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Für die Umsetzung der klimapolitischen Ziele ist eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Bauweise von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) dringend erforderlich. Die Erhöhung der anzusetzenden Ermüdungsfestigkeit durch den Einsatz hochfester Stähle und durch die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsmethoden bietet großes Potenzial zur Senkung des Materialeinsatzes und der Kosten bei Monopiles. Speziell in der automatisierten Fertigungskette der OWEA bieten sich automatisierte Prozesse wie das Festwalzen an. Festwalzen ist ein im Maschinenbau etabliertes mechanisches Bearbeitungsverfahren zur Erhöhung der Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit von metallischen Komponenten. Der vorliegende Aufsatz stellt Ergebnisse des Festwalzens als neuartige Nachbehandlungsmethode zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißnähten dar. Es werden die Oberflächen- und Randzoneneigenschaften UP-geschweißter Stumpfnahtstöße aus einem Baustahl der Güte S355MLO vor und nach dem Festwalzen gezeigt. Um den Einfluss des Festwalzens auf die Nahtgeometrie zu quantifizieren, werden zusätzlich Ergebnisse von Messungen mit einem Laserliniensensor dargestellt. Abschließend werden die Ergebnisse der Ermüdungsversuche diskutiert, die das große Potenzial des Festwalzprozesses als Schweißnahtnachbehandlungsmethode aufzeigen.

Automated post weld treatment for offshore wind turbines
A more economical and resource-saving construction of offshore wind energy converters (OWEC) is necessary in order to implement climate policy objectives. The increase of the fatigue resistance by using high-strength steels and by applying post-weld treatment methods offers great potential for reducing the use of materials and costs for monopiles. Specifically, in the automated OWEC manufacturing chain, automated processes such as deep rolling are a suitable option. Deep rolling is an established process in mechanical engineering for increasing the wear and fatigue resistance of metallic components. This paper presents results of deep rolling as a new post treatment method to increase the fatigue strength of welds. The surface and subsurface zone properties of submerged arc welded butt joints made of a structural steel grade S355MLO before and after deep rolling are shown. In order to quantify the influence of deep rolling on the weld geometry, measurements of a laser line sensor are presented. Finally, the results of fatigue tests are discussed, which show the great potential of the deep rolling process as a post weld treatment method.

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Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens wurden von den Stahlbaulehrstühlen in Aachen, Berlin und Bochum umfangreiche experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Walzprofilen durchgeführt. Von den ca. 70 Versuchen wurden fünf ausgewählt, über die in dem Beitrag ausführlich berichtet wird. Mit Hilfe von begleitenden Berechnungen werden die Einflüsse auf das Tragverhalten und die Tragfähigkeit geklärt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden im Hinblick auf die baupraktische Bemessung ausgewertet und erläutert.

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Den Arbeitskreis “Baugruben” der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik erreichten in der Vergangenheit wiederholt Hinweise von Anwendern, in denen auf die Unterschiede beim Nachweis der vertikalen Tragfähigkeit von Baugrubenwänden zwischen 4. und 5. Auflage der Empfehlungen des Arbeitskreises “Baugruben” (EAB) hingewiesen wurde. Vergleichsberechnungen zeigten, dass der Nachweis der vertikalen Tragfähigkeit nach 5. Auflage zu unwirtschaftlicheren Ergebnissen als nach 4. Auflage führt. Als ursächlich konnten dabei die empfohlenen Werte für die rechnerische Ermittlung der Mantelreibung identifiziert werden. Dies wurde vom Arbeitskreis zum Anlass genommen, die aktuellen Empfehlungen detailliert zu überprüfen und unter Einbeziehung wissenschaftlicher Erkenntnisse und praktischer Erfahrungen eine Überarbeitung vorzunehmen. Gegenstand des vorliegenden Aufsatzes ist die Begründung des Erfordernisses der Anpassungen, die inhaltliche Begründung der vorgenommenen Überarbeitungen und der Abdruck des Entwurfs der überarbeiteten Empfehlungen mit der Bitte um Stellungnahme durch die Fachwelt.

Report of the committee for recommendations on excavations: Draft of R 85 and annex A 10 - external bearing capacity of soldier piles, sheet pile walls and in-situ concrete walls
In the past, the working group “Baugruben” of the German Society for Geotechnical and Ground Engineering repeatedly received indications from users pointing out the differences in the verification of the vertical load bearing capacity of retaining walls between 4th and 5th edition of the Recommendations on Excavations (EAB). Comparative calculations showed that the verification of the vertical load capacity after the 5th edition leads to less economical results than after the 4th edition. The recommended values for the computational determination of the skin friction could be identified as causal. This was used by the working group as an opportunity to review the current recommendations in detail and to revise them, taking into account scientific findings and practical experience. The subject of this article is the justification for the need for adjustments, the substantiation of the revisions made and the reprinting of the draft of the revised recommendations with a request for comments from experts.

Der Einsatz des ökonomischen und ökologischen Baumaterials "Geokunststoff" hat sich in den letzten Jahren in der Geotechnik für das Bauwesen, den Bergbau und den Umweltschutz stark verbreitet. In Form von Geotextilien, Geogittern, Geomembranen und verwandten Produkten ermöglichen sie technisch einfache, preisgünstige alternative Lösungsmöglichkeiten. Für die Berechnung der Standsicherheit von Konstruktionen mit Geokunststoffen, die für Bewehrungszwecke verwendet werden, ist die Ermittlung der "Reibungseigenschaften" in den Schichtgrenzen zwischen verschiedenen Geokunststoffen sowie zwischen Geokunststoffen und Erdstoffen unerläßlich. Zur Einschätzung der Hauptversagensmechanismen eines kunststoffbewehrten Erdkörpers werden üblicherweise Scher- und Reibungsversuche sowie nun auch verstärkt Pullout-Versuche durchgeführt. In diesem Beitrag wird ein neu entwickeltes und gebautes vollautomatisches Großrahmenschergerät mit integrierter Herausziehversuchseinrichtung vorgestellt, welches die Durchführung von vielfältigen innovativen Versuchen, mit leicht reproduzierbaren - den in situ Verhältnissen anpaßbaren - Randbedingungen, dem aktuellen Stand der Versuchstechnik entsprechend und nach den Vorgaben der neuen Normen (z. B. DIN 18137-3) ermöglicht.

Diese Untersuchung hatte zum Ziel, das Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern aus Brettschichtholz und kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff(CFK)-Lamellen zu untersuchen, die durch vertikale Anordnung eine günstigere Übertragung von Scherspannungen ermöglichen bzw. durch eine Abreißfolie eine optimierte Oberflächenbeschaffenheit besitzen. Die CFK-Lamelle mit Abreißfolie muß auf der Folienseite nicht angerauht werden und benötigt keine Reinigung vor der Applikation und kann somit effizienter appliziert werden. Es wurde die Lamelle Carboplus (R) 160/2800, Fa. Bilfinger Berger Aktiengesellschaft in zwei Ausführungsvarianten für diese Untersuchung verwendet.

Wichtige Prinzipien einer statistischen Versuchsplanung sind: Einfachheit der Beziehungen zwischen den Zufallsvariablen, Wiederholbarkeit des Versuches, Randomisation (Zuweisung der Versuchseinheiten zu verschiedenen Gruppen), Blockbildung (Gruppierung der Versuchseinheiten in Blöcken), Untersuchung eines Sets von Residuen, adäquater Stichprobenumfang. Die Auswertung des Versuches wird mittels Regression für die 5 %-Quantile in den folgenen Formen vorgenommen: a) einfache lineare Regression unter Berücksichtigung des Prognoseintervalls, b) einfache lineare Regression durch den Nullpunkt und eine zusätzliche Näherung nach Zulassungsgrundlagen, 1986. In einigen Teilen des Eurocodes wird die Möglichkeit der versuchsgestützten Bemessung propagiert. Die versuchsgestützte Bemessung ist so durchzuführen und auszuwerten, daß das Tragwerk das gleiche Zuverlässigkeitsniveau hinsichtlich aller möglichen Grenzzustände und Bemessungssituationen aufweist, wie es durch Bemessung auf der Basis der Berechnung erreicht wird. Die Gleichwertigkeit der Bemessung durch Berechnung und Bemessung durch Versuch ist noch nicht realisiert.

Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit der computerbasierten Projektierung von Bauwerk-Sprengungen und ist in zwei Teilen gegeliedert. Im vorliegenden ersten Teil werden die theoretischen Grundlagen sowie der Praxiseinsatz von Softwaresystemen zur Projektierung der Sprengung moderat komplexer Bauwerksstrukturen - insbesondere von Stahlbetonschornsteinen - erläutert. Der zweite Teil, der zu einem späteren Zeitpunkt erscheint, beschäftigt sich mit dem Sprengabbruch komplexer Bauwerke, insbesondere von Hochhausstrukturen.

Für Spannbetonbrücken können Spannglieder aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) verwendet werden. Solche Zugglieder zeichnen sich durch hohe Festigkeit aus, sie rosten und ermüden nicht und sie haben ein sehr geringes Gewicht. Ihre Anwendung kann zu mehr Nachhaltigkeit und Eleganz im Brückenbau führen, weil so schlankere Querschnitte möglich werden und gleichzeitig die Dauerhaftigkeit erhöht werden kann. In diesem Beitrag werden zuerst der Stand der Carbonbetonforschung an der TU Berlin und der Stand der Technik bei Brücken mit Carbonelementen vorgestellt. Hauptsächlich geht es im Anschluss um Fragen der Versagensankündigung und der Querschnittsbemessung von Bauteilen mit Carbonvorspannung. Zuletzt wird der Entwurf einer integralen Rahmenbrücke aus Betonfertigteilen mit Carbonvorspannung vorgestellt.

Bridges made of prestressed carbon concrete
Tendons made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) can be used for the prestressing of concrete bridges. Such tendons can be highly tensioned, they do not rust or fatigue, and they are very lightweight. Their application can lead to more sustainability and elegance in bridge construction, as they allow for slimmer cross-sections and at the same time increase durability. In this paper, first the status of carbon concrete research at the TU Berlin and the state of the art in bridges with carbon elements is presented. The main focus is then shifted to questions of warning to failure and the cross-sectional design of components with prestressed and non-prestressed carbon reinforcement. Finally, the design of a prototype integral frame bridge made at the TU Berlin with precast CFRP posttensioned girders is presented.

Die konstruktive Durchbildung von Stahlbetonbauteilen ist entscheidend für deren Tragverhalten. So müssen zur Einleitung großer Biegebeanspruchungen im Plattentragwerk spezielle Bewehrungsführungen und entsprechende Modellbildungen angewandt werden. Nur durch geeignete und betongerechte Methoden zur Verankerungsverkürzung lassen sich die Beanspruchungen sicher anschließen.

Initiation of high bend loading in slab structures Explanatory notes for construction design
The construction design of reinforced concrete elements is essential for the load-bearing behavior. For the initiation of high bending loads in slab structures special reinforced layouts and appropriate modeling is necessary. Only with suitable methods of anchoring reduction the loadings can be connected certainly.

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In this article, digitally supported processes for project development in tunnelling are described, supported on the one hand by a digital structure model from the design phase and on the other hand by an interactive process platform during the construction phase. Pricing and material quantity data from tendering and construction are part of the process chain. The connectivity of different BIM models and the associated interfaces represent an important but also challenging part of the closed solution. A BIM viewer is used as a bridge solution for data exchange between the IT systems used. Examples and solution approaches for 3D modelling in tunnelling and their networking with the information system IRIS are described. This article describes a multi-unit process system, which is being continuously developed and contains all relevant building blocks of the BIM process in the field of infrastructure.
Im vorliegenden Beitrag werden digital gestützte Prozesse zur Projektabwicklung im Tunnelbau erläutert, die sich einerseits auf ein digitales Bauwerksmodell aus der Planung und andererseits auf eine interaktive Prozessplattform im Rahmen der Ausführung abstützen. Kalkulationsdaten aus der Angebotslegung und Bauausführung sind Bestandteil der Prozesskette. Die Vernetzung unterschiedlicher BIM-Modelle und die damit verbundenen Schnittstellen stellen einen wichtigen aber auch anspruchsvollen Teil einer geschlossenen Lösung dar. Als Brückenlösung zum Datenaustausch der eingesetzten IT-Systeme kommt ein BIM-Viewer zum Einsatz. Es werden Beispiele und Lösungsansätze zur 3D-Modellierung im Tunnelbau und deren Vernetzung mit dem Informationssystem IRIS aufgezeigt. Dieser Beitrag beschreibt ein mehrgliedriges Prozesssystem, das kontinuierlich ausgebaut wird und alle relevanten Bausteine des BIM-Prozesses im Infrastrukturbereich enthält.

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Der Entwurf von Membrantragwerken umfasst drei miteinander stark verknüpfte und zum Teil sehr interaktive Disziplinen: Formfindung, Strukturanalyse und Zuschnitt. Um diese verschiedenen Aufgaben und die jeweils dafür spezialisierten Analysetypen miteinander in Einklang zu bringen und somit eine tragfähige Membran zu entwerfen, bedarf es leistungsfähiger numerischer Simulationsumgebungen. Mit der CAD-integrierten Analyse wurde die Möglichkeit geschaffen, diese hochgradig nichtlinearen Analysen direkt in der CAD-Umgebung durchzuführen. Dadurch verbessert sich zum einen die geometrische Qualität des Analysemodells, das durch glatte NURBS-Kurven und Flächen beschrieben wird. Zum anderen lassen sich auch die Abhängigkeiten der einzelnen Berechnungsschritte ideal abbilden, da Pre- und Post-Processing in einer einheitlichen Umgebung stattfinden und mit demselben Modell beschrieben werden. Beispielsweise kann eine formgefundene Fläche direkt für weitere Analysen verwendet werden. Die Grundlage hierfür bildet die Isogeometrische B-Rep-Analyse (IBRA), die in diesem Beitrag kurz erläutert wird. Bei der isogeometrischen Methode werden NURBS sowohl für die Geometriebeschreibung als auch zur Definition der Ansatzfunktionen im Sinne der Finite-Elemente-Methode genutzt. Zudem kann ein parametrisches Modell mit geometrischen und mechanischen Eigenschaften erstellt werden, welches Formfindung, Strukturanalyse und Zuschnitt auf der Basis des gleichen numerischen Modells erlaubt. Somit können am Modell beinahe unendlich viele Konfigurationen mit geringstem Aufwand untersucht werden. Dieser Beitrag liefert einen Überblick über die aktuellen Methoden und Vorteile des CAD-integrierten Entwurfskreislaufs für Membrantragwerke und erläutert die zugrunde liegenden mechanischen Aspekte. Hierfür wird das frei verfügbare Plugin Kiwi!3D für Rhino und Grasshopper in der Anwendung auf die textilen Bauten des Tanzbrunnens in Köln gezeigt.

The CAD-integrated parametric design process of membrane structures
The design of membrane structures entails three strongly linked and often very interactive disciplines: formfinding, structural analysis and cutting pattern generation. Powerful numerical tools and environments are needed for the design of a viable membrane structure while consistently performing the necessary analyses. CAD-integrated analysis allows for the performance of these highly non-linear analyses within the CAD environment. This leads to an optimal geometry description for the analysis model, since it is modeled with smooth NURBS curves and surfaces. Furthermore, the links between analysis steps can be modeled ideally within the CAD framework that contains both pre- and postprocessing. A formfound geometry can e. g. directly be used for consecutive analyses. The basis for this is Isogeometric B-Rep Analysis (IBRA), which will be explained briefly in this paper. In the isogeometric method, NURBS are used for the basis functions of Finite Element Method as well as the geometry description. The parametrization of geometric and mechanical properties enables the fully integrated performance of formfinding, structural analysis and patterning based on a common numerical model. The consideration of nearly infinite configurations of one model is thus provided with a minimum of effort. This article presents an overview of current methods and advantages of the parametric CAD-integrated design cycle. The plugin Kiwi!3D for Rhino and Grasshopper is used for the demonstration and the mechanical basis of all design steps will be laid out. The textile roofs of the Cologne Tanzbrunnen serve as exemplary structures.

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This paper presents the procedure for members with a tapered section and/or non-uniform distribution of the compression force along their length. The arrangement of formulas from part 1 (s. last issue of “Stahlbau”) for arch structures with mutually inclined arches is shown too. Numerical examples in this part demonstrate a wide field of applications for the hinit,m imperfection, also for cases where other methods allowed for in EN1993-1-1:2005 and in EN1999-1-1:2005 are not applicable or can be used only as an approximation. The abbreviation hinit,m imperfection is used for equivalent unique global and local initial imperfection.

Stabwerke mit einmaliger globaler und lokaler Imperfektion in der Form der elastischen Knickfigur (Teil 2).
In diesem Beitrag wird das Verfahren für Bauteile mit veränderlichem Querschnitt und/oder mit ungleichmäßiger Druckbelastung vorgestellt sowie die Formeln für Tragwerke mit schräg zueinander stehenden Bögen. Numerische Beispiele in diesem Beitrag zeigen ein weites Anwendungsfeld der hinit,m Imperfektion, auch für Fälle, in welchen die in EN1993-1-1:2005 und in EN1999-1-1:2005 vorgesehenen Methoden nicht oder nur als eine Approximation verwendbar sind.

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