Teilsicherheitsfaktoren für die Berechnung von Großkraftwerken

Die Baustrukturen von Großkraftwerken werden in Deutschland u. a. auf Basis der VGB‐Richtlinie R 602 U berechnet und bemessen. In dieser Richtlinie sind unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Großkraftwerksbaus Einwirkungen und Teilsicherheitsfaktoren definiert. Während die Lasten auf diese Randbedingungen abgestimmt wurden, hat man die Teilsicherheitsfaktoren auf der Lastseite aus der DIN 1055‐100 entnommen und lediglich die Kombinationsbeiwerte angepasst. Diese Sicherheitsbeiwerte tragen jedoch den speziellen Randbedingungen eines Kraftwerks oder Schwerindustriebaus nur bedingt Rechnung. Im Rahmen des Beitrags werden die Teilsicherheitsbeiwerte auf der Einwirkungsseite – insbesondere für das Konstruktionseigengewicht – für die Bemessung von Stahlbetonteilen vor diesem Hintergrund kritisch diskutiert und ein optimierter, wissenschaftlich abgesicherter Vorschlag unterbreitet. Partial Safety Factors for the Design of Power Plants In Germany power plants are designed in accordance to VGB regulation R 602 U. In this code load actions and partial safety factors are applied taking the special characteristics of power plants into consideration. The actions are defined regarding these circumstances, however the safety coefficients are assumed according to DIN 1055‐100 and only the combination coefficients are adjusted. However it has to be recognized that the partial safety factors in DIN 1055‐100 are calibrated for building constructions and thus do not consider the specialities of power plants in an adequate manner. In this paper the partial safety factors for the design of power plants and other heavy industry buildings are discussed for structural concrete elements and a scientific based optimized approach for the safety factor for dead load is presented.     

Zur Querkraftgefährdung bestehender Spannbetonbrücken

Zur Formulierung einer Handlungsanweisung wurden in Teil I die geänderten Lastannahmen für Brücken nach DIN Fachbericht 101 mit den Belastungsklassen nach alten Normen verglichen und gezeigt, wie anhand aktueller Verkehrszahlen die Lastansätze modifiziert werden können. Der aktuelle Brückenbestand in Hessen wurde mit der Straßeninformationsbank (Teilprojekt Bauwerksdaten) ausgewertet, um Klassifizierungs‐ und Bewertungskriterien zu erarbeiten. Zur Beurteilung des Querkraftwiderstandes wurden die Grundlagen der Querkraftbemessung nach DIN 1045, DIN 4227, DIN Fachbericht 102 und aus der Literatur gegenübergestellt. In Teil II werden Verfahren zur nachträglichen Verstärkung von Querschnitten und Tragsystemen mit zu geringer Querkrafttragfähigkeit zusammengestellt. Des Weiteren werden verschiedene Varianten der Modellierung verglichen, die bei der linearelastischen Schnittgrößenermittlung nach der Finite‐Elemente‐ Methode verwendet werden. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden schließlich Empfehlungen für eine Handlungsanweisung zur Beurteilung querkraftgefährdeter Brückenbauwerke formuliert. Shear‐Vulnerability of Existing Pre‐Stressed Concrete Bridges In Part I, to formulate an operation directive the revised load assumptions for bridges of DIN Technical Report 101 are compared with the loading classes according to old standards and it is demonstrated, how the loading models can be modified based on actual traffic data. The current bridge asset in the Federal State of Hesse is evaluated using the “Road Information Database (Sub‐Project: Structural Data)” in order to work out classification and evaluation criteria. Regarding the assessment of the shear load‐bearing capacity the fundamentals of the shear load design models of DIN 1045, DIN 4227, DIN TR 102 and from the literature are compared. In Part II, the procedures for the subsequent strengthening of cross‐sections and structural systems with a low shear load‐bearing capacity are compiled. In addition, different types of finite element modelling are compared used for the calculation of the linear‐elastic internal forces. Finally, based on the findings recommendations are formulated for an operation directive in regard to the assessment of shear‐vulnerable bridges.     

Stahlbetonbauteile unter einer kombinierten Beanspruchung aus Last und zentrischem Zwang

Im Allgemeinen führt eine linear elastische Berechnung von Biegebauteilen zu brauchbaren und hinreichend genauen Ergebnissen bei der Bestimmung der Schnittgrößen als Grundlage für die Bemessung der Querschnitte. Grundsätzlich anders verhält es sich dagegen mit den Schnittgrößen infolge von Zwang und den Durchbiegungen, die beide von den absoluten Steifigkeiten abhängig sind. Daher sind in diesen Fällen für eine realitätsnahe Berechnung nichtlineare Verfahren anzuwenden. Dabei sind die Einflüsse aus einer Rissbildung (Steifigkeitsabfall) sowie aus dem Kriechen und Schwinden des Betons zu berücksichtigen. Auf eine besondere Problemstellung führt dabei die kombinierte Beanspruchung infolge von Last und Zwang. DIN 1045‐1 enthält Näherungen als Regelungen, sowohl für die Begrenzung der Durchbiegungen, als auch der Rissbreiten unter einer kombinierten Beanspruchung. Es stellt sich u. a. die Frage nach deren Gültigkeitsgrenzen. Reinforced Concrete Elements subjected to a Combined Effect of Action due to Load and Centric Restraint In general a linear elastic analysis for bending members is useful and suitable for the determination of internal forces and moments as basis for design. This is fundamentally different in case of internal forces due to restraint and deflections, which requires a realistic non‐linear calculation. The influences of cracking, creeping and shrinkage definitely have to be considered. A special problem results from the combined subjection to load and restraint. Concerning this matter, the standard DIN 1045‐1 comprehends approximate rules for the deflections as well as for the crack control under the combined effects. The point is their limit of validity.     

Pioneering hypar thin shell concrete roofs in the 1930s

The paper explores the conditions of emergence and first applications of thin hypar concrete shells. They appeared in France in the 1930s in the context of building hangars for aircraft and roofs for workshops at air or naval bases. Two French engineers were mainly involved in the development of this form: BERNARD LAFFAILLE , who began designing conoid shells in 1927 but actually never got the opportunity to build concrete hypars, and FERNAND AIMOND , who established the membrane theory of the hypar in 1932 and applied it to design and construct several HP roofs in 1934–1939. The paper describes these forgotten structures and recalls the influence of AIMOND 's contributions from the mid‐1930s on the subsequent widespread adoption of the hypar. Anfänge der dünnen Hyparschalen aus Beton in den 1930er‐Jahren Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den Bedingungen der Entstehung und den ersten Anwendungen von dünnen Hyparschalen (HP‐Schalen) aus Beton. Diese ergaben sich in den 1930er‐Jahren in Frankreich im Zusammenhang mit der Errichtung von Flugzeughangars und Werkstattdächern für Flugplätze und Flottenstützpunkte. Es waren zwei französische Ingenieure, die hauptsächlich an der Entwicklung dieser neuen Bauart beteiligt waren: BERNARD LAFFAILLE , der 1927 mit dem Entwurf von Konoidschalen begann, jedoch nie die Gelegenheit hatte, Hyparschalen aus Beton zu bauen, und FERNAND AIMOND , der 1932 die Membrantheorie der Hyparschalen etabliert hat und diese auch in den Jahren 1934‐1939 für den Entwurf und die Errichtung zahlreicher HP‐Schalendächer angewendet hat. Im Beitrag werden diese heute teilweise in Vergessenheit geratenen Konstruktionen beschrieben und daran erinnert, welchen Einfluss AIMOND seit Mitte der 1930er‐Jahre auf die anschließende verbreitete Anwendung von Hyparschalen hatte.     

Design rules for lateral torsional buckling of channel sections subject to web loading

Bemessungsregeln für das Biegedrillknicken von U‐Querschnitten unter Belastung in Stegebene. In der Praxis kommen häufig U‐Querschnitte zum Einsatz. Eurocode 3 enthält jedoch keine Bemessungsregeln für exzentrisch, d.h. nicht im Schubmittelpunkt, belastete Träger mit U‐Querschnitt. In diesem Beitrag werden fünf Bemessungsvorschläge vorgestellt, erläutert und ihre Anwendbarkeit mit Hilfe von Finite‐Element‐Berechnungen überprüft. Die berechneten Tragfähigkeiten der Bemessungsmodelle werden mit Traglasten verglichen, die auf Grundlage von geometrisch und materiell nichtlinearen Berechnungen an Trägern mit Imperfektionen (GMNIA) ermittelt wurden. In der numerischen Parameterstudie werden die Querschnittsabmessungen, das Verhältnis von Spannweite zur Trägerhöhe, der Lasttyp und der Lastangriffspunkt variiert. Die Belastung wirkt jedoch lediglich in Stegebene. Basierend auf einem der bisherigen Bemessungsvorschläge wird im Rahmen dieser Untersuchung ein neuer Bemessungsvorschlag formuliert, der die Regelungen des Eurocode 3 widerspruchsfrei ergänzt.     

Bauphysikalische, ökologische und ökonomische Bewertung von geförderten Sanierungskonzepten in Wien

In diesem Beitrag wird die Nachhaltigkeit von Gebäudesanierungen untersucht, wobei die Reduzierung des Energieverbrauchs das oberste Ziel ist, was mit bis zu 80 % erreicht werden kann. Während in anderen Großstädten Europas das Konzept der Flächensanierung praktiziert wurde und wird, wird in Wien die “sanfte Sanierung” propagiert und auch gefördert. Die Stadt Wien hat dafür verschiedene Sanierungskonzepte bei der Hand. In dieser Untersuchung werden die verschiedenen geförderten Sanierungskonzepte anhand eines realen Beispiels gezeigt und rechnerisch überprüft. Ein Vergleich der verschiedenen Konzepte beleuchtet die einzelnen Punkte der Sanierung: Energieeffizienz, Sanierungskosten, Belastung für den Eigentümer bzw. Mieter der Wohnungen und Belastung für den Fördergeber (Land Wien). Die Ergebnisse ausgeführter Sanierungskonzepte brachten folgende Erkenntnisse bzw. Problemstellungen: – die Sanierungsmaßnahmen kommen hauptsächlich den Mietern zugute, während der Kostenträger (Eigentümer) nur die Wertsteigerung als Nutzen hat; – mangelnde Bereitschaft der Bewohner zur Sanierung; – erhebliche Mehrkosten für Passivhaustechnik; – zu geringe höchstzulässige Gesamtsanierungskosten. Evaluation of retrofitting concepts and municipal sponsoring in Vienna. Major energy efficiency improvements can be achieved via building stock retrofit. While in some major cities in Europe, mostly large‐area building retrofit measures have been targeted; in Vienna a gradual thermal improvement of the building stock has been practiced. Thereby, a number of different instruments and programs have been promoted by the regional government. In the present contribution, a number of such programs are compared and evaluated based on the demonstrative case of a concrete example. Thereby, multiple related issues were addressed: energy efficiency, retrofit expenses, burden for the building owners and tenants, and burden for the funding agency (Municipal of Vienna). The results suggest: – the main beneficiary of retrofit programs are typically the tenants. The landlords benefit indirectly due to the appreciation of property value; – there is a certain lack of willingness on the side of the occupants toward thermal building retrofit measures; – achieving passive house standard in the course of retrofit measures cause significant additional costs; – permissible (fundable) maximum total retrofit expenses has been set too low.     

Baugrubenböschungen mit etwas über 5 m Höhe im ungestörten Untergrund

Bei Baugrubenböschungen werden aus Platz‐ und Kostengründen die in den jeweiligen Böden möglichen Böschungsneigungswinkel ausgenutzt. Dazu gibt DIN 4124 für verschiedene Bodenarten und für bis zu 5 m hohe Baugrubenböschungen Grenzwerte für die Böschungsneigungen an, die in Regelfällen ohne weitergehende Standsicherheitsuntersuchungen nicht überschritten werden dürfen. Bei Überschreitung der Grenzwerte wie generell bei Baugrubenböschungen über 5 m Höhe sind nähere Standsicherheitsuntersuchungen nach DIN 4084 durchzuführen. Diese können zu geringeren Böschungsneigungen mit einem entsprechend erhöhten seitlichen Platzbedarf dann insbesondere führen, wenn nicht die während der Bauzeit günstigen Einflüsse ausgeschöpft werden wie die befristet ausnutzbare Kohäsion aus Feinkornanteilen und kohäsiven Verkittungen. Im Folgenden werden für Baugrubenböschungen mit etwas über 5 m Höhe für Standardfälle Grenzwerte zur Bestimmung der Böschungsneigung und des seitlichen Platzbedarfes hergeleitet. Mit zunehmender Böschungshöhe gehen die Grenzwerte gleitend in die zulässigen Böschungsneigungen über, die sich aus näheren Standsicherheitsberechnungen nach DIN 4084 ergeben. Zur rechnerischen Ermittlung der Grenzwerte wird deren Funktionsbeschreibung für allgemeine Bodenverhältnisse hergeleitet und für die häufiger auftretenden Fälle einer Baugrube in einem Kies und in einem Schluff graphisch ausgewertet. Sloped excavation walls slightly exceeding 5m height in undisturbed subsoil. For lack of space and in order to limit the costs, sloped excavation walls typically are designed by applying the maximum achievable slope angle of the soil. For different type of soil and for slope heights of up to 5 m, the German Standard DIN 4124 for this purpose provides limit values for the slope angles, which as a rule without further stability analysis should not be exceeded. Steeper inclinations exceeding these limit values as well as slope heights above 5 m then generally do require corresponding stability analysis according to DIN 4084, which could lead both to smaller slope angles and to an increased place requirement respectively, especially if favourable influences during the construction period as for example the short‐term usable cohesion‐effect resulting from a fines content and cohesive cementation would not be utilized. For standard cases in the following therefore also for slope heights slightly exceeding 5 m such appropriate limit values for determination of the maximum slope angle and the corresponding minimum place requirement will be developed. With increasing height, these limit values then will pass continuously into the admissible slope angles as resulting from related stability analysis according to DIN 4084. For the calculative determination of the limit values a mathematical function for generalized subsoil conditions will be examined and finally graphically charted for a standard situation of an excavation pit in gravel and silt.     

Qualitätsprüfung für Energieausweis‐Software

Nach der Einführung der Energieeinsparverordnung 2007 (EnEV 2007) beauftragte das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) ein Forschungsprojekt, um die am Markt verfügbare Software zur EnEV 2007 einer Qualitätsprüfung zu unterziehen. Der Zweck des Projektes war die Prüfung hinsichtlich einer korrekten Nachweisführung und Energiepassausstellung sowie die Erarbeitung von Methoden zur Qualitätsprüfung und ‐sicherung mit dem Ziel, Transparenz bei den am Markt vorhandenen Softwarelösungen zu schaffen. Darüber hinaus sollte durch die Bereitstellung von Testmodulen die Möglichkeit geschaffen werden, vorhandene Softwareprodukte durch das Aufdecken von Mängeln stetig weiter zu entwickeln, um so die Qualität der Produkte auf hohem Niveau dauerhaft zu sichern. Es wurden 15 Softwareprogramme für Nichtwohngebäude und 13 Programme für Wohngebäude für die Bedarfsberechnung nach DIN 4108‐6 und DIN V 4701‐10 und für Verbrauchsausweiserstellung untersucht. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wurden schwerpunktmäßig die Ergebnisse für die Bedarfsberechnungen auf Basis von DIN V 18599 für den Nichtwohngebäudebereich vorgestellt. Quality tests for Energy Passport software. Shortly after the introduction of the 2007 Building Energy Conservation Ordinance (EnEV 2007), the German Institute for Applied Information Technology in Construction (IAIB) was commissioned by the German Federal Office for Building and Regional Planning (BBR) to carry out quality tests for the EnEV 2007 software available on the market. The specified project aims were to check calculation and Energy Passport issuing procedures and the development of quality assurance methods with the aim of creating transparency regarding the software solutions available on the market. 15 software programs for office buildings and 13 software programs for residential buildings were examined with regard to the determination of energy demand according to DIN V 18599 and with regard to energy consumption.     

Energetische Bilanzierung von Wohngebäuden nach DIN V 18599

Die energetische Bilanzierung von Wohngebäuden darf gemäß EnEV 2009 wahlweise auf Grundlage der neuen Berechnungsnorm DIN V 18599 oder auf Basis der älteren Vorschriften DIN V 4108‐6 in Verbindung mit DIN V 4701‐10 vorgenommen werden. Eine Berechnung nach DIN V 18599 führt hierbei im Regelfall zu einem höheren Primär‐ und Endenergiebedarf. Dieses ist einerseits auf den ungünstigeren Ansatz der Randbedingungen (Raumtemperatur, Interne Gewinne, Trinkwarmwasserbedarf, etc.) zurückzuführen, beruht aber im Wesentlichen auf einer im Allgemeinen deutlich ungünstigeren Bewertung der anlagentechnischen Seite bei Verwendung von Standardwerten. Auch der zulässige Primärenergiebedarf des Referenzgebäudes ist bei einer Auslegung nach DIN V 18599 im Regelfall deutlich höher und kann berechnungsabhängig sogar das Niveau der alten EnEV 2007 erreichen. Hier wäre eine zukünftige Anpassung der Rechenverfahren wünschenswert. Im Rahmen dieses Beitrags werden entsprechende Vergleichsrechnungen an idealisierten Wohngebäuden vorgenommen, die auch eine quantitative Einschätzung der Unterschiede für Regelfälle ermöglichen. Hierbei wird deutlich, dass unter Angleichung der Randbedingungen und bei genauerer Darstellung der anlagentechnischen Kenngrößen eine Annäherung der Rechenergebnisse erfolgt. Im Hinblick auf eine praxisgerechte und vereinfachte energetische Bilanzierung kann das Rechenverfahren der DIN V 4108‐6 in Verbindung mit DIN V 4701‐10 für Regelfälle im Wohnungsbau verwendet werden. Eine Berechnung von normalen Wohngebäuden nach dieser Norm gestattet eine gleichsam einfache wie zuverlässige energetische Bilanzierung. Für Gebäude mit Kühlung oder komplexer Anlagentechnik kann DIN V 18599 verwendet werden. Die Wahlfreiheit für Wohngebäude sollte auch bei zukünftigen gesetzlichen Regelungen Anwendung finden. Establishing the energy performance of residential buildings in accordance with DIN V 18599. In accordance with EnEV 2009 (Energy Conservation Regulations), it is permitted to calculate the energy performance of residential buildings on the basis of the new DIN V 18599 calculation standard or the older DIN V 4108‐6 regulations in combination with DIN V 4701‐10. As a rule, calculations carried out in accordance with DIN V 18599 lead to higher primary and final energy demand. This is in part due to less favourable input parameters (room temperature, internal gains, demand for domestic hot water, etc.) but in general, it is mostly due to a significantly less favourable evaluation of services installations when using standard values. Likewise, the permitted primary energy demand of the reference building is significantly higher in most cases when assessed under DIN V 18599, and may even reach the level of the old EnEV 2007, depending on how the calculations are carried out. For the future it would be desirable to modify the calculation methods. This article contains comparative calculations for theoretical residential buildings which also allow a quantitative assessment of the differences in standard cases. It becomes clear that when equivalent input parameters are used and the services installations parameters are defined more precisely, the calculation results are less divergent. With a view to a simplified and yet practice‐orientated method for calculating the energy performance of standard residential buildings, it is possible to use the calculation method of DIN V 4108‐6 in combination with DIN V 4701‐10. Calculating the energy performance of standard residential buildings in accordance with this standard provides a simple and yet reliable method. For buildings with cooling or more complex services installations, DIN V 18599 can be used. It is recommended that future legislation allow the option of choice for residential buildings.     

Zur Querkraftgefährdung bestehender Spannbetonbrücken

Zur Formulierung einer Handlungsanweisung werden in Teil I die geänderten Lastannahmen für Brücken nach DIN Fachbericht 101 mit den Belastungsklassen nach alten Normen verglichen und gezeigt, wie anhand aktueller Verkehrszahlen die Lastansätze modifiziert werden können. Der aktuelle Brückenbestand in Hessen wird mit der Straßeninformationsbank (Teilprojekt Bauwerksdaten) ausgewertet, um Klassifizierungs‐ und Bewertungskriterien zu erarbeiten. Zur Beurteilung des Querkraftwiderstandes werden die Grundlagen der Querkraftbemessung nach DIN 1045, DIN 4227, DIN Fachbericht 102 und aus der Literatur gegenübergestellt. Shear‐Vulnerability of Existing Pre‐Stressed Concrete Bridges. Part One: Basics In Part I, to formulate an operation directive the revised load assumptions for bridges of DIN Technical Report 101 are compared with the loading classes according to old standards and it is demonstrated, how the loading models can be modified based on actual traffic data. The current bridge asset in the Federal State of Hesse is evaluated using the “Road Information Database (Sub‐Project: Structural Data)” in order to work out classification and evaluation criteria. Regarding the assessment of the shear load‐bearing capacity the fundamentals of the shear load design models of DIN 1045, DIN 4227, DIN TR 102 and from the literature are compared.     

Tagungen: Beton‐ und Stahlbetonbau 5/2008

Die neue Silo‐Norm DIN 1055 Teil 6 49. Forschungskolloquium des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton Swiss Tunnel Congress 08 Planungsbüros und Rechtsberatung Bau und Planung – Vergabe öffentlicher Aufträge Die gute Bauleitung 15. Leipziger Baurechtsforum Betonwaren und kleine Fertigteile Braunschweiger Brandschutz‐Tage 08, 22. Fachtagung Brandschutz bei Sonderbauten 4. Symposium – Verstärken von Brücken‐ und Hochbauten IABSE Congress on Creating and Renewing Urban Structures Tall Buildings, Bridges and Infrastructure Euro Parking 08, Fachmesse für Planung, Bau, Sanierung und Bewirtschaftung von Parkraum 4th CCC Scientific Symposium CONCRETE ENGINEERING in URBAN DEVELOPMENT 4. Hans Lorenz Symposium für Baugrunddynamik und Spezialtiefbau 2nd International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting     

Natural Threat – Tornadoes

Counting only the month of May 2015 about 20 tornadoes developed in Germany. At least three of them reached tornado category F3 destroying villages, e.g. [ 15 ]. About 50 people were injured and the insurance companies recorded about 100 Mio. Euros insured loss. Press media headlined: Tornadoes in Germany – the underestimated threat? The forecasting of extreme weather conditions in Germany due to climate change is still very uncertain. The design codes in Germany do not consider tornado actions. Thus, they are still considered catastrophic events. But owners ask experts whether their home can actually be protected. In the USA tornado actions are defined in codes for critical infrastructure. Because of the frequency and intensity of tornadoes, people in the USA have experiences with such events. This article introduces the phenomena of extreme winds, defines actions generated by extreme winds, explains building vulnerabilities, and gives some guidelines on how to protect buildings. Because of lack of research in Germany concerning protection of structures against tornado actions, we benefit from the expertise in the USA. This article is aimed at sensitize for the tornado threat from an engineering point of view, showing related problems, and hopefully initiate research in the future. Naturgefahr Tornados Allein im Mai 2015 ereigneten sich fast 20 Tornados in Deutschland, von denen zumindest drei die Tornado‐Kategorie F3 erreichten und ganze Ortschaften verwüsteten, z.B. [ 15 ]. Etwa 50 Menschen wurden verletzt, der Sachschaden ging in die 100 Mio. Euro. Die Medien titelten: Tornados in Deutschland – eine unterschätzte Gefahr? Tatsächlich sind die Vorhersagen der Experten vor dem Hintergrund der Klimaänderung derzeit noch sehr unklar. Hauseigentümer fragen Architekten und Bauingenieure, ob man sich vor Tornados schützen kann. Die die Einwirkungen regelnden Normen (DIN 1055, EC 1 (DIN EN 1991‐1‐1)) in Deutschland behandeln den Lastfall Tornado bisher nicht. Insofern sind die Einwirkungen aus Tornado als Katastrophenlastfall einzustufen. In den USA sind Tornado‐Einwirkungen für kritische Infrastrukturen geregelt. Sie behandeln die Winddrücke und die Einwirkungen aus herum fliegenden Objekten. Als Folge von Tornados fällt häufig der Strom aus mit all den spezifischen weiteren Folgen. Der Beitrag führt in die Problematik des Naturphänomens “Tornado” ein, beschreibt anhand der amerikanischen Vorschriften die zu erwartenden Einwirkungen und behandelt Schwachstellen‐Analysen sowie bauliche Lösungen für unterschiedliche Tornado‐Kategorien. Eine Risiko‐Betrachtung dient als Grundlage zur Erweiterung der Normen um den Lastfall “Tornado”. Gerade technische Anlagen und bauliche Anlagen der kritischen Infrastruktur bedürfen einer Risiko‐Bewertung zu Sicherung der Resilienz. Da es in Deutschland bisher keine Forschungen zum baulichen Schutz vor Tornado‐Einwirkungen gibt, ist es zweckmäßig, sich in Ländern Rat zu holen, in denen Tornados ständig auftreten. Dieser Beitrag soll vom Ingenieurstandpunkt aus sensibilisieren, Probleme aufzeigen und zu Forschungen anregen.     

Versuche zur Tragfähigkeit von Ankerplatten mit einbetonierten Kopfbolzendübeln in schmalen Stahlbetonstützen

Müssen große Lasten von Stahl‐ in Betonbauteile eingebracht werden, sind Ankerplattendetails mit aufgeschweißten Kopfbolzendübeln oft praktikable Lösungen. Dies gilt auch für die Befestigung von Stahlträgern an Stützen aus Stahlbeton. Hier können die Ankerplatten z. B. bauseits an der Schalung befestigt und mit dem Ortbeton einbetoniert werden. Die Dimensionierung dieser Einbauteile kann, wie auch die Berechnung von nachträglich installierten Befestigungsmitteln, derzeit nach Europäischen Technischen Zulassungen (ETA) erfolgen. Im Unterschied zu nachträglich installierten Befestigungen ist für die Ankerplatte mit einbetonierten Kopfbolzendübeln eine rechnerische Nutzung der Tragfähigkeit der Bewehrung möglich. Allerdings führen die diesbezüglichen Regelungen – im Vergleich zu den in den Versuchen ermittelten Tragfähigkeiten – rechnerisch zu stark eingeschränkten Tragfähigkeiten. Dies beruht einerseits auf der Reduktion der Tragfähigkeit wegen geringer Randabstände und andererseits auf der stark eingeschränkten Nutzbarkeit der Bewehrung. Im folgenden Beitrag werden Versuchsergebnisse vorgestellt, welche den Einfluss der Betondruckfestigkeit, der Verankerungslänge, der Lastexzentrizität sowie der Bewehrungsmenge und ‐position auf das Versagensgeschehen und die Tragfähigkeit zeigen. Results of Experimental Investigations on the Load‐Bearing Capacity of Steel Anchor Plates with in Concrete Encased Headed Studs in Reinforced Narrow Concrete Columns Anchor plates with welded shear studs are often used to transfer high loads from steel to reinforced concrete elements. This is for example the case for the fixation of steel beams to reinforced concrete columns. The anchor plates are fixed on site on the formwork and cast in‐place in the concrete. The design is calculated according to European Technical Approvals like the design of post‐installed anchors. In contrast to post‐installed fastenings, the utilisation of the reinforcement of in concrete encased headed studs is theoretically possible. But the regulations of the ETAs lead to great reductions in the analysed load‐bearing capacities compared to the capacities, obtained in tests. These tests have been conducted to investigate the load bearing behaviour and failure modes of anchor plates, especially in narrow reinforced concrete columns. In the following article the results of the experimental investigations are presented, which show the influence of concrete compression strength, shear stud length, load eccentricity as well as amount and position of reinforcement.     

Zur Tragfähigkeit von druck‐ und biegebeanspruchten C‐Profilen aus Stahl

Die Regelungen und Nachweiskonzepte in den Stahlbaunormen DIN 18800 und Eurocode 3 zur Stab‐ und Gesamtstabilität von Bauteilen unter Normalspannungen sind weitestgehend durch Untersuchungen an I‐ und Kastenprofilen hergeleitet und verifiziert worden. Eine Übertragung und Überprüfung für davon abweichende Profilformen, im Speziellen für die hier behandelten C‐Profile, existiert nicht. Es wird ein geschlossenes, durchgängiges Bemessungskonzept vorgestellt, das es erlaubt, das Tragverhalten von Bauteilen mit C‐förmigem Querschnitt ohne längsaussteifende Querschnittselemente unter Druck‐ und/oder Biegebeanspruchung wirklichkeitsnah zu beschreiben und rechnerisch zu erfassen. Dabei wird den möglichen Stabilitätsproblemen – das heißt lokalem Plattenbeulen, globaler Stabstabilität und dem Zusammenspiel beider einzelnen Stabilitätsprobleme – besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Ultimate loads of steel channel sections in compression and bending. Especially for members susceptible to global buckling or coupled instabilities the design rules in the relevant codes DIN 18800 and Eurocode 3 have been developed for and verified by research on I‐shaped or hollow sections. For deviant shapes, particularly the regarded channel sections, a transfer or verification of these design concepts does not exist. A comprehensive design method is presented, allowing to describe the load‐carrying behavior of channel‐shaped members without longitudinal stiffeners in compression and/or bending realistically. Special attention has been paid to the regards of stability problems, i.e. local and global buckling as well as a combination of both, the so‐called coupled instability.     

Querkraftbemessung nach DIN 1045‐1

Im vorliegenden Beitrag werden Arbeitshilfen für die Querkraftbemessung nach DIN 1045‐1 entwickelt. Unter Anwendung der vorgestellten Bemessungstabellen erfolgt die Bestimmung der Querkraftbewehrung auf sehr einfache Weise. Der Aufwand bei der Bemessung wird auf ein Minimum reduziert, positive Nebeneffekte bestehen in der Übersichtlichkeit und Wirtschaftlichkeit der Bemessungsergebnisse – auch bei Querkraft unter dem Einfluss von Längsspannungen. Aus dem vorgestellten Nomogramm für Vollplatten lässt sich in Abhängigkeit vom Rechenwert der bezogenen Querkraft – τ_Ed = V_Ed/z, der Betonfestigkeit und der statischen Höhe direkt bestimmten, welche Längsbewehrung erforderlich ist, um Querkraftbewehrung zu vermeiden. Die wichtigsten Bemessungshilfen – Diagramme für Bauteile ohne Querkraftbewehrung sowie eine Bemessungstabelle für die Querkraftbemessung ohne Längskraft – sind im Anhang als Arbeitsblatt zusammengefasst. Shear Force Design according to DIN 1045‐1. A simple procedure In the present paper are deduced worksheets for lateral force design according to DIN 1045‐1. By using the tabulars the amount of shear reinforcement can be determined in a very simple way. There are positive side effects in the clarity and economy of the calculation results – even with shear force under the influence of longitudinal stresses. Beside the tabulars a nomogram for the design of solid slabs is presented. It is possible to determine in a direct way the amount of main reinforcement, wich is required in order to eliminate the assembling of reinforcement stirrups in dependence on the related shear force – τ_Ed = V_Ed/z, the concrete strength and the effective depth. The basic measuring tools for the design without a longitudinal force are summarized in the annex as a worksheet.     

Untersuchungen zum vertikalen Tragverhalten von Spundwänden

Spundwände werden im Wesentlichen auf Biegung infolge einer Belastung durch Erd‐ und Wasserdrücke beansprucht. Sie können aber auch zum Abtrag von Vertikallasten dienen. Das Tragverhalten von Spundwänden ist bei genauer Betrachtung äußerst komplex, da diesem eine räumlich und zeitlich gekoppelte Boden‐Bauwerk‐Interaktion zugrunde liegt. Für die praktische Bemessung muss das Tragverhalten daher stark idealisiert werden. Die Rechtfertigung der dafür notwendigen Modellvorstellungen sowie deren Vereinfachungen und Annnahmen sind, wie häufig in der Geotechnik, hauptsächlich durch Erfahrung begründet. Researching the vertical load bearing behaviour of sheet piles. Sheet pile walls are mainly used to carry loads caused by earth and water pressure via bending. In special cases these walls can be used to transfer vertical loads to the subsoil. The complex load bearing behaviour of sheet pile walls is caused by the sterical and temporal coupled soil structure interaction. For practical design the load bearing behaviour needs to be idealised. The apologies used to explain the model conceptions as well as their simplifications are, as usual in geotechnics, mainly motivated by operating experience.     

Verbreiterung und Sanierung der Kennedybrücke in Bonn

Die Kennedybrücke liegt im Zentrum der Stadt Bonn und überspannt den Rhein im Zuge der Bundesstraße B 56. Von Anfang 2007 bis Herbst 2010 wurde die Rheinbrücke von 18 m auf 26,80 m verbreitert und umfassend saniert. Hierzu erfolgte eine Erweiterung der Nietkonstruktion aus dem Jahr 1949 durch beidseitigen formgleichen Anbau von jeweils einem zusätzlichen geschweißten Brückenträger mit Stützweiten von 99,22 m – 195,86 m – 99,22 m. Die Bauhöhe beträgt 11,50 m über den beiden Strompfeilern und 3,40 m in der Hauptöffnung. Die vorhandene Fahrbahn aus Tonnenblechen und Aufbeton wurde durch Längsrippen und Querträger ausgesteift und durch Anbau einer orthotropen Platte verbreitert. Es erfolgte eine aufwändige Verstärkung der Altkonstruktion mit dem Ziel, die Anforderungen der gültigen Normen zu erfüllen. Die Kennedybrücke ist die einzige innerstädtische Rheinbrücke in Bonn, so dass der Stadtbahn‐ und Straßenverkehr während der Bauzeit aufrecht erhalten werden mussten. Widening and reconstruction of the Kennedy‐Bridge in Bonn, Germany. The Kennedy‐Bridge is situated in the centre of the city of Bonn and spans the river Rhine in the course of the federal road B 56. The Rhine‐Bridge has been made wider from 18 m to 26.80 m and has been completely reconstructed from the beginning of the year 2007 till autumn 2010. For this a broadening of the rivet‐construction of the year 1949 resulted in two identical extensions of an extra welded girder with a length of span of 99.22 m – 195.86 m – 99.22 m. The hight of the construction comes to 11.50 m over the two current piers and 3.40 m over the main opening. The existing roadway made of barrel‐metal sheets and topping slabs has been reinforced by longitudinal ribs and cross girders and widened by the extension of an orthotropical plate. The old construction has been stiffened by big expenses with the aim of fulfilling the demands of the current standardizations. The Kennedy‐Bridge is the only Rhine‐Bridge in the City of Bonn; therefore the traffic and the tramways have had to be maintained during the construction period.     

Funktionelle Akustik — Die Nachhall‐Charakteristik des Raumes als Basis für seine Nutzbarkeit.

Im aktuellen Baugeschehen spielt der Lärmschutz gemäß DIN 4109 und VDI 4100 bereichsweise eine wichtige Rolle. Dagegen wird die Raumakustik, auch nach dem Erscheinen der neuen DIN 18041, noch immer sträflich unterschätzt und oft schlecht behandelt. Das trifft für Räume jeder Größe und Nutzungsart gleichermaßen zu. Erfahrungen aus Hunderten von Neubauten, Restaurierungen und Sanierungen, bei denen es um den Schallschutz ebenso wie um die bestimmungsgemäße Nutzung für Sprache und Musik ging, legen es nahe, die Nachhall‐Charakteristik der Räume neu in den Blickpunkt der Planer und Berater zu rücken. In dieser Beitragsserie wird auf einige Fehleinschätzungen und Missstände aufmerksam gemacht, die insbesondere die Behandlung des Bassbereichs betreffen. An konkreten praktischen Beispielen wird demonstriert, wie man dem raumakustischen Design neue funktionelle Möglichkeiten erschließen kann, wenn man mit der richtigen Bedämpfung der tiefen Frequenzen generell für mehr akustische Transparenz und Klarheit sorgt. Functional acoustics — The reverberation characteristic as a basis for room quality. Noise control according to German standards DIN 4109 and VDI 4100 occasionally plays an important role. Architectural acoustics, however, are still deplorably underrated and ill‐treated, even after the new DIN 18041 has been issued. This holds for enclosures of any size and uses. Experiences from hundreds of new buildings, restorations and adjustments which dealt with acoustic comfort as well as functional value for speech and music suggest that designers and consultants should pay new and more attention to the reverberation characteristics of the rooms. This series will focus on misconceptions and nuisances concerning the treatment of the bass spectrum. Concrete practical examples will help to demonstrate, how one may create new design options by enabling more acoustic transparency and clarity through an adequate damping of the low frequencies.