Langzeitverhalten geklebter Bauteile aus Holz und hochfestem Beton bei natürlichem Klima

Longterm‐behavior of glued full‐scale specimens made from wood and high performance concrete at natural climate conditions The advantages of the construction materials wood and concrete could be used effectively in wood‐concrete‐composite constructions. The composite structure shows optimized load carrying capacity, a better vibrational behavior, higher noise protection and a higher thermally activatable mass in comparison to constructions that are entirely made from wood. Mechanical fasteners or form fitting connections are state‐of‐the‐art for connecting timber to concrete. This leads to more or less flexible bond. By using the adhesive technology a ”rigid bond“ can be achieved and it is possible to combine the advantages of a ”dry construction method“ with the advantages of the prefabrication. The questions of the production technology and the short‐term behavior of glued wood‐concrete composite constructions were answered yet at the department of timber structures at the University of Kassel. Knowledge of long‐term behavior was missing for an application in construction practice. This was studied in the last three years in detail. The experimental und numerical investigations on full‐scale specimens and the conclusions for a practical application are reported in the following article.     

Untersuchungen zur Anwendung von UHPFRC‐Tübbingen bei der zweischaligen Tunnelbauweise

Faserbewehrter Beton wird heute zunehmend auch bei Tunnelbauwerken (Tunnelinnenschalen, Tübbinge) eingesetzt. Wesentliche Vorteile sind das hohe Tragvermögen, das daraus entstehende Einsparungspotential an herkömmlicher stabförmiger Bewehrung (Biegebewehrung, Bügelbewehrung in der Randzone), die Aufnahme von Spaltzugbeanspruchungen durch die Fasern, Rissbreitenbegrenzung, erhöhte Dauerhaftigkeit, verbesserter Brandwiderstand (insbesondere bei Verwendung von Kunststofffasern), Optimierung der Arbeitsabläufe etc. Neue Entwicklungen in der Betontechnologie haben in den letzten Jahrzehnten den faserbewehrten ultrahochfesten Beton (engl. UHPFRC – Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete) hervorgebracht. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einsatz des ultrahochfesten, stahlfaserbewehrten Betons beim zweischaligen Tübbingausbau untersucht. Als Referenzobjekt dient die derzeit im Bau befindliche Tunnelkette Perschling, die im Zuge des viergleisigen Ausbaus der Westbahnstrecke der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) in Niederösterreich errichtet wird. Ziel der statischen Untersuchung ist es, unter der Randbedingung, dass die maximalen Verformungen des C 40/50‐Normalbetontübbings gemäß Ausschreibungsstatik nicht überschritten werden, herauszufinden, inwieweit die Schalendicke durch Einsatz einer alternativen UHPFRC‐Tübbingschale reduziert und dadurch wirtschaftliche Vorteile generiert werden können. Investigations on the application of Ultra‐High‐Performance‐Fibre‐Reinforced‐Concrete (UHPFRC) tunnel segments at the double shell lining construction. Today fibre reinforced concrete is increasingly applied for tunnel construction (tunnel linings, tunnel segments). The essential benefits are e.g. the higher load bearing capacity, savings potential on the conventional bending and binder reinforcement, the absorption of splitting forces by the fibres, crack width limitation, higher durability, improved fire resistance, optimization of the workflow, etc. Beside the steel fibres carbon or glass fibres and polypropylene fibres are being added increasingly. Recent developments in concrete technology have produced the Ultra‐High‐Performance Fibre‐Reinforced‐Concrete. This work examines the use of UHPFRC at the double shell segmental lining system. As reference object serves the currently constructed tunnel chain Perschling which is part of the four track west railway route extension in Lower Austria. The aim of the analysis is the design of an alternative UHPFRC shell with minimum thickness while maintaining the constraint that the deformations are not exceeding those in the tender design with its C 40/50 reinforced concrete segments.     

Stochastische Abschätzung der Versagenswahrscheinlichkeit von Spannbetontragwerken infolge Spannungsrisskorrosion unter Berücksichtigung verschiedener Schädigungsverteilungen

Der bis 1965 hergestellte vergütete Spannstahl weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion auf. Ein Ausfall des Spannstahls in einzelnen Bauteilen während der Nutzung kann nicht ausgeschlossen werden, sowohl bei Brücken als auch bei Hochbauten. In diesem Beitrag wird mit Hilfe der Stochastik jedoch gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Versagens ohne An kün digung durch die Rissbildung bei Spannbetonbauteilen mit meh reren Spanngliedern, wie dies bei Brücken in der Regel der Fall ist, im Allgemeinen sehr gering ist. Für eine bessere statistische Aussage ist eine gezielte Untersuchung zur Feststellung des Schadenablaufs von Spannstahl im Bauwerk sehr wünschenswert. Stochastic estimation for failure probability of prestressed concrete members due to stress corrosion considering different failure processes of tendons. The hardened and tempered prestressing steel, which was manufactured by 1965, exhibits a high sensibility to stress corrosion. The loss for the bearing capacity of the individual tendon during the service life can not be excluded, both for bridges and building structures. However, in this contribution, by using stochastic method, it is demonstrated that the failure probability for existing prestressed concrete structures without prior announcement by cracking is very small. For a better statistical estimation, the inspection of the failure processes of the tendons in structures is very helpful.     

Zur Berechnung von Holz‐Beton‐Verbundträgern mit Methoden der mathematischen Optimierung

Holz‐Beton‐Verbundkonstruktionen weisen als hybride Tragwerke gegenüber reinen Holz‐ bzw. Stahlbetonkonstruktionen zahlreiche Vorteile auf. Wesentlich für die Effizienz der Hybridbauweise ist die Ausbildung der Verbundfuge. Der vorliegende Beitrag stellt ein neues Verbundelement für Straßenbrücken in Holz‐Beton‐Verbundbauweise vor, welches im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Bauhaus‐Universität Weimar entwickelt wurde. Die rechnerische Analyse der Verbundkonstruktion erfolgt — abweichend von den im Hybridbau bisher üblichen Berechnungsmethoden — unter Anwendung von Energiemethoden und Nutzung von Algorithmen der mathematischen Optimierung. Calculation of timber‐concrete composite structures using mathematical optimization methods. Timber‐concrete composite structures have many advantages over conventional timber and re inforced concrete structures. The efficiency of such hybrid structures significantly depends on the properties of the com posite joint. This article presents a novel structural element for the joint of timber‐concrete composite bridges, which was developed as part of a research project at the Bauhaus‐Universität Weimar. In contrast to standard calculation methods, an energy method and the mathematical optimization is applied for the numerical analysis of the hybrid structure.