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Bei der Modernisierung bzw. Instandsetzung baulicher Anlagen stellt sich häufig die Frage nach der tatsächlichen Tragfähigkeit der bestehenden Bauteile und dem damit im Zusammen-hang stehenden Umfang erforderlicher Verstärkungs- und Sanierungsmaßnahmen. Für eine sinnvolle und wirtschaftliche Planung kann daher die Qualität und die Realitätsnähe der Bestimmung von Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit eine große Bedeutung erlangen. Der Einsatz herkömmlicher, einfacher Ingenieurmodelle stößt dabei mit zunehmender Komplexität der Struktur sehr schnell an Grenzen und kann zu unwirtschaftlichen Ergebnissen führen. Der vorliegende Beitrag zeigt am Beispiel der Natursteinmauerwerkstützen des Berliner Olympiastadions einen Weg, die Tragfähigkeit einer bestehenden Mauerwerkstruktur durch die Kombination von gezielter Zustandsaufnahme sowie Materialprüfung mit modernen, vorwiegend zerstörungsfreien Prüfmethoden und dem Einsatz eines darauf abgestimmten, leistungsfähigen und wirklichkeitsnahen Berechnungsmodells zuverlässig bestimmen zu können. Dabei zeigt sich, daß die realitätsnahe rechnerische Bewertung der Versagenslast und der zugehörigen Versagensmechanismen die Einbeziehung des nichtlinearen Spannungs- Verformungs-verhaltens des Mauerwerks erforderlich macht. Das nichtlineare Materialverhalten wurde mit einem in das Finite-Element-Programm ANSYS® implementierten elastoplastischen 3D-Materialmodell für Mauerwerk erfaßt. Damit wurde es möglich, den Spannungs- und Verformungszustand der Mauerwerkstruktur sehr realitätsnah abzubilden und die Standsicherheit sowie die Gebrauchstauglichkeit der Stützenstruktur unter Einbeziehung der Lastgeschichte plausibel nachzuweisen.

Tunnel sind neben den Brückenbauwerken die teuersten Anlagenteile einer Straße, und zwar nicht nur hinsichtlich der Erstinvestitionen für den Bau, sondern auch hinsichtlich der späteren Betriebs-, Unterhaltungs- und Erhaltungsaufwendungen. Aufgrund der erheblichen Zunahme von Tunnelbauwerken im Zuge von Bundesfernstraßen hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen in den letzten Jahren die wesentlichen Anforderungen an die Gebrauchstauchlichkeit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit sowie den späteren Betrieb und die Erhaltung dieser Bauwerke in verschiedenen Regelwerken zusammengestellt, um die zur Verfügung stehenden knappen finanziellen Mittel effektiv einsetzen zu können. Insgesamt 162 Straßentunnel mit einer Gesamtröhrenlänge von 122,4 km sind zur Zeit im Zuge von Bundesfernstraßen in der Baulast des Bundes unter Verkehr. Ende 1999 waren bei den Straßenbauverwaltungen der Länder weitere 38 Tunnel in Bau, 47 Tunnel in Planfeststellungsverfahren oder in der Phase der Bauvorbereitung und 55 Tunnel in der Vorplanung.

Ausgangspunkt ist die bereits weitverbreitete Wiederverwendung von Bauabbruchmaterialien im Bauwesen, vor allem als Kiesersatz im Verkehrswegebau. Am Beispiel des aufbereiteten Betonabbruchs wurde das prinzipielle technische Verhalten einer granularen Mischung unter Verwendung geotechnischer Methoden untersucht. Der Einfluß auf die relevanten Parameter wurde aufgezeigt und ein Vergleich mit den im Straßenbau bisher üblichen granularen Materialien wie Rundkies, Brechschotter angestellt. Ziel ist ein Vorschlag für eine verbesserte Dimensionierung eines Straßenaufbaus mit Beton-Recycling-Material. Dazu wird ein Materialkoeffizent vorgeschlagen, der im Rahmen der Schweizer Vorschriften berücksichtigt werden kann.

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Presently, numerical analysis of the finite element method and small-scale tests are commonly adopted in researches on the shear behaviour of girders with corrugated steel webs, but these two methods are unable to deal well with the effects of construction flaws in actual structures. Besides, in the case of girders with trapezoidal corrugated webs, most studies took steel I-shaped specimens with vertical webs and thin flanges as research objects, and these cannot represent girders with inclined webs or composite flanges. Therefore, a full-scale corrugated steel web girder with inclined flanges was tested. The failure mode and shear strength of the girder were investigated. The results show that the shear resistance of flanges should not be ignored. Out-of-plane deformation develops in the web from the start of loading owing to initial geometric imperfections, and buckling failure occurs in areas where out-of-plane deformation develops fastest.

Scherverhalten von Balken mit Stegen aus Trapezblech - eine experimentelle Studie.
In Forschungsarbeiten zum Scherverhalten von Balken mit Trapezblechstegen kommen gegenwärtig üblicherweise numerische Analysen mit der Finite-Elemente-Methode und kleinmaßstäbliche Versuche zur Anwendung. Allerdings können diese beiden Methoden kaum die Auswirkungen von Konstruktionsfehlern in realen Tragwerken berücksichtigen. Außerdem wurden in den meisten Studien an Balken mit Trapezblechstegen Doppel-T-Träger mit senkrechten Stegen und dünnen Flanschen als Forschungsobjekte verwendet, die ungeeignet sind, Balken mit geneigten Stegen oder Verbundgurten zu repräsentieren. Deshalb wurde ein Balken mit Trapezblechsteg und geneigten Flanschen im Originalmaßstab geprüft. Untersucht wurden der Versagensmodus und die Scherfestigkeit des Balkens. Die Ergebnisse zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit der Flansche nicht vernachlässigt werden darf. Die Out-of-Plane-Verformung beginnt aufgrund anfänglicher geometrischer Unvollkommenheiten mit der Belastung des Stegs. Knickversagen tritt in denjenigen Bereichen auf, in denen die Out-of-Plane-Verformung am schnellsten fortschreitet.

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Mit elementaren Betrachtungen wird das komlexe Tragverhalten der nunmehr bereits 115 Jahre dem Verkehr dienenden Brooklyn-Brücke über den East River aufgezeigt. Dabei ist zu bedenken, daß beim Baubeginn im Jahr 1869 die Theorie 2. Ordnung, welche die Kabelverformung erfaßt, noch nicht bekannt war.

Für die Schwingungs- und Körperschallentkopplung von insgesamt zwei Stützen, zwei Umlenktürmen und einer Antriebsstation einer ringförmigen Seilbahn auf einem neu errichteten Gebäude in Asien wurde ein Konzept zur elastischen Lagerung mittels bewehrter Gummielemente entwickelt. Ziel war es, sowohl die Schwingungsimmissionen als auch den abgestrahlten Luftschall aus Körperschallübertragung zu begrenzen. Die Auslegung erfolgte mithilfe dreidimensionaler Finite-Elemente-Modelle. Die Schwierigkeit bestand vor allem darin, die Anregungskräfte wirklichkeitsnah zu erfassen sowie die Eingangsimpedanz des Gebäudes realistisch abzuschätzen. In einer aufwändigen Abnahmemessung vor Ort konnten während der Inbetriebnahme der Seilbahn die Wirksamkeit der Konstruktionen und die Einhaltung der vertraglich vereinbarten Werte nachgewiesen werden.

Elastic bearing of ropeway towers on top of a hotel building
A concept of an elastic bearing system by reinforced rubber elements was developed for the insulation of vibrations and structure-borne noise of two girders, two deflection towers and a motor station of a circular ropeway on top of a newly constructed building. The target was to reduce the vibration immissions as well as the noise which is radiated from transmitted structure-borne noise. The main difficulties occurred in defining realistic dynamic forces and applicable impedances of the building structure. The design was carried out by the aid of three-dimensional finite-element models. The results of measurements while the ropeway was set into operation showed that the constructions work properly and the contractual target criteria were met.

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Anhand eines Beispiels wird gezeigt, wie eine experimentelle Tragsicherheitsbewertung die Umnutzung bestehender Bausubstanz ermöglichen kann. Es handelt sich um einen Industriegebäudekomplex, für den sich auf rechnerischem Wege nicht alle erforderlichen statischen Nachweise erbringen ließen. Jedoch gestatteten Probebelastungen der vorgefundenen verschiedenartigen Massivdeckensysteme den Nachweis ausreichender Tragsicherheit.

Load tests as a precondition for the restoration and conversion of industrial buildings.
By means of an example, it is demonstrated that the restoration and conversion of existing buildings may require an experimental evaluation of the structural safety. For a complex of industrial buildings, sufficient load-carrying capacity could not be verified by structural analyses. However, load tests of the existing differently constructed concrete ceilings allowed to prove structural safety.

• Ulrich Henssler als Vorsitzender des Industrieverbandes Feuerverzinken wiedergewählt
• Pedrag Popovic ist neuer Präsident der IABSE
• “Wissenschafts-Medaille” und “Förderpreis” der Deutschen Bauchemie 2011 noch attraktiver
• VBI gründet Fachgruppe Industrieplanung
• Buchveröffentlichung anlässlich des 111. Geburtstags des “Diplom-Ingenieurs”

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Am Beispiel einer großen Baumaßnahme wird gezeigt, daß insbesondere bei geologisch schwierigen Verhältnissen umfangreiche Baugrunduntersuchungen in enger Abstimmung zwischen Bodengutachter und Tragwerksplaner für die Planung einer sicheren und wirtschaftlichen Gründung erforderlich sind.

Schlitzwandbauweisen werden in den letzten Jahren infolge der Ansprüche zur Erstellung der Bauwerke in immer größeren Tiefen ausgeführt. Die gilt für Gebäude, insbesondere aber auch für Hafenbauten. Die Besonderheit bei den Hafenbauwerken ist die Beanspruchung der Schlitzwand als Element der gesamten Kaimauerkonstruktion, da in diesem Fall Abschirmungen durch die Kaiplatte mit ihren verhältnismäßig engen Pfahldründungen als Gesamtsystem vorhanden sind. Der Artikel behandelt die bisherigen Erfahrungen und Rechenansätze für Planung und Bau solcher Kaimauern und gibt Hinweise für die Abschätzung von Sicherheiten.

Die historische Ausführungsform der aufgebogenen Längsstäbe zur Schubsicherung ist nach den heutigen Regelwerken nur bedingt vorgesehen. Bei der Bewertung von bestehenden Tragwerken steht der Ingenieur nun vor der Herausforderung, dass die Anwendung der Querkraftmodelle nach Eurocode 2 aufgrund von konstruktiven Regeln in vielen Fällen nicht möglich ist. An der TU Wien wurde deshalb ein Nachweiskonzept entwickelt, welches eine realistische Bewertung dieser Situation ermöglicht. Das Modell des potenziellen Schubrisses (PSC-Modell) gründet auf detaillierten Analysen der Rissbilder von Versuchen und wurde mit Versuchsdatenbanken evaluiert. Das Potenzial des vorgestellten Modells konnte anhand der Nachrechnung einer realen Stahlbetonplattenbrücke aufgezeigt werden. Die neuen Erkenntnisse werden bereits in der neuen ÖNORM B4002-8 zur Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Tragwerke berücksichtigt, wodurch ein Bogen von der Grundlagenforschung in die Anwenderpraxis gespannt wurde.

Shear strength model for existing RC components with bent-up bars
The implementation of bent-up longitudinal bars as shear reinforcement has been long outdated and is therefore seldom pursuant to current regulations and standards. When evaluating existing structures, the engineer is now faced with the challenge that the application of the shear models according to Eurocode 2 is often not possible due to the failing compliance to the stated design rules. A verification concept was therefore developed at TU Wien, which enables a realistic assessment of this situation. The Potential Shear Crack Model (PSC-Model) is based on detailed analyzes of crack patterns of conducted tests with a subsequent evaluation of various data bases. The potential of the presented model was shown by recalculating a real reinforced concrete slab bridge. The new insights have been factored into the new ÖNORM B4002-8 for the assessment of the load-bearing capacity of existing structures, interconnecting fundamental research with actual application.

Zur Beurteilung der möglichen Tragfähigkeitssteigerung von Flachdecken durch UHPC-Verbundeinbauteile wurden neun Durchstanzversuche an Flachdeckenauschnitten im Bereich einer Innenstütze durchgeführt. Alle Versuchskörper waren mit Doppelkopfankern als Durchstanzbewehrung versehen. In acht Platten war zusätzlich zu den Doppelkopfankern ein Einbauteil aus faserbewehrtem UHPC vorhanden, um die Druckzone am Stützenanschnitt zu verstärken. Dabei wurden UHPC-Einbauteile mit zwei unterschiedlichen Außendurchmessern verwendet. Weiterhin wurden einige Elemente durch die Anordnung von Fugen mehrteilig ausgeführt. Um einen nachträglichen Einbau der Doppelkopfanker zu ermöglichen, wurde ein Teil der Einbauteile zusätzlich mit Ankergassen ausgeführt. In den Versuchen mit UHPC-Einbauteilen wurden signifikant höhere Bruchlasten erreicht als bei der Referenzplatte, die nur mit Doppelkopfankern als Durchstanzbewehrung versehen war. In den Versuchen mit den kleineren UHPC-Einbauteilen konnte ein Durchstanzen außerhalb als Versagensursache benannt werden, wohingegen bei den größeren Einbauteilen eine deutliche Schädigung auch im Bereich des UHPC zu beobachten war.

Enhancement of punching shear capacity of flat slabs by built-in UHPC composite elements
A total of nine punching shear tests on interior column-slab connections was performed to investigate the potential enhancement of the shear punching capacity in flat slabs. All test specimens included double-headed studs as punching shear reinforcement. Eight slabs were additionally reinforced in the vicinity of the column by an UHPC unit. These elements were built in around the columns in the slab compression zone, replacing there the normal strength concrete (NSC). UHPC units with two different diameters were applied. Several of these elements were provided with joints and channels for the double-headed studs. The slabs including an UHPC element reached significantly higher failure loads than the test specimens without such an element. In the slabs including the smaller UHPC units, a clear punching shear failure outside the elements was observed. In the case of the larger UHPC units, significant cracks occurred inside the elements, indicating the initiation of a failure of the UHPC.

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Innovation und der Mut zu technisch anspruchsvollen Erstanwendungen zahlt sich im Baustellenalltag immer häufiger aus. Technisch durchdachte Sondervorschläge mit innovativen Erstanwendungen sind dabei längst nicht mehr besonders exponierten Großprojekten vorbehalten. Vielmehr scheint sich mehr und mehr durchzusetzen, auch bei kleineren und mittleren Baumaßnahmen durch innovative Sondervorschläge technisch hochwertigere oder aber kostengünstigere Vorgehensweisen zu entwickeln und damit dem allgemeinen Preiskampf auszuweichen. Dabei liegt ein großes Potential in der Entwicklung projektspezifischer Sonderbetone, die deutlich effektivere Bauverfahren ermöglichen. Der vorliegende Bericht beschreibt den Umbau der Schleuse Rahe bei Aurich, bei der im Rahmen eines Sondervorschlages erstmals ein neuartiges Bauverfahren mit großformatigen, auf der Baustelle hergestellten Fertigteilen eingesetzt wurde. Die Fertigteile wurden im Rahmen einer Unterwasserverfüllung mit einem selbstnivellierenden und gleichzeitig erosionsstabilen Zementleim oder aber mit einem Selbstverdichtenden Unterwasserbeton vergossen.