A numerical model for roof detailing of cold‐formed purlin‐sheeting systems

Ein numerisches Modell zur Detailausbildung von Dachsystemen aus kaltgeformten Pfetten mit Blecheindeckung. In den aktuellen Regelwerken werden unterschiedliche Methoden vorgeschlagen, wie die Details von geschraubten Dachsystemen ausgeführt werden können, die aus kaltgeformten Pfetten mit einer Blecheindeckung bestehen. Die gesamte Verankerungskraft des Daches und die lokalen Kräfte in den Verbindungsmitteln werden mit dem Ziel ermittelt, die Detailausbildung der Auflagerung und der Verbindung zwischen Pfette und Dachblech zu bemessen. Hierfür werden die Faktoren “R” und “r” eingeführt, um die Stabilisierungskräfte zu beschreiben, die an den Auflagern und den Halterungen im Feld erforderlich sind. Die beiden Faktoren sind bereits in einigen Regelwerken des Stahlbaus enthalten. Hier soll dargestellt werden, dass diese Faktoren aber auch mit Hilfe eines vereinfachten Finite‐Element‐Modells des gesamten Dachsystems direkt berechnet werden können. Ein Vergleich mit anderen vorhandenen Näherungslösungen wird durchgeführt, um zu zeigen, dass das vorgeschlagene Modell ein äußerst hilfreiches Werkzeug für den Entwurf und den Nachweis der tragenden Bauteile ist. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass das beschriebene Vorgehen der Berechnung allgemein gültig ist und an neuartige Dachsysteme, die in den aktuellen Regelwerken noch nicht berücksichtigt sind, einfach angepasst werden kann. Damit kann zum Beispiel die Lücke in Eurocode 3, Teil 1‐3, Abschnitt 10, ausgefüllt werden, da das Vorgehen im Gegensatz zu den Annahmen des Eurocode, der eine volle seitliche Halterung voraussetzt, eine elastische seitliche Halterung berücksichtigen kann.     

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.     

Betongelenke aus selbstverdichtendem und hochfestem Beton bei der neuen Elbebrücke Mühlberg

Neben der architektonisch ansprechenden Form weist die neue Elbebrücke Mühlberg mit Betongelenken aus selbstverdichtendem und hochfestem Beton technische Neuheiten auf. Für die Bemessung der Betongelenke sind Ergänzungen und Modifikationen der vorhandenen Bemessungsregeln gemäß [1] erforderlich. Weiterhin ist die umfängliche Erstanwendung von selbstverdichtendem und hochfestem Beton im Brückenbau eine weitere Herausforderung für die Beteiligten. In diesem Beitrag werden die neu aufgestellten Bemessungsregeln für die Betongelenke zusammenfassend erläutert und über die Erfahrungen im Zusammenhang mit der Anwendung von selbstverdichtendem und hochfestem Beton im Brückenbau berichtet. Concrete Hinge made of self compacting and high strength concrete for the new Elbe‐Bridge Mühlberg. Additional to a sophisticated architectural design the new Elbe‐Bridge Mühlberg shows technical novelty with concrete hinges made of self compacting and high strength concrete. For the design of concrete hinge in this construction few modifications and additions to the available design rules according to [1] are necessary. Furthermore the use of self compacting and high strength concrete in great volume is a challenge. In this paper the new design rules for concrete hinge are explained and the know how regarding on the use of self compacting and high strength in bridge construction are reported.     

Anwendung der Zonenmethode für brandbeanspruchte Stahlbetonstützen

Die Heißbemessung von Stahlbetonstützen mit der Zonenmethode (Vereinfachtes Verfahren) ist nach Eurocode grundsätzlich möglich und in verschiedenen europäischen Normen bereits eingeführt. In Deutschland wird das Verfahren für die Stützenbemessung in Zukunft jedoch voraussichtlich abgelehnt, da sich die Ergebnisse teilweise nicht mit denen der anerkannten Allgemeinen Verfahren decken. Ein Grund für die Diskrepanz der Ergebnisse der verschiedenen Methoden liegt nach Einschätzung der Autoren in der teilweise nur unzureichenden Dokumentation bzw. Regelung der Zonenmethode. Dass z. B. die Zonenmethode als Verfahren der Plastizitätstheorie angelegt ist, jedoch als nichtlineares Verfahren verwendet wird, führte bereits zu wesentlichen Fehlinterpretationen bzw. Missverständnissen. Dieser Aufsatz zeigt daher eine kurze Darstellung der ursprünglichen Annahmen sowie eine Herleitung der Zonenmethode nach Hertz. Im Hauptteil des Aufsatzes wird anhand von dokumentierten Eichbeispielen gezeigt, wie die Zonenmethode für Druckglieder in der Praxis anzuwenden ist, damit die Traglast und das Last‐Verformungsverhalten bezogen auf die Allgemeinen Verfahren ausreichend genau bestimmt werden können. Use of a Simplified Method (Zone Method) for Concrete Columns Exposed to Fire Eurocode 2 provides a fire resistance check for concrete columns called zone method (simplified calculation method). Some European countries already allow this check. Germany will probably reject this method for concrete columns, as the results from the zone method partly differ from the accepted advanced method. In the authors' opinion, one reason for the differences might be lack of documentation or lack of detailed rules for the zone method. Using the zone method as a nonlinear method – even though it is based on the assumptions of plastic theory – already lead to decisive misinterpretations or misunderstandings. Hence, this article shows briefly the original assumptions and derivation of basic formulas for the zone method according to Hertz. The use of the zone method for compression members is demonstrated with documented calibrating examples. It is displayed, how to calculate the ultimate load and the load‐bearingbehaviour with adequate accuracy.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Der Teil 3 enthält Erläuterungen zur Begrenzung der Spannungen, Rissbreiten und Verformungen. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds Part 3: Limitation of Stresses, Cracks and Deformations The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 3 contains explanations for the limitation of stresses, cracks and deformations.     

Risikobasierter Ansatz zur Bewertung der Robustheit von Bauwerken

Ziel des vorliegenden Beitrages ist es, einen Überblick über die aktuellen Entwicklungen im Bereich der Bewertung und der Quantifizierung der Robustheit von Bauwerken zu geben. In diesem Sinne ist eine Zusammenstellung von Ansätzen und Ergebnissen aktueller Veröffentlichungen enthalten. Ein umfassender entscheidungstheoretischer Ansatz für die Berechnung und das Management der Robustheit wird vorgestellt. Dieser beinhaltet die Definition der Robustheit als eine Qualität eines Systems, welches das Bauwerk beinhaltet, d. h. eine Qualität, die auf der Grundlage einer Risikoanalyse bewertet werden kann. Um eine umfassende Risikoanalyse zu ermöglichen, wird ein szenarienbasierter Modellansatz eingeführt, welcher zwei Arten von Konsequenzen im System unterscheidet: direkte Konsequenzen (in Verbindung mit Schäden einzelner Komponenten des Systems) und indirekte Konsequenzen (in Verbindung mit einem Versagen des Systems). Die Definition des Systems spielt deshalb für die Risikoanalyse eine wichtige Rolle, und es wird diskutiert, wie die Robustheit für verschiedene Definitionen zu unterschiedlichen Ergebnissen und Erkenntnissen im Sinne des Managements der Integrität des Bauwerks im gesamten Lebenszyklus unter Berücksichtigung seiner Funktionalität führt. Weiterhin werden wichtige Aspekte der Standardisierung der Robustheitsanalyse, wie auch Anforderungen an die Robustheit, diskutiert und Vorschläge zum Umgang mit diesen Aspekten unterbreitet. Auf der Grundlage der vorgestellten Ansätze zur Berechnung der Robustheit eines Bauwerks wird beschrieben, wie Entscheidungen in Bezug auf den Entwurf, die Zustandsbewertung, auf Inspektionen und Wartung sowie in Bezug auf die Überwachung von Bauwerken, in Hinblick auf das Management der Risiken in allen Phasen des Lebenszyklus, optimiert werden können. Risk based approach for the assessment of the robustness of structures. The present paper serves as an overview of recent developments by the author on the assessment and quantification of robustness of structures; the paper aims in this sense not to present any new results but collects approaches and results from previous publications. A general decision theoretical approach to the assessment and management of structural robustness is outlined. Structural robustness is introduced as a quality of the system comprising the structure; a quality which can be assessed by means of risk assessments. To facilitate an appropriate risk assessment for structural systems a scenario based model approach is outlined which differentiates consequences into two different types: direct (related to damages to individual components) and indirect (related to collapse failures). The definition of the “structural system” thus plays an important role in the risk assessment and it is discussed how the robustness assessed according to different definitions of the structural system will lead to different results and insights of relevance for the lifecycle management of the structural integrity. Furthermore, the important aspects of standardization of robustness assessments as well as requirements to robustness are discussed and suggestions for the treatment of these are proposed. Based on the presented approach to the assessment of structural robustness it is outlined how decisions on design, condition assessment, inspection and maintenance as well as monitoring activities for structures can be optimized for the purpose of managing structural risks over all phases of the life‐cycle of structures.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Der Teil 1 gibt zunächst eine Übersicht über die maßgeblichen europäischen Normen und führt in den Nationalen Anhang ein. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds. Part 1: Introduction in the National Annex The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 1 gives an overview about the important European standards and introduces in the National Annex.     

Auswirkungen von Vereinfachungen bei der Flächenerfassung für Mehrzonenbilanzen auf die Energiebedarfsermittlung

Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude erforderlich, was auch eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen mit sich bringt. Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehüllfläche im Ein‐Zonen‐Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehrzonenmodell nach DIN V 18599 stattfindet [1]. In diesem Artikel wurden zwei Methoden diskutiert. Beim einfachen Verfahren erfolgt die Verteilung der Hüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung. In Teil 1 wurde der Einfluss auf den flächenbezogenen Fehler aufgezeigt [1]. Der vorliegende Teil 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf den Energiebedarf und führt beide Analysen zusammen. Ziel der Untersuchungen war die Bewertung, ob für die Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs im Rahmen der Erstellung eines Energieausweises die Flächen und Stoffwerte der Gebäudehülle auf Gebäudeebene definiert und dann nach einem vorgegebenen Schlüssel (einfaches und erweitertes Verfahren) auf die Zonen aufgeteilt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fehler im Energiebedarf gering und für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Das Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudemodell im Rahmen der Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen. Die vorgestellten Vereinfachungen finden Anwendung in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden. The effects on energy demand analysis of the simplified surface area calculation and zoning model. The energy performance assessment of non‐residential buildings generally requires a detailed zoning procedure, which in turn leads to a time‐consuming allocation of the envelope surface areas to the individual zones. The first part of the study, in [1], describes a simplified procedure, whereby the building is analysed according to a single‐zone model whereas the energy balance in the multi‐zone model is calculated according to DIN V 18599. In this paper two methods are discussed. The simplified procedure uses an algorithm to allocate the building envelope surface area automatically to the zones. The extended procedure enables precise allocations starting from the zone level. In part 1 the influence on error relating to allocation based on envelope surface area is revealed. The following part 2 of the report examines the effects on energy demand, combining the two analyses. The results show that the errors in energy consumption for heating, cooling and lighting are minor and sufficiently precise for the scope of the pre‐assessment required for a building permit. The procedure is designed to enable the building model to be made more detailed and precise during the planning phases of the project without losing the underlying data. The simplifications presented will be implemented in the new Luxembourg EnEV for the energy performance assessment of non‐residential buildings.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Der Teil 4 enthält einige Erläuterungen zu den Bewehrungs‐ und Konstruktionsregeln. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds Part 4: Detailing of Reinforcement and Members The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 4 contains some explanations to detailing of reinforcement and members.     

Braucht die Fachsektion Hydrogeologie Einfluss auf die Politik?

Liebe Leserinnen, liebe Leser, im Juni veranstaltete die UNESCO in Lissabon eine Tagung mit dem Thema “Future Groundwater Resources at Risk”. Einleitend zur Abschlussdiskussion gab der Schwede Ulf von Br?mssen einen Kommentar ab, den viele Teilnehmer sehr ernst nahmen. Er führte aus, Hydrogeologie sei bei Politikern eine unbekannte Wissenschaft und nicht etwa ein Synonym für alles, was mit dem Begriff Grundwasser in Verbindung steht. Er machte damit deutlich, dass nicht nur in Deutschland ein Defizit bei der Begriffseinordnung bei Politikern besteht. Auch die Beitr?ge von Fachkollegen aus anderen L?ndern best?tigten diese Aussage. Die Erkenntnisse, die zur nachhaltigen Nutzung der Ressource Grundwasser vorgetragen wurden, zeigten die unbedingte Notwendigkeit, dass auf die Legislative Einfluss ausgeübt werden muss, wenn das Risiko der Fehlnutzung minimiert werden soll. In der Begründung zur Wasserrahmenrichtlinie führt die EU-Kommission unter (12) aus, dass die Umweltpolitik, die das Wasser allgemein mit einschlie?t, auf der Basis von wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen beruhen soll (Artikel 174 des EU-Vertrages). Für das Grundwasser kann dies nur durch Hydrogeologen geleistet werden. In der Zeitschrift Grundwasser 1/99 hat Holger Knoke das Editorial mit dem Titel “Grundwasser und Politik” geschrieben. In seiner Analyse kam er zu dem Ergebnis, dass die Zeitschrift ein Forum für Diskussionen über den Einfluss in Ausschüssen usw. sein k?nnte. Die Gesch?ftsordnung der Fachsektion ist die Basis seines Artikels gewesen und es stellt sich sogleich die Frage, ob die nach innen gekehrte Diskussion den notwendigen Einfluss auf andere Gremien und speziell auf die Politik und hiermit auf Verordnungen und Gesetze zu erbringen vermag. Die Politiker, die ich aus dem In- und Ausland kennengelernt habe, konnten mit dem Begriff Hydrogeologie wenig anfangen und mussten über den Zusammenhang zur Grundwasserbewirtschaftung aufgekl?rt werden. Entscheidend ist hierbei sicher, dass das Wort Geologie in unserer Fachrichtung steht und Geologie nicht mit Grundwasser in Verbindung gebracht wird. Nur sind Geologen allgemein kaum in der Lage einen Politiker über Hydrogeologie aufzukl?ren. Es stellt sich also die Frage, ob Hydrogeologen nicht einen gesellschaftspolitischen Auftrag haben und hierzu eine hydrogeologische Standesvertretung ben?tigen, auch wenn dies unsere Satzung nicht vorsieht. Nur so k?nnen wir dem h?chsten Schutzgut gerecht werden. In seinen Ausführungen zur Wasserrahmenrichtlinie drückt die EU-Kommission unter (1) aus, dass Wasser ganz allgemein ein besonderes Gut ist und entsprechend behandelt werden muss. K?nnen Hydrogeologen es also hinnehmen, dass Politiker auf deren Sachverstand verzichten, sind wir doch in den entsprechenden Beh?rden unterrepr?sentiert oder nicht vertreten? Ohne die notwendigen Kenntnisse werden Politiker bei ihren Entscheidungen auch in der Zukunft ungewollt das Grundwasser nicht so berücksichtigen, wie dies notwendig w?re. Dies kann sich meines Erachtens nur dann ?ndern, wenn die Fachsektion sich von der allgemeinen Geologie freischwimmt und eigenst?ndig und bewusst auftritt. Nur die Hydrogeologen sind in der Lage die notwendigen Kenntnisse an die Legislative zu vermitteln. Hierfür kann die Zeitschrift Grundwasser das Forum sein, das sich Holger Knoke wünscht. Hierzu wird es aber auch notwendig sein, dass Artikel verst?ndlich zu den Fragen der Politik Stellung beziehen. Die Ergebnisse der Forschung und der praxisnahen Artikel müssen transponierbar und von einer Lobby nachdrücklich vertreten werden. Eine Lobby, wie sie die anderen Verb?nde haben. Hier wurde in der Vergangenheit viel vers?umt. So kommt es, dass die EU-Wasserrahmenrichtlinie keine hydrogeologische Handschrift tr?gt. Denken wir über unsere Rolle in der Gesellschaft nach, so müssen wir eigentlich zu dem Schluss kommen, dass wir, nein, dass das Grundwasser eine eigene Lobby braucht und diese auch vertreten werden muss. Dies kann nicht der Vorsitzende irgendeiner geologischen Gesellschaft sein. Die Hydrogeologen sind es sich selbst schuldig, dass Sie Einfluss nehmen und ihre Erkenntnisse und Erfahrungen in die Gesellschaft einbringen. Es wird eine Vertretung mit Mandat ben?tigt, die in allen Ministerien, in denen das Grundwasser durch Nutzung oder Bewirtschaftung eine Rolle spielt, die T?tigkeit der Hydrogeologen erkl?rt. Auch im Forschungsministerium ist dies notwendig, wie sonst l?sst sich erkl?ren, dass im Geotechnologieprogramm die Bearbeitung des Grundwassers gar nicht angedacht ist. Betrachtet man die Situation nach dem Erlass der EU-Wasserrahmenrichtlinie und die Problematik, die um das Grundwasser herum weltweit festgestellt werden kann, so ist die Uhr eine Minute vor zw?lf. Umweltvertr?gliche, nachhaltige L?sungen verlangt die Agenda 21, die in Europa und Deutschland Gültigkeit hat. Ohne Hydrogeologen wird man sie für das Grundwasser nicht l?sen k?nnen, doch wissen die Politiker, die die Entscheidungen f?llen müssen, dies überhaupt? Ein Vorsitzender einer hydrogeologischen Gesellschaft, mit Mandat und nicht mit Maulkorb, ist gefordert.     

Stabilitätsnachweis für Tragpfähle von kombinierten Stahlspundwänden nach EC 3

Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse einer Kurzstudie [17] vor, in der das Stabilitätsverhalten der Tragpfähle von kombinierten Stahlspundwänden untersucht wurde. Zunächst werden die neu entwickelten Bemessungsregeln für Stabstabilität nach Eurocode 3 vorgestellt. Erste Beispielberechnungen zeigen, dass mit dessen Anwendung nicht nur der Berechnungsaufwand ansteigt, sondern auch das Bemessungsniveau konservativer wird. Wird die Stützwirkung des Bodens in Form einer Federhalterung angesetzt, ist ein großer Anstieg der rechnerischen Tragfähigkeit zu verzeichnen. Für die Spezifizierung der Federsteifigkeit des Baugrunds wurden beispielhaft Momenten‐Verdrehungsbeziehungen ermittelt. Die erforderlichen Drehfedersteifigkeiten, die notwendig sind, um das alte Bemessungsniveau zu erreichen, können von den Werten für die vorhandene Steifigkeit überschritten werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung eines Verfahrens für die effiziente Stabilitätsbemessung der Tragpfähle von Stahlspundwänden sowohl notwendig als auch möglich ist. Stability verification of H‐Sections used in combined quay walls according EC 3. This contribution presents results of a small research project [17] analysing the stability aspects of king‐piles of combined steel sheet piles. First of all the, new design rules according to Eurocode·3 are explicated. Exemplified calculations have shown that with the use these rules not only the effort for design increases but also the verification level will be more conservative. The embedment of the surrounding soil being considered in the form of a spring support, a big rise of the bearing load is observed. For the specification of the spring stiffness derived from the soil embedment exemplified moment‐rotation relations were developed. The stiffness exceeds the required rotational stiffness necessary for reaching the old level of bearing load respectively based on the existing codes. Thus, it was possible to show, that the development of a procedure for the efficient stability design of combined steel sheet pile walls is necessary as well as feasible.     

“Die Raupe” – eine bewegliche Brückenkonstruktion

Für einen Brückenwettbewerb in Wien wurde ein Konzept einer beweglichen Brücke in Form eines Fischbauchträgers entwickelt, das neben seiner strengen Funktionalität und der materiellen Effizienz über einen innovativen Hebemechanismus verfügt. Die Idee des Hebevorgangs basiert auf einer Verkürzung des Trägeruntergurts durch Seile und zwei zwischengeschalteten hydraulischen Zylindern. Die Anhebung der Brücke zur Freihaltung des geforderten Lichtraumprofils erfolgt asymmetrisch, was ein raupenähnliches Verkrümmen zur Folge hat. Des Weiteren wurde die Deckplatte dahingehend optimiert, dass unter Verwendung hochfester Stähle die große Verformung über das elastische Werkstoffverhalten aufgenommen und so auf wartungsintensive Gelenke verzichtet werden kann. Durch das gewählte statische System mit dem applizierten Hebemechanismus kann die Einleitung großer Horizontalkräfte in den Boden vermieden und dadurch die Kosten deutlich gesenkt werden. Das Konzept wurde für eine Spannweite von ca. 60 m entwickelt, kann jedoch auch für andere Spannweiten adaptiert und so vielerorts eingesetzt werden. “The Caterpillar” – A moving bridge structure. For a design competition for a bridge in Vienna, a concept for a moving bridge in the form of a lenticular girder was developed which, in addition to its strict functionality and material efficiency, features an innovative lifting mechanism. The lifting principle is based on shortening the lower chord of the girder with the help of cables and two intermediate hydraulic cylinders. In order to create the required clearance profile, the bridge is lifted asymmetrically, which results in a deformation of the shape which is reminiscent of a caterpillar. In addition, the upper deck was designed using hightensile steel so that the considerable deformation could be absorbed by the elasticity of the material, which means that maintenance‐intensive hinges could be omitted. This structural system with its lifting mechanism makes it possible to significantly lower costs as there are no large horizontal forces to be transferred to the ground. The concept was developed for a span of approx. 60 m but can also be adapted to spans of different sizes and is therefore suitable for many situations.     

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.     

Jubiläumssitzung

Liebe Leserinnen und Leser, ein Jahr nach meinem Start als Editorin für Nachrichten melde ich mich erstmals an dieser Stelle zu Wort. Ich m?chte hier nicht mit einem Resumée des vergangenen Jahres langweilen, sondern von einem Ereignis in diesem Sommer berichten, das sicherlich nur einem kleinen Leserkreis bisher bekannt ist: Im Juli 2000 feierte der ?lteste Arbeitskreis der FH-DGG, der Arbeitskreis “Ausbildung und Information” seine 50. Sitzung. Der Sitzungsort war diesmal das oberfr?nkische Staffelstein, in dem seit den 70er Jahren ein Thermalbadebetrieb aufgebaut wurde. Auf die Geschichte und die Aufgaben des Arbeitskreises “Ausbildung und Information”, kurz AK Aus&In genannt, gehe ich hier nicht ein, da dies schon in verschiedenen Artikeln in den letzten Jahrg?ngen der Zeitschrift Grundwasser getan wurde. Au?erdem berichten das Protokoll der Mitgliederversammlung in Heidelberg (s. S. 185–186), das Mitgliederverzeichnis und die Homepage der FH-DGG ausführlich über die derzeitigen Aktivit?ten. Vielmehr soll das Augenmerk auf den Tagungsorten selbst und ihren hydrogeologischen Besonderheiten liegen. Die Sitzungsorte werden mit Bezug zu den vielf?ltigen hydrogeologischen Arbeitsgebieten ausgesucht; dem tr?gt auch die Tagesordnung mit jeweils einer halbt?gigen Exkursion Rechnung. Bei durchschnittlich zwei Sitzungen pro Jahr sind seit 1972, d. h. in 28 Jahren, viele hydrogeologisch interessante Orte in Deutschland und den angrenzenden Staaten besucht worden. Stellvertretend seien einige Beispiele genannt, die antike, mittelalterliche und heutige Wassergewinnungsanlagen für die Trinkwasserversorgung und die industrielle Nutzung umfassen, wie auch balneologische Belange der Thermal- und Solequellen bzw. die damit verbundene Rohstoffgewinnung. Interessante Exkursionsorte stellen auch die Wasserhaltungsma?nahmen in Zusammenhang mit dem Bergbau dar, besonders die mittelalterlichen Wasserhaltungen beispielsweise im Erzgebirge (System der “R?schen”). Neben Beispielen aus der angewandten Hydrogeologie erfreuen sich natürlich auch die klassischen Orte der Grundlagenforschung und Initiativen, wie geologische Lehrpfade, gro?er Beliebtheit als Exkursionsziele. Die Tradition dieser Exkursionen stand auch Pate bei unserer Rubrik “Der kleine Umweg” im Nachrichtenteil der Zeitschrift Grundwasser und ist einerseiths als Anregung für private Exkursionen gedacht, andererseits k?nnte sie mit Blick auf ein potenzielles Jahr der Geowissenschaften 2002 auch helfen, die Hydrogeologie in der ?ffentlichkeit pr?senter zu machen. Ich nutze die Gelegenheit, dem neu gegründeten Ausschuss für ?ffentlichkeitsarbeit viel Erfolg bei diesem Vorhaben zu wünschen und hoffe, dass die mit viel Engagement auf der Mitgliederversammlung in Heidelberg vorgetragenen Ideen und Konzepte (s. a. S. 186) rasch umgesetzt werden k?nnen. Denn nimmt man die Teilnehmerzahl auf der Mitgliederversammlung mit 52 von ca. 1.300 Mitgliedern in der FH-DGG als Ma?stab für die Aktivit?t ihrer Mitglieder, so sprechen diese Zahlen leider das Gegenteil ... Von diesem Exkurs nun zurück zur Jubli?umssitzung: diese wurde nach der Exkursion auf dem geologischen und kulturhistorischen Lehrpfad am Staffelberg in einer gemütlichen Runde mit einigen kurzen Reden und einer Dia-Schau der vergangenen Sitzungen gebührend begangen. Die feierliche Note gab zweifellos auch die zur Verkostung kredenzte Flasche Geologenwein aus dem franz?sischen Jura. Nach diesen Beispielen, wie man in unserer hektischen Zeit etwas Mu?e finden kann, indem man auch Randbereiche unseres Fachgebiets zur Kenntnis nimmt, wünsche ich mir als Editorin für Nachrichten für die künftigen Ausgaben eine lebhaftere Beteiligung an unseren verschiedenen Rubriken und appelliere an Sie, liebe Kolleginnen und Kollegen, mir Beitr?ge für die Nachrichten zuzusenden, die auch in unserem Forum diskutiert werden k?nnen. Ich verspreche Ihnen, Ihre Beitr?ge schnellstm?glich in die n?chste Ausgabe einzubinden. Bei der Erscheinungsfolge unserer Zeitschrift hei?t das jedoch, dass der Redaktionsschluss acht Wochen vor dem Erscheinen des Heftes liegt. Vielleicht finden Sie ja an den vor uns liegenden freien Tagen “zwischen den Jahren” Zeit, einen Leserbrief oder Beitrag für die Nachrichten zu schreiben! Der n?chste Redaktionsschluss ist der 10.01.2001!     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Teil 2 enthält Erläuterungen zu den Grundlagen der Tragwerksplanung, zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit, zu den Baustoffeigenschaften und zu den Spannungs‐ Dehnungslinien. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds Part 2: Basics, Durability, Materials, Stress‐Strain‐Relationships The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 2 contains explanations for the basis of design, for the durability, for the material properties and for the stress‐strain‐relationships.     

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.     

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.     

Drei Jahre Zeitschrift Grundwasser

Liebe Leserinnen und Leser, die Zeitschrift Grundwasser hat mit dem vorliegenden Heft 4 des Jahrganges 1998 ihr drittes Jahr seit dem ersten Erscheinen vollendet. Zum ersten Mal werden in dieser Ausgabe vier Artikel ver?ffentlicht, die thematisch eng zusammenh?ngen. Alle Beitr?ge sind aus Untersuchungen im Rahmen des DFG-Schwerpunktes “Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflu?ten Sickerwasser und Grundwasser” hervorgegangen und beleuchten die unterschiedlichen Aspekte der hydrogeologischen, hydrochemischen und bodenkundlichen Untersuchungen im Rahmen von BTEX-Schadensf?llen, von der Charakterisierung des Schadstoffherdes im Boden und im Grundwasser über die Bestimmung der hydraulischen Verh?ltnisse in einem Lockergesteins-Grundwasserleiter bis hin zur Schadstoffemission. Wir sind der überzeugung, damit ein abgerundetes Bild eines praxisorientierten Forschungsprojektes exemplarisch darstellen zu k?nnen, das die aktuelle Forschung an die Anwender heranführen kann. Das vorliegende Heft unterscheidet sich somit grunds?tzlich von den bisherigen Ausgaben, in denen Beitr?ge im Gro?en und Ganzen so abgedruckt wurden, wie sie eingereicht und vom Reviewproze? bewertet wurden. Auch wenn das Bild der Zeitschrift Grundwasser in Zukunft weiter vornehmlich durch eine m?glichst gro?e Vielfalt von Beitr?gen aus Praxis und Forschung bestimmt werden soll, zeigt sich aus der nun eingeleiteten Entwicklung, da? die Anfangsphase der Zeitschrift damit als beendet betrachtet werden kann. In den ersten Jahrg?ngen war die Hauptsorge des wissenschaftlichen Redakteurs der Eingang einer ausreichenden Zahl von qualitativ hochwertigen Fachbeitr?gen. Bei dem noch geringen Bekanntheitsgrad der Fachzeitschrift wurden einige Hefte gedruckt ohne zu wissen, welche Beitr?ge in das n?chste Heft aufgenommen werden. Die Redaktion lebte oft von der Hand in den Mund, und die Arbeit konzentrierte sich immer auf die letzten Wochen vor dem Erscheinen. Auch mu?te sich das Zusammenspiel zwischen der wissenschaftlichen Redaktion und der Redaktionsleitung erst einstellen. Der Eingang an wissenschaftlichen Beitr?gen hat sich in dem letzten Jahr deutlich positiv entwickelt. W?hrend in den Jahren zuvor auf zwei ver?ffentlichte Beitr?ge ein abgelehnter Beitrag kam und damit die der Zeitschrift zur Verfügung stehenden Seiten ausgesch?pft wurden, ist abzusehen, da? in Zukunft mehr gute Manuskripte eingehen, als Platz in der Zeitschrift ist. Aus dieser an sich wünschenswerten Entwicklung wird es m?glich werden, einen thematischen Mix in den einzelnen Heften herzustellen oder fachlich verwandte Artikel gemeinsam zu publizieren. L?ngerfristig ist darüber hinaus zu überlegen, ob die Fachsektion Hydrogeologie mit dem Verlag über eine Ausweitung des j?hrlichen Seitenkontingentes verhandeln sollte. Alles in allem sind dies positive Zeichen, die zeigen, da? die Zeitschrift eine weite Akzeptanz erreicht hat, so da? die Funktion des wissenschaftlichen Editors nunmehr wechseln kann. Ab dem ersten Heft 1999 wird Frau Prof. Dr. Margot Isenbeck-Schr?ter, Heidelberg, für den wissenschaftlichen Teil der Zeitschrift verantwortlich zeichnen. Ich hoffe mit meiner Arbeit der Zeitschrift über die ersten Jahre einen guten Start gegeben zu haben und bin sicher, da? meine Nachfolgerin in dem bisherigen Sinne, aber hoffentlich auch mit eigenen neuen Impulsen diese ehrenamtliche und zeitaufwendige Arbeit fortsetzen wird. Ich m?chte mich an dieser Stelle sehr herzlich bei alen bedanken, die mit dazu beigetragen haben, da?Grundwasser so erfolgreich gestartet ist (eine Aufz?hlung erübrigt sich, denn Sie k?nnen die Namen auf der anschlie?enden Seite nachlesen) und hoffe, mich auch weiterhin für die Zeitschrift engagieren zu dürfen.     

Zur Druck‐Zug‐Festigkeit von Stahlbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton

Während die Druckfestigkeit des Betons durch gleichzeitig wirkenden Querdruck gegenüber der einaxialen Druckfestigkeit erheblich gesteigert werden kann, führen Querzugbeanspruchung und Rissbildung zu einer Abminderung der Tragfähigkeit. Dies gilt für unbewehrten Beton und Stahlbeton gleichermaßen. In den einschlägigen Regelwerken finden sich hierzu international sehr unterschiedliche Bemessungsansätze, wobei die vorgesehenen Abminderungsbeiwerte für denselben Anwendungsfall um das bis zu Zweifache differieren. Die Frage der Druck‐Zug‐Festigkeit von Stahlbeton wurde in den vergangenen 40 Jahren von zahlreichen Wissenschaftlern untersucht. Ihre Ergebnisse sind allerdings zum Teil ebenso widersprüchlich wie die aktuelle Normensituation. Basierend auf eigenen experimentellen Untersuchungen sowie einer kritischen Auswertung und Einordnung als richtungweisend angesehener, früherer Versuchsreihen wird ein Vorschlag zur Abminderung der Druckfestigkeit des gerissenen Stahlbetons entwickelt. Erstmals wird dabei auch der Einfluss einer Faserzugabe in Kombination mit Stabstahlbewehrung berücksichtigt. Ein Vergleich mit den in DIN 1045‐1, CEB‐FIP Model Code 1990, Eurocode 2 und ACI Standard 318‐05 angegebenen Bemessungsregeln zeigt, dass allein DIN 1045‐1 die in den Versuchen beobachtete maximale Abminderung der Druckfestigkeit durch Querzug und Rissbildung zum Teil erheblich unterschätzt, so dass eine konservative Auslegung der Tragwerke nicht immer sichergestellt ist. Biaxial Compression‐Tension‐Strength of Reinforced Concrete and Reinforced Steel Fibre Concrete The compressive strength of concrete can be substantially increased in relation to uni‐axial compressive strength by transverse compression acting at the same time. In contrast, transverse tension and cracking lead to a reduction of the load‐carrying capacity. This holds true for plain concrete as well as for reinforced concrete. In international standards very different calculation rules can be found on this subject, whereby the provided reductions differ up to a factor of two for the same application. The question of biaxial compression‐tension‐strength of reinforced concrete was examined in the past 40 years by numerous scientists. Their results are, however, partially contradictory in the same way as the current standard situation. Based on own experimental investigations as well as on a critical review and classification of former test series regarded as trend‐setting, a proposal for the reduction of the compressive strength of cracked reinforced concrete is developed. For the first time, also the influence of fibres in addition to bar reinforcement is considered thereby. A comparison with the calculation rules in DIN 1045‐1, CEB‐FIP Model Code 1990, Eurocode 2, and ACI Standard 318‐05 shows, that exclusively DIN 1045‐1 underestimates sometimes substantially the maximum reduction of the compressive strength by transverse tension and cracking observed in the tests, so that a conservative design of structures cannot always be ensured.     

Beurteilung der Zuverlässigkeit von Bestandstragwerken hinsichtlich einer Querkraftbeanspruchung

Probabilistische Berechnungsverfahren gewinnen im Bauingenieurwesen immer mehr an Bedeutung. Die Probabilistik wird sowohl zur Kalibrierung von Teilsicherheitsbeiwerten des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts der aktuellen Normengeneration als auch im Rahmen von Tragfähigkeitsbewertungen bestehender Bauten eingesetzt. Für biegebeanspruchte Stahlbetonbauteile kann die Grenzzustandsfunktion für Tragwerksversagen aufgrund eines klaren mechanischen Tragmodells eindeutig angegeben werden. Im Gegensatz hierzu gibt es bei der Formulierung des mechanischen Modells des Querkraftabtrags bisher noch große Unsicherheiten. Der nachfolgende Beitrag beschäftigt sich mit der Zuverlässigkeit von querkraftbeanspruchten Bauteilen im Hochbau und soll als Hilfestellung zur Wahl geeigneter statistischer Kenngrößen der Modellunsicherheiten für probabilistische Berechnungen verstanden werden. Die vorgeschlagenen Kenngrößen wurden aus umfangreichen Parameterstudien im Hinblick auf das Zielzuverlässigkeitsniveau gewählt. Reliability Assessment of Existing Structures subjected to Shear Force Probabilistic analyses are becoming more and more important in civil engineering. Probabilistics can be used for the calibration of partial safety factors of the semi probabilistic safety concept of current codes as well as in the context of sustainability evaluations of existing buildings. For reinforced concrete components subjected to bending, the limit state function for structural failure can be specified clearly because of a well‐defined mechanical model. By contrast, for the formulation of the mechanical model of shear carrying capacity there are still large uncertainties. The following article deals with the reliability of components in building structures subjected to shear force and should be understood as a support selecting appropriate statistical parameters of model uncertainties for probabilistic calculations. The proposed statistic parameters of model uncertainties were selected out of extensive parameter studies in view of the target reliability level.