Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen sind im Laufe ihre Nutzungsdauer vielen Millionen von Lastwechseln ausgesetzt. Diese Wechselbeanspruchung kann zu Setzungen und Verdrehungen der Anlage führen, die die Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigen. Das Verhalten von Flachgründungen bei solchen Beanspruchungen wurde bisher allerdings nur wenig erforscht. Daher wurden zahlreiche experimentelle Untersuchungen an einem kleinmaßstäblichen Flachfundament unter horizontaler zyklischer Belastung durchgeführt. Die in diesem Beitrag vorgestellten Modellversuche wurden auf einem trockenen Feinsand durchgeführt. Nach einer kurzen allgemeinen Einführung wird das experimentelle Setup vorgestellt. Es besteht aus einer speziell entworfenen Mess- und Belastungstechnik sowie einer Einrichtung zur Herstellung von Proben mit mitteldichter bis dichter Lagerung. Anschließend werden die Versuchsergebnisse vorgestellt. Untersucht wurden das Setzungs- und Verdrehungsverhalten unter ein- und mehrdimensionaler Beanspruchung und unter mehrstufiger Schwelllastbeanspruchung. Des Weiteren wurde das Verhalten nach einem einzelnen Großereignis, wie es beispielsweise eine sogenannte “freak wave“ darstellt, untersucht. Infolge eines darauf folgenden Zyklenpakets wurde der Abbau der aus dem Großereignis resultierenden Verdrehung beobachtet. Die Einflüsse auf diese Rückdrehung wurden systematisch untersucht, wobei sowohl Lastamplituden, -mittelwerte und -richtungen als auch die Lagerungsdichte des Bodens variiert wurden.

Experimental investigations on the deformations accumulation of a shallow foundation model for offshore wind turbines.
Foundations of offshore wind turbines are exposed to millions of load cycles during their service life. This cyclic loading can lead to settlements and rotations of the structure, affecting its serviceability. The behaviour of shallow foundations under such loading conditions has been rarely investigated so far. Thus, numerous experimental studies were performed on a small scale foundation model under horizontal cyclic loading. The focus of this contribution is on these model tests which were performed on dry fine sand. After a brief general introduction, the experimental setup is presented. It consists of a specially designed measuring and loading device, as well as a facility for the preparation of medium dense to dense samples. Afterwards the experimental results are presented. The settlement and rotation behaviour under single- and multi-dimensional loading as well as under multistage one-way loading was investigated. Furthermore, the behaviour after a single large wave event, like a so-called freak wave, was studied. Due to the subsequent cycle packages a reduction of rotations resulting from the strong event was observed. The influences on this backward rotation were investigated systematically. The effects of different load amplitudes, average loads, load directions and relative densities are discussed.

Dieser Beitrag zeigt das Zusammenwirken des Eurocode 2 (EN 1992-x) und des Eurocode 7 (EN 1997-1) bei der Bemessung von Gewichtsmauern aus Beton und Stahlbeton anhand eines durchgerechneten Beispiels.

Design of concrete retaining structures basing on Eurocode standards - Part 1: persistent design situation.
This contribution shows the use of Eurocode 2 (EN 1992-x) and Eurocode 7 (EN 1997-1) for designing of concrete retaining structures on an example.

Tragwerke mit Bewehrung aus textilen Gelegen sind eine innovative Entwicklung im Bauwesen. Die in Feinbeton eingebettete textile Bewehrung kann für Neubauteile und nachträgliche Verstärkungen verwendet werden. Für Tragwerke aus Textilbeton werden im Beitrag Berechnungsmodelle und Anwendungsbeispiele vorgestellt, die im Sonderforschungsbereich 528 entstanden. Ein besonderer Akzent wird durch die verallgemeinerte Behandlung unscharfer Daten gesetzt, da Datenunschärfe signifikanten Einfluß auf die Systemantworten hat.

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Eine etwa 1925 errichtete 3feldrige Stahlbetonbrücke war unmittelbar nach der deutschen Wiedervereinigung mit einer Verbundplatte auf etwa 6,50 m verbreitert worden. Die spätere Nachrechnung ergab jedoch, daß das Bauwerk nicht in die gewünschte Brückenklasse 30/30 nach DIN 1072 eingeordnet werden konnte. Die eingebauten Verbundanker reichten nicht aus, um die rechnerischen Schubkräfte zu übertragen. In derartigen Fällen bieten Methoden der experimentellen Mechanik Möglichkeiten zur Gewinnung wirklichkeitsnaher Informationen zum Trag- und Verformungsverhalten. Am genannten Beispiel werden die allgemeine Vorgehensweise, die eingesetzte Belastungs- und Meßtechnik und die gewonnenen Ergebnisse vorgestellt.

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Eisenbahnbrücken, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich, müssen enormen funktionalen Anforderungen genügen. Gleichzeitig prägen gerade die großen Talbrücken der Neubaustrecken sehr stark die Landschaft, so dass neben den technischen Aspekten auch die gestalterischen Fragen einen sehr hohen Stellenwert haben. Auf der Eisenbahn-Neubaustrecke zwischen Erfurt und Leipzig/Halle werden derzeitig mehrere Talbrücken nach neuen Entwurfskonzepten realisiert, welche die technischen und baukulturellen Ansprüche vereinen. In diesem einführenden Beitrag werden die außerordentlich vielschichtigen Rahmenbedingungen aus dem geltenden Regelwerk, dem Finanzierungs- sowie Vergaberecht und der hoheitlichen Bauaufsicht erläutert und die im Projekt erfolgte Umsetzung dargelegt. Ergänzend erfolgt beispielhaft eine Gegenüberstellung der ursprünglich geplanten und abschließend in die Realisierung geführten Bauwerksentwürfe der Scherkondetalbrücke und der Unstruttalbrücke. In nachfolgenden Aufsätzen ist geplant, die Entwurfskonzepte und die technischen Besonderheiten einzelner Brückenbauwerke der NBS Erfurt - Leipzig/Halle im Detail wiederzugeben.

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Claim- and anti-claim-management is becoming increasingly important on construction sites. More and more (human) resources from contractor and owner are being invested in projects for this purpose. This is clearly counterproductive for the success of the project, since claim and anti-claim-management do not create any added value in the project and the actual target of a construction project is pushed into the background. In this article, the differences between plannable and dynamic-complex systems are used to show, where classic construction contract models reach their limits and which projects are better implemented with alternative contracts. Based on the Alliance Contract for the successfully completed project “Triebwasserweg Maria Stein”, it is shown why Alliance Contracts are more suitable than classic contract models for dynamic-complex (risky) large-scale projects, such as large tunnel projects in difficult geology. By choosing the right contract model for the project, the best project results can be achieved, and legal disputes can be avoided even in crisis situations.
Claim- und Anti-Claim-Management gewinnt auf Baustellen immer mehr an Bedeutung. Sowohl auf Auftragnehmer- als auch auf Auftraggeberseite werden dafür in den Projekten immer mehr (personelle) Ressourcen investiert. Für den Projekterfolg ist dies klarerweise kontraproduktiv, da durch Claim- und Anti-Claim-Management kein Mehrwert im Projekt geschaffen wird und das eigentliche Ziel eines Bauprojekts in den Hintergrund rückt. Im gegenständlichen Beitrag wird anhand der Unterschiede zwischen planbaren und dynamisch-komplexen Systemen aufgezeigt, wo klassische Bauvertragsmodelle an ihre Grenzen stoßen und welche Projekte besser mit alternativen Vertragsmodellen umgesetzt werden sollten. Anhand des Allianzvertrags für das bereits abgeschlossene Projekt Triebwasserweg Maria Stein wird dargestellt, warum Allianzverträge für dynamisch-komplexe (risikobehaftete) Großprojekte, z. B. große Tunnelprojekte in schwieriger Geologie, besser geeignet sind als klassische Vertragsmodelle. Durch die Wahl des richtigen Vertragsmodells für das Projekt können die besten Projektergebnisse erzielt und Rechtsstreitigkeiten auch in Krisensituationen vermieden werden.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. Geburtstag gewidmet
Bei der Berechnung von Sandwichelementen, die neben Flächenlasten senkrecht zur Ebene und einem Temperaturgradienten auch durch Drucknormalkräfte beansprucht werden, müssen die Effekte nach Theorie II. Ordnung beachtet werden. Die Verformungen aus der Ebene werden unter Berücksichtigung der Schubverformungen des Kernmaterials ermittelt. Dabei ist der Einfluss des Kriechens des Kernmaterials erheblich. Für rein auf Biegung beanspruchte Elemente werden vom jeweiligen Hersteller Kriechbeiwerte für unterschiedliche Belastungsdauern deklariert, da diese je nach Zusammensetzung des Kernmaterials stark variieren. Fraglich ist, auf welche Weise diese Werte für die Bemessung druckbeanspruchter Elemente verwendet werden können. Dazu wurden am Institut für Sandwichtechnik (iS-mainz) der Hochschule Mainz axiale Kriechversuche durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen aus diesem Forschungsvorhaben sowie aus dem FP7-Projekt EASIE unter Leitung des iS-mainz wird ein Bemessungsvorschlag für axial belastete Sandwichelemente unter Berücksichtigung des Kriechverhaltens der Kernschicht vorgestellt, der im Entwurf der prEN 1993-7 Design of steel structures - Sandwich Panels enthalten sein wird.

Creep of axially loaded sandwich panels
In the design of sandwich panels subjected to compressive axial loads (apart from uniformly distributed loads vertical to the plane of the panel and temperature difference) effects according to 2nd order theory must be taken into account. Deflections are determined considering shear deformation of the core material which is highly influenced by creep effects. For pure bending the wide variation of creep coefficients depending on the composition of the core material is considered by sandwich panel producers by declaring creep coefficients for different load time periods. The question is how these coefficients may also be used for the design of axially loaded panels taking into account deformation due to creeping. For this purpose axial creep tests were performed at iS-mainz. Based on the results of both this research and the FP7-project EASIE coordinated by iS-mainz a design procedure for axial loaded sandwich panels is proposed which will also be contained in the draft of prEN 1993-7 Design of steel structures - sandwich panels.

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In Luxemburg wurde für das “Centre Hospitalier de Luxembourg” im Jahr 2006 in einer Bauzeit von acht Monaten ein Parkhaus gebaut, bei dem das erste Mal Stahlfaserbeton in Verbindung mit Verbunddecken eingesetzt wurde. Durch die gesparte Zeit für die Armierung wurde der Bauablauf verkürzt.
Das 4-geschossige Gebäude hat eine Grundfläche von 125 m × 43,6 m und ist im Bereich der Decken fugenlos. Es bietet in vier Ebenen 643 Stellplätze und auf dem Dach einen Landeplatz für einen Hubschrauber.

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Am Institut für Baustatik und Konstruktion IBK der ETH Zürich wurde der Prototyp einer neuartigen Holz-Beton-Verbunddecke aus Laubholz entwickelt. Die Verbunddecke besteht aus dünnen (40 mm dicken) Furnierschichtholzplatten aus Buche (BauBuche) und einer 120 bis 160 mm dicken Betonschicht. Die Buchenplatten übernehmen sowohl die Funktion der Schalung als auch der Zugbewehrung. Als Verbund zwischen Beton und Holz werden 15 mm tiefe Kerben ins Holz gefräst, die zu einer steifen mechanischen Verzahnung zwischen Beton und Holz führen. Der Artikel stellt die Leitidee der Verbunddecke sowie die umfassenden durchgeführten experimentellen Untersuchungen vor. Dieses neuartige Deckensystem wurde im ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch) erstmals weltweit umgesetzt.

Experimental analysis on the structural behavior of timber-concrete composite slabs made of beech
At the Institute of Structural Engineering of the ETH Zurich, an innovative timber-concrete composite slab made of hardwood has been developed. This composite slab is made of a 40 mm thick beech laminated veneer lumber plate (BauBuche) and a 120-160 mm thick concrete layer. The beech plates act as formwork and tensile reinforcement. The connection between the two materials is accomplished with 15 mm deep notches in the timber plate, which ensure a stiff composite action. This paper presents the basic concept of the composite slab as well as the extensive performed experimental investigations. This innovative slab system was implemented for the first time in the ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch).

Die immer komplexere Konstruktionsweise von Neubauten einerseits und die alternde Infrastruktur andererseits erfordern in manchen Fällen eine dauerhafte Überwachung, um besondere Einwirkungen und gegebenenfalls Schädigungen rechtzeitig und genau zu erkennen. Hierfür ist eine Vielzahl von Methoden und Sensoren verfügbar. Das Portfolio weist aber insbesondere bei der Detektion langsamer, räumlich begrenzter Veränderungen Lücken auf. Hierfür sind bisher sehr aufwändige Untersuchungen oder Installationen notwendig.
In der vorliegenden Arbeit werden Sensoren und zugehörige Auswertemethoden für die Ultraschalltransmission vorgestellt, die sich für die zerstörungsfreie, dauerhafte Überwachung von Beton eignen. Direkt oder nachträglich in Betonkonstruktionen eingebaut, ermöglichen sie eine nicht nur lokale, sondern größere Raumbereiche umfassende Dauerüberwachung von Änderungen der Materialeigenschaften.
Das Prinzip der Ultraschalltransmission und die verschiedenen Einflussparameter werden vorgestellt. Zu letzteren gehören neben der Belastung und Schädigung auch Umweltparameter wie Temperatur und Feuchte. Verschiedene Methoden zur Datenanalyse, wie z. B. die Codawelleninterferometrie, ermöglichen eine Detektion kleinster Veränderungen. Die in den Beton einzubettenden Ultraschallsensoren werden vorgestellt und ihr Einbau und Betrieb beschrieben. Als Beispiele für Anwendungen werden Frost-Tauwechsel-Experimente im Labor, die Detektion von lokalen Lasten im Technikumsmaßstab und der Einsatz an realen Brücken diskutiert. Die Sensoren sind zum Teil bereits seit mehreren Jahren in Probeobjekte eingebettet und liefern zuverlässig wertvolle Daten.

Monitoring of concrete constructions by embedded ultrasonic sensors
Challenging new constructions and the ageing infrastructure are increasing the demand for permanent monitoring of loads and damages. Various methods and sensors are used for this purpose. But the technologies available today have difficulties in detecting slowly progressing locally confined damages. Extensive investigations or instrumentations are required so far for this purpose.
In this study we present new sensors and data processing methods for ultrasonic transmission, which can be used for non-destructive permanent monitoring of concrete. They can be mounted during construction or thereafter. Larger volumes can be monitored by a limited number of sensors for changes of material properties.
The principles of ultrasonic transmission and influencing factors are presented. This latter include load, damages as well as environmental parameters as temperature or moisture. Various methods for data processing, e. g. coda wave interferometry are introduced. They allow the detection of very small changes in the medium. The embedded sensors are shown including mounting and operation. Application examples so far include small scale laboratory freeze-thaw experiments, localizing loads in larger concrete models and monitoring load effects on real structures. Some sensors are operating already for several years.

Der Artikel gibt eine Einführung in das Feld der Architekturbionik und präsentiert zwei Forschungsprojekte der Autorin, BioSkin und Biornametics, sowie die Entwicklung einer Methode des Einsatzes von Bionik als Innovationswerkzeug im Entwurf von Architektur.

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Die von Professor Julius Natterer entwickelten Holzrippenschalen in Brettstapelbauweise bieten vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für weitgespannte Flächentragwerke. Nach ersten Erfahrungen mit verschraubten Holzrippen Ende der 60er Jahre fand die eigentliche Entwicklung zu einer interessanten Alternative im Hallenbau aber vor allem in den letzten zehn Jahren statt. In dieser Zeit wurden anhand mehrerer ausgeführter Objekte die Berechnungsmethoden verfeinert und die Konstruktion anhand praktischer Erfahrungen weiterentwickelt. Die Konstruktion besteht im wesentlichen aus sich kreuzenden Holzrippen, die aus mehreren miteinander verschraubten Brettlagen zusammengesetzt sind, einer ausgesteiften Schalung und verhältnismäßig steifen Randgliedern. Dadurch entstehen hochgradig statisch unbestimmte Systeme, die aufgrund nachgiebiger Verbindungen große Lastumlagerungsmöglichkeiten haben. Durch die Entwicklung leistungsfähiger Rechenprogramme und komplexer, auf das Tragverhalten der Konstruktion abgestimmter Rechenmodelle kann die Gesamtstruktur an die jeweils vorhandenen Randbedingungen angepaßt, berechnet und optimiert werden. Für die Ausführung der Rippenschalen ist ein Lehrgerüst erforderlich, durch das die Schalenform vorgegeben wird und auf dem die Brettrippen Lage für Lage aufgebaut werden. Da die Bauweise keinen umfangreichen Maschinenpark erfordert, ist sie auch für kleinere und mittlere Zimmereibetriebe interessant.

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