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Inhalt: Bautechnik 11/2022Bautechnik11/2022Inhalt

Abstract

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Titelbild: Bautechnik 11/2022Bautechnik11/2022Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Für den Karlsruher SC ist eine hochmoderne Sportstätte, das neue Wildparkstadion, mit Platz für rd. 34.000 Zuschauer:innen entstanden. Die Architekten von agn und das Bauunternehmen ZECH Sports geben Einblicke in den Entstehungsprozess des neuen Wildparkstadions, s. Bericht S. 841 ff. Foto: agn Niederberghaus & Partner

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: BIM - Building Information Modeling 2022Bautechnik11/20221-156Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Brandschutz 2022Bautechnik11/20221-52Sonderheft

Abstract

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Hoop, Simon; Tschickardt, Thomas; Schmitt, JürgenParametrisierte Modellierung für den Einsatz von KI am Beispiel BetonbrückenbauBautechnik11/2022807-816Aufsätze

Abstract

Für die Anwendung digitaler Methoden in der Ausführung bietet sich die Erfassung von Bauwerken oder Bauzuständen mithilfe von Laserscanning (LiDAR) an, um anschließend möglichst automatisiert Bauteile zu erkennen und für Baufortschrittskontrollen auszuwerten (Scan to BIM). Für die Bauteilerkennung eignen sich Methoden des Machine Learning, die für verschiedene Klassifikationsprobleme eingesetzt werden. Ein baupraktisches Klassifikationsproblem ist die semantische Segmentierung von Punktwolken, bei der einzelne Punkte bestimmten Bauteilklassen zugeordnet werden. Damit die Klassifikationsaufgaben mit ausreichender Genauigkeit gelöst werden, wird eine große Anzahl an Trainingsdaten benötigt. Im Beitrag werden synthetische Daten für das Training eines künstlich neuronalen Netzwerks (engl. Convolutional Neural Network CNN) hochparametrisiert und vollautomatisch bereitgestellt. Es wird eine Vorgehensweise für die Erstellung von Brückenmodellvariationen auf Grundlage der visuellen Programmierschnittstelle Dynamo in Autodesk Revit vorgeschlagen. Zu Beginn werden nationale Richtlinien für die Definition von Parametern evaluiert, um anschließend diese Parameter in adaptiven Vorlagen des parametrisierten Querschnitts des Überbaus zu verwenden. Der Unterbau wird analog in verschiedenen Vorlagen bereitgestellt. Diese werden entlang der Trassierung in verschiedenen Ausführungen platziert. Jedem Objekt werden Merkmale angehängt und beim Export im herstellerneutralen Datenformat IFC in eine Merkmalstruktur gruppiert. Mit dieser Vorgehensweise ergaben sich zahlreiche Variationen von Brückenmodellen, insbesondere auch Bauzwischenzustände, die für die semantische Segmentierung von Punktwolken und das Training eines CNN herangezogen werden können.

Parametrization in bridge construction for the application of artificial intelligence
For the application of digital methods in the execution phase, the acquisition of exisiting structures or the construction progress with the aid of LiDAR is a suitable method to subsequently detect components as automatically as possible and e. g., to evaluate them for construction progress monitoring. Machine learning methods are suitable for component detection and are used for various classification problems. One problem is the semantic segmentation of point clouds, in which the individual points are assigned to specific component classes. To solve the segmentation with sufficient accuracy and to make predictions on real data, a large amount of training data is needed. This process is also called “Scan to BIM”. In this paper, synthetic data for training a convolutionalneural network (CNN) is provided in a highly parameterized and fully automatic way. An approach for generating variations of bridge models based with the visual programming interface Dynamo in Autodesk Revit is proposed. At the beginning, guidelines for the definition of parameters are evaluated to subsequently use them in adaptive templates. Attributes are assigned to each component and grouped into a feature structure when exported to the IFC data format. This approach resulted in numerous variations of bridge models that can be used for semantic segmentation of point clouds and training of a CNN.

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Hindersmann, Iris; Staub, StefanHerausforderungen für ein Lebenszyklusmanagement für Bauwerke der Verkehrsinfrastruktur - Ergebnisse von leitfadengeführten ExperteninterviewsBautechnik11/2022817-824Aufsätze

Abstract

Die Erhaltung der Verkehrsinfrastruktur in Deutschland ist häufig durch ein reaktives Vorgehen geprägt. Im Rahmen von Experteninterviews mit Vertretern der Verkehrsträger Schiene, Straße und Wasserstraße wurde über das aktuelle Vorgehen in Bezug auf die Erhaltung der Verkehrsinfrastrukturbauwerke sowie Herausforderungen gesprochen. Dabei stand die Einbettung der Erhaltungsstrategie in ein Lebenszyklusmanagement im Fokus. Das Prozess-, Betriebs- und Deutungswissen der Experten half dabei, umfassende Informationen zusammenzutragen. Im Ergebnis konnte die Verknüpfung sowohl zwischen Forschung und Praxis als auch zwischen den einzelnen Verkehrsträgern intensiviert und die Grundlagen zur Einführung eines Lebenszyklusmanagements zusammengetragen werden.

Challenges for life cycle management for transport infrastructure structures
The maintenance of transport infrastructure in Germany is often characterised by a reactive approach. In the course of expert interviews with representatives of different transport modes, the current procedure, inhibitions and the introduction of life cycle management were discussed. The experts' process, operational and interpretive knowledge helped to gather comprehensive information on the questions posed. As a result, the link between research, practice and the individual transport modes could be intensified. The existing bases for the introduction of life cycle management were compiled.

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Bartels, Jan-Hauke; Naraniecki, Hubert; Marx, SteffenSchadenspriorisierungsanalyse bei Eisenbahnbrücken - Priorisierung von Brückenschäden bei der Deutschen Bahn nach dem Prinzip der FMEABautechnik11/2022825-834Aufsätze

Abstract

Für die Zuverlässigkeit von Brücken ist die Instandhaltung essenziell. Ein wichtiger Bestandteil dieses Prozesses ist die Bauwerksinspektion, in der der Zustand der betrachteten Brücke bewertet wird. Diese Inspektionen folgen aktuell festgelegten Fristen. Aufgrund der begrenzten personellen und finanziellen Kapazitäten für die Instandsetzung von Brückenschäden stellt sich die Frage, welche dieser Schäden prioritär zu behandeln sind. Ein Lösungsansatz ist die Ausfalleffektanalyse (engl. Failure Mode and Effects Analysis, FMEA). Mit der Adaption der Methode soll eine, im Vergleich zu heute, objektivere Priorisierung der Schäden vorgenommen werden. Die Herausforderung besteht darin, die FMEA an die Inspektionsdaten von Brücken zu koppeln. Hierfür wurde eine hohe Zahl an Schadensdaten von Eisenbahnbrücken ausgewertet, die von der DB Netz AG bereitgestellt wurden. Die adaptierte Methode wird als Schadenspriorisierungsanalyse (SPA) bezeichnet, an die Schadenssystematik der DB Netz AG angepasst und schließlich an Schadensdaten von Spannbeton- und Stahlbrückenüberbauten validiert. Für die Bewertung wurden die drei Parameter Bedeutung, Wirksamkeit und Kosten definiert. Das Produkt der drei Parameter gibt Auskunft über die Kritikalität eines Brückenschadens. Trotz ihrer Bauformabhängigkeit ermöglicht die SPA eine objektivere Schadensbewertung. Somit kann sie bei der fundierten Instandhaltungsplanung von Brücken helfen und die Entscheidung der zu priorisierenden Schäden erleichtern.

Damage prioritization analysis for railroad bridges - prioritization of bridge damages at Deutsche Bahn acc. to the principle of FMEA
Maintenance is essential for the reliability of bridges. An important part of this process is the structural inspection, in which the condition of the bridge under consideration is evaluated. These inspections follow currently defined deadlines. Due to the limited personnel and financial capacities for the repair of bridge damage, the question arises as to which of these damages should be treated as a priority. One approach is the Failure Mode and Effects Analysis (FMEA). With an adapted method, a more objective prioritization of the damages is to be carried out compared to today. The challenge is to link the FMEA to the inspection data of bridges. For this purpose, a large number of damage data from railroad bridges provided by DB Netz AG was evaluated. The new method is called damage prioritization analysis (DPA), was adapted to the damage system of DB Netz AG and finally validated on damage data of prestressed concrete and steel bridge superstructures. For the evaluation, the three parameters significance, effectiveness and cost were defined. The product of the three parameters provides information on the criticality of a bridge damage. Despite its dependence on the type of construction, the DPA enables damage to be evaluated more objectively. Thus, it can help in the well-founded repair planning of bridges and simplify the decision on the damage to be prioritized.

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Nixdorf, StefanDas Heinzelmännchen-Komplott oder was wir von ihnen lernen könnenBautechnik11/2022835-840Essays

Abstract

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Nixdorf, Stefan; Kämereit, ChristopherDas neue Wildparkstadion KarlsruheBautechnik11/2022841-847Berichte

Abstract

Für den Karlsruher SC ist eine neue, hochmoderne Sportstätte mit Platz für rd. 34.000 Zuschauer:innen entstanden. Die Architekten von agn und das Bauunternehmen ZECH Sports geben Einblicke in den Entstehungsprozess des neuen Wildparkstadions. Seine unverwechselbare Gestalt entsteht durch grundlegende Bauelemente wie die Y-Dachstützen und erzeugt ein architektonisches Markenzeichen in der Bundesliga für den neuen KSC-Fußballtempel. Die Realisierung bei laufendem Spielbetrieb stellte die Projektbeteiligten vor spannende Herausforderungen mit zahlreichen Zwischenbauzuständen während dem etappenweisen Umbau des Stadions. Durch den Vollumbau während der 2. Fußball-Bundesliga wurden von Beginn an spezifische Anforderungen an den Bauablauf und damit einhergehend die Wahl der Bauverfahren gestellt. Eine zentrale Voraussetzung war die Einhaltung einer Mindestkapazität von 15.000 Plätzen für Fußballbegeisterte zu jedem Zeitpunkt der Baumaßnahme.

The new Wildparkstadion Karlsruhe
A new state-of-the-art sports complex with space for around 34,000 spectators has been built for Karlsruher SC. The architects from agn and the construction company ZECH Sports provide insights into the creation process of the new Wildparkstadion. Its unmistakable shape is created by fundamental construction elements such as the Y-shaped roof supports and creates an architectural trademark in the Bundesliga for the new KSC soccer temple. The realization during ongoing match operations posed exciting challenges for those involved in the project, with numerous intermediate construction stages during the stadium's conversion in stages. Due to the full reconstruction during the 2nd German Soccer League, specific requirements were placed on the construction process from the very beginning and, consequently, on the choice of construction methods. A key requirement was to always maintain a minimum capacity of 15,000 seats for soccer enthusiasts during the construction project.

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Stockhusen, Knut; Paech, ChristophDie gewebte Membran des Al Bayt StadionsBautechnik11/2022848-852Berichte

Abstract

In der zeitgenössischen Architektur bieten textile Membranen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Üblicherweise bestehen solche Membranen aus einem regulären Gewebe, das beidseitig mit einer Deckschicht versehen ist, um es vor Umwelteinflüssen zu schützen. Meist verliert die Membran dabei ihr textiles Aussehen und büßt hinsichtlich ihrer Haptik ein. Aber genau diese Sicht- und Fühlbarkeit der Textur kombiniert mit einem traditionellen, identitätsstiftenden Farbmuster war ein zentraler Entwurfsparameter für die 71.000 m2 große Untermembran im Al Bayt Stadion. Um dem entwurfsprägenden Leitgedanken gerecht zu werden, wurde eine neuartige Membran entwickelt, für die einzelne PVC-beschichtete Polyesterfäden in unterschiedlichen Farben verwoben werden. Durch die Verwendung eines Jacquard-Webstuhls ist es möglich, das Gewebe mit unterschiedlichen Mustern zu versehen. Die mechanischen Materialeigenschaften der Membran variieren dabei nicht nur in Kett- und Schussrichtung, sondern auch innerhalb einer Richtung mit dem entsprechenden eingewebten Muster.

The special woven membrane of Al Bayt stadium
In contemporary architecture, textile membranes offer a variety of applications. Typically, architecture membranes consist of regular fabric, covered with a protective layer on both sides to protect the base fabric from environmental influences. Most of the time the membrane loses its textile appearance and its feel. But especially this visual and textile characteristic, combined with a traditional color scheme, was one key aesthetic design parameter for the 71,000 m2 lower membrane of Al Bayt stadium. To do justice to the design concept, an innovative membrane has been developed, which consists of individual PVC-coated polyester threads, interwoven in different colors. By using a jacquard loom, different patterns can be created with the fabric. Thereby the mechanical material properties of the membrane not only vary in warp and weft direction but also within one direction with the corresponding woven pattern.

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Stockhusen, Knut; Paech, ChristophDas modulare Stadion 974: Planung für Rückbau und WiederverwendungBautechnik11/2022853-857Berichte

Abstract

Das Stadion 974 in Doha ist ein modulares Bauwerk, das vollständig rückgebaut und wiederverwendet werden kann. Wie die Waren eines Lagers sind 974 reguläre Schiffscontainer in eine Stahlkonstruktion eingeschoben, die einem großen Hochregallager gleicht. Die Container beinhalten alle Funktionen einer modernen Arena - von Haustechnikzentrale über Sanitäreinrichtungen bis hin zu Aufenthaltsräumen, Logen und Kiosken. Auch die Stahlkonstruktion ist mit reversiblen Verbindungen, standardisierten Elementen und transportfähigen Bauteilen vollständig modular und wiederverwendbar konzipiert. Als mögliche Optionen zur Wiederverwendung wurden in der Planung neben der Nutzung des ganzen Stadions auch weitere Konfigurationen berücksichtigt. So können einzelne Teile der Konstruktion als freistehende Tribünen oder runde Arenen wiederverwendet werden. Ermöglicht wird dies durch die standardisierten Elemente und Verbindungen sowie die globale modulare Geometrie, bei der verschiedene Anordnungen bereits berücksichtigt wurden. Mit dem Stadion 974 im Bezirk Ras Abu Aboud der katarischen Hauptstadt Doha wird das Konzept eines vollständig demontierbaren, transportierfähigen und wiederverwendbaren Stadions nun erstmals realisiert.

Stadium 974: modular design for dismantling and reuse
Stadium 974 in Doha is a completely modular structure that can be easily dismantled and reused. Like the goods in a warehouse, 974 regular shipping containers are inserted into a steel structure that resembles a large high-bay warehouse. The containers include all the functions of a modern arena - from the building services center and sanitary facilities to lounges, boxes and kiosks. The steel structure is designed to be fully modular and reusable, with removable connections, standardized elements, and transportable components. In addition to the use of the entire stadium, smaller configurations are considered as possible options for its reuse. Individual parts of the structure can be used as free-standing stands or circular arenas thanks to the standardized elements and connections, as well as the global modular geometry, in which such possibilities have already been taken into account. With Stadium 974 in the Ras Abu Aboud district of the Qatari capital Doha, the concept of a completely demountable, transportable, and reusable stadium is now being realized for the first time.

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Handbuch BauwerksbegrünungBautechnik11/2022857Nachrichten

Abstract

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Bautechnik aktuell 11/2022Bautechnik11/2022859-862Bautechnik aktuell

Abstract

Persönliches:
Nachruf auf Hans Peter Tzschucke

Nachrichten:
Modellfabrik für Carbonbeton in Leipzig eröffnet

Wettbewerbe:
bauma Innovationspreis 2022

Veranstaltungen:
Call for papers - 12. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB)
40. Deutscher Stahlbautag in Berlin

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Beton-3D-Druck im PraxiseinsatzBautechnik11/2022861-816Veranstaltungen

Abstract

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik11/2022863Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 11/2022Beton- und Stahlbetonbau11/2022Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Industrieböden haben einen zentralen Einfluss auf die Lebenszykluskosten eines Gebäudes. Deshalb fällt weltweit bei Neubau und Sanierung immer öfter die Entscheidung für eine nachhaltige Betonveredelung. Die NORSA GmbH hat mit NORTEC® eine intelligente, zeitgemäße Betonoberflächenvergütung im Portfolio, die state of the art in Wissenschaft und Technik darstellt und wirtschaftlich höchste Ansprüche an moderne Industrieböden erfüllt. Mit NORTEC® vergütete Betonflächen überzeugen neben der Optik gerade in stark strapazierten Bereichen wie Verladung und Verkehrswegen für Stapler. Bei diesem EDEKA Logistikzentrum wurde der Betonboden frühzeitig in der Bauphase behandelt. Der Glanz entsteht durch die zunehmende Härte der Betonoberfläche bei mechanischer Belastung. (Foto: NORSA GmbH)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 11/2022Beton- und Stahlbetonbau11/2022Inhalt

Abstract

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Tue, Nguyen VietBauen mit Beton in Zeiten des KlimawandelsBeton- und Stahlbetonbau11/2022861-862Editorials

Abstract

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Leutbecher, Torsten; Heck, Lennart; Metje, Kevin; Riedel, PhilippZur Biegebemessung kombiniert bewehrter UHFB-BiegeträgerBeton- und Stahlbetonbau11/2022863-877Aufsätze

Abstract

Die Bestimmung der Biegetragfähigkeit von mit Betonstahl und Stahlfasern kombiniert bewehrten Querschnitten erfordert eine Erweiterung der für Stahl- und Spannbeton geltenden Annahmen. Zur Berücksichtigung der Fasertragwirkung im Biegeriss wird eine Spannungs-Dehnungs-Linie in der Regel aus gemessenen Spannungs-Rissöffnungs- oder Last-Durchbiegungs-Kurven abgeleitet. Bei der Umrechnung dient eine sogenannte strukturelle charakteristische Länge als Bezugsgröße. Im Rahmen dieses Beitrags werden bei der Ermittlung dieser Länge Einflüsse aus der Querschnittshöhe und weitere, die Rissbildung beeinflussende Parameter berücksichtigt. Als “Spannungs-Dehnungs-Linie” wird ein Spannungsblock mit einer Grenzdehnung vorgeschlagen, die sich am Erreichen einer “kritischen” Rissbreite orientiert. Die “kritische” Rissbreite kennzeichnet bei rein stahlfaserbewehrten Querschnitten das Maximum der Fasertragwirkung im Biegeriss und bei kombiniert bewehrten Querschnitten den Beginn der Verformungslokalisierung. Die Verformungslokalisierung tritt bei kombiniert bewehrten Querschnitten als weiterer möglicher Versagensmodus zu den bekannten Versagensformen Biegezugversagen und Biegedruckversagen hinzu. Durch den vorgeschlagenen Bemessungsansatz werden die Biegetragfähigkeit, der Momenten-Krümmungs-Zusammenhang und der Versagensmodus ausgewählter Versuche sehr gut abgebildet. Eine Parameterstudie zeigt grundlegende Zusammenhänge auf, die auch in Experimenten beobachtet werden konnten.

Flexural design of UHPC girders with mixed reinforcement
Determining the flexural strength of cross-sections reinforced with a combination of reinforcing bars and steel fibres requires enhancing the assumptions applicable to reinforced and prestressed concrete. To account for the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack, generally, a stress-strain curve is derived from measured stress-crack opening or load-deflection curves. A so-called structural characteristic length serves as reference value for conversion. Within the scope of this paper, influences from the cross-section height and other parameters influencing crack formation are taken into account when determining the structural characteristic length. A stress block with a limit strain, which refers to reaching a “critical” crack width, is proposed as “stress-strain curve”. The “critical” crack width marks the maximum of the load-bearing capacity of the fibres in the flexural crack in case of cross-sections exclusively reinforced with steel fibres and the beginning of strain localisation in case of cross-sections with mixed reinforcement. With mixed reinforced cross-sections, strain localisation is a further possible failure mode in addition to the well-known failure modes flexural tensile failure and flexural compression failure. The bending capacity, the moment-curvature relationship and the failure mode of selected tests are represented very well by the proposed design approach. A parameter study shows basic relationships that could also be observed in experiments.

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Summer, Markus; Moschen, Lukas; Adam, ChristophVergleich der Methoden zur Berechnung der seismischen TragwerksantwortBeton- und Stahlbetonbau11/2022878-887Aufsätze

Abstract

Das in der Ingenieurpraxis als Standardverfahren genutzte Antwortspektrumverfahren verspricht zwar einen geringen Berechnungsaufwand, die Ergebnisse sind jedoch stark von der Wahl des Verhaltensbeiwerts abhängig. Eine fundierte Festsetzung des Verhaltensbeiwerts ist nicht immer eindeutig, insbesondere für unsymmetrische Tragwerke, die für eine mittlere oder hohe Duktilität auszulegen sind. Verformungsbasierte Standsicherheitsnachweise stellen im modernen Erdbebeningenieurwesen einen alternativen Ansatz dar, da die zugrunde liegenden nichtlinearen Strukturanalysen ein wesentlich besseres Verständnis der seismischen Antwort ermöglichen. Grundlage der vorliegenden Arbeit ist ein Rahmentragwerk aus Stahlbeton, welches kraftbasiert mit dem modalen Antwortspektrumverfahren bemessen wurde. Der verformungsbasierte Nachweis der Erdbebensicherheit wird an einem ausgewählten Querrahmen zum einen mit einer nichtlinearen statischen Berechnung und zum anderen mit einer nichtlinearen Zeitverlaufsberechnung geführt. Die Resultate dieser Berechnungen werden mit den Ergebnissen des Antwortspektrumverfahrens verglichen und Unterschiede herausgearbeitet.

Comparison of the methods for seismic response analysis
Response spectrum analysis used as a standard procedure in engineering practice promises a low computational effort, but the results strongly depend on the choice of the behavior factor. A well-funded choice of the behavior factor is not always unambiguous, especially for asymmetric structures designed for medium or high ductility demands. Deformation-based procedures that explicitly account for inelastic structural behavior represent an alternative approach in modern earthquake engineering, since nonlinear structural analysis provides a much better understanding of the seismic response. The basis of the present contribution is a reinforced concrete frame structure, which was designed force-based using the modal response spectrum method. The deformation-based assessment of the seismic resistance is performed on a selected moment resisting frame of this structure using a nonlinear static analysis and a nonlinear time history analysis, respectively. The results of these analyses are compared with the outcomes of the response spectrum method and differences are worked out.

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DBV-Merkblatt "Hochdruckwasserstrahlen im Betonbau"Beton- und Stahlbetonbau11/2022887Nachrichten

Abstract

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Meyer, Saskia; Göhlmann, Joachim; Wichers, Marco; Oettel, VincentAuswirkungen der Torsionssteifigkeit auf das Tragverhalten von Betonbrücken mit PlattenbalkenquerschnittBeton- und Stahlbetonbau11/2022888-900Aufsätze

Abstract

Für eine nachhaltige Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetonbrücken in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit ist eine realitätsgetreue Abschätzung der Torsionssteifigkeit in Abhängigkeit von der Höhe der Beanspruchung notwendig. Unter anderem aufgrund des aktuell begrenzten Kenntnisstands sind normative Grundlagen für die Nachrechnung von Brückenbauwerken lediglich eingeschränkt vorhanden und für die Brückenneubemessung nicht vorgesehen. Der vorliegende Beitrag gibt eine Übersicht über das Torsionstragverhalten und insbesondere die Torsionssteifigkeit von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen mit Plattenbalkenquerschnitt. Der Fokus liegt hierbei auf der mit der Reduzierung der Torsionssteifigkeit einhergehenden Schnittgrößenumlagerung im Gesamtsystem, was u. a. zu geringeren Bemessungstorsionsmomenten und folglich zu einer kleineren erforderlichen Bewehrungsmenge für die Torsionsbeanspruchung führt. Dieses wird anschaulich anhand einer Parameterstudie mit dem Modell nach Bieger sowie am Beispiel einer Brückennachrechnung und der Bemessung eines Brückenneubaus in Spannbetonbauweise erläutert.

Effects of torsional stiffness on the load-bearing behaviour of concrete bridges with T-beam cross section
For a sustainable design of reinforced and prestressed concrete bridges in the ultimate limit state and serviceability limit state, a realistic estimation of the torsional stiffness as a function of the load level is necessary. Due to the current limited number of studies, normative bases for the recalculation of bridge structures are only available to a limited extent and are not intended for the design of new bridge constructions. The present article gives an overview of the torsional load-bearing behavior and, in particular, the torsional stiffness of reinforced and prestressed concrete structures with T-beam cross sections. The focus is on the redistribution of internal forces in the overall system associated with the reduction of torsional stiffness, which leads, among other things, to lower design torsional moments and consequently to a smaller amount of reinforcement required for torsional loading. This is explained clearly using a parameter study with the Bieger model and the example of a bridge recalculation as well as the design of a new bridge in prestressed concrete construction.

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Walsemann, Clara; Albert, Andrej; Mark, PeterExperimentelle und numerische Untersuchungen zu Zwangkräften aus TemperaturdifferenzenBeton- und Stahlbetonbau11/2022901-912Aufsätze

Abstract

Für eine sichere und wirtschaftliche Bemessung von zwangbeanspruchten Stahlbetonbauteilen ist eine realistische Abschätzung der Zwangkraft von großer Bedeutung. Frühere Arbeiten legen nahe, dass hierbei unterschieden werden sollte, ob Betonschwinden oder eine Temperaturdifferenz die Ursache der Zwangbeanspruchung darstellt. Im vorliegenden Beitrag werden Untersuchungen beschrieben, bei denen beidseitig gehaltene Stahlbetonstäbe unter gleichförmigen Temperaturdifferenzen von bis zu 70 K experimentell untersucht wurden. Die sich einstellende Rissbildung sowie dazu korrespondierende Kräfte werden herausgearbeitet, mit Ergebnissen aus numerischen Simulationsrechnungen verglichen und dabei erweitert um die Variation von Längsbewehrungsgrad, Betonzugfestigkeit und Behinderungsgrad. Die deutlichen Unterschiede des Tragverhaltens gegenüber Bauteilen, die Zwang infolge von Schwinden ausgesetzt sind, werden bestätigt. Zudem zeigt sich, dass das abgeschlossene Rissbild des jeweiligen Bauteils bereits bei deutlich geringeren Dehnungen als 0,8 ‰ erreicht werden kann. Das übliche Vorgehen bei einer kombinierten Beanspruchung aus Last und Zwang, bei dem die Bemessung für beide Beanspruchungsarten getrennt erfolgt und dann der größere der beiden ermittelten Bewehrungsquerschnitte vorgesehen wird, kann z. T. deutlich auf der unsicheren Seite liegen.

Experimental and numerical investigations of constraining forces due to temperature differences
A realistic estimation of the constraint force is of great importance for a safe and economical design of reinforced concrete members subjected to constraint. Previous work suggests that a distinction should be made as to whether concrete shrinkage or a temperature difference is the cause of the constraint forces. In the present paper, experiments are described in which reinforced concrete components held on both sides were experimentally examined under uniform temperature differences of up to 70 K. The resulting cracking and the corresponding forces are elaborated, compared with results from numerical simulations, and extended by the variation of the degree of longitudinal reinforcement, concrete tensile strength and degree of restraint. The significant differences in the load-bearing behavior compared to members subjected to constraint forces resulting from shrinkage are confirmed. In addition, it is shown that the final state of full cracking of the respective structural member can be achieved at strains much lower than 0.8 ‰. The usual procedure for a combined loading and restraint, in which the design for both types of loading is carried out separately and then the larger of the two determined reinforcement cross sections is provided, can in part be clearly on the unsafe side.

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Proksch-Weilguni, Clemens; Decker, Marion; Kollegger, JohannHochbelastete Lastübertragungszonen mit stumpf gestoßener Bewehrung: Experimentelle Untersuchungen und numerische SimulationenBeton- und Stahlbetonbau11/2022913-927Aufsätze

Abstract

Im modernen Tunnelbau sind der kontinuierliche Vortrieb mittels Tunnelbohrmaschine (TBM) und die Verwendung von Fertigteilsegmenten (Tübbinge) international etabliert. Bei dieser Baumethode stellt die Ausbildung der Tübbinglängsfuge, welche als trocken gestoßene Lastübertragungszone aufgefasst werden kann, aufgrund ihrer geometrischen Randbedingungen und möglichen Einbautoleranzen eine besondere Herausforderung dar. Eine Möglichkeit zur Ausbildung einer Tübbinglängsfuge bietet das von der TU Wien entwickelte Bewehrungskonzept, welches die Grundlage dieser Publikation bildet. Dabei erfolgt durch den Einsatz von stumpf gestoßenen Längsbewehrungsstäben in druckbeanspruchten Lastübertragungszonen eine Traglaststeigerung, die der Tragfähigkeit der stumpf gestoßenen Längsstäbe entspricht. Diese wird mittels experimenteller Versuche und numerischer Simulationen nachgewiesen. Experimentelle Untersuchungen und numerische Simulationen an Probekörpern mit einem Abstand zwischen den Stirnflächen und/oder einem seitlichen Versatz der gestoßenen Längsstäbe zeigten wesentlich geringere Traglaststeigerungen. Durch geeignete Maßnahmen bei der Tübbingherstellung und durch die Wahl des Stabdurchmessers der gestoßenen Längsbewehrung unter Berücksichtigung der zu erwartenden Einbautoleranzen können die Traglaststeigerungen des an der TU Wien entwickelten Bewehrungskonzepts auch in der Praxis umgesetzt werden.

Highly stressed load transfer zones with butt jointed reinforcement: Experimental investigations and numerical simulations
In modern tunnel constructions the use of tunnel boring machines (TBMs) and precast tunnel segments is internationally established. In this construction method, the design of the longitudinal joint, which can be regarded as a dry butted load transfer zone, presents a particular challenge due to its geometric boundary conditions and possible installation tolerances. The reinforcement concept developed by TU Wien, which forms the basis of this publication, offers a possibility for the design of a longitudinal joint. The use of butt-jointed longitudinal reinforcement bars in load transfer zones under compression results in an increase in ultimate load that corresponds to the ultimate load capacity of the butt-jointed longitudinal bars. This is verified by means of experimental tests and numerical simulations. Experimental investigations and numerical simulations on specimens with a spacing between the end faces and/or an eccentricity of the longitudinal bars showed significantly lower increases in ultimate load. By taking suitable measures during segment production and by selecting the bar diameter of the longitudinal reinforcement, taking into account the expected installation tolerances, the increases in ultimate load of the reinforcement concept developed at TU Wien can also be implemented in practice.

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Menge, Moritz; Arminger, Michael; Kugler, ThomasBahnbrücken der ÖBB-Pyhrnbahnstrecke - Zweigleisiger Ausbau im Abschnitt Hinterstoder-PießlingBeton- und Stahlbetonbau11/2022928-938Berichte

Abstract

Die ÖBB-Infrastruktur AG baut die Position der Bahn als eines der umweltfreundlichsten Verkehrsmittel kontinuierlich aus. Zu einem nachhaltigen Angebot für Mobilität und Logistik gehört vor allem auch der Ausbau einer leistungsfähigen Schienennetzinfrastruktur. Auf der Strecke Linz-Selzthal wird in den nächsten Jahren ein selektiver zweigleisiger Ausbau vorgenommen, dessen Kernstück im Bereich der oberösterreichischen Pyhrnbahn zwischen Hinterstoder und Vorderstoder/Pießling auf einer 8,5 km langen Trassenneulage basiert. Bereits in den Vorplanungen zum UVP-Verfahren sind wesentliche Aspekte einer nachhaltigen und dauerhaften Streckenverfügbarkeit vorweggenommen. Insbesondere auch im Bereich der Brückenbauwerke werden Sonderwege beschritten, die in deutlicher Weise diese Streckenverfügbarkeit und Langlebigkeit der Bauwerke sicherstellen sollen. Auf dem genannten Streckenabschnitt werden neben mehreren kleineren zweigleisigen Brückenbauwerken die großen, derzeit eingleisigen Talbrücken erneuert. Geplant sind drei Bogenbrücken und zwei Balkenbrücken, deren Besonderheiten dieser Bericht genauer beschreibt. Dabei geht es vor allem um Themen wie Möglichkeiten zur späteren halbseitigen Erneuerung, Lasterhöhung, nachträgliche Vorspannung sowie Sonderwege bei Gleis-Tragwerk-Interaktion und Bremslasten auf den neuen, nun zweigleisigen Brücken. Diese besonderen Planungsrandbedingungen wurden bereits zur UVP-Einreichung auf Niveau eines Ausschreibungsprojekts behandelt.

Bridges of the ÖBB Pyhrn railway line - Two-track expansion in the Hinterstoder-Pießling section
ÖBB-Infrastruktur AG is continuously expanding the position of the railway as one of the most environmentally friendly means of transport. Above all, a sustainable offer for mobility and logistics also includes the expansion of the rail network infrastructure. On the Linz-Selzthal route, a selective two-track expansion will be carried out in the next few years, the core of which in the Pyhrnbahn area between Hinterstoder and Vorderstoder/Pießling is based on an 8.5 km long new route. In the planning phase, essential aspects of sustainable and long-term route availability are already anticipated in the preliminary planning for the EIA procedure. Especially in the area of bridge structures, special paths are being taken that are intended to ensure this route availability and longevity of the structures in a clearer way. In addition to several smaller bridge structures, the single-track valley bridges will be renewed on the section mentioned. Three arch bridges and two beam bridges are planned, the special features of which are described in more detail in this article. The main focus here is on topics such as the possibility of replacing one half of the bridge at a later date, increasing loads, subsequent prestressing and special paths in the case of interaction between track and structure and braking loads on double-track bridges. Planning boundary conditions that are already dealt with at the level of a tender project when submitting the EIA.

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