Baudynamik, Geotechnik und Holzbau

Schadensfall durch Geländebruch in Nachterstedt 2009.

Foto: Dr.-Ing. Manfred Wittig, Sachverständiger für Geotechnik, An der Bleiche 12, 09599 Freiberg

Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 04|2023, 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.

Hochbau

A. Karic (TU Wien), J. Atalićć (University of Zagreb), A. Rudisch (TU Wien), A. Kolbitsch (TU Wien)

Erdbebenschäden an gründerzeitlichen Mauerwerksbauten –– Wechselwirkung zwischen tragender Gebäudestruktur und nichttragenden Bauelementen

In dieser Arbeit wird eine vertiefende Studie über die seismische Vulnerabilität von gründerzeitlichen Mauerwerksbauten vorgestellt. Eine umfassende Untersuchung des seismischen Strukturverhaltens, den zugrundeliegenden Versagens-/Einsturzmechanismen einzelner Strukturelemente sowie die Wechselwirkung der einzelnen tragenden und nichttragenden Strukturelemente konnte anhand der Erdbebenschäden am gründerzeitlichen Mauerwerksbestand in Zagreb, Kroatien nach dem Erdbebenereignis am 22. März 2020 ermöglicht werden. Der Zagreber Gründerzeitbestand stammt aus der Epoche der Österreichisch-Ungarischen Monarchie (≈ 1840–1918) und ist aufgrund der damaligen einheitlichen Baukonstruktionsweise mit dem gemauerten Gründerzeitbestand in Wien vergleichbar. Neben der detaillierten Identifikation und Interpretation kritischer Strukturbereiche wird eine qualitative Gegenüberstellung der seismischen Verletzbarkeit der gründerzeitlichen Bebauung erreicht. Durch die intensive Auseinandersetzung mit den realen Erdbebenschäden konnten wertvolle Rückschlüsse über die erdbebeninduzierten Strukturantworten gewonnen und eine bedeutende Grundlage für die nachträgliche erdbebensichere Auslegung von baulichen Sicherheitsmaßnahmen im Raum Wien gebildet werden.

Mauerwerksbau, Erdbeben

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-04-41

Forschung und Entwicklung

J. Beuße, J. Grabe (TU Hamburg)

Zur Ermittlung der Bettung von Doppel-T-Trägern im Boden – Teil II: numerische Simulationen und allgemeine Drehfedersteifigkeitsansätze

Für eine wirtschaftliche Bemessung gegen Stabilitätsversagen von Doppel-T-Trägern kombinierter Spundwände ist es notwendig, den Widerstand des Bodens gegenüber der Verdrehung oder dem Knicken zu berücksichtigen. Zur Ermittlung von lateralen und rotatorischen Federeigenschaften zur Abbildung der Träger-Boden-Interaktion wurden Ergebnisse aus In-situ-Versuchen im Teil I des Beitrags [1] vorgestellt. Um die Drehbettung auch für andere Randbedingungen berücksichtigen zu können, werden in diesem Beitrag die Ergebnisse von numerischen Simulationen und der analytischen Herleitung von allgemeinen Drehfedersteifigkeitsansätzen präsentiert. Ermittelt wird die Drehfedersteifigkeit in Klei mit der Profilgeometrie, der Konsistenz- oder Porenzahl des Bodens sowie der Einbindetiefe. Durch den Ansatz dieser Federn kann der kombinierte Nachweis gegen Biege- und Biegedrillknicken von Trägern im Boden optimiert werden.

Hafenbau, Geotechnik, Baugrund-Tragwerk-Interaktion

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-04-49

Berechnung

J. Meier (Gruner AG), L. Pitteloud (Gruner AG), A. Doster (DC-Software Doster & Christmann GmbH), A. Christmann (DC-Software Doster & Christmann GmbH)

Herausforderungen bei der Nutzung der Partikelschwarm-Optimierung für das Verfahren nach Janbu

Für Standsicherheitsberechnungen von Böschungen hat das Verfahren nach Nilmar Janbu mit seinen polygonartigen Gleitflächen den Vorteil, dass auch nicht-triviale Gleitflächengeometrien mit relativ wenig Aufwand approximiert werden können. Die so definierten Gleitflächen können mit einer frei wählbaren Anzahl von Stützpunkten nahezu beliebig geometrisch verfeinert werden. Dieser Vorteil wird in der Praxis aber schnell zur Herausforderung, da bekanntlich für den Standsicherheitsnachweis die maßgebende, ungünstigste Gleitfläche zu finden ist. Je mehr Stützpunkte eine Gleitfläche besitzt, desto größer ist die Anzahl der Freiheitsgrade für das Auffinden dieses Minimums und umso diffiziler gestaltet sich die Suche.

Um die Suche zu automatisieren, den Aufwand für die Nutzer zu reduzieren und eine deutlich größere Menge von Gleitflächenverläufen zu untersuchen, bieten sich mathematische Optimierungsalgorithmen wie die „Partikelschwarm-Optimierung“ (Particle Swarm Optimization, PSO) an. Dieser Beitrag beschreibt ausgewählte Aspekte, Herausforderungen und deren Lösungsansätze im Rahmen der Implementierung einer PSO in DC-Böschung für die Findung von maßgebenden Gleitflächen für das Verfahren nach Janbu. Weiterhin wird aufgezeigt, dass durch den „lokalen Charakter“ der PSO bei mehrfacher Ausführung unterschiedliche Versagensmechanismen gefunden werden können.

Grundbau, Stabilität, Numerik

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-04-59

Brettschichtholz

K. Deix (TU Wien), C. Huber (Camillo-Sitte-Bautechnikum)

Die Querzugfestigkeit bei Öffnungen im Auflagerbereich von Brettschichtholz: Einfluss der Feuchtigkeit und Betrachtung von Ingenieurmodellen

Bei Öffnungen und Ausklinkungen von Holzleimbindern kann unplanmäßige Feuchtigkeit die dort relevante Querzugfestigkeit vermindern. Derartige Auswirkungen im Falle einer be- und anschließenden Entfeuchtung – inklusive Verbesserung des Querzugverhaltens durch die Anordnung von Verstärkungsschrauben – wurden an mehreren Versuchsreihen mit speziellen Rahmenbedingungen in Form von Brettschichtholzträgern mit realitätsnahen Abmessungen und einer runden Öffnung im Auflagerbereich untersucht.

Die Versuche zeigten, dass einerseits die feuchtebehandelten Balken geringere elastische Grenzlasten aufweisen und die Schraubenverstärkungen eine Wirkung zeigen – praktisch die volle Tragfähigkeit wieder herstellen. Es wird aber auch die Weiterrissbildung vermindert und das Verhältnis Anriss- zur Durchrisslast wird größer ist. Die nicht feuchtebehandelten Balken weisen etwas höhere Grenzlasten auf und die Verstärkungen sind hier weniger wirksam.

Auf Grundlage der Versuchsergebnisse wurden weiters die Ingenieurmodelle über die bemessungsrelevante Querzugfestigkeit in Hinblick auf Normregelungen, den Größeneffekt nach dem Weibull – Kriterium und anhand des Tsai/Wu-Kriteriums bewertet.

Öffnungen, Feuchtigkeit, Querzugfestigkeit

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-04-69

Vorspannung

F. Chamchoum, P. Khorgade, A. Hückler, M. Schlaich (TU Berlin)

Ermittlung der Querdruckkräfte im parabelförmigen CFK-Spannglied eines verbundlos vorgespannten Trägers

Spannlitzen aus CFK sind aufgrund ihrer Anisotropie sehr empfindlich für Querdruckbelastung, die insbesondere bei einem gekrümmten Spannglied auftritt. Für die Ermittlung der Querdruckkraft ist ein Stapelfaktor, der die Litzenanordnung im Hüllrohr und die gegenseitige Querdruckbelastung beschreibt, einzuführen. Deswegen wird in dieser Arbeit eine Methode zur Ermittlung der Litzenanordnung für beliebige Kombinationen aus Litzenanzahl, Litzendurchmesser und Hüllrohrdurchmesser mithilfe einer energetisch günstigen Lage der Litzen entwickelt, indem nachgebildet wird, wie sich die Litzen in Realität im Hüllrohr anordnen. Die Stapelfaktoren und Querdruckkräfte werden anschließend in einem 2D-Stabwerkmodell berechnet. Der Einfluss der oben genannten Parameter auf die Querdruckkräfte wird in einer Parameterstudie analysiert. Es zeigt sich, dass Querdruckkräfte mit wachsendem Hüllrohrdurchmesser abnehmen und mit wachsendem Litzendurchmesser zunehmen. Zwischen der Litzenanzahl und den Querdruckkräften kann ein allgemeingültiger Zusammenhang nicht identifiziert werden, entsprechend ist eine Einzelfallbetrachtung durchzuführen. Mit dem vorgestellten Optimierungsverfahren soll daher ein Beitrag zur sicheren Dimensionierung von querdruckempfindlichen CFK-Spanngliedern geleistet werden.

gekrümmte CFK-Spannglieder, Stapelfaktor, Querdruckkräfte

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-04-79

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