Ansatz zur Beurteilung von chloridbelasteten Stahlbetonbauwerken mit Bewertung der Restlebensdauer

Die Sicherstellung eines ausreichenden Zuverlässigkeitsniveaus im Rahmen der Erhaltung von Bauwerken und insbesondere Betonbrücken, welche durch Verkehrs‐ und Umwelteinflüsse einer kontinuierlichen Verschlechterung im Laufe ihrer Lebenszeit unterliegen, ist in der Regel eine komplexe und teure Aufgabenstellung. Besonders in Regionen mit Streusalzeinsatz in der Winterzeit beeinflusst die Chloridbelastung sowohl den Entwurf als auch die Erhaltung der Bauwerke durch ihren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit wesentlich. In diesem Beitrag wird eine Bewertungsstrategie für die durch die Chloridbelastung hervorgerufene Zustandsverschlechterung von Betonstrukturen und deren Auswirkung auf das Sicherheitsniveau sowie die verbliebene Lebenszeit an einem Fallbeispiel vorgestellt. Hierbei werden die Entnahme von Proben, deren Untersuchung, die inverse Analyse des Eindringverhaltens und infolge die Prognose der Chloridkonzentration im Bauteil, die Vorhersage der Korrosionsentwicklung über die Zeit und schließlich die Bestimmung des gegenwärtigen und zukünftigen Zuverlässigkeitsniveaus unter Beachtung der normativ festgelegten Grenzzustände für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit behandelt. Schlussendlich werden unterschiedliche Erhaltungsstrategien in Bezug auf die zu erwartenden Lebenszykluskosten verglichen. Approach for the Assessment of Concrete Structures Subjected to Chloride Induced Deterioration The maintenance of an adequate safety level of concrete bridges under their gradual degradation due to traffic and environmental actions during service life is an expensive, problematic and questionable task. Chloride ion ingress is an important aspect of durability design and maintenance, especially in regions where winter salt application for traffic safety is common, e. g. for highways. A feasible approach for the assessment of chloride induced deterioration and its consequences on the safety level, remaining service life and thus maintenance planning will be presented by a case study. Steps include the extraction of samples, laboratory test, inverse analysis and prognosis of chloride ingress, prediction of likely corrosion propagation over time and determination of the current and future safety level with regard to code based service limit states and ultimate limit states. Finally different maintenance strategies are compared with respect to the total life cycle costs.     

Realität – Modell – Norm

Bauen stellt eine komplexe Interaktion der Gesellschaft mit der natürlichen Welt dar. Bauwerke sollen i. a. über eine sehr lange Zeit, häufig länger als ein Menschenleben praktisch nutzbar sein. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit, insbesondere Sicherheit, sind ungewöhnlich hoch und deutlich größer als in anderen Bereichen der Technik. Bauen unter den Bedingungen des ökonomischen Wettbewerbs erfordert Regeln und Richtlinien für die Beurteilung der zu erwartenden Zuverlässigkeit eines Bauwerkes. Modelle bilden die Interaktion zwischen Bauwerk und vorhandener Umgebung unter Nutzung probabilistischer Methoden näherungsweise ab. Die Beurteilung von Robustheit und Sensitivität der Modelle erhält eine steigende Bedeutung. Die Definition von allgemein anerkannten Regeln der Technik für die Bemessung von Bauwerken muss den aktuellen Bedingungen angepasst werden. Zukunftsfähige Normenkonzepte müssen sich an der Entwicklung der Entwurfsmethoden und der Informationsund Kommunikationstechnik orientieren. Vereinfachende empirische Formeln, Diagramme usw. verlieren ihre Gültigkeit auch außerhalb eingeführter Normen nicht und müssen nicht neu aufbereitet werden. Reality – Model – Code. Construction involves a complex interaction with the physical world and with society. Buildings are expected to be usable for a very long period of time, often longer than the span of a human life. The requirements with regard to reliability and security in particular, are extraordinarily high – considerably greater than in other technical fields. Construction, particularly under the pressure of free market competition, requires rules and regulations for the assessment of the anticipated reliability and performance of a building. To a certain degree, models can be used to anticipate the interaction between a building and its environment by applying probabilistic methods. The robustness and sensitivity of models therefore increasingly gains importance. The definition of commonly accepted technical rules for the design of buildings has to be matched to the current conditions. Concepts for developing design codes must be futureproofed such that the codes are complimentary to the progress of new design methodologies, and also to the innovation and development of information technology. However, traditional empirical simplifying formulas, diagrams, etc., are still valid and do not require updating.     

Gewerbliche Betriebsanlagen; Immissionsschutz; Restkompetenzen der Baubehörden

Bei gewerblichen Betriebsanlagen obliegt es der Baubeh?rde im Rahmen ihrer Restkompetenzen nur zu prüfen, ob eine ?rtlich unzumutbare Bel?stigung von Menschen durch Emissionen vorliegt. Die ?rtliche Zumutbarkeit ist nach der für das Baugrundstück im Fl?chenwidmungsplan festgelegten Widmungsart (hier: Industriegebiet) und der sich daraus ergebenden zul?ssigen Auswirkung des Bauwerks und dessen Benützung auf einen gesunden, normal empfindenden Menschen zu beurteilen. Es kommt dabei auf die Immissionsbelastung an der Grundgrenze des Nachbarn an.     

Querschnittsberechnung von Stahlbetonstäben

Viele Tragwerke aus Stahlbeton lassen sich mit Hilfe von Stabelementen berechnen. Die Einfachheit der Anwendung eines Stabelements steht im Kontrast zur Komplexität der mechanischen und mathematischen Formulierung. Die gesamte Information des realen Stabkontinuums muss auf ein linienförmiges Element projiziert werden. Dies ist insbesondere bei einer nichtlinearen Berechnung eine große Herausforderung. Gilt die Erfassung der geometrischen Nichtlinearität als gelöst, existiert für die materielle Nichtlinearität bislang noch kein etabliertes, allgemein anerkanntes Verfahren für räumliche Stäbe aus Stahlbeton. Die materielle Nichtlinearität wird im Rahmen der Stabtheorie auf Querschnittsebene erfasst. In einer Querschnittsberechnung wird der Spannungs‐ und Dehnungszustand korrespondierend zu den Schnittgrößen bestimmt. Die Grundidee des hybriden Modells ist die Aufteilung des Querschnitts in Bereiche mit einaxialen bzw. zweiaxialen Spannungs‐ und Dehnungszuständen. Der zweiaxiale Bereich wird durch Membranelemente modelliert und beteiligt sich am Abtrag aller sechs Schnittgrößen, während sich der einaxiale auf die beiden Biegemomente und die Normalkraft beschränkt. Cross‐Sectional Analysis of Reinforced Concrete Beams – A Hybrid Approach Many reinforced concrete structures can be analysed using beam elements. The simplicity of the application of beam elements contrasts the complexity of the mechanical and mathematical formulation. The whole information of the beam continuum has to be projected on an one‐dimensional element. Especially regarding a non‐linear analysis this is a big challenge. The geometrical nonlinearity is regarded as solved. Considering material nonlinearity, however, no established, generally accepted model for spatial reinforced concrete beam elements exists so far. Within beam theory, the material nonlinearity is captured on cross‐sectional level. In a cross‐sectional analysis, the stress and strain state corresponding to sectional forces is determined. The hybrid approach is based on dividing the cross section in areas with uniaxial and biaxial stress and strain states. The biaxial area is modelled by membrane elements and contributes to all six sectional forces. The uniaxial area is restricted to normal force and bending moments.     

Okavango River Bridge in Botsuana,Afrika – Elefantenzähne für den Okavango

Der Fluss Okavango im afrikanischen Botsuana mündet in ein inländisches Delta. Die dadurch entstehenden fruchtbaren Gebiete bilden die Grundlage für den einmaligen Artenreichtum der Flora und Fauna. Dies ist ein Anziehungspunkt für Touristen aus aller Welt. Zur Erschließung des nordöstlichen Teils des Deltas ist es geplant, die bestehende Fährverbindung durch eine feste Brückenverbindung als Schrägseilbrücke zu ersetzen. Um den Symbolcharakter des Bauwerks zu unterstreichen, wurden die Pylone in einer speziellen Gestaltungsidee als A‐Pylone in der Form von sich kreuzenden Elefantenzähnen entworfen. Es werden die Entwurfsgeschichte sowie wichtige Details der Konstruktion erläutert. Nach ihrer Fertigstellung wird die Okavango River Bridge die erste Schrägseilbrücke in Botsuana sein. Sie wird einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung und Entwicklung der Infrastruktur des Okavango‐Deltas leisten. Okavango River Bridge in Botsuana, Africa – Elephant tusks for the Okavango. The Okavango River in the African country Botsuana leads in a domestic delta. Due to the fact that the area is very fertile a unique species richness of flora and fauna has developed. This is a magnet for tourists from all over the world. For developing the north‐eastern part of the Delta, it is planned to replace the existing ferry service by a static link as a cable‐stayed bridge. To emphasize the symbolic character of the building the towers were designed in a special design idea as the A‐pylons in form of intersecting elephant tusks. It is the design history, as well as important details of the construction explained. After completion, the Okavango River Bridge will be the first cablestayed bridge in Botsuana. It will make a significant contribution to improving and developing the infrastructure of the Okavango Delta.     

Ein aktueller Schadensfall durch Terrassenbruch und seine Lehren

Bei der Montage eines schweren stählernen Fachwerkträgers von 78 m Länge auf einer festen Rüstung wurden im Bereich zahlreicher Knotenpunkte Terrassenbrüche von bis zu 600 mm Länge bemerkt. Diese bereits beim Schweißen in der Werkstatt aufgetretenen Brüche führten zum Verlust der Tragfähigkeit des Trägers. Im Beitrag wird auf die Ursachen der Terrassenbrüche und auf die Sanierung eingegangen. Insbesondere erscheinen Schlussfolgerungen für die Normung unumgänglich, um eine Wiederholung derartiger Schäden zu vermeiden. A current case of damage by lamellar tearing and its teachings. During the assembling process of a heavy steel truss girder of 78 m length on a scaffold, at numerous nodal points lamellar fractures up to 600 mm extension were detected. These fractures, appeared due to welding in the workshop, lead to the loss of load bearing capacity. The paper deals with the reasons of lamellar fractures and with the rehabilitation of the girder. In particular, conclusions regarding the standardization appear unavoidable to prevent the recurrence of such damages.     

Bemessung von Stahlbauten für Anprall‐ und Explosionslasten

Die zunehmende Gefahr von Anschlägen und Industrieunfällen haben zu neuen Anforderungen an die Auslegung und Bemessung von Bauwerken geführt. Diesen neuen Anforderungen wird derzeit in Normen jedoch nur unzureichend Rechnung getragen. Insbesondere für Bauwerke in Stahl‐ und Verbundbauweise führen die gegenwärtig üblichen Auslegungskonzepte nicht zu wirtschaftlichen Bemessungen. Das bauforumstahl hat daher in Zusammenarbeit mit dem Institut für Stahlbau der RWTH Aachen und HOCHTIEF Construction AG einen Bemessungsleitfaden für Anprall‐ und Explosionslasten erarbeitet, mit dem die Möglichkeiten des Werkstoffes Stahl wesentlich effizienter ausgenutzt werden können. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Elemente dieses Leitfadens vorgestellt, der sowohl eine Bewertung von Entwurfsstrategien für robuste Bauwerke enthält, als auch ein Bemessungskonzept zur Auslegung von Stahlbauten gegen spezifische kurzzeit‐dynamische Einwirkungen bereitstellt. Design of steel structures against impact and blast loads. The increasing threat of terroristic attacks as well as industrial hazards have led to new demands for the conception and design of buildings. Current standards, however, do not provide sufficient guidance to cope with these new requirements. Particularly for steel and composite structures there is a lack of appropriate and therefore economic design concepts. Hence, bauforumstahl in cooperation with the Institute for Steel Structures at RWTH Aachen University and HOCHTIEF Construction AG has published a new design guide to exploit the capabilities of steel more efficiently. This paper presents the main aspects of this design guide. It includes the assessment of strategies for robust structures and a concept to design steel structures against specific high dynamic loads.     

Korrosionsmonitoring von Stahlbetonbauwerken als Element des Lebensdauermanagements

Da korrosionsinduzierte Schäden an Bauwerken im Laufe der Zeit zu immensen Kosten führen, sind die sichere Beurteilung des Korrosionsrisikos und eine frühzeitige Erkennung und zuverlässige Vorhersage der Bewehrungskorrosion Schlüsselaufgaben des Bauwerksmanagements korrodierender Spann‐ und Stahlbetonbauwerke. Eine Bewertung des Korrosionszustands wird durch die Bauwerksüberwachung (Monitoring) objektiv möglich. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer kurzen Einführung zum monitoringbasierten Lebensdauermanagement die Entwicklung, Erprobung und Optimierung neuartiger kalibrierungsfreier Miniatursensoren zur Erfassung der Bewehrungskorrosion in Betonbauteilen vorgestellt. Mit diesen vielseitig einsetzbaren Korrosionsstellvertretersensoren, die aus mehreren im Bereich der Betonüberdeckung angeordneten, 0,065 mm bis ca. 0,5 mm dünnen Stahldrähten bestehen, kann das Eindringen der Depassivierungsfront in den Beton einfach, zuverlässig und kostengünstig überwacht werden. Basierend auf umfangreichen Untersuchungen im Labormaßstab und der Anwendungserprobung im Zeitraum von mehr als sechs Jahren werden die Erkenntnisse und Weiterentwicklungen der Drahtsensorik präsentiert und diskutiert. Corrosion Monitoring as an Element of Service‐Life‐Management Application of innovative filament sensors for rebar corrosion survey Since corrosion induced damages at civil structures result in enormous costs over lifetime, the assured assessment of the corrosion risk and an early identification and reliable prognosis of rebar corrosion are key tasks of the building management of corroding prestressed and steel reinforced concrete structures. Here an evaluation of the corrosion state is objectively possible by means of Structural Health Monitoring (SHM). In this contribution after a brief introduction of monitoring based service‐life‐management, the development, testing and optimization of novel calibration‐free miniature sensors for the detection of rebar corrosion in concrete members are introduced. By means of these versatile corrosion dummy sensors, made from several 0,065 mm up to 0,5 mm thin steel filaments and mounted within the concrete cover, the penetration of the depassivation front into concrete can be observed easily, reliably and cost effectively. Based upon various investigations in the lab scale and application testing during the time period of six years, the findings and further developments of the filament sensor will be presented and discussed.     

Über die Querkrafttragfähigkeit des Betongurts von Verbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen

Im folgenden Teil 2 wird ein Nachweiskonzept für den Betongurt im Öffnungsbereich vorgestellt. Es basiert auf den im Teil 1 erläuterten Ergebnissen der umfangreichen rechnerischen und experimentellen Untersuchungen. Das Nachweiskonzept sieht entsprechend den verschiedenen im Versuch beobachteten Versagensarten drei Querkraftnachweise für den Betongurt vor, wobei die Querkrafttragfähigkeiten in Anlehnung an die bekannten in DIN 1045‐1 angegebenen Formeln nachgewiesen werden. Damit kann auch die festgestellte lokale Wirkung der Kopfbolzendübel als Querkraftbewehrung berücksichtigt werden. Die Ermittlung der einwirkenden Querkräfte des Betongurts erfolgt anhand der Steifigkeiten des oberen und unteren Teilträgers und der Steifigkeit des Betongurts. On the Shear‐Bearing Capacity of the Concrete Slab of Composite Beams in the Region of Large Web Openings – Part 2: Design Concept In part 2 of the report, a concept for the design of the concrete slab in the region of web openings is presented. It is based on the results of the extensive experimental und numerical investigations which are described in. Resulting from the different occurring failure modes of the concrete slab, three critical shear‐bearing capacities have to be considered. These shear‐bearing capacities are calculated according to the formulas of DIN 1045‐1. In this way, the effect of the headed studs acting as local shear reinforcement can be included. The shear forces of the concrete slab are calculated depending on the stiffness of the top and bottom chord, as well as by the stiffness of the concrete slab.     

Zur Entwicklung und zum Einsatz des Liquid‐V‐Dampers zur Tilgung von vertikalen Brückenschwingungen – Teil 1 – Mechanische Grundlagen und Wirkungsweise

Die Kenntnis über das dynamische Verhalten von Bauwerken gewinnt immer mehr an Bedeutung. Dies trifft insbesondere auf Brücken zu, die durch den Einsatz von hochfesten Materialien sowie komplexen Computerprogrammen schlanker und leichter denn je geplant und gebaut werden können. Dadurch wird die Berücksichtigung dynamischer Kriterien in der Planung und Bauwerksüberwachung unumgänglich. Eine Möglichkeit der Minimierung der auftretenden Schwingungen ist die Anordnung von Schwingungsdämpfern am Tragwerk, die bis dato hauptsächlich in der Form des Masse‐Feder‐Dämpfers realisiert wurden. In diesem zweiteiligen Beitrag soll der alternative Einsatz von Flüssigkeitsschwingungstilgern in V‐Form (Liquid‐V‐Damper) gegen vertikale Brückenschwingungen speziell für den Einsatz bei Fachwerkbrücken dargestellt werden. Dabei wird der Schwerpunkt im vorliegenden ersten Teil des Beitrages auf die mechanische Wirkungsweise gelegt, der zweite Teil beschäftigt sich mit den zugehörigen Versuchen sowie der praktischen Anwendung der Tilger. Auf die baupraktische Einsatzmöglichkeit der Liquid‐V‐Damper wird dabei ein besonderes Augenmerk gelegt. Development and use of the Liquid‐V‐Damper against vertical bridge vibrations. Part 1 – Mechanical basics and mode of operation. Nowadays the acknowledgment of the dynamical behavior of structures, in special for bridges, becomes more and more important because of the use of high strength materials and complex computer simulations. Due to that reasons these structures can be planed and build more slender and light weighted than ever. So the consideration of dynamical effects in the planning phase and the structure monitoring is indispensable. One possible method to reduce structural vibrations is the arrangement of dampers on the structure. The common type of dampers is the mass‐spring damper. In this two‐part paper the alternative use of tuned liquid column damper (Liquid‐V‐Damper) against vertical bridge vibrations in special designed for truss bridges is presented. The presented first part concerns with the mechanical mode of operation, the second part will present the corresponding testing series and the practical tuning of the damper. Special attention is paid to the practical use of the Liquid‐V‐Damper.     

Gelenke im Massivbau

Gelenkige Verbindungen im Massivbau wurden bereits vor 130 Jahren entwickelt und seitdem in vielen Bauwerken erfolgreich eingesetzt. 1880 verwendete Köpke erstmalig so genannte Wälzgelenke beim Bau einer Naturstein‐Gewölbebrücke. Weitere Entwicklungen folgten zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts vor allem in Frankreich durch Freyssinet (Betongelenke ohne Bewehrung des Gelenkhalses) und Mesnager (Betonfedergelenke). Die guten Erfahrungen bezüglich der Funktionalität und die wirtschaftlichen Vorteile führten in Frankreich zu einem intensiven Einsatz von Betongelenken, vor allem beim Bau von Stahlbetonbogenbrücken und von massiven Dreigelenkbögen für Hallentragwerke. Aber auch in Deutschland, in den USA und vor allem in der Schweiz wurden Betongelenke verwendet. Durch die Arbeiten von Fritz Leonhardt (Deutschland), E.O. Fessler (Schweiz) und G.D. Base (Großbritannien), welche bis heute international den Stand der Technik definieren, erlebten die Betongelenke in den sechziger Jahren eine Renaissance. Die Bemessungsregeln Leonhardts wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens hinsichtlich der heute bekannten Forschungserkenntnisse überarbeitet. Damit wird eine Bemessung von Betongelenken auf Basis des heute bauaufsichtlich eingeführten Regelwerks ermöglicht. Concrete Hinges Articulated connections consisting of concrete (concrete hinges) have already been developed 130 years ago and since then they were used successfully in many constructions. In 1880 Claus Köpcke (Dresden) was the first who used so called saddle bearings for a natural stone‐arched bridge. At the beginning of the 20^th century further developments, especially in France by Freyssinet (concrete hinge without reinforcement in the throat of the hinge) and Mesnager (concrete hinge with heavy reinforcement in the throat of the hinge) have been made. The good experiences in the functionality and the economical advantages led to numerous use of concrete hinges in practice, especially in constructions of reinforced concrete arched bridges and threehinged arches for hall trusses. But concrete hinges were also used in Germany, in the USA and particularly in Switzerland. In the 1960 the works by Fritz Leonhardt (Germany), E.O. Fessler (Switzerland) and G.D. Base (Great‐Britain), which define the international state of the art till today, led to a renaissance of concrete hinges. The design rules given by Leonhardt have been adapted to the current state of knowledge within a research project. Therewith the design of concrete hinges based on the today established rules will be possible.     

Universelle Energiekennzahlen für Deutschland — Teil 3: Spezifischer Energieverbrauch für zentrale Warmwasserbereitung und Relation zum Heizenergieverbrauch

Die Universellen Energiekennzahlen für Deutschland beinhalten 1/4 Million Gebäude‐Energieverbrauchskennzahlen der BRUNATAMETRONA‐Gruppe, welche während der vergangenen sechs Jahre erhoben wurden. In bisherigen Analysen wurde der Verbrauch für Raumheizung und für zentrale Warmwasserbereitung zusammengefasst. Hier wird der Energieverbrauch für die zentrale Warmwasserbereitung aufgeschlüsselt und adressiert dessen steigende Bedeutung am Gesamtenergieverbauch im Kontext des allgemein verbesserten Sanierungsstandes und der gestiegenen Energieeffizienz von Wohngebäuden. Der typische absolute Energieverbrauch zur Warmwasserbereitung reduziert sich von wenig energieeffizienten Gebäuden hin zu sehr energieeffizienten Gebäuden um gut die Hälfte, nämlich von etwa 40 kWh m^—2 a^—1 auf etwa 15 kWh m^—2 a^—1 (Mediane), während andererseits der relative Anteil des Energiebedarfs zur Warmwasserbereitung von 15 auf 35 % und damit auf mehr als das Doppelte ansteigt. Die Erkenntnis, dass die Warmwasserbereitung in gut wärmegedämmten Gebäuden ein Drittel des Heizenergieverbrauchs übersteigen kann, unterstreicht die Notwendigkeit der verbrauchsgerechten Erfassung von Warmwasser für eine möglichst große Verteilgerechtigkeit der Energiekosten und eine exakte Abgrenzung der Warmwasserbereitung von der Raumheizung für energetische Analysen. Zusätzlich wird eine Methode der angewandten Mathematik zur automatisierten Kennzahlbildung für beliebige Datengesamtheiten vorgestellt. Universal energy ratings for Germany — Part 3: specific energy consumption for central water heating and the relation to heating energy consumption. The universal energy ratings for Germany include about a quarter of a million energy consumption figures for buildings recorded by the BRUNATA‐METRONA Group over the last six years. In previous analyses the consumption for space heating and central hot water heating have been combined. Now figures have been broken down to show the energy consumption for central water heating, reflecting its increasing significance to overall energy consumption in the context of the general improvements in renovation levels and the increased energy efficiency of residential buildings. The typical absolute energy consumption for water heating is reduced from buildings with low energy efficiency levels to very energy‐efficient buildings by more than half, i.e. around 40 kWh m^—2 a^—1 compared with around 15 kWh m^—2 a^—1 (median values), while the relative proportion of the energy consumption used for water heating rises from 15 % to 35 %, more than double. The finding that water heating in well thermally‐insulated buildings can represent a third of the heating energy consumption, and in future may rise to as much as half, underlines the necessity of determining the amount of hot water according to use, giving a breakdown of energy costs that is as accurate as possible and precisely differentiating water heating from space heat ing for energy analysis purposes. In addition, an applied mathematics method is proposed for the automated compilation of figures for any desired body of data.     

Robuste Stahlbauten bei Brandbelastungen

In diesem Aufsatz werden die Aspekte des baulichen Brandschutzes vorgestellt, bei denen die Robustheit der Tragkonstruktion eine zentrale Rolle spielt. Erläutert wird das Konzept des kontrollierten Einsturzverhaltens bei eingeschossigen Gebäuden. Außerdem wird die Robustheit von mehrgeschossigen Gebäuden diskutiert und exemplarisch an drei Beispielen vorgestellt. Robustness of steel constructions under fire load. In this article some applications of fire safety engineering are presented, where the concept of structural robustness plays a major role. First the collapse mode analysis of single‐storey buildings is explained and its application to industrial halls. Then the robustness in multi‐storey buildings is briefly discussed where the examples of local collapse of beam, column and wind bracing are presented.     

Entwicklung eines baupraktischen Näherungsverfahrens zur Beurteilung der Zuverlässigkeit von Massivbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse von Bauwerksüberprüfungen

Im vorliegenden Teil 2 des Beitrags wird die Entwicklung des baupraktischen Näherungsverfahrens für die Beurteilung der Zuverlässigkeit von Massivbrücken im Rahmen der RI‐EBW‐PRÜF vorgestellt. Wesentlicher Inhalt ist dabei die Modellierung der Modellunsicherheit Bauwerksprüfer, da die Bewertung der Mängel und Schäden an einem Brückenbauwerk durch den jeweiligen Bauwerksprüfer einen entscheidenden Einfluss auf die Zustandsbewertung hat. Zudem wird auf die Dimensionsanalyse von Grenzzustandsfunktionen näher eingegangen, da damit bei geschickter Normierung eine allgemein gültige Anwendung des Verfahrens erreicht werden kann. Die Anwendung des Verfahrens erfolgt mit einem Software‐Tool, das abschließend vorgestellt wird. In Teil 1 des Beitrags wurden die Grundlagen des Verfahrens sowie die Entwicklung der veränderten stochastischen Material‐ und Geometrieparameter infolge Schädigung behandelt. Development of an Approximation Procedure for a Structural Reliability Assessment of Reinforced Concrete Bridges on the Basis of the Results from Bridge Inspection Part 2 of the paper shows the development of the approximation procedure for the reliability assessment of reinforced concrete bridges according to RI‐EBW‐PRÜF. An essential part of this is the development carried out by the model uncertainty bridge inspector, as the respective bridge inspector's individual assessment of the damage of a bridge has a decisive influence on the condition evaluation. Furthermore, the dimensional analyses of ultimate limit states are shown, as the general use of the developed methodology can be achieved with an ingenious standardization. The application of the procedure with the developed software tool is presented in conclusion. Part 1 of the two papers describes the basics of the methodology and shows the development of the stochastic models for the material and geometry parameters which have changed as a result of damage.     

Netzgenerierung von Netzwerkbogenbrücken

Nachdem der Netzwerkbogen über Jahrzehnte nahezu unbeachtet blieb, bildet er heute einen immer beliebteren Bestandteil des Brückenbaurepertoires. Seine statischen Vorteile überzeugen mehr und mehr Brückenbauverwaltungen, so dass in aller Welt zahlreiche neue Netzwerkbogenbrücken entstehen. Umso interessanter werden Hinweise für einen einfachen, raschen und nahezu optimalen Vorentwurf, gerade für “Einsteiger” auf dem Gebiet. Die größte Schwierigkeit beim Entwurf ist die Hängeranordnung, die durch Variablen wie Anzahl der Hängersets, Anzahl der Hänger pro Set sowie Neigungswinkel und Position jedes Hängers beschrieben wird. Anstatt der sehr aufwendigen Bestimmung von Lage und Neigung jedes einzelnen Hängers empfiehlt sich die Verwendung von Generierungsvorschriften für den Entwurf des gesamten Hängernetzes. Die gängigsten Generierungsverfahren Rautennetz, konstante Winkeländerung, konstanter Abstand sowie radiale Hängeranordnung werden erläutert und beurteilt. Letztendlich kristallisiert sich die radiale Hängeranordnung als eine Methode heraus, die auf sehr einfache und schnelle Art und Weise zu einer statisch sehr vorteilhaften Hängeranordnung führt. Generation of network arch hanger arrangements. After the network arch remained almost completely unnoticed for decades, it now constitutes an increasingly popular element of today's bridge construction repertory. Its structural advantages convince more and more bridge authorities, so that numerous new network arches are built all over the world. This circumstance calls for straight‐forward and quick ways to nearly optimal preliminary designs, especially for engineers who are new to this type of bridge. The biggest design challenge is the hanger arrangement that depends on the number of hanger sets, number of hangers per set as well as the hanger slope and hanger position. Instead of determining the geometry of each hanger individually, it is recommended to use general generation methods. The most common generation methods rhombus net, constant angle change, constant distance as well as the radial arrangement are discussed and evaluated. Ultimately, the radial arrangement turns out to be a very easy and fast method to obtain structurally very advantageous hanger arrangements.     

Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonträgern

Auch nach vielen Jahren teilweise intensiver Forschung wird die Bestimmung des Querkraftwiderstands von Stahl‐ und Spannbetonträgern in der Fachwelt weiterhin rege diskutiert. Dies liegt einerseits an der Komplexität des Problems, andererseits an der Weiterentwicklung von Bauweisen und Baustoffen sowie den veränderten Fragestellungen. Im vorliegenden Beitrag wird ein dreistufiges Vorgehen präsentiert, das die Bemessung, die Überprüfung und die detaillierte rechnerische Beurteilung von Bauteilen unter Querkrafteinwirkung umfasst. Im Zentrum stehen die Verallgemeinerten Spannungsfelder, die sich insbesondere für die vertiefte Untersuchung und die generelle Überprüfung eines Tragwerks eignen. Die entsprechenden Festlegungen sind durch Versuche gut abgesichert und so aufbereitet, dass sie sich für die Anwendung in der Ingenieurpraxis eignen. Die auf dieser Grundlage ermittelten Querkraftwiderstände werden denjenigen nach den Normen DIN 1045‐1 und Eurocode 2 gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass eine Überprüfung der Normvorschriften angebracht wäre. Generell soll der Beitrag zur Diskussion und weiteren Entwicklung der nationalen und internationalen Normen beitragen. Shear Strength of Structural Concrete Beams Even after many years of in‐depth research, the determination of shear strength of structural concrete beams is still in discussion. The reasons for that are, on the one hand, the complexity of the problem and, on the other hand, further developments of structural systems and building materials as well as new questions arising from the evaluation of existing structures. In this contribution a structured procedure including design, detailed analysis and elaborate assessment of structural concrete members subjected to shear is presented. The focus is on the Generalized Stress Field Approach which particularly enables a profound analysis and a general evaluation of a structure. The corresponding definitions are well supported by experimental results and arranged to be easily used in practical application. Shear strengths calculated on the basis of this method are compared to results according to DIN 1045‐1 and Eurocode 2. It shows that a re‐evaluation of the code provisions is well appropriate. Basically, this contribution may be regarded as a contribution to the discussion about the development of national and international codes.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Auswirkungen auf den Betonfertigteilbau

Die europäische Harmonisierung der technischen Regelwerke im Bauwesen schreitet nicht nur bei den Produktnormen, sondern auch bei den Bemessungsnormen für den konstruktiven Ingenieurbau unaufhaltsam voran. Während die meisten europäischen Länder jedoch schon im Laufe des Jahres 2010 die Umstellung auf die europäischen Bemessungsnormen vollzogen haben, wird die Anwendung der Eurocodes in Deutschland erst 2012 verbindlich werden. Der folgende Beitrag befasst sich mit den Auswirkungen auf Betonfertigteile bei einer Bemessung nach Eurocode 2 Teil 1‐1 und Teil 1‐2 und gibt einen Überblick, wie sich die europäischen Produktnormen für Betonfertigteile in das neue Regelwerk einordnen lassen. The Eurocode 2 for Germany – Impacts on Precast Concrete Constructions The accelerating harmonization of European technical standards does not only concern the product standards, but also the standards for the design of structures. Whereas most European countries have implemented the European design standards during 2010, in Germany the application of the structural Eurocodes will be mandatory not until 2012. The following article deals with the impacts on precast concrete constructions resulting from the application of the new Eurocode 2 part 1‐1 and part 1‐2 also regarding the harmonized European standards for precast concrete products.     

HiFIT – Technische Entwicklung und Anwendung

Das Verbundprojekt REFRESH bot in den vergangenen drei Jahren eine ideale Plattform für die theoretische und experimentelle Weiterentwicklung des HiFIT (high frequency impact treatment)‐Verfahrens. So konnten sowohl die Behandlungsparameter an umfangreichen Schweißproben optimiert als auch ein industrietaugliches Gerätedesign unter Einbeziehung zahlreicher Anwendungsfälle aus der Praxis der Industriepartner entwickelt werden. Effizienz, Ergonomie und die Qualitätssicherung standen bei der Entwicklung im Vordergrund. Die Beurteilung der Anwendbarkeit des Verfahrens und die Anwendung selbst sollten im Sinne einer allgemeinen Qualitätssicherung und zur Quantifizierung des zu erwartenden Behandlungserfolgs von geschultem Personal durchgeführt werden. Letzteres gilt nicht nur im Speziellen für das HiFIT‐Verfahren, sondern generell für alle Nachbehandlungsverfahren. Hinter dem Markennamen HiFIT steht ein ganzheitliches Lösungskonzept mit rechnerischen Analysetools, Nachbehandlungswerkzeugen, Schulung und Consulting zur effizienten Steigerung der Betriebsfestigkeit neuer und bereits im Einsatz befindlicher Schweißkonstruktionen. HiFIT – Technical development and application. In the past three years the HiFIT technology for application on welded parts has been investigated in the REFRESH project. Many treatment parameters have been tested. Using prototype devices a lot of experience has been gained by treatment of several parts in cooperation with the project partners. The design of the HiFIT device is optimized for industrial application where efficiency, ergonomics and quality assurance are the main topics. An application benchmark of HiFIT and the treatment should be done only by specially trained employees. This restriction is not only HiFIT specific. The trademark HiFIT means a solution for improvement of fatigue strength of new and cyclic pre‐damaged welded structures. The solution contains assessment of fatigue strength, treatment devices, training and consulting.     

Grundlagen und Entwicklung von stochastischen Modellen zur Beurteilung der Schädigung von Massivbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse von Bauwerksüberprüfungen

In zwei Beiträgen wird ein auf der Zuverlässigkeitstheorie basierendes probabilistisches Verfahren für eine schnelle Bewertung der Tragfähigkeit eines geschädigten Stahlbetonbrückenbauwerks vorgestellt. Es ersetzt keine statische Nachberechnung, unterstützt jedoch den Bauwerksprüfer noch während der Prüfung gemäß DIN 1076 und lässt eine schnelle Entscheidung über die Art und Weise einer ggf. erforderlichen Nutzungseinschränkung noch vor einer Nachberechnung zu. Mit dem Verfahren ist es möglich, eine verbesserte Bewertung über die Auswirkung von Schäden und Mängeln an Stahlbetonbrücken auf deren Tragfähigkeit im Rahmen einer handnahen visuellen Bauwerksprüfung zu erreichen. Teil 1 behandelt die Grundlagen des Verfahrens sowie die Entwicklung der veränderten stochastischen Material‐ und Geometrieparameter infolge Schädigung. In Teil 2 wird die Modellunsicherheit “Bauwerksprüfer” sowie das baupraktische Näherungsverfahren für eine Anwendung im Rahmen der RI‐EBW‐PRÜF vorgestellt. Basics and Development of Stochastic Models for a Structural Reliability Assessment of Reinforced Concrete Bridges on the Basis of the Results from Bridge Inspection A probabilistic method based on the reliability theory allows a quick assessment of the load bearing capacity of damaged reinforced concrete bridges. The aim is to support the bridge inspection engineer during the bridge inspection according to DIN 1076 and not to replace a static recalculation. It should allow a quick decision as to whether or not a restriction of the crossing traffic is necessary. With this method it is possible to achieve a better assessment of the influence of damages on reinforced concrete bridges which are seen in a visual bridge inspection. Part 1 of the two papers describes the basics of the methodology and shows the development of the stochastic models for the material and geometry parameters which have changed as a result of damage. In Part 2 the model uncertainty for the bridge inspector and the practical use in accordance with the RI‐EBW‐PRÜF are shown.     

Zum Durchstanzen von Flachdecken nach Eurocode 2

Die Regelungen zur Durchstanzbemessung im Eurocode 2 basieren im Wesentlichen auf den Modellvorstellungen in Model Code 90, der die Durchstanztragfähigkeit auf die Querkrafttragfähigkeit zurückführt. Nach Versuchsauswertungen ist diese Analogie für punktgestützte Platten jedoch nicht in jedem Fall zutreffend. Insbesondere für bügelbewehrte Platten ist bei der Bemessung nach Eurocode 2 ein Sicherheitsdefizit möglich, und es erscheint eine Anpassung der Bemessungsgleichungen zwingend erforderlich. Dieser Beitrag erläutert die Sicherheitsdefizite und schlägt verbesserte Bemessungsgleichungen vor. Punching of Flat Slabs according to Eurocode 2 The punching shear provisions according to Eurocode 2 are based on the design recommendations in Model Code 90 where no differentiation between shear and punching shear design is made. This approach is not fully confirmed by test results for flat slabs. In particular for flat slabs with stirrups as shear reinforcement some design provisions according to Eurocode 2 do not achieve the required safety level. Therefore adjustments to the design equations seem to be necessary. In this paper the Eurocode 2 provisions are critically reviewed and improved design regulations are proposed.