04|2022: Fachaufsätze 30.03.2022, 17:07 Uhr

Stahlbögen, Beulverhalten, ZFSV und UHPC

Vom Stahlbau über das Verhalten ringversteiften Kreiszylinderschalen unter Axialdruck bis zu zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen („Flüssigböden“) sowie Hochleistungsbeton reicht das Spektrum der im Peer-review-Verfahren begutachteten Artikel in dieser aktuellen Ausgabe des Bauingenieur.

Die wissenschaftlichen Fachartikel des Bauingenieur-Heftes 04|2022 beginnen mit einem englischsprachigen Beitrag über Stahlbögen, der sich in einer Fallstudie insbesondere mit den Eingangsüberdachungen des Olympischen Sportkomplexes Athen beschäftigt Foto: I. Thanasoulas, Ch. Gantes

Die wissenschaftlichen Fachartikel des Bauingenieur-Heftes 04|2022 beginnen mit einem englischsprachigen Beitrag über Stahlbögen, der sich in einer Fallstudie insbesondere mit den Eingangsüberdachungen des Olympischen Sportkomplexes Athen beschäftigt

Foto: I. Thanasoulas, Ch. Gantes

Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 04|2022, 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.

Analyse und Design von Stahlbögen

Ilias D. Thanasoulas (The Danish Institute of Fire and Security Technology, DBI), Charis J. Gantes (National Technical University of Athens)

Analysis and Design of Steel Arches

Eine umfassende Methode zur Analyse und Bemessung von Stahlbögen wird vorgestellt. Das Verfahren basiert auf der Europäischen Norm für die Bemessung von Stahltragwerken, wobei die normativen Bestimmungen für gerade Stäbe mit entsprechenden Modifikationen zur Berücksichtigung der Krümmungseffekte verwendet werden. Dabei werden geeignete Knickkurven von Stahlbögen unter Berücksichtigung zuverlässiger Eigenspannungsverteilungen und geometrischer Toleranzen verwendet. Die Anwendung dieser Methode wird für eine charakteristische Fallstudie vorgestellt, die die Stahlbögen der Eingangsüberdachungen des Olympischen Sportkomplexes Athen umfasst. Das untersuchte Tragwerk findet sich typischerweise in Stahlbauanwendungen, bestehend aus den Hauptbögen, dem Aussteifungssystem, den Haupt- und Nebenträgern und den Fundamenten.

Stahlbau, Bögen, Eigenspannungen, Stabilität

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-04-35

Beulverhalten von ringversteiften Kreiszylinderschalen unter Axialdruck

Z. Li, H. Pasternak (Brandenburgische TU)

Beulverhalten von ringversteiften Kreiszylinderschalen unter Axialdruck – Teil 2: Numerische Simulation und Ableitung eines Ingenieurmodells

Enge Ringsteifen können die Tragfähigkeit der Kreiszylinderschale erheblich verbessern und deren Beulen wirksam verzögern. Die im Teil 1 vorgestellten Untersuchungen haben dies eindrucksvoll bestätigt. Auch numerische Verfahren können das Stabilitätsproblem von Schalen schnell und effektiv analysieren. Es gibt jedoch noch eine Herausforderung, die experimentellen Ergebnisse exakt nachzurechnen, weil die tatsächliche Geometrie im numerischen Modell schwer zu rekonstruieren ist. In diesem Beitrag wird das abstandsgewichtete Interpolationsverfahren basierend auf einer Mapping-Beziehung verwendet, um die mit 3D-Scan erhaltene Geometrie auf das numerische Modell abzubilden. Das Newton-Raphson-Verfahren mit begleitender Eigenwertanalyse wird eingesetzt, um die Traglast der ringversteiften Kreiszylinderschalen unter Axialdruck schnell zu erhalten. Darüber hinaus werden durch eine Vielzahl von Parameterstudien die Einflussfaktoren von Ringsteifen auf die Tragfähigkeit der Kreiszylinderschale analysiert. Schließlich wird ein Ingenieurmodell aus den Ergebnissen der Parameterstudie abgeleitet. Mit diesem vereinfachten Modell können Ingenieure nur mit einem Taschenrechner oder einer Tabelle arbeiten.

Kreiszylinderschalen, Ringsteifen, Beulverhalten, Numerische Simulation

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-04-43

Prognose der Festigkeitsentwicklung von Verfüllbaustoffen

S. Huber, C. Henzinger, A. Hock, H. Maurer (TU München; 3P Geotechnik West; Implenia Spezialtiefbau; Geosystems Spezialbaustoffe)

Prognose der Festigkeitsentwicklung von zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZFSV) anhand des Wasser-Bindemittel-Wertes

Zeitweise fließfähige, selbstverdichtende Verfüllbaustoffe (ZFSV) sind Baustoffe aus einem mineralischen Ausgangsmaterial, Wasser, Bindemittel und weiteren Zusätzen wie zum Beispiel speziellen Gesteinsmehlen. Sie sind im frischen Zustand fließfähig und verfestigen über die Zeit. Die anwendungsbezogenen Anforderungen an ZFSV, darunter an die Festigkeit, sind im Zuge einer Eignungsprüfung nachzuweisen, wobei diese lediglich für das hergestellte Mischungsverhältnis gültig ist. Verallgemeinerungen auf weitere Wasser- oder Bindemittelgehalte sind nicht möglich. Indes ist aus der Betontechnologie und von der Bodenverbesserung wassergesättigter Böden durch Bindemittelzugabe bekannt, dass die Festigkeitsentwicklung vom Verhältnis des Wasser- zum Bindemittelgehalt (w/Bim-Wert) abhängt. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Abbildung des Zusammenhangs zwischen dem w/Bim-Wert und der Festigkeit vorgestellt und dessen Anwendbarkeit auf die im frischen Zustand üblicherweise wassergesättigten ZFSV überprüft. Hierzu wurden an drei verschiedenen ZFSV mit unterschiedlichen Prüfaltern einaxiale Druckversuche durchgeführt. Die Studie zeigt die grundsätzliche Anwendbarkeit des Verfahrens für ZFSV und seine Anwendungsgrenzen. Zur Anwendung des Verfahrens werden abschließend Empfehlungen für die Eignungsprüfung gegeben.

Forschung und Entwicklung, Erdbau, Grundbau

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-04-53

Zur Querkraftbemessung von stahlfaserverstärktem UHPC

K. Metje, T. Leutbecher (Universität Siegen)

Zur Querkraftbemessung von Biegeträgern aus stahlfaserverstärktem ultrahochfesten Beton – Teil 2: Datenbankauswertung und Überprüfung des Bemessungsansatzes

Der vorliegende zweiteilige Beitrag behandelt die Querkraftbemessung von stahlfaserverstärkten Biegeträgern aus ultrahochfestem Beton (UHFB). Im Teil 1 werden der Bemessungsansatz und eine 185 Querkraftversuche umfassende Datenbank vorgestellt. Der Bemessungsansatz orientiert sich an Eurocode 2 und der DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“. Er soll Eingang in die DAfStb-Richtlinie „Ultrahochfester Beton“ finden. Im Teil 2 des Beitrags wird der vorgeschlagene Bemessungsansatz anhand der Datensätze der Querkraftdatenbank überprüft. Hierzu erfolgt die statistische Auswertung der Modellsicherheit für verschiedene Bauteilkonfigurationen und Modellparameter. Es zeigt sich, dass mit dem vorgeschlagenen Ansatz eine ausreichend konservative Querkraftbemessung stahlfaserverstärkter UHFB-Biegeträger gewährleistet werden kann. So betragen für die 127 Versuche an Bauteilen mit gegliedertem Querschnitt der Mittelwert der Modellsicherheit  = 1,58 und das 5 %-Quantil Q0,05 = 0,99. Für die 58 Versuche an Bauteilen mit Kompaktquerschnitt ergeben sich die Werte  = 1,42 und Q0,05 = 0,90. Für alle 185 Versuche der Datenbank erhält man  = 1,53 und Q0,05 = 0,98.

Bemessung, Hochleistungsbeton, Schub, Nachrechnung

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-04-66

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Von Dr. Karlhorst Klotz, Redaktion

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