Teilsicherheitsbeiwerten aus den sicherheitstheoretischen Grundlagen entwickelt hat. Anschließend werden die Besonderheiten des neuen Sicherheitskonzeptes im Grundbau erläutert (z. B. die drei Arten der Grenzzustände der Tragfähigkeit). Für eine Winkelstützwand werden alle maßgebenden Bemessungs- und Standsicherheitsnachweise nach dem neuen Sicherheitskonzept beschrieben. Die Bemessungsergebnisse nach dem herkömmlichen und dem neuen Sicherheitskonzept werden verglichen und bewertet. Der Anhang enthält die vollständige Berechnung und Nachweisführung für die Winkelstützwand.

Die Schleuse Uelzen I ist wegen ihrer flexiblen Tragstruktur, den großen Lastwechsel während des Schleusenbetriebs und der 1992 installierten, umfangreichen meßtechnischen Überwachung ein sehr gut geeignetes Anwendungsbeispiel, um das Interaktionsverfahren zwischen Bauwerk und Boden unter zyklischen Beanspruchungen zu untersuchen. Es werden dreidimensionale Finite-Elemente-Berechnungen durchgeführt, um das Langzeit-Verhalten der Schleuse bei zyklischen Beanspruchungen zu prognostizieren. Entscheidend dafür ist, daß das Stoffmodell für den Boden auch das quasistatische zyklische Verhalten realitätsnah erfaßt. Das verwendete hypoplastische Stoffmodell mit intergranularer Dehnung wird kurz beschrieben. Die Ergebnisse der numerischen Berechnungen werden mit gemessenen Setzungen der Schleuse verglichen. Es werden zum Vergleich die Ergebnisse von hypoplastischen Berechnungen ohne intergranulare Dehnung und von elastisch-idealplastischen Berechnungen mit dem Mohr-Coulobschen-Modell vorgestellt. Siloeffekte im Hinterfüllungsbereich zwischen den Rippen der Schleuse verringern sich infolge der zyklischen Beanspruchungen in Verbindung mit "stick-slip"-Verhalten.

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