Leichtbau, Instandsetzung und FE-Methode

In der Sommerausgabe reicht das Spektrum der im Peer-review-Verfahren begutachteten Artikel von dem kunstvoll konstruierten Folienhimmel für den SMS Campus in Mönchengladbach über die Betondeckensanierung am ehemaligen Zentralflughafen Berlin Tempelhof bis hin zur Modellierung und Simulation von Strukturen aus Holz.

Drohnenansicht des Folienhimmels, SMS Campus Mönchengladbach

Foto: Marcel Kusch

Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 07-08|2024, jeweils mit einer Zusammenfassung und Stichworten sowie DOI-Link.

Übrigens finden Sie eine Liste mit zahlreichen nützlichen Abkürzungen aus der Baubranche (samt Erklärungen) zum Nachschlagen und Ausdrucken in unserer Online-Rubrik Wissen.

Leichtbau

M. Schäffer

Kunstvoll konstruierter Folienhimmel – Innenhofüberdachung für den SMS Campus in Mönchengladbach

Die SMS Group bündelt ihre Standorte auf ihrem neu entstandenen Campus in Mönchengladbach. Auf insgesamt 5 Büromodulen lagert das zentrale Dach, ein transparenter Geigerdome mit einem Durchmesser von 82 m auf einer Höhe von 20 m über Gelände. Am Standort der neuen Unternehmenszentrale will der Bauherr die Zukunft der Arbeit vorleben, und zeigt dies auch mit der offenen Architektur.

doi.org/10.37544/0005-6650-2024-07-08-53

Sanierung

J. Berger, J. Schmidt, Y. Ciupack

Betondeckensanierung am ehemaligen Zentralflughafen Berlin Tempelhof

Bei der Instandsetzung historischer Stahlbetondecken am Flughafen Berlin Tempelhof erfolgen herausfordernde Planungs- und Bauleistungen, welche umfassende Voruntersuchungen am Bestand, Vorgaben des Denkmalschutzes und örtliche Besonderheiten im Kontext mit geltenden Normen berücksichtigen. Die Hangardecken werden für höhere Nutzlasten verstärkt und einer neuen Restnutzungsdauer zugeführt. Für die Bemessung der mit bewehrtem Spritzbeton verstärkten Stahlbetondecken wurden durch Voruntersuchungen Schädigungsgrad, Werkstoffeigenschaften und Bewehrung auf etwa 9 260 m² Fläche analysiert. Im Folgenden werden die Ansätze der Nachweisführung für die filigrane Verstärkung vorgestellt. Für die Bauzustände werden modulare Abstützungen eingesetzt, um den Ausfall der unteren Bewehrungsebene auszugleichen und Verformungen zu minimieren. Die Betonoberfläche der in über 20 m Höhe über dem Hangarboden liegenden Decken wird durch Hochdruckwasserstrahlen vorbereitet, mit nicht rostender Bewehrung verstärkt und mit Spritzbeton reprofiliert. Dabei wird die historische Dicke der Stahlbetondecke von 18 cm nur geringfügig erhöht. Die Nachahmung der historischer Brettschalung schließt die Arbeiten ab.

doi.org/10.37544/0005-6650-2024-07-08-59

Finite Elemente Methode

D. Konopka, R. Fleischhauer, F. N. Schietzold, D. Rahmi, J. Stöcklein, M. May, M. Kaliske

Realitätsnahe Modellierung und Simulation von Strukturen aus Holz

Neue Methoden und Modelle zur Analyse von Holztragwerken bei irreversiblen Schädigungsprozessen werden anhand beispielhafter Simulationsergebnisse illustriert. Dazu gehören zum einen Methoden zur Simulation von hygro-mechanischen Langzeitbeanspruchungen und von Rissausbreitungen auf Grundlage repräsentativer Risselemente. Zum anderen werden neue Ansätze aufgezeigt, mit welchen Einbringprozesse von Nägeln sowie hygro-thermomechanische Holzumformung – unter großen Deformationen – realitätsnah simuliert werden können. Für aus solchen Holzumformungen erzeugte holztechnologische Produkte werden des weiteren Ansätze zur Analyse der Unschärfe vorgestellt, welche verlässliche Bewertungen von Tragstrukturen ermöglichen. Die präsentierten Beispiele verdeutlichen die Stärke der Methoden für die numerische Analyse praxisrelevanter Strukturen aus Holz unter Berücksichtigung eines hochkomplexen, nichtlinearen Materialverhaltens eines Baustoffs, dessen Eigenschaften stets natürlicher Streuung unterliegen.

doi.org/10.37544/0005-6650-2024-07-08-67

Bemessung

J. Rathgen, M. Empelmann

Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbalken mit veränderlicher Bauteilhöhe – Vergleich von rechnerischen Ansätzen

Für die Nachrechnung und Bewertung von Brückenbauwerken stehen in Deutschland unterschiedliche Ansätze zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit zur Verfügung. Mit dem im BASt-Bericht B 150 vorgeschlagenen Querkraftmodell für die Stufe 2 der Nachrechnungsrichtlinie liegt nun ein weiterer Ansatz vor. In dieser Arbeit wird ein Vergleich von rechnerischen Ansätzen zur Bestimmung der Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbalken mit veränderlicher Bauteilhöhe vorgestellt. Dazu wurde eine Datenbank mit Versuchen an Bauteilen mit veränderlicher Bauteilhöhe unter monoton steigender Querkraftbeanspruchung aufgebaut und mit drei normativen Ansätzen (Eurocode 2, CSA A23.3 und dem neu vorgeschlagenen Querkraftmodell für die Stufe 2 der Nachrechnungsrichtlinie) ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Vorhersagegenauigkeiten im Mittel auf vergleichbarem Niveau liegen wie für Bauteile mit konstanter Bauteilhöhe, die Streuungen zum Teil jedoch größer sind, was auf eine ungenügende Berücksichtigung des Einflusses der veränderlichen Bauteilhöhe hinweist. Abschließend wird eine Einschätzung zur Vorhersagegenauigkeit der betrachteten Ansätze für vier identifizierte Versuchsaufbauten gegeben.

doi.org/10.37544/0005-6650-2024-07-08-80

Geotechnik

M. Illeditsch, A. Preh

Neue Ansätze zur Evaluierung der Steinschlaggefahr mithilfe von synthetischen Gebirgsmodellen

In Österreich regelt derzeit die Richtlinie ONR 24810 den technischen Steinschlagschutz. Sie gibt vor, Steinschlagschutzmaßnahmen (für die Hangskala) mithilfe eines sog. Bemessungsbocks (V95-V98) zu dimensionieren. Die Bemessungsblockmethode wird zunehmend auch zur Gefahrenzonierung (im größeren Maßstab) angewendet, was aus mehreren Gründen problematisch sein kann. Zur Gefährdungsbeurteilung von Steinschlag sind nicht nur die Intensität und die Sprunghöhe von Ereignissen, sondern auch die Ausbreitung und die Häufigkeit (Wahrscheinlichkeit) dieser Ereignisse entscheidend. Aus der Vernachlässigung aller kleinen und der größten Blöcke können verfälschte Verläufe von Energien und Sprunghöhen sowie verfälschte Reichweiten resultieren. Zur Evaluierung der Gefahr sind möglichst viele Ereignisse mit ihren zugehörigen Häufigkeiten zu simulieren. Wir haben eine praktikable Methode zur Ermittlung einer ganzheitlichen Blockgrößenverteilung entwickelt, die eine sehr große Anzahl von Blöcken über den gesamten Größenbereich mit ihren Häufigkeiten berücksichtigt. Durch ihre Ganzheitlichkeit können relative Ereignishäufigkeiten (Verhältnis von Magnitude zu Häufigkeit) innerhalb eines Homogenbereichs abgeleitet und Gefahrenbereiche realistischer evaluiert werden.

doi.org/10.37544/0005-6650-2024-07-08-90