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Beton-Kalender 2018UnternehmerBrief Bauwirtschaft11/201720Buchtipps

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UBB-VeranstaltungstippsUnternehmerBrief Bauwirtschaft11/201720Veranstaltungen

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Inhalt: Bautechnik 10/2017Bautechnik10/2017Inhalt

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Industrie- und Gewerbebauten 2017Bautechnik10/20171-76Sonderheft

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Probleme in der Nutzungsqualität und Wandlungsfähigkeit von Industrie- und Gewerbebauten sind oft begründet in mangelnder Kommunikation und fehlendem gegenseitigem Verständnis der beteiligten Partner. Demzufolge ist es eine besondere Herausforderung, die Partner unterschiedlicher Disziplinen wie Architekten, Bauingenieure, Fabrikplaner, Maschinenbauer, Facility Manager und bauausführendes Gewerbe zu koordinieren und Kommunikationsschnittstellen zu definieren. Durch die integrierte Betrachtung von Hülle und Produktionsanlagen können höhere Nutzungsqualitäten, Flexibilität/Nachhaltigkeit/Wandlungsfähigkeit, eine bessere Ausnutzung der baulichen und produktionstechnischen Ressourcen durch Vermeidung unnötiger Investitionen in Infrastruktur und Konstruktion (bau- und produktionsseitig), die Optimierung von Effektivität und Wirtschaftlichkeit des gesamten Planungsprozesses zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit, die Vermeidung von Redundanzen im Planungsablauf und die Verbesserung des Daten-/ Informationsaustausches erreicht werden. Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung -BMVBS- hat im Rahmen der Forschungsinitiative ?Zukunft Bau? eine Forschungsarbeit gefördert, die sich mit dieser Problematik auseinandersetzt. Die Ergebnisse wurden in einem ?Planungsleitfaden Zukunft Industriebau? zusammengefasst und vom Fraunhofer IRB Verlag veröffentlicht.

Diesen und weiteren Themen wie neue Normen und Richtlinien, Projekte und Objekte aus Neubau und Sanierung sowie Materialien und Bauelemente für Produktions-, Logistik- und Gewerbebauten widmet sich das Sonderheft Industrie und Gewerbebau in diesem Jahr. Darüber hinaus runden aktuelle Produkt- und Objektberichte marktteilnehmender Unternehmen den Fachteil wie gewohnt ab.

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Innovative Fassadentechnik II-2017Bautechnik10/20171-76Sonderheft

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In den vergangenen Jahren haben Architekten, Ingenieure und Forscher gemeinsam revolutionäre Fassaden entwickelt, die nicht nur schützende Hüllen und architektonische Gestaltungsmittel sind. Zeitgemäße Hightech-Fassaden vereinen heute Effizienz und Kreativität. Durch die Integration innovativer Technologien machen sie Gebäude energieeffizienter und beeinflussen deren CO2-Bilanz positiv. Architekten und Ingenieure stehen nun vor der Aufgabe, diese Entwicklungen in die Praxis umzusetzen.

Das in 16. Auflage erscheinende Sonderheft „Innovative Fassadentechnik II” aus dem Verlag Ernst & Sohn greift diese Themen auf und informiert über mehrschalige Gebäudehüllen aus Glas, fassadenintegrierte Solartechnik, Fassadenbegrünungen, installierte Fassaden mit dezentraler Lüftungstechnik, Komponenten zur Wirkungsänderung von Fassadenöffnungen, Sonnenschutzelemente u.a.m. Darüber hinaus kommen auch traditionelle ein- und mehrschichtige Fassadenkonstruktionen und VHF aus konventionellen Materialien nicht zu kurz.

Den Fachteil runden wie gewohnt neue Materialentwicklungen sowie aktuelle Produkt- und Objektberichte marktteilnehmender Unternehmen ab.

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Wiggenhauser, HerbertBauwerksdiagnostik - Indikatoren für die ZukunftBautechnik10/2017675Editorials

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Niederleithinger, Ernst; Katzenbach, Rolf; Klingmüller, Oswald; Hillmann, Stephan; Willmes, MichaelREFUND: Untersuchung von Bestandsgründungen für eine Entscheidung zur WiedernutzungBautechnik10/2017676-681Aufsätze

Kurzfassung

Vor einer geplanten Weiter- oder Wiedernutzung von Bestandsgründungen stellt sich die Frage nach deren Lage, Geometrie und Zustand im Untergrund. Hierfür gibt es verschiedene Prüfverfahren. Die Abläufe bei Planung und Prüfung sind jedoch bisher nicht standardisiert und die Möglichkeiten bzw. Grenzen der Prüfverfahren den Planern wenig bekannt. Im Forschungsprojekt REFUND (2014-2016) wurden unter Berücksichtigung der aktuellen Normen und des Stands der Technik Ablaufdiagramme für die Planung der Wiedernutzung sowie die Untersuchung des Bestands entwickelt. Dies geschah getrennt für Einzel- und Streifenfundamente, Platten und Pfähle. An zwei Praxisbeispielen wurden die Abläufe getestet und optimiert. Die Ergebnisse wurden in einem Handbuch zusammengefasst. Es soll Planer und andere Verantwortliche bei der wirtschaftlich und technisch optimierten Durchführung von Wiedernutzungsprojekten unterstützen.

REFUND: Investigation of existing foundations and decision making before re-use
Before re-using existing foundations they have to be investigated for position, geometry and condition in the subsurface. The procedures and protocols haven't been standardized yet. Capabilities and limitations of appropriate testing methods are not known to all stakeholders. In the frame of the research project REFUND (2014-2016) we have developed decision trees for the planning and the investigation process, separately for single and strip foundations, slabs and piles. The protocols were tested in line with two actual projects. The results have been compiled in a handbook, which will support planners and other participants in a technical and economical optimized way to perform re-use of foundations.

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Wiggenhauser, Herbert; Niederleithinger, Ernst; Milmann, BorisZerstörungsfreie Ultraschallprüfung dicker und hochbewehrter BetonbauteileBautechnik10/2017682-688Aufsätze

Kurzfassung

Ein Ultraschallsystem mit großer Apertur, genannt LAUS - Large Aperture UltraSound, wird vorgestellt und die technischen Eigenschaften erläutert. Es besteht aus zwölf Prüfköpfen, die beliebig auf Betonoberflächen mit Unterdruck befestigt und jeweils als Sender oder Empfänger genutzt werden. Alle möglichen Kombinationen ergeben 132 Einzelmessungen, die zur Rekonstruktion des durchschallten Volumens genutzt werden. Das System wurde an zwei Bauwerken erfolgreich erprobt. Die Dicke einer sehr stark bewehrten Fundamentplatte eines Fallturms wurde bestimmt. Die Messungen erfolgten in einem Raster auf einer Fläche von 2,0 × 1,8 m2 und die Rückseite konnte eindeutig abgebildet werden. Weitere Anzeigen aus dem Inneren der Platte zeigen das Potenzial des Systems. An einem Brückenbauwerk wurden indirekt Verdichtungsmängel lokalisiert. Dazu wurden mit dem LAUS-System die im Brückenträger verlaufenden Spannkanäle durch fast 2 m Beton abgebildet.

Nondestructive testing of thick and highly reinforced concrete structures with ultrasound
An ultrasound system with a large aperture, called LAUS - Large Aperture UltraSound, is presented and the technical characteristics are explained. It consists of twelve sensor units which can be attached independently on concrete surfaces with vacuum and which are used as transmitters or receivers respectively. All possible combinations result in 132 individual measurements which are used to reconstruct the insonificated volume. The system has been successfully tested on two structures. The thickness of a very heavily reinforced foundation slab of a drop tower was determined. The measurements were carried out in a grid on a surface of 2.0 × 1.8 m2 and the back side could be clearly imaged. Further indications from inside the foundation show the potential of the system. Voids in concrete were indirectly located in a bridge structure. For this purpose, the LAUS system was used to image the tendon ducts running in the bridge beam through almost 2 m of concrete.

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Schuler, Frank; Breit, Wolfgang; Schnell, Jürgen; Schladitz, KatjaComputertomografie - den Fasern auf der Spur - Untersuchungen zum Faktor zur Berücksichtigung der Faserorientierung nach DAfStb-Richtlinie "Stahlfaserbeton" am Beispiel von TunneltübbingsBautechnik10/2017689-694Aufsätze

Kurzfassung

Die bildanalytische Auswertung von 3-D-Computertomografieaufnahmen ermöglicht es, die Orientierung, Verteilung und Menge von Fasern in einem zu untersuchenden Betonkörper zu bestimmen.
Der folgende Bericht befasst sich mit der praktischen Anwendung dieses neuartigen Verfahrens zur Lösung typischer Fragestellungen des Bauingenieurwesens.
Die Analyse von aus Tunneltübbings entnommenen Bohrkernen zur Untersuchung des Einflusses der Herstellart auf die Orientierung und räumliche Verteilung der Fasern zeigt beispielhaft die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens. Der Fokus der durchgeführten Arbeiten lag hierbei auf der Festlegung des anzusetzenden Faktors zur Berücksichtigung der Faserorientierung nach DAfStb-Richtlinie “Stahlfaserbeton”.

Computed tomography - tracking the fibres
An analytical method based on the image analysis of 3D-computed tomography makes it possible to determine orientation, distribution and quantity of fibers within the concrete specimen, which has to be examined. The following review focus on the practical application of this new method to answer typical questions within construction engineering.
The analysis of drill cores extracted from tunnel segments to examine the influence of production method on the orientation of fibers and their spatial distribution is only one example for the applicability of this method. In this case, the focus of the accomplished work was on the determination of the factor to consider the fiber orientation according to the DAfStb-guideline “Stahlfaserbeton” (steelfibre reinforced concrete).

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Wang, Dawei; Liu, Pengfei; Otto, Frédéric; Oeser, Markus; Balck, HenningZerstörungsfreie Bewertung der strukturellen Substanz der Asphaltbefestigung mit GeofonenBautechnik10/2017697-709Aufsätze

Kurzfassung

Die aktuell in Deutschland genutzten Verfahren zur Beurteilung der Substanz basieren vorwiegend auf der Analyse des Zustands der Oberfläche. Die Zielsetzung des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur beauftragten Forschungsprojekts “In-Motion” aus dem nationalen Innovationsprogramm Straße bestand darin, mithilfe verschiedener zerstörungsfreier Verfahren die strukturelle Substanz von Asphaltbefestigungen zu erfassen und zu bewerten. Dieser Ansatz wurde auf der Modellstraße der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) validiert; auf dem Versuchsfeld der Modellstraße wurden zyklische Belastungen mit dem sog. Mobile Load Simulator (MLS10) zur Simulation von Strukturschädigungen in der Fahrbahn aufgebracht.
Durch eine systematische Analyse von Deflektionsmessungen bei bewegter Belastung wurden Rückschlüsse auf das Tragverhalten der Asphaltbefestigungen gezogen. Dabei wurden aus den gemessenen Deflektionen physikalisch begründete Struktur- und Materialparameter rechnerisch abgeleitet. Die Rückrechnung erfolgte mithilfe der Methode der finiten Elemente, wobei insbesondere auf eine realitätsnahe Abbildung des jeweiligen Belastungszustands durch bewegte Lasten geachtet wurde. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein eigenständiges Modul erarbeitet, welches als Grundlage für eine konzeptionelle Erweiterung bestehender Pavement-Managementsysteme hin zu einer realistischeren Berücksichtigung der Substanzwerte von flexiblen Befestigungen dienen kann.

Non-destructive evaluation of the structural state of asphalt pavements with geophones
Currently in Germany, methods used to assess the state of pavement bearing capacity rely solely on observations made at the surface. However, the bearing capacity of the pavements is influenced by the pavement structure and material properties, which means the current assessment is not comprehensive. The objective of this research project “In-Motion”, which is from the national road innovation program commissioned by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, is to determine and evaluate the structural state of asphalt pavements by means of different kinds of non-invasive and non-destructive methods. The approach was validated on the full scale pavement test facilities at the German Federal Highway Research Institute (BASt); on the test section, cyclic loads were applied by the Mobile Load Simulator (MLS10) to simulate structural damage processes of asphalt pavements.
A systematic analysis of deflection measurements conducted with a moving load was used to draw conclusions about the bearing capacity of the asphalt pavement. The measured deflections were used to derive mechanically accurate structural material parameters. The back-calculation was carried out with the aid of the finite element method, whereby a realistic depiction of the respective load condition by moving loads was considered. The obtained results were used to develop an independent module which may serve as a conceptual enhancement for existing Pavement-Management-Systems due to a more realistic inclusion of in-situ characteristics of flexible pavements.

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Rodenhausen, Moritz; Obradovic, DraganStrukturdämpfung von Hybrid-Türmen für WindenergieanlagenBautechnik10/2017710-716Aufsätze

Kurzfassung

Windenergieanlagen werden in Deutschland mit immer größeren Türmen installiert. Die Anforderungen an die strukturelle Auslegung werden ebenfalls immer größer - insbesondere weil wirtschaftliche Aspekte im Fokus stehen. Da Windenergieanlagen zunehmend mit variabler Drehzahl betrieben werden, besteht bei der Auslegung der Türme ein großes Interesse, Lasterhöhungen durch Resonanzen zu vermeiden. Dieser Artikel erörtert den Einfluss der strukturellen Dämpfung auf die mechanischen Lasten von Hybrid-Türmen. Ein Vorschlag für eine vereinfachte Methode zur Berechnung der strukturellen Dämpfung von Hybrid-Türmen wird gemacht, welche durch verschiedene Messmethoden validiert wurde.

Damping of wind turbines
The hub heights of wind turbines in Germany have significantly increased over the years. The requirements for these towers are also increasing - especially due to the high focus on costs. Since turbines are increasingly installed with variable rotor speeds, there is a high incentive to avoid potential resonance issues. This article investigates the influence of the structural damping on the mechanical loads on high hybrid-towers. A new method to estimate the structural damping is proposed, which has been validated by means of a full-scale measurement campaign.

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Boller, Christian; Fox, Christian; Starke, Peter; Wu, Haoran; Doktor, Markus; Kurz, WolfgangZustandserfassung von Stahlbauwerken mithilfe akustischer und elektromagnetischer Verfahren der ZfPBautechnik10/2017717-725Aufsätze

Kurzfassung

In dem Beitrag wird dargestellt, wie man mit Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) Baustähle hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften wie auch ihres Schädigungsgrads im anrissfreien Stadium charakterisieren kann. Bei den angewandten ZfP-Verfahren handelt es sich um den Ultraschall und die Elektromagnetik. Mit der Elektromagnetik lassen sich Baustähle hinsichtlich ihrer Festigkeitsklassen unterscheiden, während mit Ultraschall mechanische Spannungen ermittelt werden, die wiederum als Basis für die Rückrechnung von Schnittgrößen herangezogen werden können. Das vorgestellte Verfahren SteBLife ermöglicht mit nur einer einzigen Werkstoffprobe die Ermittlung einer kompletten Werkstoffwöhlerlinie und unter Anwendung der ZfP-Verfahren sogar den kompletten nichtlinearen Schadensakkumulationsprozess. Statistische Verfahren runden den Prozess der Evaluierung ab. Die vorgestellten Verfahren bilden die Basis für einen Paradigmensprung im Management alternder Stahlinfrastruktur.

Health monitoring of steel structures based on acoustic and electromagnetic methods of NDT
This article describes on how to determine mechanical properties of structural steels as well as their damage condition in a pre-cracked stage using non-destructive testing (NDT) techniques. The NDT techniques considered include ultrasonics and electromagnetism. Electromagnetism allows structural steels to be differentiated regarding their yield strength while ultrasonics allows stresses to be determined which can then be taken as a basis to get acting forces determined. The SteBLife procedure being presented allows a complete S-N curve to be determined with a single specimen only and when considering NDT techniques even the complete non-linear damage accumulation process can be described. Statistical procedures do complement the evaluation process. The procedures presented do build a basis for a paradigm change in the management of ageing steel infrastructure.

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Gunreben, Yvonne-ChristinePlanungsgrundsätze von Ingenieurbauten - Einführung der RE-INGBautechnik10/2017726-729Berichte

Kurzfassung

Mit der Neuordnung des Regelwerks im Jahr 2003 des Brücken- und Ingenieurbaus war es das erklärte Ziel, die Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) im Entwurfsbereich des Brücken-, Tunnel- und Ingenieurbaus des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) in ein kompaktes Regelwerk zu überführen - die Richtlinien für den Entwurf, die konstruktive Ausbildung und Ausstattung von Ingenieurbauten (kurz: RE-ING).
Die RE-ING gelten für Planung, Entwurf, konstruktive Ausbildung und Ausstattung von Ingenieurbauwerken in der Baulast des Bundes.
Sie bündeln zum einen die Entwurfs- und Konstruktionsanforderungen für Ingenieurbauwerke der Bundesfernstraßen, die bisher in verschiedenen Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau veröffentlicht wurden, und bilden zum anderen ein umfassendes Werk für die Planung, den Entwurf, die konstruktive Durchbildung sowie die Ausstattung von Ingenieurbauwerken. Hierzu zählen auch Verstärkungsmaßnahmen an bestehenden Bauwerken.
In einem ersten Schritt wurden Verwaltungsanweisungen, Gestaltung sowie umfassende konstruktive Grundsätze, die Durchbildung sowie Ausstattungsmerkmale inklusive der Verfahrensweise bei der Planung von integralen Brücken eingeführt.

Planning principles for engineering structures - introduction of the RE-ING
When the set of regulations on bridge construction and civil engineering was reorganized in 2003, it was the stated aim to merge the Road Construction General Circulars (ARS) published by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure (BMVI) on the design of bridges, tunnels as well as engineering structures into a compact set of regulations, i. e. the RE-ING (Guidelines for the design, constructive design and equipment of engineering structures).
The RE-ING apply to the planning, design, constructive design and equipment of engineering structures for which the Federal Government is responsible.
On the one hand, they pool the design and structural design requirements for engineering structures along federal trunk roads that have been published in the different Road Construction General Circulars so far; on the other hand, they form a comprehensive work for the planning, design, constructive detailing as well as the equipment of engineering structures. Among these are also measures to reinforce existing structures.
As a first step, administrative instructions, layout and comprehensive construction principles, detailing as well as equipment characteristics, including procedures for planning integral bridges, were introduced.

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Moryson, Ralf; Herrmann, Hans-GeorgBetoScan 2.0 - Werkzeug für die proaktive LebenszyklusbetrachtungBautechnik10/2017730-735Berichte

Kurzfassung

Zunehmendes Verkehrsaufkommen, höhere Gesamtgewichte und klimatische Veränderungen haben in den letzten Jahrzehnten den Alterungsprozess der Infrastruktur verstärkt. Der daraus resultierende Anstieg der Erhaltungskosten erfordert einen optimierten Einsatz der Erhaltungsmittel der Betreiber. Basis des Erhaltungsmanagements ist ein umfassendes Wissen über den Zustand der Bauwerke. Die aktuellen Richtlinien (z. B. DIN 1076, RI-EBW-PRÜF) definieren Prüfintervalle, die üblicherweise mehrere Jahre umfassen; wobei viele Methoden der Zustandserfassung auf einer handnahen Prüfung beruhen. Ergebnisse der Zustandsbewertung werden in Kennzahlen zusammengefasst, die einen objektiven Vergleich gestatten. Die daraus ableitbare Priorisierung unterstützt die reaktive Substanzerhaltung bei der Optimierung der Ressourcen. Schädigungsprozesse können damit aber über große Zeiträume ihr destruktives Potenzial zur Entfaltung bringen. Besonders bei großen Bauwerken zieht dies einen höheren Aufwand für Prüfung und Instandhaltung nach sich. Automatisierte, multimodale Zustandserfassungssysteme, wie der hier vorgestellte BetoScan, unterstützen daher gleichermaßen Bauwerksprüfer wie Betreiber. Durch einen schnelleren Prüfprozess, höhere Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sowie eine größere Informationsbasis unterstützt BetoScan eine optimale Diagnose und fördert damit Konzepte einer proaktiven Substanzerhaltung mit dem Ziel, Schädigungsprozesse frühzeitig zu erkennen und zu beseitigen.

BetoScan 2.0 - tool for proactive lifecycle assessment
Infrastructure structures are subject to particular stress loads and a continuous aging process. Increasing traffic volumes, higher overall weights and climatic changes have intensified these stress levels over the last decades. The resulting increase of the maintenance costs requires an optimized use of resources by public authorities. The basis of each maintenance management is comprehensive information on the condition of the structures, which is recorded, evaluated and documented according to recognized standards (e. g. DIN 1076, RI-EBW-PRÜF). The current guidelines define multi-year test intervals with many methods of condition monitoring based on hand-held inspection. However, damage processes can have an effect over a long period of time with an increased expenditure of personnel and technical effort for testing and maintenance. These results are usually summarized in key figures, which stand for a specific structure and allow an objective comparison. New automated multimodal condition monitoring systems, e. g. BetoScan-System, equally support building inspectors, such as operators. They enable flexible damage diagnostics through a faster test process, higher reproducibility of the results and a greater amount of information. Thus, BetoScan can support concepts of proactive substance conservation with the goal of early detection and elimination of damage processes.

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Bautechnik aktuell 10/2017Bautechnik10/2017737-740Bautechnik aktuell

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Persönliches
: Georg Lochner verstorben

Nachrichten: Brandschutz des Jahres 2018 ausgelobt
Nachfrage nach Ingenieuren steigt immer weiter
Unterschwellenvergabeordnung

Firmen und Verbände: Keine Duldung für Luft-Lecks
DBV-Arbeitstagungen
2. DAfStb/DBV-Fachkolloquium

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik10/2017741-742Veranstaltungskalender

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 10/2017Beton- und Stahlbetonbau10/2017Inhalt

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Meyer, LarsWorte allein genügen nicht!Beton- und Stahlbetonbau10/2017635-636Editorials

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Niederwald, MichaelEinfluss des Beschichtungsmaterials auf das Zugtragverhalten von CarbonbetonBeton- und Stahlbetonbau10/2017637-645Fachthemen

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
In diesem Beitrag werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss des Beschichtungsmaterials von textilen Bewehrungen auf das Zugtragverhalten von Carbonbeton beschrieben. Zunächst werden die notwendigen Grundlagen für eine im Anschluss erläuterte Versuchstechnik aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik, die als Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA) bezeichnet wird, behandelt. Die DMA dient dazu, das temperatur- und frequenzabhängige Materialverhalten textiler Carbonbewehrungen zu erforschen. Die so gewonnenen Versuchsdaten werden verwendet, um Materialparameter für eine Modellierung des mechanischen Verhaltens der Bewehrung im Rahmen der linearen Viskoelastizitätstheorie zu ermitteln. Schließlich werden die Ergebnisse aus Zugversuchen an bewehrten Dehnkörpern unter verschiedenen Belastungsgeschwindigkeiten vorgestellt und mit theoretischen Betrachtungen zum Zugspannungs-Dehnungs-Verhalten des Bewehrungsmaterials verglichen.

Influence of the coating material on the tensile load bearing behaviour of carbon reinforced concrete
In this paper experimental and theoretical investigations, which are dealing with the influence of the coating material of carbon reinforcements on the tensile load bearing behaviour of reinforced fine-grained concrete are discussed. At first, the necessary basics about an afterwards described experimental technique from the field of aero-space technology which is called Dynamic-Mechanical Analysis (DMA) are presented. The DMA is used in order to investigate the temperature- and frequency-depending material behaviour of textile carbon reinforcements. The collected data serves for an identification of material parameters which are essential for numerical modelling of the mechanical behaviour of the reinforcement in the framework of the theory of linear viscoelasticity. Finally, the results of tensile tests with different strain-rates on reinforced concrete specimens are described and compared to theoretical considerations about the stress strain behaviour of the reinforcement material.

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Mammutprojekt auf der A7 wird mit BPO gesteuertBeton- und Stahlbetonbau10/2017645Aktuelles

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Meinhardt, MarcelAbschätzung der Rissausbreitung in StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau10/2017646-653Fachthemen

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Die Rissbildung in Beton ist ein komplexes Phänomen, welches durch äußere Lasten und Zwang hervorgerufen werden kann und somit das Last-Verformungs-Verhalten von Stahlbeton beeinflusst, sobald die Zugfestigkeit überschritten wird. Folglich ist es bedeutsam vorherzusagen, wo Risse auftreten und wie sie sich ausbreiten.
Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über die im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität der Bundeswehr München durchgeführten Experimente an Stahlbetonscheiben und -platten sowie über die wesentlichen Ergebnisse derselben. Anschließend wird auf die aktuelle Forschung des Autors eingegangen. Um ein besseres Verständnis zur Spannungsverteilung in der direkten Umgebung der Längs- und Querbewehrung zu erlangen, wird ein kleiner vereinfachter Ausschnitt einer Stahlbetonplatte in dem Finite-Elemente-Programm ANSYS modelliert. Ziel war es, die Möglichkeiten und Grenzen der Extended Finite Element Method (XFEM), welche in ANSYS zur Rissfortschrittsanalyse implementiert ist, zu evaluieren sowie den Ort der Rissinitiierung und die Rissausbreitung zu untersuchen.

Assessment of the crack propagation in reinforced concrete
Cracking of concrete is a complex phenomenon induced by direct loads or restraints affecting reinforced concrete structures as soon as the tensile strength of the concrete is exceeded. Hence it is important to predict where cracks will be located and how they will propagate.
This paper presents a short overview on the experiments on R/C-panels and slabs carried out in the Laboratory for Structural Engineering at the University of the German Armed Forces in Munich and on the results obtained. Next, the current research carried out by the author is presented. To understand the stress distribution in the direct vicinity of the longitudinal and transversal reinforcement bars a small simplified section of a R/C slab was modeled in the finite element program ANSYS. The aim is to evaluate the capabilities and limitations of the Extended Finite Element Method (XFEM) implemented in ANSYS to simulate crack growth and to determine where the crack will initiate and propagate in this region.

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Zircher, Tobias; Schulz, TobiasZerstörungsfreie Prüfung von Schutzbauteilen mit dem Impakt-Echo-VerfahrenBeton- und Stahlbetonbau10/2017654-661Fachthemen

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Militärische Einrichtungen der deutschen Bundeswehr stellen bei Einsätzen in einem Konfliktgebiet ein mögliches Ziel für Angriffe dar. Aus diesem Grund kommt der Sicherung von Infrastruktur mittels massiver Schutzbauteile eine hohe Bedeutung zu. Als Grundlage für die Entwicklung von Ingenieurmodellen zur Bemessung der Bauteile für Einwirkungen mit hohen Belastungsgeschwindigkeiten wurden Kontaktdetonationsversuche an Probekörpern, die aus Normal- und Stahlfaserbeton hergestellt sind, durchgeführt. Der durch die Kontaktdetonation erzeugte Schädigungsverlauf im Bauteil ist mittels zerstörungsfreier Prüfung untersucht worden. Ziel der Untersuchung war es, die Eignung des Impakt-Echo(IE)-Verfahrens für dieses besondere Anwendungsgebiet zu überprüfen. Die Untersuchungen zeigten, dass das IE-Verfahren zur Bestimmung der Größe des geschädigten Bereichs geeignet war, aber nicht zur Detektion der exakten Schadenstiefe an jedem einzelnen Messpunkt. In der Zukunft werden noch weitere Untersuchungen mit zerstörungsfreien Prüfgeräten wie beispielsweise dem Georadar durchgeführt.

Non-destructive testing of protective components by using the impact echo method
Military facilities of the German Armed Forces are a possible target for attacks when deployed in an area of conflict. For this reason, the protection of operational facilities by means of massive protective components is of great importance. Contact detonation tests were conducted on test specimen made from reinforced concrete as well as steel fibers reinforced concrete, aiming at developing engineering models for the dimensioning of the components with respect to impacts with high load velocities. The damage caused by the contact detonation in the component was determined by using a method of nondestructive testing. The aim of this study is to evaluate the impact echo (IE) method for this particular field of application. The investigations showed that the IE-method was suitable for determining the size of the damaged area, but not for detecting the exact damage depth at each individual measuring point. Hence future experimentations with further nondestructive test equipment, such as the georadar, will be conducted and evaluated.

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Michal, MathiasVerbund von Beton und Bewehrungsstahl bei hochdynamischer BeanspruchungBeton- und Stahlbetonbau10/2017662-669Fachthemen

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Bei dem Entwurf von Bauwerken wie Botschaften, militärischen Einrichtungen und Kernkraftwerken sind neben den planmäßigen auch außergewöhnliche Beanspruchungen wie Explosion und Impakt zu berücksichtigen. Diese Einwirkungen führen zu großen Verzerrungsraten in den betroffenen Baustoffen. Es ist bekannt, dass sich die mechanischen Eigenschaften von Stahl und Beton ebenso wie ihr Verbundverhalten mit der Belastungsgeschwindigkeit verändern. Die Kenntnis des ratenabhängigen Verbundverhaltens von Stahl und Beton ist die Voraussetzung für die nichtlineare Analyse von Stahlbetonbauteilen bei hochdynamischen Beanspruchungen, wenn Systemreserven durch plastische Lastumlagerungen ausgenutzt werden sollen, die Dichtigkeit gegen Flüssigkeiten oder Gase gewährleistet sein muss und Anforderungen an die Begrenzung der Rissbreite bestehen oder die auftretende Verformung begrenzt werden muss. Um das komplexe Zusammenwirken von Stahl und Beton bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten zu erfassen, wurden geeignete experimentelle Methoden entwickelt. Auf Grundlage der Versuchsergebnisse werden Modelle vorgeschlagen, mit denen der Einfluss der Zeit auf den Verbund beschrieben werden kann.

Bond between concrete and reinforcement under high dynamic loading
In addition to the well-planned loads during life-cicle in usual structures, buildings such as embassies, military infrastructure or nuclear power plants must withstand also threads like impact and explosion due to terrorist atacks. These dynamic loads are leading to high strain rates in the construction materials. It is well known, that the mechanical properties of concrete and steel as well as their interaction change with an increase of the loading rate. The knowledge of the rate dependent bond behavior is the condition for the nonlinear analysis of high-dynamic stressed reinforced structural components, if system reserves should be activated by the formation of plastic hinges, a sealing effect against fluids and gases has to be ensured and the crack width or the deformation should be limited. The bond behavior between steel and concrete under high loading rates has been investigated. Different test configurations have been developed and an extensive test program has been performed. The results served as a basis for the development of a model for the bond behavior, where the influence of high strain rates is considered.

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Grziwa, Ulf; Proske, TiloEinfluss räumlich streuender Materialeigenschaften auf die Zuverlässigkeit schlanker UHPC-DruckgliederBeton- und Stahlbetonbau10/2017670-681Fachthemen

Kurzfassung

Gewidmet Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner zu seinem 60. Geburtstag
In der Vergangenheit durchgeführte Untersuchungen an schlanken UHPC-Stützen mit homogenen Materialeigenschaften führten zu dem Ergebnis, dass das normativ geforderte Zuverlässigkeitsniveau für bestimmte Schlankheitswerte scheinbar unterschritten wird. Eine wirklichkeitsnahe Abbildung des Tragverhaltens derartiger Bauteile erfordert jedoch insbesondere die Berücksichtigung der Materialinhomogenität. Diese wird im Falle von faserbewehrten Betonen auch durch die ungleichmäßige Verteilung der beigemischten Fasern beeinflusst.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens der Einfluss räumlich streuender Materialparameter auf das Tragverhalten und die Zuverlässigkeit schlanker Druckglieder aus UHPC wissenschaftlich untersucht. Die Streuungen von traglast- bzw. zuverlässigkeitsbestimmenden Materialkennwerten wurden sowohl an kleinformatigen Probekörpern bestimmt als auch an Prüfkörpern ermittelt, die großformatigen UHPC-Stützen entnommen wurden. Darüber hinaus erfolgte die Analyse der Verteilung und Ausrichtung der im Beton enthaltenen Stahlfasern mithilfe eines optoanalytischen Verfahrens. Im vorliegenden Beitrag werden die wesentlichen Erkenntnisse aus den Materialversuchen sowie die Ergebnisse der Traglast- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen für schlanke UHPC-Druckglieder vorgestellt.

Influence of spatially scattered material properties on the reliability of slender UHPC columns - Dedicated to Univ.-Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner on his 60th birthday
Previous studies on slender columns made of UHPC with homogeneous material properties have led to the conclusion that the normatively required reliability level seems to be underestimated for certain slenderness values. A more realistic prediction of the load-bearing behavior of columns requires in particular the consideration of the material inhomogeneity. In the case of fiber-reinforced concrete, this is also influenced by the distribution of the fibers.
Within a recently finished DFG research project, the influence of spatially scattered material parameters on the load-bearing behavior and the reliability of slender UHPC columns was investigated scientifically. The scattering of relevant material properties was determined both on small-scale test specimens and on samples taken from large-scale UHPC elements. In addition, the distribution and orientation of the steel fibers in the concrete were evaluated by means of image analyses. This article presents the essential findings from the material tests as well as the results of the reliability analyses for slender UHPC columns.

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Schießl, Angelika; Langer, MonikaChloridbelastung in 60 Jahre alten Stahlbetonbauteilen bei der Verwendung von HolzwolleleichtbauplattenBeton- und Stahlbetonbau10/2017682-689Berichte

Kurzfassung

Eine denkmalgeschützte Kulturstätte, die im Jahr 1957 fertiggestellt wurde, wurde baulich und energetisch saniert. Die tragenden Stahlbetonbauteile waren zum Teil mit Holzwolleleichtbauplatten verkleidet bzw. geschalt. Von Holzwolleleichtbauplatten ist bekannt, dass diese bis in die 1960er-Jahre teilweise unter Verwendung chloridhaltiger Ausgangsmaterialien (z. B. Magnesiabinder) hergestellt wurden, von denen ein Korrosionsrisiko für die angrenzenden Stahlbetonbauteile ausgehen kann. Nach lokaler Entfernung der Holzwolleleichtbauplatten wurden deshalb Bauteiluntersuchungen an den betroffenen Stahlbetonbauteilen (Rippendecken, Unterzüge, Stützen) durchgeführt. Es wurden zum einen erhebliche Mängel in der Ausführungsqualität festgestellt (Kiesnester, Betondeckung lokal nicht vorhanden) und zum anderen Chloridgehalte im Beton bestimmt, die über dem nach Rili-SIB 2001 definierten unteren Schwellenwert für den kritischen Chloridgehalt lagen. Bereichsweise wurden an der Bewehrung Querschnittsverluste von bis zu rd. 10 % festgestellt. Da von Seiten des Bauherrn aufgrund des Denkmalschutzes des Gebäudes eine minimalinvasive Instandsetzung gewünscht war, wurde ein individuelles Instandsetzungskonzept entwickelt, bei dem unter Beachtung der vorliegenden Randbedingungen und in Zusammenarbeit mit dem Tragwerksplaner und dem Bauphysiker die Chloride zum Teil im Bauteil belassen wurden. Dieses Vorgehen war möglich, da durch Bauteiluntersuchungen belegt wurde, dass trotz vorhandener Chloridbelastung aufgrund der trockenen Umgebungsbedingungen im Innenbereich des Bauwerks nach anfänglicher Korrosionsinitiierung kein weiterer nennenswerter Korrosionsfortschritt stattfindet.

Chloride contamination in 60 year-old reinforced concrete elements with wood wool building panels used as lost formwork
A historically protected cultural center was built in 1957. The bearing concrete members were partly shuttered with wood wool building panels. Until up to the 1960s these panels were produced with basic materials containing chlorides (e.g. magnesia binder) which may cause a corrosion risk for the adjacent reinforced concrete members. In the examined cultural center local removal of the panels and analysis of the concrete showed significant construction defects (honeycombing, rock pockets, no concrete cover above reinforcement) und chloride contents higher than the normatively defined critical values. The reinforcement without concrete cover showed area losses up to 10 %. Since the contractor wanted a minimally invasive repair measure an individual concept was developed with all technical planers (building physicists, structural engineer, qualified repair specialist with prefunded corrosion knowledge). The principle was to leave the chlorides in the concrete members with no corrosion risk. This approach is only possible when certain conditions are met.

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