Polystyrol‐Extruderschaum mit verbesserten wärmetechnischen Eigenschaften — Entwicklung,Prüfung und Anwendung

Ein neuer Wärmedämmstoff aus extrudiertem Polystyrol‐Hartschaum (XPS) mit geringerer Wärmeleitfähigkeit wurde entwickelt, um die erhöhten Anforderungen an einen dauerhaften Wärmeschutz von Gebäuden einfacher und mit geringerem Materialaufwand zu erfüllen. Die bewährten mechanischen und hygrothermischen Eigenschaften von XPS‐Dämmstoffen werden beibehalten. Die erste Produkt‐Generation ist insbesondere für die außenliegende Wärmedämmung von erdberührten Wänden und Böden sowie für die Kerndämmung von zweischaligen Wänden entwickelt worden. Das verwendete CO₂‐Schäumverfahren entspricht den bestehenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bauprodukten. Development, testing and application of extruded polystyrene foam (XPS) insulation with improved thermal properties. Improved extruded polystyrene foam (XPS) insulation with lower thermal conductivity has been developed. This enables meeting the increased requirements for sustainable building insulation with better material efficiency. The proven mechanical and hygro‐thermal properties of XPS insulation are maintained. This first product generation has been developed primarily for external perimeter insulation of basement walls and floors as well as for the insulation of cavity walls. The CO₂ foaming technology meets the sustainability requirements for building products.     

Bewertung und Optimierung von dynamischen Dämmsystemen unter Berücksichtigung des Wiener Klimas

In den letzten Jahren fanden immer wieder Anstrengungen statt um den CO₂‐Haushalt der Erdatmosphäre zu senken. Begriffe wie “sparsamer”, “effizienter” oder “effektiver” werden häufig in diesem Zusammenhang verwendet. Auch das Fachgebiet Bauphysik kann einen wesentlichen Beitrag zur Energieeffizienz leisten. Das ist eine berechtigte Forderung, da Gebäudeheizung und Gebäudekühlung einen bedeutenden Anteil am Ausstoß schädlicher Treibhausgase besitzen. Grenzwerte für die U‐Werte werden immer niedriger angesetzt, was dickere und teurere Dämmsysteme zur Folge hat. Neben diesen trivialen Lösungen werden auch komplexere Systeme entwickelt und erprobt. In dieser Untersuchung werden zwei davon genauer betrachtet und bezugnehmend auf den Heiz wärmebedarf sowie den Kühlbedarf gegenüberstellt. Dabei handelt es sich um sogenannte schaltbare Dämmungen, und um ein neues System mit der Bezeichnung “Thermocollect”. Ein Vergleich beider Systeme ist mit Software‐Standardlösungen nicht möglich, da diese mit nichtvariablen Wärmeleitwerten arbeiten, weshalb ein eigenes Simulationsmodell entwickelt werden musste. Zunächst werden im Rahmen einer Einführung beide Systeme vorgestellt. Ein Abschnitt beinhaltet eine Ausführung zum Simulationsmodell und Erläuterungen zu seinen Eigenheiten. Abschließend folgen Ergebnisse von Parameterstudien, eine Interpretation der Ergebnisse sowie Schlussfolgerungen und die Optimierung der neuartigen Dämmsysteme. Evaluation and optimization of switchable insulation using the climatic conditions of Vienna. There have been numerous efforts to reduce CO₂ emissions in recent years. Terms such as ”more economical”, ”more efficient”, and ”more effective” are often used in discussion of this theme. The field of building physics can make a significant contribution to energy efficiency since building heating and cooling produces a significant portion of overall hazardous greenhouse gases. In response, heat transfer coefficient limits are being set lower and lower resulting in thicker and more expensive insulation systems. Very creative systems are being developed and tested parallel to conventional solutions. This study examines and contrasts two of the systems focusing upon the heating and cooling requirements: the so called ”switchable insulation” and a new system called ”Thermocollect”. The systems cannot be compared using standard software programs as the calculations are based on steady‐state thermal conductivities. Therefore, an in‐house simulation model was developed. Both systems are described in the introduction. A presentation of the basic thermodynamic concepts applied in the simulation fol lows. One section contains an explanation of the simulation model and its distinctive properties. The study is concluded by the results of the parametric studies, an interpretation of the results and implications, and engineering optimizations for the new insulation systems.     

Messtechnische Analyse flachgeneigter hölzerner Dachkonstruktionen mit Sparrenvolldämmung — Teil 2: Nicht belüftete,extensiv begrünte Dächer mit Zellulose‐ und Mineralwolledämmung

Im gegenständlichen zweiten Teil dieser Aufsatzreihe werden die Messwerte aus zwei Gründachelementen, welche zum einen mit Mineralwolledämmung und feuchteadaptiver Dampfbremse und zum anderen mit Zellulosedämmung und Vliesdampfbremse ausgeführt sind, diskutiert. Dabei zeigt sich, dass die Temperatur auf der Dachabdichtung neben den Witterungsbedingungen auch vom Bewuchsgrad des Gründaches abhängt. Aufgrund der geringen sommerlichen Umkehrdiffusion der Gründächer kommt es zu erhöhten Luftfeuchten im Gefach. Dies führt beim Gründach mit Mineralwolledämmung zu erhöhten Materialfeuchten. Das Gründach mit Zellulosedämmung weist diese erhöhten Materialfeuchten hingegen weniger stark auf. Trotz der teilweise lang andauernden hohen Feuchtelast im Gefach der beiden Gründächer konnten weder Schimmel‐ noch holzzerstörende Pilze in diesen entdeckt werden. Measuring investigations of the hygrothermal behaviour of timber flat roofs — Part 2: Non‐ventilated green roofs with cellulose and mineral wool insulation. In the second part of this article serial the measuring values of two green roof elements made of mineral wool insulation with a moisture adaptive vapour retarder and cellulose insulation with a fibrous vapour redarder are discussed. It is shown that the roof surface temperature, beside the weathering conditions, depends on the level of plant coverage. Because of very low drying potential of green roofs high air humidity occurs in the cavity. This leads to higher material moisture content in the element with mineral wool insulation. The green roof element with cellulose insulation shows this higher material moisture content less pronounced. Despite high moisture loads in the cavities of both green roof elements no mould or rot could be found in the investigated roofs.     

Anforderungen an die Wärmedämmung der Gebäudehülle: ein Vergleich zwischen EnEV 2009 und EnEV 2007

Im Hinblick auf die Anforderungen an die Dämmung der Gebäudehülle hat sich ein Wechsel der Bezugsgrößen und Abhängigkeiten von der Energieeinsparverordnung (EnEV) 2007 zur EnEV 2009 vollzogen. Deshalb ist ein direkter Vergleich der beiden Vorschriften, zumindest bei Neubauten, nicht ohne weiteres möglich. Im folgenden Artikel wird die Möglichkeit eines allgemein gültigen Vergleichs der beiden Anforderungsniveaus untersucht. Daraus lassen sich für den Planer Schlüsse im Hinblick auf die Einhaltung der Anforderungen und deren Auswirkung auf den Entwurf und die Konstruktion ziehen. Abschnitt 1 behandelt dabei den Neubau von Wohngebäuden, Abschnitt 2 den Neubau von Nichtwohngebäuden und Abschnitt 3 die Bestandsgebäude. Comparison of the heat insulation requirements for building envelopes between EnEV 2007 and EnEV 2009. The heat insulation requirements for building envelopes depending on reference values and various conditions have been changed from EnEV 2007 (German Building Energy Conservation Ordinance) to EnEV 2009. Therefore, a direct comparison of both regulations is not possible, especially for new buildings. In this article the possibility of a generally valid comparison of both requirement levels is examined. Conclusions for the design of residential buildings, commercial buildings and refirbishment of existing buildings are given.     

Biegeschubversuche an Stahlbetonbalken mit nachträglich eingemörtelter Querkraftbewehrung

Im vorliegenden Beitrag wird über Querkraftversuche an insgesamt zehn Stahlbetonbalken berichtet, von denen acht mit nachträglich eingemörtelten Bewehrungsstäben verstärkt wurden. Anzahl und Abstand der geneigten Bewehrungsstäbe sowie die verwendeten Verbundmörtel wurden variiert. Während am oberen Ende der Stäbe eine Verankerung im Bauteilinneren durch Verbund erfolgte, wurden für die Verankerung an der Tragwerksunterseite eigene Ankerkörper entwickelt. Die Versuche bestätigen die Wirksamkeit der Maßnahme, die keine Änderungen der Bauteilabmessungen erfordert und von der Tragwerksunterseite her durchgeführt werden kann. Im Zuge der Untersuchungen wurden auch grundlegende phänomenologische Erkenntnisse zur Querkraftabtragung von Stahlbetonbalken gewonnen, insbesondere was die Rissverzahnung entlang des Schubrisses, den Anteil der Dübelwirkung der Längsbewehrung sowie die Mitwirkung der Biegedruckzone betrifft. Bending Shear Tests on R/C‐Beams with Post‐Installed Shear Reinforcement A research project has been started to investigate a new method of strengthening beams with insufficient shear resistance by applying post‐installed reinforcement. 10 reinforced concrete beams have been tested in shear, number and location of the inclined rebars as well as type of injection mortar have been varied. The rebars were installed in mortar‐injected boreholes and anchored with metal plates at the accessible bar end. The test results confirmed that post‐installed rebars can significantly increase the beam shear resistance provided they are situated properly and adequate injection mortars used. Above that the evaluation of the different contributions to shear resistance like truss action, dowel action and shear strength of compression chord provides new findings on the general shear failure mechanism in RC structures.     

Untersuchungen zum Einsatz von Verdunstungskühlung innerhalb eines hybriden Lüftungskonzeptes

Das Aufrechterhalten der thermischen Behaglichkeit bei hochsommerlichen Verhältnissen stellt auch in neuen Gebäuden mit hohem Niveau der Wärmedämmung ohne Nutzung energieintensiver RLT‐Anlagen eine Herausforderung dar. Trotz moderater innerer Gewinne und Schutz vor solaren Gewinnen bleibt oft eine die thermische Behaglichkeit beeinträchtigende Kühllast bestehen. Dieser Artikel beschreibt rechnerische Untersuchungen zu einem hybriden Lüftungskonzept für einen Raum, in dem die Kühlung von einem direkten Verdunstungskühler bereitgestellt wird. Die Forschungsarbeiten werden im Rahmen eines DST‐DFG‐Kooperations‐Programmes mit dem Indian Institute of Technology Roorkee durchgeführt, wo ein Prototyp eines solchen Kühlers vermessen und optimiert wird. Dieser Artikel analysiert die Anwendungsmöglichkeiten von direkter Verdunstungskühlung im Niedrigenergiehaus und im schlecht gedämmten Gebäude unter mitteleuropäischen sommerlichen Wetterverhältnissen. Der Einfluss der Verschattung, der Lüftungsstrategie, der Wärmedämmung und der Feuchtehaushalt der Außenwände werden diskutiert. Als Ergebnis lässt sich ausweisen, dass in Kombination mit einer passenden Lüftungsstrategie und ausreichender Verschattung der direkte Verdunstungskühler in der Lage ist, die thermische Behaglichkeit auf einem mit einer RLT‐Anlage vergleichbaren Niveau zu halten. Investigation and application of evaporate cooling within a hybrid ventilation scheme. It is a challenge to attain a high level of thermal comfort during the summer without using energy intensive air conditioning systems even with high insulation standards of the walls in new buildings. Despite moderate inner loads and intensive protections against solar gains a cooling load often remains that affects the thermal comfort. This paper investigates by means of computer simulation a hybrid ventilation concept where cooling is provided by a direct evaporative cooler. The research work has been carried out within a DSTDFG cooperation program with the Indian Institute of Technology Roorkee, where a prototype of such a cooler is investigated and optimised. This paper analyses the potential for use of evaporative cooler in low energy buildings and traditional buildings with lower insulation standard under Central European summer conditions. In addition, the influence of shading appliances, ventilation strategy, thermal insulation of the building and the humidity content of the outside walls is investigated. It has been found that evaporative coolers, together with a suitable ventilation strategy and sufficient shading are able to provide levels of thermal comfort comparable with those gained by mechanical air conditioning systems.     

Nachträgliche Verstärkung gemauerter Tragwerke mit Faserverbundwerkstoffen

Gemauerte Konstruktionen lassen sich sehr effektiv mit Faserverbundwerkstoffen nachträglich verstärken. Dabei ist es sinnvoll, den Faserverbundwerkstoff direkt auf der Mauerwerksoberfläche durch das Einlegen von Fasergelegen in eine Klebstoffmatrix herzustellen. Anwendungsgebiete dieses Verfahrens sind die Umschnürung gemauerter Pfeiler, die Verstärkung von Wänden unter Scheibenbeanspruchung und die zugfeste Bewehrung biegebeanspruchter Bauteile. Die wichtigsten Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen, die an der Universität Kassel in den vergangenen Jahren durchgeführt wurden, werden vorgestellt und erläutert. Post‐strengthening of masonry structures with fibre reinforced polymers. Fiber reinforced polymeres can be used effectively for post‐strengthening of masonry structures. In this context it is reasonable to manufacture the FRP material by wet‐lay‐up directly on the surface of the masonry structure. Possible applications of the method are the confinement of columns as well as post‐strengthening of in‐plane and out‐of‐plane loaded structures. The main results of experimental research carried out at the University of Kassel during the last years will be presented.     

Verlustfaktor‐Korrektur der Schalldämmung bei gefülltem Ziegelmauerwerk

In einem gemeinsamen Forschungsvorhaben der Hochschule für Technik Stuttgart und des Fraunhofer‐Instituts für Bauphysik wurden die akustischen Eigenschaften von mit Dämmstoffen gefüllten Lochziegeln systematisch untersucht. Hierbei zeigte sich, dass sich die gefüllten Steine in ihrem Verhalten nicht wesentlich von ungefüllten Ziegeln unterscheiden. Der wichtigste Unterschied besteht in einer größeren inneren Dämpfung und als Folge davon einer gegenüber gleichartigen ungefüllten Ziegeln um etwa 1 bis 2 dB erhöhten Schalldämmung. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wurde ein modifiziertes Verfahren zur Verlustfaktor‐Korrektur der Schalldämmung von Hochlochziegel‐Mauerwerk entwickelt, das für gefüllte und ungefüllte Steine gleichermaßen anwendbar ist. Loss factor correction for hollow bricks filled with insulation material. The acoustic properties of hollow bricks filled with insulation material were systematically investigated in a joint research project by the University of Applied Sciences in Stuttgart and the Fraunhofer Institute for Building Physics. The findings showed that the acoustic performance of filled bricks differs only slightly from that of non‐filled bricks. The main difference is greater inner damping and a resulting increase in sound insulation of about 1 to 2 dB compared to non‐filled bricks of the same type. Based on the results of the investigation a modified procedure for the loss factor correction of the sound insulation of vertically perforated hollow brick masonry was developed, which applies equally to filled as well as non‐filled bricks.     

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

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

Verformungsverhalten weicher Böden im spannungsgesteuerten Kompressionsversuch

Anhand von spannungsgesteuerten Kompressionsversuchen kann das Verformungsverhalten weicher Böden wirklichkeitsnäher beschrieben werden, da durch die Wahl einer geeigneten Spannungsrate eine Ähnlichkeit zu den Belastungsbedingungen in situ vorliegt. Die Versuchsergebnisse werden in kontinuierlichen Kurven dargestellt, die eine lückenlose Interpretation der Versuchsergebnisse ermöglichen. Die Versuchsdauer wird dabei maßgeblich reduziert. Im vorliegenden Beitrag werden die mathematischen Grundlagen in kontinuierlichen Kurven dargestellt, die eine lückenlose Interpretation der Versuchsergebnisse ermöglichen. Außerdem werden die Versuchsdauer, labor‐ und bodenmechanischen Grundlagen zur Ausführung von spannungsgesteuerten Kompressionsversuchen dargestellt. Versuchsergebnisse von aufbereiteten Kaolin‐ und ungestörten Seetonproben werden ebenfalls präsentiert und mit den Ergebnissen des Standardkompressionsversuchs verglichen. Schließlich wird eine Modellierung des geschwindigkeitsabhängigen Kompressionsverhaltens vorgestellt. Constant rate of loading consolidation tests on soft soils. The one‐dimensional consolidation tests under constant rate of loading (CRL‐test) have the ability to describe the behaviour of soft soils realistically because of its similarity to the field loading conditions. The test results can be presented in continues curves, which enable a steeples Interpretation of the test results. Moreover the testing time will be enormously reduced. In the present paper the mathematical and the procedural basics are presented in order to carry out the CRL‐test. Test results of remoulded kaolin as well as undisturbed lacustrine clay are shown and compared to the results from the incremental loading consolidation tests (IL‐Test). Finally a modelling of the compressibility behaviour depending on the loading rate will be presented.     

Entwurf und Ausführungsplanung der Stöbnitztalbrücke

Auf der Neubaustrecke Erfurt – Leipzig/Halle werden zurzeit einige Talbrücken realisiert, die einen neuen, ganzheitlich orientierten Entwurfsansatz verfolgen. Bei diesen integralen bzw. semi‐integralen Bauwerken sind die Überbauten monolithisch mit den Pfeilern und teilweise mit den Widerlagern verbunden. Sie können deshalb schlanker und mit stetigen Übergängen zwischen den Bauteilen ausgeführt werden. Durch den weitgehenden Verzicht auf Lager und Fugen und durch die robuste Bauweise besitzen integrale Bauwerke eine wesentlich längere Lebenserwartung als herkömmliche Talbrücken. Die Scherkondetalbrücke und die Gänsebachtalbrücke wurden bereits in vorherigen Ausgaben beschrieben. In diesem Beitrag wird über den Bau der Stöbnitztalbrücke berichtet, die als Sondervorschlag der ausführenden Baufirma realisiert wird. The Bridge over Stoebnitz Valley – a Bridge without Bearings on High‐Speed Railway Route Erfurt – Leipzig/Halle Currently some large valley bridges are under construction on high‐speed railway route Erfurt‐Leipzig/Halle. These bridges follow a new holistic design philosophy. The superstructures of those integral or semi‐integral bridges are rigidly connected to the abutments and the columns. Therefore, they are more slender than conventional bridges and the bridges are very robust and durable because of the omitting of bearings and dilatation joints. The bridges over Scherkonde valley and over Gaensebach valley were already described in previous issues. In this paper the construction of the bridge crossing Stoebnitz valley is reported. This bridge is being built as an alternate design of the contractor.     

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.     

Farben im Metallleichtbau

Auch im Industriebau spielt die Farbe eine wichtige Rolle zur architektonischen Gestaltung eines Gebäudes. Für die Außenhautdieser Bauwerke werden zum großen Teil Elemente aus dem Metallleichtbau verwendet. Bei einem großen Teil dieser Elemente handelt es sich um Sandwichelemente, Bauteile mit dünnen Metalldeckschichten und einem Dämmstoffkern zur Erzielung der Wärmedämmung. Die Deckschalen sind in aller Regel bandbeschichtet und können jede erdenkbare Farbe haben. Im Rahmen der Ursachenforschung von zwei zunächst nicht erklärbaren Schadensfällen wurde festgestellt, dass für die Helligkeit der eingesetzten Farbe der Kunststoffbeschichtungen infolge zweier Messverfahren unterschiedliche Ergebnissen gemessen wurden. Auch die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen gaben hierzu keine verlässlichen Angaben. Dies führte dazu, auf diese Messverfahren und vor allem auf die sich daraus ergebenden Schadensmöglichkeiten näher einzugehen. Colours in light metal construction. Also in the industrial construction the colour plays an important role in the architectural design of a building. For the lining of these buildings light metal elements are used largely. For the most part these elements are sandwich elements, components with thin metal top layers and a core of insulating material to achieve thermal insulation. Usually the top layer is coated and can have any conceivable colour. In the course of investigating two cases of damage, which could not be clarified initially, it was established that the brightness of the plastic‐coatings measured by two different measurement procedures gave different results. In addition the general technical approvals did not provide any reliable statements for this. This led to investigate these measurement methods and above all the possibilities of damage resulting.     

Bauwerk‐Boden‐Interaktion bei lagenweise hinterfüllten Stahlwellblechdurchlässen

Vorgeformte Stahlwellblechplatten werden vor Ort zu Rohren, Bögen oder Stahlwellblechdurchlässen zusammengebaut. Für die Tragfähigkeit der flexiblen, erdverlegten Stahlrohre ist die seitliche Bettung durch die Hinterfüllung mit Bodenmaterial ausschlaggebend. Während dem Hinterfüllen entwickelt sich der Erddruck, der zuerst alleine durch den kleinen Biegewiderstand des Rohres getragen werden muss. Die Biegemomentverteilung bleibt nach dem Verfüllen bis zum Rohrscheitel nahezu “eingefroren”. Der vorliegende Beitrag behandelt die Bauwerk‐Boden‐Interaktion anhand von numerischen Berechnungen mit dem Ziel, den Hinterfüllvorgang so zu gestalten, dass die Biegemomente klein bleiben. Soil‐structure interaction of structural plate steel underpasses backfilled in layers. Curved corrugated steel plates are field assembled into pipes, arches, underpasses and other shapes. The lateral bedding that is responsible for the load bearing capacity of the flexible, earth embedded steel pipe is provided only by way of backfilling with soil material. The earth pressure that develops by backfilling must be solely born at first by the small bending resistance of the pipe. The bending moments remain nearly “frozen” after backfilling up to the top. This paper deals with the soil‐structure interaction. This is shown by means of numerical calculations with FLAC as to how the steel conduit should be backfilled so that the bending moments remain small.     

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.     

Verstärkung mit vorgespannten eingeschlitzten Lamellen

Oberflächig geklebte Kohlefaserlamellen (CFK) werden seit vielen Jahren zur Bauteilverstärkung eingesetzt. Die hohe Festigkeit dieser Lamellen kann aufgrund der begrenzten Zugkapazität des Betons nicht zur Gänze ausgenutzt werden. Eingeschlitzte CFK Lamellen hingegen bieten wesentliche Vorteile, die zusammen mit Vorspannung noch weiter optimiert werden können. Für den Vorspannvorgang wurde eine spezielle Verankerung, auf Basis der Composite Wedge Technik, entwickelt, die einfaches und rasches Vorspannen erlaubt. Die Verankerung ist zudem nur 8 kg schwer, was besonders vorteilhaft beim Hantieren an der Tragwerksunterseite ist. Nach dem Vorspannen wird die Verankerung entfernt, die permanente Verankerung der Lamellenenden wird durch nachträgliches Verkleben gewährleistet. Es verbleiben keine Stahlteile im oder am Bauwerk. So zeichnet sich die Konstruktion durch geringen Wartungsaufwand und hohe Dauerhaftigkeit aus. Die Effizienz der entwickelten Systeme wurde an vorgespannten Plattenstreifen experimentell untersucht. In den Untersuchungen konnte die Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden. Strengthening using Prestressed Near Surface Mounted Strips Exernally bonded carbon fiber reinforced plastic (CFRP) strips are used since several years for strengthening of structures. The high strength of the strips cannot be exploited in most applications. Near surface mounted strips offer several advantages, which allow for further optimization together with prestressing. For the prestressing action a special anchoring device, based on the Composite Wedge Principle, was developed, which allows a simple and quick prestressing procedure. Additionally the anchorage weighs only 8 kg, which is especially beneficial when manipulations on the lower surface of the structure are necessary. The anchorage will be removed after prestressing and the permanent anchorage of the ends of the strips will be established by bond. No steel parts remain in the structure, after completing the strengthening. This results in low maintenance and a high durability. The efficiency of the developed systems and the prestressed plate strips was examined experimentally. In these investigations a perfect functionality could be demonstrated.     

Lebensdauermanagement von Stahlbetonbauwerken

Dem Lebensdauermanagement von Infrastrukturbauwerken kommt vor dem Hintergrund knapper Ressourcen eine steigende Bedeutung zu. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Bausteine eines modernen Lebensdauermanagementsystems für Stahlbetonbauwerke vorgestellt. Zentrales Element ist eine Lebensdauerbemessung, die in Abhängigkeit von den maßgebenden Schädigungsmechanismen mit unterschiedlichen Detaillierungsgraden durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine Ausnutzung von Optimierungspotentialen durch Rezepturoptimierung und Bindemittelwahl. Durch geeignete Methoden während der Ausführung und nach Fertigstellung kann die tatsächliche Qualität kontrolliert werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen während der Planungs‐ und Ausführungsphase werden in einem Geburtszertifikat zusammengefasst, das die Grundlage für den Wartungsplan bildet. Die Ergebnisse der Inspektionen werden herangezogen, um die Prognose der Zustandsentwicklung während der Nutzung kontinuierlich zuzuschärfen. Life Cycle Management of Concrete Structures On the background of scarce public resources, life cycle management of infrastructure systems has gained increasing importance. This paper presents the core components of a state‐ofthe‐art life cycle management system for reinforced concrete structures. A service life design is one of the key elements. Depending on the governing deterioration mechanisms, it can be carried out on different levels of detail and thus enables an optimisation of durability by means of optimised concrete composition and choice of binder. Quality control tools during construction and after completion allow for an assessment of the actual quality. The results of the design and construction stage are then summarised in a so‐called birth certificate which forms the basis for future inspection and maintenance planning. The results of the inspection again can be used to update the original service life design throughout the service life of the structure.     

Deutsches Archäologisches Institut DAI in Rom

Die Bundesrepublik betreibt in Rom das Deutsche Archäologische Institut (DAI). Der achtstöckige Stahlbeton‐Skelettbau aus dem Baujahr 1963 mit ca. 8000 m² Geschossfläche als Rippendecken mit Ziegelhohlkörpern soll für Bibliothekslasten überprüft und erdbebensicher ertüchtigt werden. Rechnerische Nachweise und ein früherer Belastungsversuch mit Wasserballast ergaben keine ausreichende Tragsicherheit. Um einen sehr aufwendigen Dübelverbund der geplanten Aufbetonschicht zur Herstellung der erforderlichen Platten‐ und Scheibensteifigkeit zu vermeiden, ist im März 2009 an repräsentativen Testbereichen die Tragwirkung eines flächigen Haftverbunds in situ erprobt worden. Aus den Ergebnissen der zerstörungsfreien Ermittlung der Grenzschnittgrößen für das Verbundsystem Bestand — Verbundschicht — Aufbeton konnte anschließend in einem hybriden Verfahren die Tragsicherheit für Bibliothekslasten q = 6,0 kN/m² sowie die Erdbebensicherheit rechnerisch nachgewiesen werden. Die Belastungsversuche in situ erforderten regelbare Versuchslasten bis zu ΣF = 360 kN je Deckenfeld und haben eine Versuchsdauer von 2 Wochen in Anspruch genommen. Das gesamte Equipment wurde per LKW nach Rom transportiert und wog etwa 8 t. German Archaeologicial Institute in Rome — Structural safety for library loads and earthquake‐proof with hybrid statics. The Federal Republic of Germany supports the German Archaeological Institute in Rome. The 8‐storey steal concrete frame building from 1963 with 6000 m² storey area has ribbed slabs with hollow‐bricks should be enforced for library use and earthquake‐proof. From Numerical calculations and a former loading test with water ballast, no adequate structural safety results. In March 2009 at adequate test areas the bearing capacity of a mineral resin‐bonding was tested in situ to avoid a very expensive stud bond for the planned blinding concrete for the necessary slab stiffness. From the non‐destructive evaluation of the limit stress resultant for the composit system “actual slab — knitting layer — structural concrete topping” the structural safety for library loads q = 6,0 kN/m² and seismic design could be verified with hybrid statics. The loading tests in situ required controllable test loads up to ΣF = 360 kN for each ceiling panel have been accomplished during two weeks. The total equipment of about 8 tons was transported by truck to Rome.     

Wärme‐ und Feuchtetransport in Holzbauelementen unter freier Bewitterung

Es wurden vergleichende Untersuchungen des Wärme‐ und Feuchtetransportes in unterschiedlichen Holzbaukonstruktionen unter freier Bewitterung durchgeführt. Insgesamt wurden fünf Konstruktionen an Versuchsbauten auf dem Gelände der ETH Zürich getestet. Neben einer verdübelten Massivholzkonstruktion wurden zwei Ständerkonstruktionen und zwei weitere Vollholzkonstruktionen untersucht. Aus den gewonnenen Daten wurden dynamische Parameter der Gebäudehüllen ermittelt. Zusätzlich wurden Messungen an drei realen Bauten (zwei verdübelte Massivholzkonstruktionen, eine Ständerkonstruktion) durchgeführt. Die gemessenen Daten der Versuchsbauten wurden mit den Daten der Messungen an realen Bauten verglichen. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass die Vollholzkonstruktionen sehr ausgewogene, hygrothermische Eigenschaften aufweisen. Heat and moisture transfer in wood‐based constructions under natural weathering. In this project comparative measurements of heat and moisture transfer in wood‐based constructions were carried out under natural weathering conditions at the campus of ETH Zurich. Altogether, five different constructions designed as small test buildings were investigated. In the first observation, the solid wood construction connected with wooden dowels — without any further binders is compared to two conventional wood frame constructions with one and two insulation layers. In the second observation, the mentioned solid wood construction is compared to one log construction and one solid wood construction with slotted wood elements. From the data, the dynamic parameters of the heat and moisture transfer of these building envelopes were determined. Additionally, the heat and moisture data of three real used buildings (two solid wood constructions with wooden dowels and one conventional wood frame construction) were measured. These data were compared with the data measured on the small test buildings. The results, inter alia, are showing that the solid wood constructions achieve a good balance in hygrothermal properties.     

Berechnung des Abhebens von verankerten Flüssigkeitsbehältern unter Erdbebeneinwirkung

Die horizontalen Einwirkungen aus Erdbeben können bei Flüssigkeitsbehältern zum Abheben des Bodenblechs führen. Damit verbunden sind zusätzliche Axialkräfte in der gegenüberliegenden Behälterwand und Verformungen des Bodenblechs. Insbesondere die Verdrehungen des Bodenblechs sind oftmals kritisch für den Nachweis der Erdbebensicherheit. Verankerungen können das Abheben wirkungsvoll begrenzen, wobei z. B. Ringfundamente oder Mikropfähle die in den Ankerbolzen auftretenden Zugkräfte aufnehmen. Im vorliegenden Beitrag wird die Wirkung der Verankerung am Gesamtsystem von Behälterwand und Bodenblech untersucht. Dieses wird mit ebenen FE‐Schalenelementen unter Berücksichtigung nichtlinearen Materialverhaltens für die Ankerbolzen modelliert. Der dynamische Druck des verankerten Behälters aus horizontaler Erdbebenanregung wird inkrementell als statische Last aufgebracht und mit dem statischen und dynamischen Flüssigkeitsdruck aus vertikaler Erdbebenanregung überlagert. In jedem Lastschritt wird iterativ das Abheben des Tankbodens berechnet. Die Ergebnisse werden den Angaben des EC 8, Teil 4, Anhang A gegenübergestellt. Uplift analyses of anchored liquid storage tanks under earthquake excitation. Horizontal earthquake excitations may lead to an uplift of the base plate of liquid storage tanks. The uplift results in additional axial forces on the opposite site of the tank wall and rotational deformations in the base plate. Especially the rotation of the tank base plate is critical for the verification of the earthquake resistance. Anchorages can effectively restrict the uplift while ring foundation or piles bear the appearing tensile forces. In the present paper the effect of anchorages is analysed on the overall system of tank wall and base plate. The tank shell is modelled by flat shell elements. The anchor bolts are considered as spring elements with nonlinear material behaviour. The dynamic pressure of the anchored tank due to horizontal excitation is applied incrementally to the tank shell. The uplift and the material nonlinearity are considered by iterative calculations at every load step. The results are compared with the specifications of EC 8, part 4, appendix A.