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Bei Sanierungsvorhaben von Gebäuden, die etwa in dem Zeitabschnitt zwischen 1890 und 1930 erbaut wurden, stößt man häufig auf ebene massive Deckenkonstruktionen aus Ziegelhohlsteinen. Bei Spannweiten ab etwa 1,40 m findet man meistens zwischen den Ziegelsteinschichten Bewehrungen aus Flachstahl. Sowohl bei den unbewehrten Ziegeldecken als auch bei den bewehrten Ziegeldecken, den Stahlsteindecken stand den Bauschaffenden der damaligen Zeit eine große Vielzahl unterschiedlichster Konstruktionen zur Verfügung. Der folgende Beitrag gibt einen Einblick in die Entwicklungsgeschichte dieser äußerst effektiven Deckentragsysteme.

Kämpf-Stegträger wie die der Eissporthalle in Bad Reichenhall wurden, wenn auch meist in geringeren Dimensionen, in den 1950er und 1960er Jahren vielfach eingesetzt. Sie sind ein Beispiel für die großen Anstrengungen, die man in Forschung und Praxis in diesen Jahren unternahm, um die Leimbauweise im Ingenieurholzbau endgültig zu etablieren. Spätestens Ende der 1960er Jahre war dieses Ziel erreicht. Gleichwohl wurden die Ursprünge des Leimbaus bereits ein halbes Jahrhundert früher durch Otto Hetzer und andere gelegt. Und so ist die Entwicklungsgeschichte des Brettschichtholzträgers einmal mehr ein Beispiel dafür, daß der als Diffusion bezeichnete Prozeß - von der Innovation bis zur allgemeinen Verbreitung und Anwendung einer Neuerung - sich gerade im Bauwesen oftmals über ein bis zwei Generationen erstreckt.

Vor rund 80 Jahren begann man damit, die Schweißtechnik - namentlich die Lichtbogenschweißung - zunächst bei der Reparatur und Ertüchtigung, dann auch beim Neubau von Brücken einzusetzen. Nach anfänglicher Skepsis der Baubehörden und damit verbundener Zurückhaltung vieler Bauschaffender gegenüber der neuen, im Maschinenbau bereits in den Jahren vor dem 1. Weltkrieg eingeführten Verbindungstechnik, nahm die Schweißtechnik im Stahlbau Anfang der 30er Jahre eine geradezu stürmische Entwicklung. Diese Euphorie wurde nur wenige Jahre später durch mehrere spektakuläre Schadensfälle an Brücken aus hochwertigem Baustahl der Güte St52 gedämpft. Nachdem durch umfangreiche wissenschaftliche Versuche die Schadensursachen geklärt werden konnten, etablierte sich das Schweißen spätestens in den 1960er Jahren endgültig als wichtigste Fügetechnik im Stahlbrückenbau. (© 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

Fritz Leonhardt (1909-1999) hat sich in den nahezu sieben Jahrzehnten seines beruflichen Schaffens auf vielen Gebieten des Bauingenieurwesens hohe Anerkennung erworben. Sein besonderes Interesse galt dem Brückenbau. Unvergessen sind Leonhardt s innovative Vorschläge und Bauten, die den Spannbeton- und Schrägseilbrückenbau in der deutschen Nachkriegszeit maßgeblich beeinflusst haben. Weniger bekannt ist, dass Leonhardt bereits vor 1945 an mehreren großen Bauvorhaben beteiligt war. Zwei dieser Projekte sollen hier herausgegriffen und näher beleuchtet werden: der Bau der Hängebrücke Köln-Rodenkirchen (1938-1941) und die in den selben Jahren von Leonhardt erarbeiteten Entwürfe für eine Hängebrücke über die Elbe in Hamburg.

Fritz Leonhardt as a Young Engineer - Early Experiences in Long Span Bridge Design and Construction
Fritz Leonhardt (1909-1999) worked almost seven decades as a civil engineer. His contributions made him famous and well recognized world wide. He was especially interested in bridge design and construction. Well known are his innovative concepts which have influenced significantly the design of post-tensioned concrete structures and cable-stayed bridges in post war Germany. Less known is the fact that Leonhardt already participated in major projects before 1945. Two of those projects are selected and described here: the construction of the suspension bridge Cologne-Rhodenkirchen (1938-1941) and his designs for the Elbe suspension bridge in Hamburg (1938-1941).

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The Tunnel Albaufstieg consortium won the contract with an alternative proposal to drive a section about 2.8 km long of the 8.8 km long Boßler Tunnel with a tunnel boring machine (TBM). The next section, where squeezing conditions were forecast, was to be tunnelled by the shotcrete method according to the tender documents. Manifold and extensive additional investigations delivered the basis for the extension of the TBM drive along the entire length of the Boßler Tunnels. The driving of the section through the Aalenian 1 geology was problem free due to the low strengths and good cuttability of the rock mass combined with its impermeability. The next section in the intercalation of claystone and sandstone of the Aalenian 2 was much more differentiated but managable. The breakthrough of the east bore of the Boßler Tunnel confirms to the responsible people for the client and contractor that the decision to follow the aim of consistent mechanised tunnelling had been correct.
Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg wurde mit einem Nebenangebot beauftragt, das vorsah, von dem rund 8,8 km langen Boßlertunnel eine Strecke von ca. 2,8 km mit einer Tunnelvortriebsmaschine (TVM) aufzufahren. Die daran anschließende mit druckhaften Gebirgsverhältnissen prognostizierte Strecke war nach den Vorgaben der Ausschreibung in Spritzbetonbauweise aufzufahren. Mannigfaltige und in großem Umfang durchgeführte Zusatzerkundungen lieferten die Basis, die TVM-Fahrt über die annähernd gesamte Tunnellänge des Boßlertunnels zu erstrecken. Das Auffahren des im sogenannten Aalenium 1 liegenden Vortriebsabschnitts war aufgrund der geringen Festigkeiten und der guten Lösbarkeit des Gebirges in Verbindung mit der Wasserundurchlässigkeit unproblematisch. Wesentlich differenzierter, aber dennoch gut beherrschbar, gestalteten sich die Vortriebsarbeiten in den anschließenden Wechselfolgen von Ton- und Sandstein des sogenannten Aalenium 2. Der bereits erfolgte TVM-Durchschlag der Oströhre des Boßlertunnels bestätigt den Projektverantwortlichen des Auftraggebers und des Auftragnehmers, dass es die richtige Entscheidung war, das Ziel einer durchgängigen TVM-Fahrt konsequent zu verfolgen.

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Oberflächig geklebte Kohlefaserlamellen (CFK) werden seit vielen Jahren zur Bauteilverstärkung eingesetzt. Die hohe Festigkeit dieser Lamellen kann aufgrund der begrenzten Zugkapazität des Betons nicht zur Gänze ausgenutzt werden. Eingeschlitzte CFK Lamellen hingegen bieten wesentliche Vorteile, die zusammen mit Vorspannung noch weiter optimiert werden können. Für den Vorspannvorgang wurde eine spezielle Verankerung, auf Basis der Composite Wedge Technik, entwickelt, die einfaches und rasches Vorspannen erlaubt. Die Verankerung ist zudem nur 8 kg schwer, was besonders vorteilhaft beim Hantieren an der Tragwerksunterseite ist. Nach dem Vorspannen wird die Verankerung entfernt, die permanente Verankerung der Lamellenenden wird durch nachträgliches Verkleben gewährleistet. Es verbleiben keine Stahlteile im oder am Bauwerk. So zeichnet sich die Konstruktion durch geringen Wartungsaufwand und hohe Dauerhaftigkeit aus. Die Effizienz der entwickelten Systeme wurde an vorgespannten Plattenstreifen experimentell untersucht. In den Untersuchungen konnte die Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden.

Strengthening using Prestressed Near Surface Mounted Strips
Exernally bonded carbon fiber reinforced plastic (CFRP) strips are used since several years for strengthening of structures. The high strength of the strips cannot be exploited in most applications. Near surface mounted strips offer several advantages, which allow for further optimization together with prestressing. For the prestressing action a special anchoring device, based on the Composite Wedge Principle, was developed, which allows a simple and quick prestressing procedure. Additionally the anchorage weighs only 8 kg, which is especially beneficial when manipulations on the lower surface of the structure are necessary. The anchorage will be removed after prestressing and the permanent anchorage of the ends of the strips will be established by bond. No steel parts remain in the structure, after completing the strengthening. This results in low maintenance and a high durability. The efficiency of the developed systems and the prestressed plate strips was examined experimentally. In these investigations a perfect functionality could be demonstrated.

Tragwerksverstärkungen sind häufiger erforderlich, damit werden effiziente Verstärkungsmethoden immer wichtiger. Schlaff auf die Betonoberfläche aufgeklebte kohlefaserverstärkte Lamellen (CFK) sind mittlerweile in der Bauwirtschaft etabliert. Dieser Beitrag behandelt das Verfahren von in Betonschlitze geklebten und vorgespannten CFK-Lamellen (engl. Prestressed Near Surface Mounted, kurz: PNSM). Diese neue Technologie ermöglicht es, eingeschlitzte CFK-Lamellen nicht nur im schlaffen, sondern auch im vorgespannten Zustand zu verwenden, wodurch die mechanischen Eigenschaften von CFK-Lamellen optimal genutzt werden können. Darüber hinaus kann durch Aktivierung des Eigengewichtes und durch ein verbessertes Verformungs- und Rissverhalten verstärkter Bauteile die Praxistauglichkeit wesentlich gesteigert werden.
Früher war der Spannvorgang sehr aufwendig und es wurden teure Verankerungen am Bauwerk belassen. Diese mussten zudem über die gesamte Nutzungsdauer zuverlässig vor Korrosion geschützt werden. Mit der Composite Wedge-Technik wurde eine temporäre Spannvorrichtung entwickelt, die die Vorspannkräfte innerhalb der Betondeckung durch Keiltechnik rasch und einfach aufbringt. Für den Endzustand wird die Verstärkungsmaßnahme mit einer Klebeendverankerung aus einer Epoxidharz-Quarzmischung dauerhaft abgeschlossen. So werden keine korrosionsgefährdeten Komponenten ins Bauwerk eingebracht und Kostenvorteile geschaffen, da die für den Spannvorgang temporär eingesetzten Keile wiedergewonnen werden.
Die Vorspannvorrichtung und Verstärkungsmethode mit Klebeendverankerung wurden im Rahmen des Forschungsprojekts “Tragwerksverstärkungen mit vorgespannten eingeschlitzen CFK-Lamellen” an der TU Wien entwickelt und im Rahmen von zahlreichen Versuchen getestet.

Efficient Prestressing of FRP-Strips
Strengthening of structures is an emerging engineering field, and requires an efficient strengthening method. Strengthening with pre-stressed near surface mounted (PNSM) carbon fibre reinforced polymers (CFRP) is a powerful technique, where CFRP-strips are placed and pre-stressed in a groove within the concrete cover. The utilisation of CFRP can be increased and the advantages of PNSM are as follows: the activation of dead loads, a better performance for deflection as well as cracks, an improved bond behaviour and protection of the strip against impacts. On the other hand the pre-stressing action is very elaborate, and often very expensive anchorages have to remain at the structure, which have to be protected against corrosion. By using the Composite Wedge-Technique a pre-stressing unit for the PNSM-Method was developed, which operates within the concrete cover and uses the wedge technique. The pre-stressing-force can be applied fast and simple and the device is removed after the strip was glued in the groove. As a final step, the pre-stressing device will be removed and a permanent bond anchorage made of epoxy reisin will be implemented. No corrosive anchoring parts remain at the structure, the method is very durable and efficient and furthermore anchorage costs are diminished.
The pre-stressing device and strengthening method were developed and tested within the scope of the research project “Strengthening with pre-stressed near surface mounted CFRP-Strips” conducted at Vienna University of Technology.

Risse und deren Veränderung sind wesentliche Indikatoren für Betonbauten. Konventionelle Risssensoren können nur bekannte Risse punktuell erfassen bzw. deren Weitenänderung bestimmen. In diesem Beitrag wird ein neues Rissmesssystem vorgestellt, welches mit nachträglich an der Betonoberfläche verklebten kostengünstigen Glasfasersensoren über weite Strecken Risse erfasst, ohne deren Lage zuvor zu kennen. Mit verteilten faseroptischen Messungen (engl. Distributed Fibre Optic Sensing “DFOS”) können bis zu einer Einzelmesslänge von 70,0 m neue Risse identifiziert, auf 3,5 cm verortet sowie deren Weitenänderungen bestimmt werden. Die erreichten Genauigkeiten betragen 0,035 mm (Labormaßstab) und 0,15 mm (reale Anwendungen). Mit DFOS werden somit Einzelrisse bei im Stahlbetonbau üblichen Rissabständen von 15 cm messbar, auch wenn keine direkte Sichtverbindung vorliegt. Es wird ein neu entwickelter Auswertealgorithmus vorgestellt, mit dem zusätzlich die historische Rissentwicklung erfasst wird. Bei Epochenmessungen kann mit diesem auf eine zwischenzeitlich aufgetretene maximale Rissbreite rückgeschlossen werden. Laborversuche und reale Messungen im Zuge einer Pilotanwendung von mehr als einem Jahr zeigen die Methodik sowie die Randbedingungen bei der Wahl der Faser und des Klebers. Gegenüberstellungen verschiedener Messsysteme ergeben eine erreichte Genauigkeit in ähnlicher Größenordnung wie konventionelle Risssensoren.

Distributed crack width measurement in concrete structures using fibre-optic sensor technology - New application of distributed fibre optic sensing
Cracks and their changes are important indicators for concrete structures. Conventional crack sensors can only detect known cracks or determine their change in width. This paper presents a new crack measurement system that uses low-cost fibre optic sensors subsequently bonded to the concrete surface to detect cracks over long distances without knowing their location in advance. With distributed fibre optic sensing (DFOS), new cracks can be identified using fibre length of up to 70.0 m. The position of identified cracks can be located to 3.5 cm and their change in width determined. The achieved accuracies for the width are 0.035 mm (laboratory scale) and 0.15 mm (real applications). With DFOS, individual cracks can be measured at the usual crack distances of 15 cm in reinforced concrete construction, even without a possibility of visual inspection. Furthermore, a newly developed evaluation algorithm is presented with which the historical crack development is recorded. In the case of epoch measurements, this can be used to draw conclusions about the maximum crack width that has occurred in the meantime. Laboratory tests and real measurements in the course of a pilot application of more than one year show the methodology as well as the boundary conditions for the choice of fibre and adhesive. Comparisons of different measuring systems show an achieved accuracy in a similar order of magnitude as conventional crack sensors.