Auswirkungen der Matrixzusammensetzung auf die Dauerhaftigkeit von Betonen mit textilen Bewehrungen aus AR‐Glas

Verbundmaterialien aus Feinbetonen mit textiler Bewehrung aus alkaliresistentem Glas (AR‐Glas) können ausgeprägten zeitabhängigen Veränderungen hinsichtlich des mechanischen Leistungsvermögens unterliegen. Für eine zielsichere Anwendung solcher Werkstoffe im Bauwesen sind genaue Kenntnisse über die Höhe und die Ursachen dieser Leistungsverluste unabdingbar. In diesem Artikel werden anhand von Ergebnissen aktueller Untersuchungen entscheidende Mechanismen für die Alterungsprozesse dargestellt, die aus der Zusammensetzung der Feinbetone resultieren. Dazu wurden aus verschiedenen Betonzusammensetzungen, die sich maßgeblich in ihrer Hydratationskinetik und Alkalität unterschieden, textilbewehrte Dehnkörper hergestellt und nach beschleunigter Alterung geprüft. Dehnkörper aus Feinbeton mit hoher Alkalität (das Bindemittel bestand nur aus CEM I) zeigten dramatische Einbußen bei Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Das Leistungsvermögen von Proben aus Feinbetonen mit puzzolanisch abgepufferter Bindemittelzusammensetzung und gleichzeitig reduziertem Portlandzementklinkeranteil zeigte sich dagegen weitgehend unbeeinflusst von Alterungsprozessen. Mit Hilfe von beidseitigen Garnauszugversuchen an beschleunigt gealterten Feinbetonproben wurden die für das unterschiedliche Materialverhalten verantwortlichen Degradationsmechanismen aufgeklärt. Neben der mechanischen Prüfung wurde dazu auch die Interphase zwischen Fasern und umgebendem Feinbeton mit bildgebenden und analytischen Verfahren charakterisiert. Die festgestellten Einbußen im Leistungsvermögen des Garn‐Matrix‐Verbundes konnten überwiegend auf die Neubildung von ungünstig strukturierten Hydratationsprodukten in der Interphase Filament‐Matrix bzw. in Filamentzwischenräumen zurückgeführt werden. Die Morphologie dieser Phase wird maßgeblich von der Bindemittelzusammensetzung bestimmt. Korrosion des AR‐Glases als Schadensursache kann unter ungünstigen Umständen auch eine große Rolle spielen, ist aber bei geeigneter Matrixformulierung von untergeordneter Bedeutung. Effect of Matrix Composition on the Durability of Concretes Reinforced with Glass Fibre Fabric The mechanical performance of composites made of finegrained concrete and textile reinforcement can worsen markedly with increasing age if alkali‐resistant glass (AR‐glass) is used as the reinforcing material. For reliable practical applications of textile‐reinforced concrete, precise knowledge as to the extent and causes of such degradation is indispensable. This paper discusses important aging mechanisms resulting from the composition of fine‐grained concrete. Tensile tests on composites made of different concrete compositions distinguished from one another by their hydration kinetics and alkalinity were performed before and after accelerated aging. Composites made of concrete with high alkalinity showed dramatic losses of tensile strength and strain capacity. In contrast the mechanical performance of composites whose binders had reduced Portland cement clinker content plus added puzzolana was hardly affected by the accelerated aging. To clarify the mechanisms of degradation, yarn pullout tests were performed on specimens of equal matrix composition and age. Additionally, the morphology of the interphase between matrix and fibre was characterised using direct microscopic examination and analytical methods. The new formation of unfavourably structured products of hydration in the filament‐matrix interphase and/or in the empty spaces between filaments was found to be the main reason for the performance losses observed. The morphology of these hydration products is determined to a great extent by the binder composition. Under unfavourable conditions corrosion of AR‐glass can occur as well and lead to distinct composite damage. However, if the formulation of the binder is proper, bulk glass corrosion is of minor importance.     

Nachweiskonzepte zur Bemessung ermüdungsbeanspruchter Bauteile unter Berücksichtigung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren durch höherfrequentes Hämmern

Die Anwendung von höherfrequenten Hämmerverfahren zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von dynamisch beanspruchten Bauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass bei Neukonstruktionen durch den Einsatz von höherfesten Stählen die Frage der Materialermüdung verstärkt die Bauteilauslegung bestimmt, und zum anderen, dass bei vielen bestehenden Bauwerken vermehrt Maßnahmen zur Verlängerung der Restlebensdauer erforderlich werden. Die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern stellt hierfür eine geeignete Maßnahme dar, die Ermüdungsfestigkeit von Neukonstruktionen zu erhöhen bzw. die Restlebensdauer bestehender Anlagen zu verlängern. Eine zuverlässige baupraktische Anwendung setzt jedoch die Existenz anerkannter Regeln für die Bemessung voraus, wie auch eine darauf abgestimmte Vorgehensweise für die Ausführung. Der vorliegende Beitrag widmet sich vor allem der Darstellung bisher existierender Nachweiskonzepte für die Bemessung ermüdungsbeanspruchter Bauteile bei Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern. Fatigue design concepts for post‐weld treated joints improved by high frequency hammer peening methods. Post‐weld improvement methods have been widely investigated and have in most cases been found to give substantial increases in the fatigue strength. Nowadays, there is an increasing interest in using such methods in order to either improve the fatigue resistance of new structures built e.g. by high strength steel and/or to enlarge the lifetime of existing structures suffering from fatigue problems. With regard to this, post‐weld improvement using high frequency hammer peening methods lately showed very good and promising results in combination with simple operation conditions. However, the successful application of post‐weld improvement methods always requires the existence of profound fatigue design concepts as well as relevant execution and quality standards. The following paper refers predominately to the first aspect, in trying to summarise and compare existing design concepts and their application range for high frequency hammer peening methods.     

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.     

Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Großbrücken aus Beton unter besonders korrosiven Einwirkungen

Brücken aus Stahl‐ und Spannbeton werden heute i. d. R. für Nutzungsdauern von 100 Jahren geplant. Insbesondere bei Großbrücken liegen häufig Bedingungen vor, die besondere Lösungen erfordern, wie z. B. bei außerordentlichen korrosiven Beanspruchungen. Beispielhaft wird in diesem Aufsatz die Situation von Pfeilern im Meerwasser näher beleuchtet, die einem ständigen Chloridangriff unterliegen. Soll die Dauerhaftigkeit beispielsweise durch besonders hohe Qualität der Betondeckung erreicht werden, so sind besondere Nachweise zu führen, für die in den letzten Jahren interessante probabilistische Bemessungsansätze entwickelt wurden (s. z. B. [1] bis [3]). Ferner kann die Dauerhaftigkeitsprognose durch Einsatz von Monitoringsystemen kontinuierlich zugeschärft werden, so dass durch Anwendung der Sicherheitsbetrachtungen wirtschaftliche Lösungen ermöglicht werden. In dieser Veröffentlichung wird anhand der Pfeiler der mit 36 km längsten Meeresbrücke der Welt gezeigt, wie die Dauerhaftigkeit unter schwierigen Bedingungen über einen geplanten Nutzungszeitraum von 100 Jahren sichergestellt wird. Design for Durability of Large Concrete Bridges Under Severe Corrosive Attack. Nowadays bridges made of reinforced or prestressed concrete are usually designed for a service life‐time of 100a. Especially for large bridges often conditions are present, which require special solutions, as e. g. extra ordinarily corrosive exposure condi tions. In this paper exemplarily the situation of piles in seawater are discussed more in detail, which are subject to permanent chloride attack. If durability shall be achieved e. g. especially high quality of the concrete cover, special proofs have to be verified, which have been developed during recent years e. g. as probabilistic approaches (see e.g. [1]—[3]). Additionally the prognosis for durability can be updated continuously by using corrosion monitoring systems, allowing economic solutions by using special safety considerations.     

Biegetragfähigkeit von textilbetonverstärkten Stahlbetonplatten

Textilbeton (TRC) ist eine sehr effektive Methode zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen. An der TU Dresden wurden im Rahmen des SFB 528 umfangreiche Forschungen zum Einsatz von Textilbeton zur nachträglichen Biegeverstärkung bestehender Beton‐ und Stahlbetonbauteile durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen erfolgten im Regelfall an textilbetonverstärkten kleinformatigen Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 1,60 m und Plattendicken von 0,10 m. Parallel zu diesen Versuchen erfolgte die Entwicklung von Berechnungsmodellen, mit denen unter anderem die maximale Biegetragfähigkeit der verstärkten Bauteile vorhergesagt werden kann. Der vorliegende Aufsatz beschreibt experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Überprüfung der Übertragbarkeit der bisher gewonnenen Ergebnisse auf großformatige Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 6,75 m und Plattendicken von 0,23 m. Durch die Verwendung textiler Hochleistungsbewehrungen aus Carbon auf Basis von so genannten Heavy‐Tow‐Garnen wurden sehr hohe Verstärkungsgrade realisiert. Die Ergebnisse zeigen signifikante Steigerungen der Tragfähigkeiten im Vergleich zu unverstärkten Referenzplatten. Dadurch konnte die sichere Anwendung von Biegeverstärkungen aus Textilbeton auch für Bauteile mit großen Spannweiten und großen Verstärkungsgraden gezeigt werden. Gleichzeitig wurde bei vergleichbarem Lastniveau mit zunehmendem Verstärkungsgrad eine deutliche Verringerung der Durchbiegungen nachgewiesen. Die experimentell ermittelten Tragfähigkeiten sind mit dem vorgestellten Berehnungsansatz zur überschläglichen Biegebemessung textilbetonverstärkter Stahlbetonplatten gut nachvollziehbar. Bending Capacity of Reinforced Concrete Slabs Strengthened with Textile Reinforced Concrete Textile Reinforced Concrete (TRC) is a very effective method to strengthen reinforced concrete constructions. The SFB 528 of the TU Dresden has been carrying out vast research concerning the use of TRC for a subsequent bending strengthening of existing concrete and reinforced concrete components. As a rule the experiments TRC strengthened small format reinforced concrete slabs with span widths of 1.60 m and thicknesses of 0.10 m were used. Parallel to these tests calculation models were developed enabling a prediction of the maximum bending load carrying capacity of the strengthened units among others. The paper describes the experimental and theoretical research for checking the transferability of the results gained until now onto large‐size reinforced concrete slabs with span widths of 6.75 m and thicknesses of 0.23 m. Through the use of high performance textile reinforcements based on carbon Heavy‐Tow‐Yarns very high reinforcement degrees were realized. The results show significant increases of the load carrying capacity compared to the unstrengthened reference slabs. Thus the safe use of bending strengthening out of TRC for components with large span widths and high reinforcement degrees could be proven. At the same time we were able to demonstrate considerably lower deflection with growing reinforcement degrees. The experimentally determined load bearing capacity can be well comprehended with the introduced calculation models of the bending measurement of TRC strengthened reinforced concrete slabs.     

Heidebroek‐Bau der Technischen Universität Dresden – Ertüchtigung und Instandsetzung des vorgespannten Faltwerkdachs

Die Dachkonstruktion des als Experimentalbau errichteten Heidebroek‐Baus ist ein Faltwerk, das aus zusammengespannten Stahlbetonfertigteilsegmenten besteht. Aufgrund von Unzulänglichkeiten in der konstruktiven Durchbildung und jahrelanger, durch eine desolate Abdichtung verursachte Durchfeuchtung des Faltwerks musste von einer bereits eingetretenen Korrosion der Spannglieder ausgegangen werden, so dass die Standsicherheit des Dachs in Frage stand. Zunächst durch temporäre Gerüsttürme als Hilfsunterstützung gesichert, wurde die Dachkonstruktion schließlich ertüchtigt und instandgesetzt. Dabei erfolgten die Baumaßnahmen bei laufendem Betrieb in der von der TU Dresden genutzten Versuchshalle. Zur Sicherstellung der ausreichenden Tragfähigkeit im Fall des Versagens einzelner Spannglieder sowie zur Verhinderung eines plötzlichen Gesamtversagens des Faltwerks durch progressiven Kollaps wurden Stahllamellen auf der Dachinnenfläche aufgeklebt und an den Stirnseiten der Falten endverankert. Die Bemessung der Lamellen einschließlich ihrer Verankerung und der Nachweis der vorhandenen Dachkonstruktion erfolgten unter Berücksichtigung der gemäß den gültigen Normen anzusetzenden Einwirkungen. Dieser Beitrag geht auf die Konzeption der Tragwerksertüchtigung sowie auf die diesbezüglichen, nach vier hauptsächlichen Grenzzuständen differenzierten Standsicherheitsnachweise ein und fasst die wesentlichen Aspekte der Ausschreibung, Vergabe und Ausführung der Sanierungsarbeiten sowie der Überwachung der Ertüchtigungs‐ und Instandsetzungsmaßnahmen zusammen. Heidebroek‐Bau at the Dresden University of Technology – Improvement and repair of the prestressed folded‐plate roof. The roof construction of the Heidebroek‐Bau, erected as an experimental building, is a folded‐plate construction comprising tied precast segments of reinforced concrete. Given the inadequacies in the design and the dampness which had penetrated the structure over a period of many years as a result of the desolate condition of the seals, it was to be assumed that the prestressing members already displayed corrosion and that the structural safety of the roof was thus to be questioned. Initially secured by way of temporary staging towers as auxiliary support, the roof construction was subsequently strengthened and repaired. The building work was accomplished without interrupting the use of the research hall by the Dresden University of Technology. To ensure a sufficient load‐bearing strength should individual prestressing members fail, and to eliminate the risk of a sudden total failure with progressive collapse of the folded‐plate construction, steel lamellae were attached to the inner surface of the roof and anchored at the ends of the folds. The dimensioning of the lamellae, including their anchoring and verification of the existing roof construction, took into account all potential influences specified by the applicable technical standards. This paper discusses the concept for improvement of the supporting structure and the corresponding differentiated verification of stability on the basis of four essential critical states, and provides an overview of key aspects of the tender process, execution of the improvement work and monitoring of the implemented strengthening and repair measures.     

HiFIT – Technische Entwicklung und Anwendung

Das Verbundprojekt REFRESH bot in den vergangenen drei Jahren eine ideale Plattform für die theoretische und experimentelle Weiterentwicklung des HiFIT (high frequency impact treatment)‐Verfahrens. So konnten sowohl die Behandlungsparameter an umfangreichen Schweißproben optimiert als auch ein industrietaugliches Gerätedesign unter Einbeziehung zahlreicher Anwendungsfälle aus der Praxis der Industriepartner entwickelt werden. Effizienz, Ergonomie und die Qualitätssicherung standen bei der Entwicklung im Vordergrund. Die Beurteilung der Anwendbarkeit des Verfahrens und die Anwendung selbst sollten im Sinne einer allgemeinen Qualitätssicherung und zur Quantifizierung des zu erwartenden Behandlungserfolgs von geschultem Personal durchgeführt werden. Letzteres gilt nicht nur im Speziellen für das HiFIT‐Verfahren, sondern generell für alle Nachbehandlungsverfahren. Hinter dem Markennamen HiFIT steht ein ganzheitliches Lösungskonzept mit rechnerischen Analysetools, Nachbehandlungswerkzeugen, Schulung und Consulting zur effizienten Steigerung der Betriebsfestigkeit neuer und bereits im Einsatz befindlicher Schweißkonstruktionen. HiFIT – Technical development and application. In the past three years the HiFIT technology for application on welded parts has been investigated in the REFRESH project. Many treatment parameters have been tested. Using prototype devices a lot of experience has been gained by treatment of several parts in cooperation with the project partners. The design of the HiFIT device is optimized for industrial application where efficiency, ergonomics and quality assurance are the main topics. An application benchmark of HiFIT and the treatment should be done only by specially trained employees. This restriction is not only HiFIT specific. The trademark HiFIT means a solution for improvement of fatigue strength of new and cyclic pre‐damaged welded structures. The solution contains assessment of fatigue strength, treatment devices, training and consulting.     

Alternativer Berechnungsansatz zum Hochfrequenzhämmern – Versuch und praktische Anwendung in der Windenergietechnik

Die lokal anwendbare Schweißnahtnachbehandlung bietet ein vielversprechendes Potential zur Lebensdauerverlängerung und wirtschaftlicheren Fertigung geschweißter Bauteile. In diesem Beitrag wird ein alternativer Berechnungsansatz auf bruchmechanischer Basis vorgestellt, der es erlaubt, wesentliche Effekte des Hochfrequenzhämmerns, die für die signifikante Verlängerung der Lebensdauer verantwortlich zeichnen, direkt in die Abschätzung der Lebensdauer mit einfließen zu lassen. Ferner werden die Ergebnisse eines Schwingfestigkeitsversuches an dickwandigen, durchgeschweißten Kreuzstößen mit einer Blechdicke von 60 mm präsentiert. Auch aufgrund der sehr positiven Erfahrungen aus der Anwendung des Hochfrequenzhämmerns an verschiedenen Bauteilen von Windenergieanlagen in der Praxis wird diesem Verfahren zukünftig eine hohe Bedeutung zukommen. An alternative calculation approach for high frequency peening – further validation and practical application in wind energy technology. A local application of post weld treatment shows a high potential in increasing fatigue life and more economic manufacturing of welded components. An alternative assessment based on fracture mechanics is presented which takes into account the main effects of high frequency peening. Furthermore results of a fatigue test on a cross‐joint K‐butt weld with 60?mm thickness are presented. Also because of positive experiences in field application of high frequency peening on different components in wind energy converters this kind of post weld treatment will be a very promising technique in future.     

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.     

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.     

Tragverhalten von horizontal belasteten Flügelpfählen

Zur Verbesserung des horizontalen Last‐Verformungsverhaltens von Pfählen ist der Einsatz von Flügeln zur Aufweitung des Pfahlschafts im Pfahlkopfbereich eine sinnvolle Maßnahme. Der Bettungswiderstand wird im aufgeweiteten Bereich erhöht und die Verformung reduziert. In diesem Beitrag werden numerische Untersuchungen zur Verbesserung der Tragwirkung vorgestellt und ein Berechnungskonzept abgeleitet. Des Weiteren werden Feldversuche in Sand und Klei beschrieben, bei denen die Tragwirkung des Flügelpfahls messtechnisch dokumentiert wird. Es werden zudem Bemessungsdiagramme für Flügelpfähle in Sand vorgelegt. On the response of laterally loaded piles with wings. The use of wings attached to the pile shaft near ground surface is a simple but effective way to improve the lateral pile response. The mobilised soil resistance in this section is significantly higher and the lateral deformation decreases. This paper presents numerical analysis of winged piles and a design method is outlined. Small‐scale field trials in sand and organic clay clearly point out the benefit of winged piles and proved the validity of the design method. Furthermore, design charts for a pre‐design of winged piles in sand are included.     

Wandsysteme aus Fertigteilen für große Höhen

Bei Hallenbauten werden die Außen‐ oder Innenwände oft aus zwischen den Stützen übereinander angeordneten Wandelementen aus Stahlbeton‐Fertigteilen erstellt. Je nach den individuellen bautechnischen Anforderungen kann auf dem obersten Wandelement noch ein weiterer Wandaufbau aus leichten Porenbetonplatten erfolgen. Die Befestigung derartiger Wandelemente an den seitlich angeordneten Stützen oder anderen Bauteilen erfolgt entweder punktförmig, beispielsweise durch Dollen, oder kontinuierlich, z. B. durch Seilschlaufen. Zusätzlich können diese Wände, bei entsprechender Ausbildung auch als aussteifende Wandscheiben zur Aussteifung des Gesamtsystems oder als Brandwände genutzt werden. Bei der Detailausführung und dem Stabilitätsnachweis derartiger Wandscheiben sind einige Besonderheiten zu beachten, auf die in diesem Aufsatz eingegangen werden soll. Wall Systems for Exceptional Heights For industrial hall constructions, the outside and/or inside walls are very often constructed as precast panel wall systems, with single concrete wall panels mounted on top of each other. According to the design requirements the top panel can be loaded by the weight of a further wall system, very often consisting of lighter aereated concrete panels. The wall panels are normally fixed either at defined points by dowels or continuously, e.g. by a wire rope loop system. Furthermore, these wall systems, if appropriately constructed, can be used as stiffening members for the overall construction or as fire walls. For the detailing, dimensioning and stability analysis of these wall panels some special features have to be observed, which will be pointed out in this paper.     

Untersuchungen zum vertikalen Tragverhalten von Spundwänden

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

Versuche und Anwendung hochfrequenter Hämmerverfahren als Schweißnahtnachbehandlung

Die Lebensdauer von dynamisch belasteten Bauteilen aus Stahl stellt ein entscheidendes Qualitätsmerkmal von Produkten der Stahlbau Firmen dar. Der Einsatz höherfrequenter Hämmerverfahren, im Besonderen des UIT oder HiFIT‐Verfahrens, als lebensdauerverlängernde Maßnahme von ermüdungsbeanspruchten Schweißverbindungen wurde im Rahmen des REFRESH‐Forschungsprojekts erstmals wissenschaftlich untersucht. Einsatz und Wirksamkeit der Verfahren wurde von den am Projekt beteiligten Firmen an ausgeführten Bauteilen untersucht. Die Erkenntnisse aus Versuchen und praktischer Anwendung der Firmen Schachtbau Nordhausen und Maurer Söhne werden im folgenden Artikel geschildert. Tests and application of high frequency peening as a post weld treatment method. The fatigue life of dynamic loaded steel construction elements is an influential quality characteristic for products of steel fabricators. The application of high frequency peening, especially the UIT (ultrasonic impact treatment) or the HiFIT (high frequency impact treatment) as a method to extend the fatigue life of welded connections, has been investigated in course of the research project called REFRESH for the first time. The practical application and the effectiveness of high frequency peening at finished building components have been examined by building companies which are concerned to the research project. The present paper describes the tests and the practical application of the companies Schachtbau Nordhausen and Maurer Söhne.     

Weiße Wannen mit hochwertiger Nutzung – Chancen und Risiken im Hochbau

Ausgehend von den Grundprinzipien der Konstruktion von Untergeschossen in der Bauart Weißer Wannen werden zunächst die Nutzungen in ihrer Veränderung im Verlauf der letzten 20 Jahre aufgezeigt. Es wird dargestellt, dass die moderne Nutzung von Gewerbebauten in den Untergeschossen zu einem sehr großen Anteil als hochwertig eingeordnet werden kann zur Unterbringung von Technik, Lagern oder Einzelhandel. Für diese Nutzungskonzepte werden die technischen und entwurflichen Randbedingungen von WU‐Konstruktionen diskutiert. Neben der Trennung von wasserundurchlässigem Rohbau und raumbildendem Ausbau werden Risiken der Undichtheit für unterschiedliche Bauteile einer Analyse unterzogen. Abschließend werden aus vorliegenden Erfahrungen Empfehlungen für die Konstruktion, Qualitätssicherung und Wartung von Weißen Wannen mit hochwertiger Nutzung ausgesprochen. Watertight Concrete Construction in High Quality Use Chances and Risks of Structural Engineering Coming from the basic principles of the construction of basements as a watertight concrete construction there will first of all be a presentation of its use and change during the last 20 years. It is going to be illustrated that a modern use of commercial buildings in the basements – i.e. placing of technics, storage or retail – can most often be classified as high quality. For these utilisation concepts the technical and design related boundary conditions of watertight constructions will be discussed. Besides of the separation of a watertight carcass and space creating construction there will also be an analysis of the risks of leakage for different structural elements. Concluding there will be recommendations resulting from present experiences concerning construction, quality assurance and maintenance of watertight concrete constructions in high quality use.     

Schlanke Fußgängerbrücke aus Textilbeton

In Albstadt‐Lautlingen wurde eine ältere Fußgängerbrücke aus Stahlbeton durch eine elegante Brücke aus Textilbeton ersetzt. Durch die Kombination von textilbewehrtem Beton mit einer Vorspannung ohne Verbund ließ sich eine für Betontragwerke außergewöhnliche Schlankheit erzielen. Die 97 m lange Brücke über die Bundesstraße B 463 besteht aus sechs Fertigteilen, die bei einer Elementlänge von 17,2 m eine Bauhöhe von 43 cm aufweisen. Im Beitrag werden Konstruktion, Bemessung und insbesondere das Schwingungsverhalten beschrieben. Die Untersuchungen zu den verwendeten Baustoffen sowie zum Tragverhalten und zur Dauerhaftigkeit finden sich in einem separaten Beitrag in diesem Heft. A Pedestrian Bridge Made of Textile Reinforced Concrete The pedestrian bridge over a state road in Albstadt, Germany, had to be torn down due to immense corrosion damages of the steel reinforcement and was replaced by a new bridge. The design of the new bridge allows a slender and durable construction with high demands on the concrete surface. The bridge with a total length of 97 m is subdivided in six prefabricated parts with a maximum element length of 17,2 m and a span of L_s = 15 m. The height of only 43 cm is possible by using the innovative composite material textile reinforced concrete. Thus, a slenderness of L_s/H = 35 and an extreme slender bridge construction is achieved. Due to the non‐corrosive textile reinforcement a very small concrete cover is possible and, thus, webs and cantilever arms can be designed very thin. The paper describes the construction, design and dynamic behaviour. A report on materials, load bearing behaviour and on the durability is available as a separate paper in this issue.     

Bauteile aus Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton

Mit der zu erwartenden Einführung der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) entsteht für den Verbundwerkstoff Stahlfaserbeton ein neues, breites Spektrum an zusätzlichen Anwendungsmöglichkeiten. Durch die Wirkung der Fasern im Beton können nach Überschreitung der Betonzugfestigkeit nennenswerte Kräfte zwischen den Rissufern übertragen und bei der rechnerischen Erfassung des Tragverhaltens berücksichtigt werden. Im Aufsatz werden Vorgehensweisen, Hilfsmittel und ein auf Tabellenkalkulationen und Optimierungsmethoden basierendes Programm zur Biegebemessung und Verformungsabschätzung von Querschnitten und Systemen aus Stahlfaserbeton und stahlfaserverstärktem Stahlbeton entwickelt. Grundlage sind die bekannten Bemessungsansätze und ‐hilfsmittel für Stahlbetonquerschnitte. Die Anwendung der Hilfsmittel – auch für Verformungsabschätzungen auf Basis nichtlinearer Verfahren – zeigen zwei Beispiele. Structural Elements of Steel Fibre Reinforced Concrete with or without Bar Reinforcement Tools for Design and Deflection Estimations according to the Guideline “Stahlfaserbeton” by DAfStb The expected release of the guideline “Stahlfaserbeton” by ‘German Committee for Reinforced Concrete’ (DAfStb) offers a wide application range for the composite material steel fibre reinforced concrete (SFRC). Due to additional steel fibres in concrete considerable tension forces can be transferred between crack edges after reaching plain concrete's tensile strength. These forces can be accounted for in calculation of load bearing capacity. Adapted from common design methods and tools for plain reinforced concrete new procedures, tools and a computer application – based on spreadsheet analysis and optimisation methods – for SFRC are presented in this article. These allow for both bending design as well as deflection estimation of crosssections and structural systems made of SFRC with and without additional rebars. Their application – also in case of deflection estimation using non‐linear methods – is demonstrated in two elaborated examples.     

Selbsttragende und aussteifende Sandwichbauteile – Möglichkeiten für kleinere und mittlere Gebäude

Die zur Zeit verwendeten Sandwichbauteile werden fast ausschließlich als raumabschließende Elemente für Wandverkleidungen und Dacheindeckungen eingesetzt. Dabei werden die Elemente stets auf eine tragende Unterkonstruktion montiert. Diese Elemente werden infolge äußerer Lasten sowie Temperatur‐ und Kriecheffekte ausschließlich durch Biegemomente und Querkräfte beansprucht. Zur Erweiterung der Marktchancen drängt sich die Frage auf, inwieweit Sandwichbauteile auch für lastabtragende Wände und aussteifende Scheiben ohne tragende Unterkonstruktion geeignet sind. Zur Beantwortung dieser Frage werden an drei unterschiedlichen Haustypen die maximalen Beanspruchungen von Wandpaneelen mit vertikalen Lasten (Normalkräften) und horizontalen Lasten (Scheibenkräften) ermittelt und den zu erwartenden Beanspruchbarkeiten gegenübergestellt. Dadurch kann gezeigt werden, dass die Verwendung von üblichen Sandwichbauteilen für lastabtragende und aussteifende Bauteile für kleinere bis mittlere Gebäude durchaus möglich ist. Self bearing and racking sandwich panels – possibilities for small and middle sized buildings. At the moment virtual all sandwich panels are used either as wall claddings or roof coverings. For this purpose the elements are mounted on a load‐bearing substructure. Due to external loads and effects from temperature and creep these elements are subjected to bending moments and shear forces only. The market for sandwich panels would be broadened if they could be used as load‐transferring walls and bracing diaphragms without load‐bearing substructure. Three different types of houses will be investigated in order to find out if sandwich panels are suitable for these applications. First maximum vertical (axial) loads of wall panels and horizontal loads (bracing) will be determined and then the values will be compared to expected load capacities. Thus it can be shown that commonly used sandwich panels are suitable for load‐transferring and bracing elements in small and medium‐sized buildings.     

Dynamische Zustandsbewertung einer Verbundbrücke: Beobachtung äußerer und nichtlinearer Einflüsse auf die modalen Eigenschaften

Bei der Anwendung dynamischer Untersuchungsmethoden zur Zustandsbewertung von Ingenieurbauwerken aus Stahl‐ und Spannbeton sowie Verbundbau spielen Veränderungen von Rand‐ und Umweltbedingungen auf die modalen Parameter eine wesentliche Rolle. Während man diese im Laborexperiment weitest gehend überwachen bzw. ausschließen kann, sind sie bei in‐situ Versuchen nur schwer zu kontrollieren. Am Beispiel einer Verbundbrücke soll demonstriert werden, welche Größenordnung die Veränderung von Randbedingungen (z. B. Veränderung von anregenden Kräften) und Umwelteinflüsse (z. B. Temperatur) auf die dynamischen Parameter einer in‐situ Struktur haben können. Die Größenordnung dieser Veränderungen wird mit Veränderungen, die aus wirklichen Strukturschäden resultieren können, verglichen und bewertet. Dynamic Condition Assessment of a Composite Bridge: Investigation of External and Nonlinear Influences on the Modal Properties Using dynamic investigation methods to assess the state of civil constructions like reinforced and prestressed concrete structures as well as composite structures, changes in boundary conditions and environmental influences play a decisive role. Under laboratory conditions it is possible to control respectively to exclude these influences but it is not always possible to control and to exclude them when testing in‐situ. By means of dynamic measurements which are conducted on a composite bridge, possible changes in dynamic properties resulting from changes in the amplitude of the excitation force and resulting from changes in the temperature conditions are demonstrated. The dimension of these changes is compared with changes in modal properties resulting from real structural defects and structural damages.     

Korrosionsmonitoring von Stahlbetonbauwerken als Element des Lebensdauermanagements

Da korrosionsinduzierte Schäden an Bauwerken im Laufe der Zeit zu immensen Kosten führen, sind die sichere Beurteilung des Korrosionsrisikos und eine frühzeitige Erkennung und zuverlässige Vorhersage der Bewehrungskorrosion Schlüsselaufgaben des Bauwerksmanagements korrodierender Spann‐ und Stahlbetonbauwerke. Eine Bewertung des Korrosionszustands wird durch die Bauwerksüberwachung (Monitoring) objektiv möglich. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer kurzen Einführung zum monitoringbasierten Lebensdauermanagement die Entwicklung, Erprobung und Optimierung neuartiger kalibrierungsfreier Miniatursensoren zur Erfassung der Bewehrungskorrosion in Betonbauteilen vorgestellt. Mit diesen vielseitig einsetzbaren Korrosionsstellvertretersensoren, die aus mehreren im Bereich der Betonüberdeckung angeordneten, 0,065 mm bis ca. 0,5 mm dünnen Stahldrähten bestehen, kann das Eindringen der Depassivierungsfront in den Beton einfach, zuverlässig und kostengünstig überwacht werden. Basierend auf umfangreichen Untersuchungen im Labormaßstab und der Anwendungserprobung im Zeitraum von mehr als sechs Jahren werden die Erkenntnisse und Weiterentwicklungen der Drahtsensorik präsentiert und diskutiert. Corrosion Monitoring as an Element of Service‐Life‐Management Application of innovative filament sensors for rebar corrosion survey Since corrosion induced damages at civil structures result in enormous costs over lifetime, the assured assessment of the corrosion risk and an early identification and reliable prognosis of rebar corrosion are key tasks of the building management of corroding prestressed and steel reinforced concrete structures. Here an evaluation of the corrosion state is objectively possible by means of Structural Health Monitoring (SHM). In this contribution after a brief introduction of monitoring based service‐life‐management, the development, testing and optimization of novel calibration‐free miniature sensors for the detection of rebar corrosion in concrete members are introduced. By means of these versatile corrosion dummy sensors, made from several 0,065 mm up to 0,5 mm thin steel filaments and mounted within the concrete cover, the penetration of the depassivation front into concrete can be observed easily, reliably and cost effectively. Based upon various investigations in the lab scale and application testing during the time period of six years, the findings and further developments of the filament sensor will be presented and discussed.