Untersuchungen zum Korrosionsschutz von Kanten an Stahlkonstruktionen – Problemstellung und Versuchsdurchführung (Teil 1)

Im Rahmen von Laborprüfungen wurde die Korrosionsschutzwirkung organischer Beschichtungssysteme an Kanten von Stahlkonstruktionen untersucht. Die Kanten waren mit verschiedenen mechanischen und thermischen Verfahren vor dem Beschichten gerundet worden. Es kamen drei verschiedene Beschichtungssysteme zum Einsatz, darunter ein sogenanntes kantenfreundliches System. Für die Beurteilung der Korrosionsschutzwirkung wurden drei Kennwerte herangezogen: Kantenüberdeckungsgrad, Ohmscher Widerstand der Beschichtung und Antikorrosiv‐ Effekt. Die Prüfungen umfassten Messungen der Trockenschichtdicken an Kanten und Flächen, Untersuchungen mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und beschleunigte Alterungsprüfungen in einer Wellentank‐Simulationskammer. Im vorliegenden Beitrag werden Konzeption und Durchführung der Prüfungen sowie die verwendeten Prüfkörper und Korrosionsschutzsysteme beschrieben. Über die Ergebnisse der Prüfungen wird in weiteren Beiträgen berichtet. Investigations into the corrosion protection on edges of steel constructions – Introduction and test scenario (Part 1). Based on laboratory tests, the corrosion protection capability of organic coating systems on edges of steel constructions was investigated. The edges were rounded with different mechanical and thermal tools. Three different coating systems were considered, whereby one of the systems was a so‐called edge retentive system. Three criteria were utilized in order to assess the corrosion protection capability: edge coverage degree, Ohmic resistance of the coating systems, and an anticorrosive effect. The tests included DFT measurements on edges and areas, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements and accelerated ageing tests in a wave tank simulation chamber. This paper covers the general experimental design and details of the experimental procedure, whereas following papers deal with the results of the test programme.     

Beurteilung von Korrosionsschutzsystemen für Offshore‐Windenergietürme – Teil 1: Problemstellung und Versuchsdurchführung

Assessment of corrosion protection systems for offshore wind energy towers – part 1: Introduction and test scenario. Based on field and on laboratory tests, the corrosion protective performance of different corrosion protection systems for offshore wind energy towers was investigated. The systems under investigation included duplex systems with Zn/Al metallization, multi‐layered organic systems, a single‐layer thick organic system, Zn/Mg metallization and cathodic protection of uncoated sections. Special field specimens and laboratory specimens were utilized in order to investigate the systems. Laboratory tests included immersion tests, ageing tests, test on cathodic compatibility and electro‐chemical impedance spectroscopy. Part 1 of the paper covers the general experimental design and details of the experimental procedures, whereas Part 2 deals with the results of the test programme.     

Vergleichende Analyse der thermischen Beanspruchungs intensitäten bei normativen Raumbrandversuchen

International existieren verschiedene genormte Raumbrandprüfungen, in welchen das Brandverhalten von Wand‐ und Deckenprodukten unter realitätsnahen Einbaubedingungen untersucht wird. Die Prüfmethoden unterscheiden sich zum Teil erheblich hinsichtlich der Raumgeometrie, der Ventilationsöffnungen bzw. ‐verhältnisse sowie der Art und Leistung der verwendeten Zündquellen. Auf der Basis von Brandsimulationsrechnungen mit dem CFD‐Code FDS wurde die Intensität der resultierenden thermischen Produktbeanspruchung für ausgewählte Prüfräume vergleichend analysiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass zwischen den betrachteten Methoden deutliche Unterschiede bestehen, die zu inkonsistenten Produktbeurteilungen führen können. Comparative analysis of thermal exposure conditions in standard room fire tests. Various standards exist worldwide that describe room fire tests for determining the reaction to fire behaviour of wall and ceiling products under end‐use conditions. The test methods differ with respect to the room geometry, the ventilation conditions and the type and heat output of the ignition source. Numerical simulations were performed using the CFD code FDS to comparatively analyse the resulting thermal exposure conditions for selected test rooms. The simulation results exhibit considerable differences between the analysed test methods, which may lead to inconsistent product assessments.     

Empfehlung Nr. 5 “Punktlastversuche an Gesteinsproben“ des Arbeitskreises 3.3 “Versuchstechnik Fels“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik

Der Arbeitskreis AK 3.3 “Versuchstechnik Fels“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. erarbeitet Empfehlungen für felsmechanische Labor‐ und Feldversuche sowie Messungen im Gebirge und an Bauwerken. Die vorliegende Neufassung der Empfehlung Nr. 5 behandelt den Punktlastversuch an Gesteinsprobekörpern und berücksichtigt die Weiterentwicklung der Versuchstechnik und ‐auswertung seit der gleichnamigen Empfehlung Nr. 5 von 1982. Es werden die Anforderungen an die Prüfeinrichtung und die Probekörper sowie die Vorgehensweisen für die Durchführung und Auswertung von Punktlastversuchen festgelegt. Die wesentliche Neuerung besteht darin, dass nicht mehr der Lastpunktabstand allein, sondern die Probekörperfläche zur Berechnung des Punktlastindex verwendet wird. Beim Punktlastversuch wird ein Indexwert für die Festigkeit eines Gesteins bestimmt, indem ein zylinderförmiger, quaderförmiger oder unregelmäßig geformter Probekörper zwischen zwei Lasteinleitungsspitzen bis zum Bruch belastet wird. In dieser Empfehlung werden der Zweck, die Begriffe, die Prüfeinrichtung, die Anforderungen an den Probekörper und die Versuchsdurchführung erläutert. Drei mögliche Optionen der Versuchsauswertung werden aufgezeigt, die Darstellung der Ergebnisse beschrieben und mit Hilfe von Beispielen illustriert. Abschließend wird erläutert, wie die einaxiale Druckfestigkeit aus der Punktlastfestigkeit abgeleitet werden kann. Recommendation No. 5 (revised) of the Commission on Rock Testing of the Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. — “point load tests on rock samples”. The Commission on Rock Testing of the Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. (German Geotechnical Society) is compiling instructions for rock tests conducted in the laboratory and in‐situ, and for performing monitoring of rock masses and civil engineering structures. The revised version of recommendation No. 5 deals with the point load test on rock samples and incorporates recent developments in testing machines and testing procedures since the first version from 1982. The requirements for the testing machines and the specimens are given, as well as the procedures to perform the tests and evaluate the data. The essential modification is the use of the sample area instead of the platen tip distance alone. The point load test is used to derive an index value for rock strength. Therefore rock specimens in the form of core, cut blocks or irregular lumps are loaded until failure between a pair of load tips. In this recommendation, scope, terms, apparatus, specimen requirements and procedure of the test are explained. Three possible options of test evaluation are given, the reporting of results described and illustrated by examples. Finally it is shown, how the uniaxial compressive strength can be derived by the point load strength.     

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

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

Statische und dynamische Axialdruckversuche an vergrouteten Rohr‐in‐Rohr‐Verbindungen mit verschiedenen Füllmaterialien

In diesem Beitrag wird über Ergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen an vergrouteten Rohr‐in‐Rohr‐Verbindungen berichtet, die am Institut für Stahlbau der Leibniz Universität Hannover durchgeführt wurden. Diese sogenannten “Grouted Joints” kommen z. B. als Verbindungselemente zwischen dem im Boden eingerammten Pfahl und dem Turm einer Offshore‐Windenergieanlage zum Einsatz. An deutlich kleineren Prüfkörpern wurden Axialdruckversuche im Labor durchgeführt, um den Unterschied zwischen glatten und gerippten Stahlrohrmantelflächen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Ermüdung aufzuzeigen. Dabei kamen auch verschiedene Füllmaterialien für den Ringspalt zum Einsatz. Die Tragfähigkeit bei den Prüfkörpern mit glatten Rohrmantelflächen ist hauptsächlich von der Haftfestigkeit des Füllmaterials auf den Stahloberflächen und deren Beschaffenheit abhängig. Durch die Anordnung von Schubrippen kann die Trag‐ und Ermüdungslast um ein Vielfaches gegenüber der glatten Variante gesteigert werden. Dies ist hauptsächlich auf die Wirkung von Druckstreben zwischen den Schubrippen zurückzuführen, deren Tragfähigkeit sich mit zunehmender Druckfestigkeit des Füllmaterials erhöht. Mit einem Bemessungsmodell kann unter Berücksichtigung der Druckstrebentragfähigkeit und Anzahl der Schubrippen die Traglast von Grouted Joints abgeschätzt werden. Static and dynamic axial compression tests on grouted tube‐in‐tube connections with various grout materials. This paper summarises static and dynamic axial compression tests on small scale grouted joints for offshore wind energy converters. The connection is mostly used between driven monopiles and tower sections as tube‐in‐tube connection. The gap between the tubes is filled with grout materials. The test series comprises grouted joints with smooth and ribbed surfaces of the tubes which are loaded by axial compression. The ultimate and fatigue limit state of the connection can be increased with shear keys along the overlapped length of the tubes to get a ribbed contact surface to the grout. In this case the axial load is transferred by compression struts between the shear keys. The bearing capacity depends mainly on the compressive strength of the grout and the geometry of the shear keys. In addition to the experimental results an analytical design concept is presented within this paper for grouted joints with shear keys. With the analytical model the axial load capacity of the grouted joint can be determined under consideration of the compression struts and number of shear keys.     

Hochwasserschutz im Land Bremen – Anpassung an prognostizierte Klimaänderungen

Im Beitrag wird auf Besonderheiten bei der Umsetzung des Generalplans Küstenschutz Niedersachsen/Bremen im Land Bremen eingegangen. Im ersten Teil werden die Grundlagen und Ergebnisse des Generalplans sowie die administrative Aufstellung des Landes Bremen zur Anpassung des Hochwasserschutzes beschrieben. Das Instrument der Kostenvergleichsrechnung wird vorgestellt, welches in Bremen bereits im frühen Projektstadium zur Bewertung der Vorzugslösungen eingesetzt wird. Ein wichtiger Aspekt bei der Umsetzung des Generalplans sind die technischen Anforderungen, die sich aus den bestehenden Hochwasserschutzanlagen ergeben. Weiterhin müssen im Land Bremen die Maßnahmen zum Hochwasserschutz im Wesentlichen unter Berücksichtigung der bestehenden konstruktiv geprägten Ufer (Spundwände und Kaianlagen) umgesetzt werden. Dabei sind spezielle Anforderungen hinsichtlich der aktuellen und zukünftigen Nutzung insbesondere in den Hafenrevieren zu berücksichtigen. Beispielhaft werden begleitende Projekte der INROS LACKNER AG vorgestellt. Flood protection in the Federal State and the city of Bremen by adjustment of climate changes. The present article describes how the Federal State and the Free Hanseatic City of Bremen adapts its flood protection with respect to climate changes and global sea level rise. Design basics are compiled in the “Generalplan Küstenschutz Niedersachsen/Bremen” (General Plan for Coastal Protection – Lower Saxony/Bremen). Main results of the general plan will be described and administrative aspects of the adaptation of the flood protection elements in Bremen will be lined out. Special technical requirements as the consideration of existing walls and dikes will be described. Also requirements from harbour operation, recreational use and urban architecture have to be considered as the Bremen port partly undergoes a rapid change in this regard. The instrument of cost analysis will be introduced which is utilised in Bremen at an early stage of planning in order to develop cost effective measures of public founded projects. Mentioned topics will be described based on projects carried out by INROS LACKNER AG.     

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

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

Bemessung,Anwendung und Qualitätssicherung von Stahlfaserspritzbeton im Tunnelbau

Die Spritzbetonbauweise hat sich im Tunnelbau seit Jahren bewährt. Spritzbeton wird als unbewehrter Beton, in Verbindung mit Bewehrung sowie als Stahlfaserspritzbeton eingesetzt. Bei den meisten Tunnelschalen aus Stahlfaserspritzbeton werden Stahlfasern derzeit nur als konstruktive Bewehrung verwendet. Die Faserzugabe führt zu einer nennenswerten Erhöhung der Bruchenergie und somit zu einer höheren Zähigkeit des sonst spröden Materials und damit zu einer höheren Sicherheit. Stahlfaserspritzbeton kann auch anstelle von Spritzbeton mit statisch erforderlicher Mattenbewehrung eingesetzt werden. Die Bemessung erfolgt dann unter Berücksichtigung der Nachrisszugfestigkeit. Diese kann wie bei Stahlfaserbeton an Biegebalken ermittelt werden, die aus größeren Proben herausgesägt werden. Anhand von verschiedenen Beispielen werden die unterschiedlichen Anwendungen aufgezeigt und die dafür erforderlichen Prüfungen vorgestellt. Design, Execution and Quality Management of Steel Fibre Reinforced Shotcrete in Tunnels The shotcrete method has been proven for tunnel structures since years. Shotcrete can be used unreinforced, in combination with reinforcement meshes and with fibre reinforcement. At the moment most steel fibre shotcrete tunnel liners have non‐structural fibre reinforcement. However, the addition of fibres increases the fracture energy of the material and changes the shotcrete behaviour from brittle to ductile with higher reliability. Steel fibre shotcrete can also replace shotcrete with traditional mesh reinforcement. The verification of steel fibre shotcrete takes the post cracking tensile strength of the material into account. The tensile strength of the cracked fibre concrete can be derived from bending tests on beams cut out of a larger shotcrete sample. This paper presents the different types of executed shotcrete applications in tunnels and the necessary test methods.     

Asymmetrische Netzwerkbogenbrücken

Asymmetrische Netzwerkbögen eröffnen dem entwerfenden Ingenieur neue gestalterische Möglichkeiten bei gleichzeitig guter Wirtschaftlichkeit und hoher Effizienz des Tragwerks. Im Gegensatz zu Stabbogenbrücken mit vertikalen Hängern befindet sich die Stützlinie in Netzwerkbögen ohne Hängerausfall für alle Lastfälle im Bogen. Daher muss die Bogenform nicht einem bestimmten Lastfall angepasst werden und kann asymmetrisch sein. Voraussetzung ist, dass auch dann eine Hängeranordnung entworfen wird, die Hängerausfall vermeidet. Die Schrittgrößen und die technische Machbarkeit entsprechen im Wesentlichen denen von symmetrischen Netzwerkbögen. Mögliche Anwendungsgebiete umfassen asymmetrische Brückenstandorte sowie schiefwinklige Brücken und Brücken mit veränderlicher Breite. Asymmetric network arch bridges. Asymmetric network arch bridges offer new possibilities to the design engineers. At the same time they ensure both, economic and static efficiency. In contrast to tied arch bridges with vertical hangers, in network arches without hanger relaxation the line of thrust lies within the arch for all load cases. Therefore, the arch shape does not have to be adapted to a special load case and may be asymmetric. The requirement for this is, that a hanger arrangement is designed, which avoids hanger relaxation. Internal forces and technical feasibility are basically the same as in symmetric network arches. Possible applications are asymmetric bridge locations, skew bridges or bridges with variable width.     

Ganzfertigteile bei der Verbundfahrbahnplatte der Bahretalbrücke – Eine Revision nach Ausführung und baubegleitender messtechnischer Überwachung

Fertigteilbauweisen für die Herstellung der Fahrbahnplatten von Verbundbrücken konnten sich bei kleineren Brücken bereits durchsetzen. Verschiedene Bautypen wurden entwickelt: die VFT‐Bauweise, die Halbfertigteilbauweise, die Ganzfertigteilbauweise. Im Großbrückenbau ist die Anwendung, zumindest in Deutschland, bisher auf einzelne Fälle beschränkt geblieben und eine abgeschlossene Stufe der Entwicklung noch nicht erreicht. Die Ganzfertigteilbauweise, wie sie bei der Bahretalbrücke eingesetzt wurde, stellt eine Möglichkeit dar, die Vorteile der deutlich schnelleren Herstellung der Fahrbahnplatte im Großbrückenverbundbau effektiv zu realisieren. Besonderes Augenmerk ist bei der Bemessung und Konstruktion auf die Rissproblematik zu legen. Die hier aufgetretenen Rissbildungen begründen sich durch die unterschiedlichen Materialeigenschaften und Herstellungszeitpunkte der Fertigteile und der Ortbetonergänzungen. Mit Hilfe des baubegleitenden Messprogramms für die Bahretalbrücke konnten die Rissbildungen sowie insbesondere die Spannungen in den Anschlussbewehrungen der Fertigteile gut nachvollzogen werden. Letztere liegen aufgrund des “Sammelrisseffektes” deutlich über den Spannungen der Ortbetonbewehrung und können nicht einfach am Zustand II‐Querschnitt berechnet werden. Zusammenfassend kann für die Bahretalbrücke eine gute Beurteilung der Bauweise gegeben werden. Prefabricated elements for the floor system of Bahretalbridge. The construction of floor systems of composite bridges, using prefabricated elements in concrete, could already achieve acceptance for smaller bridges. Different types were developed: VFT‐types, semi‐precast construction, precast construction. So far there are only a few cases of prefabricated elements in concrete for bigger bridges in Germany. Using the precast construction presents a possibility to produce floor systems faster and more effective, as done with the Bahretalbridge. Special attention is to be turned to the calculation and construction of the crack formations. The crack formations seen in this particular construction happened because of the different material property and the production time of the prefabricated elements as well as the addition of floor systems. During the construction progress several measurements helped to understand the appearance of the crack formations. The stresses of the reinforcement between prefabricated elements and the in‐situ concrete are much higher due to the effect of accumulated cracks. Summarizing the construction of the Bahretalbridge was done in a decent way and deserves a positive evaluation.     

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.     

Anprall und Explosion – Experimentelle Untersuchungen an Verbundbauteilen

Außergewöhnliche Bauwerksbeanspruchungen aus Explosion und Anprall rücken immer mehr in den Fokus der Bemessung wegen der weltweiten Zunahme terroristischer Anschläge. Der passive Schutz von Bauten gegenüber Terrorattacken gewinnt immer mehr an Bedeutung. Die Auswirkungen solcher dynamischen Belastungen aus Anprall und Explosion unterscheiden sich wegen des dynamischen Systemverhaltens und der Abhängigkeit vom Impulsverlauf erheblich von statischen Belastungen. Im Rahmen des europäischen RFCS (Research Fund for Coal and Steel)‐Forschungsprojekts COSIMB (Composite Column and Wall Systems for Impact and Blast Resistance) wurden an der Universität Karlsruhe, heute Karlsruher Institut für Technologie (KIT), am Imperial College, London, und bei der HOCHTIEF Construction AG, Frankfurt, Untersuchungen an Verbundstützen und Stützen‐Wand‐Verbundsystemen, bestehend aus höherfestem Stahl und hochfestem Beton, durchgeführt. Die Untersuchungen umfassten sowohl statische als auch dynamische Beanspruchungen. Die realisierten Aufprallgeschwindigkeiten betrugen bis zu 14,5 m/s bei einer Masse des Aufprallfahrzeugs von bis zu 1460 kg. Die aufgebrachten Explosionsbelastungen entsprachen der Druckwelle einer Sprengladung von bis zu 2240 kg TNT‐Äquivalent. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Versuchsdurchführung sowie die erhaltenen Ergebnisse. Blast and impact – Experimental investigations on composite structures. Nowadays civil engineers pay more attention to the extraordinary loads like blast and impact. This trend was set off by the political development after the Cold War when the risk of terrorist attacks increased. The passive protection of the buildings becomes more important. The effects of such loads are not the same as the effect of a static load with the same maximum amplitude. It is a fact that currently used structures are not designed for such extreme events. Within the European RFCS research project COSIMB experimental study on composite column and wall systems made out of high performance steel and concrete was done. The experimental study includes static and dynamic tests. The impact velocities were up to 14.5 m/s. The mass of the impact moving barrier was up to 1460 kg. The blast loads corresponds to an explosive charge up to 2240 kg TNT. In this paper the performance of the tests and the test results are presented.     

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

Wird bei Stahlverbundträgern der Steg des Stahlträgers durch große Öffnungen geschwächt, übernimmt in diesem Bereich der Betongurt einen Großteil der Querkraft. Die Analyse des sich dabei einstellenden Lastabtragungsmechanismus und die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit des Betongurts waren die Hauptthemen eines am Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion der Technischen Universität Kaiserslautern durchgeführten Forschungsprojektes, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde. Im folgenden Teil 1 des Aufsatzes werden die umfangreichen experimentellen und rechnerischen Untersuchungen und deren Ergebnisse dargestellt, wobei der Lastabtragungsmechanismus und die Versagensformen im Öffnungsbereich im Vordergrund stehen. Im Teil 2, der im nachfolgen Aprilheft erscheint, wird das darauf basierende Nachweiskonzept für den Betongurt vorgestellt. On the Shear‐Bearing Capacity of the Concrete Slab of Composite Beams in the Region of Large Web Openings – Part 1: Experimental und Numerical Investigations If the web of a composite beam is weakened by a large opening, the concrete slab carries most of the shear force in this region. The analysis of the load bearing mechanism and the determination of the shear‐bearing capacity were the main topics of a research project which was carried out at the Technical University of Kaiserslautern and was supported by the German Research Foundation (DFG). In the following part 1 of the report, the extensive experimental und numerical investigations as well as their results are presented. Special attention is paid to the load carrying mechanism and the failure modes. In part 2, which will follow in the April issue, the according concept for the design of the concrete slab is presented.     

Die Erhöhung des Nutzerkomforts von Fußgängerbrücken mit Massendämpfern am Beispiel des August‐Wilhelm‐Stegs in Oranienburg

Aufgrund ihrer schlanken Bauweise gelten viele Fußgängerbrücken bei personeninduzierten Belastungen als schwingungsanfällig. Die eventuelle Ausstattung einer Brücke mit zusätzlichen Dämpfungsmaßnahmen sollte bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden, damit bei Gewissheit, dass Maßnahmen notwendig sind, die Fertigstellung und Eröffnung der Brücke nicht verzögert wird. Im vorliegenden Beitrag wird am Beispiel des August‐Wilhelm‐Stegs in Oranienburg das Vorgehen zwischen Erkennen einer möglichen Schwingungsanfälligkeit, Prüfung der Erforderlichkeit schwingungsdämpfender Maßnahmen, Auslegung und Einbau sowie Überprüfung der Wirksamkeit erläutert. Dabei werden insbesondere die praktischen Aspekte bei der Auslegung der Massendämpfer erläutert. The increasing comfort of footbridges with mass dampers is exemplary shown with the August‐Wilhelm‐Steg in Oranienburg, Germany. Many footbridges are susceptible to pedestrian induced vibrations due to their slender design. Hence, an equipment with additional damping devices on demand should be considered already in the preliminary design phase to avoid unnecessary delays of the erection and opening, if the damping devices are required. In this article the procedure of identifying a potential vibration susceptibility, checking the necessity of damping devices, design and installation as well as checking the working efficiency of them are explained using the example of the August‐Wilhelm‐Steg in Oranienburg. Particular emphasis is laid on the practical aspects when designing tuned mass dampers.     

Ultraschallangeregte Thermografie zur Risserkennung im Stahlbau — Ein Verfahren auf dem Prüfstand

Die ultraschallangeregte Infrarotthermografie stellt ein innovatives Verfahren zur Erkennung von rissartigen Fehlstellen in metallischen Bauteilen dar. Zu Schwingungen angeregte Rissufer reiben und schlagen gegeneinander. Die lokal dissipierte Energie erwärmt den Riss und macht ihn thermografisch sichtbar. Obwohl die Methode seit einigen Jahren Forschungsgegenstand im Bereich der Zerstörungsfreien Prüfung ist, wurde sie noch nicht im Bauwesen verwendet. Dieser Beitrag stellt das Prinzip des Prüfverfahrens vor und zeigt anhand ausgewählter Forschungsergebnisse die Besonderheiten und Probleme auf, die bei der Bauteilprüfung zu beachten sind. Neben den Einflüssen der Anregungsfrequenz und des Vorspannzustandes wird untersucht, inwieweit eine wiederholte Ultraschallanregung schädigend wirkt. Da die Zusammenhänge der involvierten dissipativen Effekte, welche die Risserkennung erst ermöglichen, noch nicht im Detail geklärt sind, wird ein vereinfachter Ansatz für die numerische Simulation des Prüfverfahrens vorgestellt, mit dem bisher gute Ergebnisse erzielt wurden. Ultrasound excited thermography applied to constructional steelwork — An emerging crack detection methodology. Ultrasound excited thermography is an innovative method for the detection of crack‐like flaws in metal components. When crack faces rub and clap against each other due to vibrational excitation the dissipated energy leads to a local heating of the crack. This way the defect can be detected by means of an infrared camera. Despite of being a research topic in the field of nondestructive testing for several years, the technique has not been transferred to civil engineering, yet. This article presents the NDT method and discusses the essential characteristics and problems which are of concern when testing steel members. The influences of the excitation frequency and the prestressing conditions on the crack detectability as well as possible damaging effects due to repeated insonification are investigated. Since the physical effects involved in the energy dissipation at the crack region are not understood in detail, a simplified numerical simulation approach is presented that leads to good agreement of experimental and numerical results.     

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

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

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.     

Durchrutschende Grout‐Verbindungen in OWEA – Tragverhalten,Instandsetzung und Optimierung

Grout‐Verbindungen werden für die Verbindung zwischen den Gründungs‐ und Turmstrukturen von Offshore‐Windenergieanlagen (OWEA) vielfach eingesetzt. Insbesondere die seit Beginn der 90er Jahre im Meer installierten Windturbinen mit Monopile‐Gründung verfügen über diese hybride Verbindungskonstruktion, bei der Stahlzylinder mit glatter Mantelfläche übereinander gefädelt werden und der Zwischenraum mit hochfesten Feinkornmörteln vergossen wird. Bislang wurde auf eine spezielle Oberflächenprofilierung der Stahlrohre verzichtet. Während standardmäßiger Wartungsintervalle wurden nun an Rohr‐in‐Rohr‐Steckverbindungen in Monopiles in Dänemark, Großbritannien und den Niederlanden vertikale Verschiebungen festgestellt, die auf ein Versagen des Haftverbunds zwischen Stahl und Füllmaterial schließen lassen. Im Rahmen dieses Beitrags wird zunächst der Aufbau sowie das Trag‐ und Ermüdungsverhalten der Grout‐Verbindung erläutert und eigene Untersuchungen an diesen Verbindungen mit Ergebnissen präsentiert. Darauf aufbauend werden mögliche Gründe für die aufgetretenen Schäden diskutiert und Instandsetzungsvorschläge unterbreitet. Neben der Betrachtung der offshore‐spezifischen Einbaubedingungen werden die Maßnahmen hinsichtlich des technischen Aufwands vorgestellt und Kerbfallklassen für die Stahlbauteile zur Bestimmung der Materialermüdung präsentiert. Für zukünftige Gründungsstrukturen werden Optimierungsmöglichkeiten vorgestellt. Sinking grouted joints in offshore wind turbines – Bearing behaviour, repair, and optimisation. Grouted joints are mainly used for the connection of foundation piles and substructures of offshore wind turbines. Grouted joints consist of tube‐to‐tubeconnections where the annulus is filled with a high performance mortar. Since the early 90s, grouted joints have been installed in offshore wind energy converters with monopiles using plain steel sections with no additional mechanical interlock. During maintenance work vertical slippages have been detected at substructures with monopiles in Denmark, UK and the Netherlands. The movements may result from a loss of bond between steel and mortar. Within this paper the construction and the bearing behaviour of grouted joints is presented. Additionally experimental investigations are shown. Based on own experiences reasons for failure and repair opportunities are introduced and optimisation opportunities for future turbines are proposed.     

Befugnis; Baumeister; Pflasterergewerbe

Für die Prüfung des "geringen Umfanges" im Sinne des § 32 Abs 1 Z 2 GewO ist bei Kernt?tigkeiten des Pflasterergewerbes auf die wirtschaftliche Unterordnung sowie auf den Inhalt der erg?nzenden Leistungen und deren Gesamtumfang abzustellen.