Publikationen des Instituts für Massivbau

Curbach, M.;  Marx, S. (Hrsg.):
Jahresbericht 2024/25
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, August 2026, 242 S.
(Dokument ist nicht barrierefrei) 

Marx, S.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 13. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 19.03.2025 in Dresden, veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 74, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2025

Vollständiger Tagungsband 2025

Marx, S. (Hrsg.): Tagungsband zum 34. Dresdner Brückenbausymposium. 19./20.03.2025 in Dresden, Institut für Massivbau der TU Dresden, 2025

Vollständiger Tagungsband 2025

Curbach, M.;  Marx, S.; Beckmann B. (Hrsg.):
Jahresbericht 2023
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, August 2023, 206 S.
(Dokument ist nicht barrierefrei)

Curbach, M.; Marx, S. (Hrsg.): Tagungsband zum 33. Dresdner Brückenbausymposium. 13./14.03.2024 in Dresden, Institut für Massivbau der TU Dresden, 2024

Vollständiger Tagungsband 2024

Curbach, M.; Marx, S. (Hrsg.): Tagungsband zum 32. Dresdner Brückenbausymposium. 30./31. Mai 2023 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2023

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Curbach, M.;  Marx, S. (Hrsg.):
Jahresbericht 2022
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, April 2023, 200 S.
(Dokument ist nicht barrierefrei)

Curbach, M.; Marx, S.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 12. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 01.06.2023 in Dresden, veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 67, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2023 | Download Tagungsband 12. SEUB

Curbach, M.; Häußler-Combe, U.; Marx, S. (Hrsg.): Jahresbericht 2021
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Dezember 2022, 200 S.
(Dokument ist nicht barrierefrei)

Curbach, M.; Marx, S. (Hrsg.): Tagungsband zum 31. Dresdner Brückenbausymposium. 07./08.06.2022 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2022 |
Download Tagungsband: in Kürze verfügbar

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Scheerer, S.; Curbach, M. (Hrsg.): SPP 1542: Leicht Bauen mit Beton –– Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien (Abschlussbericht) | SPP 1542: Concrete Light – Future Concrete Structures using Bionic, Mathematical and Engineering Formfinding Principles (Final Report). Dresden: Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2022, 800 S.  DOI: 10.25368/2022.162

Curbach, M.; Marx, S.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 11. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 08.03.2021 in Dresden (digitale Veranstaltung), veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 55, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2021, 135 S. | Download Tagungsband 11. SEUB

Curbach, M.; Häußler-Combe, U.; Marx, S. (Hrsg.): Jahresbericht 2020
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Oktober 2021, 200 S.
(Dokument ist nicht barrierefrei)

Curbach, M. (Hrsg.): Ergänzungsband zum 30. Dresdner Brückenbausymposium. 08./09.03.2021 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2021|
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Curbach, M. (Hrsg.): Tagungsband zum 30. Dresdner Brückenbausymposium. 09./10.03.2020 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2020 |
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Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.): Jahresbericht 2019
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Februar 2019, 190 S.

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.): Jahresbericht 2018
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Februar 2019, 196 S.

Curbach, M.; Opitz, H.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 10. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 11.03.2019 in Dresden, veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 48, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2019, 180 S. | Download Tagungsband 10. SEUB.

Curbach, M. (Hrsg.): Tagungsband zum 29. Dresdner Brückenbausymposium. 11./12.3.2018 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2019 |
Download Tagungsband 29. DBBS

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Curbach, M. (Hrsg.): Tagungsband zum 28. Dresdner Brückenbausymposium. 12./13.3.2018 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2018, 231 S. | Download Tagungsband 28. DBBS

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Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2017
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Februar 2018, 206 S.

Curbach, M.; Steinbock, O. (Institut für Massivbau der TU Dresden); Hänseroth Th. (Lehrstuhl für Technik- und Technikwissenschaftsgeschichte der
TU Dresden) (Hrsg.):
WILLY GEHLER – Versuch einer Einordnung
Tagungsband zum Workshop in Dresden am 11. April 2017, Dresden, 01/2018, 106 S.

Curbach, M.; Opitz, H.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 9. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 21.9.2017 in Dresden, veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 43, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2017, 216 S. | Download Tagungsband 9. SEUB 2017

Curbach, M. (Hrsg.): Tagungsband zum 27. Dresdner Brückenbausymposium. 13./14.3.2017 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2018, 202 S. | Download Tagungsband 27. DBBS

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Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2016
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Juni 2017, 206 S.

​Scheerer, S.; van Stipriaan, U. (Hrsg.):
Festschrift zu Ehren von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach. Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2016, 344 S.

Curbach, M. (Hrsg.): Tagungsband zum 26. Dresdner Brückenbausymposium. 14./15.3.2016 in Dresden, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2016.

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Als pdf ist der Band hier komplett verfügbar.

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2015
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, März 2016, 160 S.

Curbach, M.; Opitz, H.; Scheerer, S.; Hampel, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 8. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen, 24.9.2015 in Dresden, veröffentlicht in: Curbach, M. et al. (Hrsg.): Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden kid, Heft 32, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2015, 196 S.

Band online hier und auf qucosa

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2014
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, März 2015, 152 S.

Scheerer, S.; Curbach, M. (Hrsg.):
Leicht Bauen mit Beton – Forschung im Schwerpunktprogramm 1542, Förderphase 1. Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2014, 262 S. – http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-171338

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.): Jahresbericht 2013
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, März 2014, 126 S.

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2012
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, März 2013, 128 S.

Curbach, M. (Hrsg.):
Hans-Volker Mixsa – Skulpturen in Beton. Katalog zu einem Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG im Rahmen des SFB 528 mit Fotos und Texten von Ulrich van Stipriaan, 2. erw. Auflage, Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, 2012, 48 S.

(1. Aufl. März 2011, 40 S.)

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2011
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, Mai 2012, 128 S.

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2010
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, März 2011, 116 S.

Curbach, M.; Häußler-Combe, U. (Hrsg.):
Jahresbericht 2009
Dresden: Institut für Massivbau der TU Dresden, April 2010,129 S.

Scheerer, S.; Proske, D.: Stahlbeton for Beginners : Grundlagen für die Bemessung und Konstruktion. Reihe: Springer-Lehrbuch, 2. Aufl., Heidelberg: Springer, 2008, 284 S., Softcover – ISBN: 978-3-540-76976-7 (Print) 978-3-540-76977-4 (Online)

DOI: 10.1007/978-3-540-76977-4

(ursprünglich erschienen im Eigenverlag, Dresden, 2005)

Zilch, K.; Curbach, M. (Hrsg.): Einführung in die DIN 1045-1, Anwendungsbeispiele. Berlin: Ernst & Sohn, 2001, 238 S. – ISBN 3-433-01580-5

Curbach, M.; Schlüter, F.-H.: Bemessung im Betonbau : Formeln, Tabellen, Diagramme (Bauingenieur-Praxis). Berlin: Ernst & Sohn, 1998 – ISBN 3-433-012277-6 – Vorwort

Ergänzungen und Berichtigung sinnentstellender Druckfehler der 1. Auflage

B. Löser†; H. Löser; H. Wiese; J. Stritzke: Bemessungsverfahren für Beton- und Stahlbetonbauteile. – 19., vollst. neubearb. Aufl. – Berlin : Ernst & Sohn, 1986 – ISBN 3-433-00919-8

Konstruktiver Ingenieurbau Dresden (KID)

Herausgeber

Die Schriftenreihe Konstruktiver Ingenieurbau Dresden wird derzeit herausgegeben von

• Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Manfred Curbach
• Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx
• Prof. Dr. Robert Jockwer
• Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann

Veröffentlicht werden herausragende Dissertationen, Tagungsbände der Reihe SEUB, Forschungsberichte und andere besonderes wertvolle Ergebnisse aus der Arbeit der herausgebenden Personen und deren Mitarbeitern.

ISSN 1613-6934

Bezug

Einzelne Exemplare der Schriftenreihe können über das Sekretariat bezogen werden. Einzelne neuere Hefte sind open access auf Qucosa^®, dem sächsischen Dokumenten- und Publikationsserver, verfügbar.

Kurzübersicht

Heft Nr.		Heft Nr.		Heft Nr.
1	Proske (Diss.)	2	Curbach (Forschungsbericht)	3	Festschrift Graße
4	Lieberwirth  (Diss.)	5	Jesse, F. (Diss.)	6	Eckfeldt (Diss.)
7	Heiduscke (Diss.)	8	Hannawald (Diss.)	9	Matheas (Diss.)
10	Hampel (Diss.)	11	Michler (Diss.)	12	4. SEUB
13	Ortlepp, R. (Diss.)	14	Ortlepp, S. (Diss.)	15	Bösche, A. (Diss.)
16	Speck (Diss.)	17	Cabrero Ballarín (Diss.)	18	5. SEUB
19	Lepenies (Diss.)	20	Curbach/Jesse (Verstärken mit Textilbeton)	21	Scheerer (Diss.)
22	Weiland (Diss.)	23	Hartig  (Diss.)	24	6. SEUB
25	Jesse, D. (Diss.)	26	Lindorf  (Diss.)	27	Brückner (Diss.)
28	Schladitz  (Diss.)	29	Teich (Diss.)	30	Sickert et al. (Forschungsbericht)
31	Schröder (Diss.)	32	7. SEUB	33	Ritter, L. (Diss.)
34	Beckmann (Diss.)	35	Ritter, R. (Diss.)	36	Schacht (Diss.)
37	Ortlepp, R. (Habil.)	38	Ye (Diss.)	39	Lorenz (Diss.)
40	8. SEUB	41	Wilhelm, T. (Diss.)	42	Sieber (Diss.)
43	9. SEUB	44	Dimmer (Diss.)	45	Wilhelm. S (Diss.)
46	Zobel (Diss.)	47	Panteki, E. (Diss.)	48	10. SEUB
49	Ehlig (Diss.)	50	Bochmann (Diss.)	51	Quast (Diss.)
53	Shehni	54	Schumann	55	SEUB
56	Hering	57	Senckpiel-Peters	58	Babiker
59	Müller	60	Mosig	61	Kang
62	Frenzel	63	Steinbock	64	Holz
65	Schmidt	66	Wagner	67	SEUB
68	Deutscher	69	Leicht	70	Klein
71	May	72	Koschemann	73	Herfort (geb. Giese)
74	SEUB	75	Tietze	76	Ewert
77	Stümpel	78	Schlüter	79	Birkner
80	Naraniecki	81	Frei	82	Vakaliuk
83	Betz	84	Zernsdorf	85	Wedel
86	Zhou	87	Bartels	88	Baumgärtel
89	Beltran

Heft 89
Rául Beltran: Schädigungsentwicklung und Spannungsumlagerungen
in ermüdungsbeanspruchten Betondruckzonen (2026)

Heft 88
Enrico Baumgärtel: Schädigungsentwicklung und Spannungsumlagerungen
in ermüdungsbeanspruchten Betondruckzonen (2026)

Heft 87
Jan-Hauke Bartels: Alternde Bauwerksmonitoringsysteme – Beschreibung des
Langzeitverhaltens und probabilistische Messanomalie-Detektion (2025)

Kurzbeschreibung: Messsysteme im Ingenieurwesen, insbesondere im Structural Health Monitoring (SHM), ermöglichen die kontinuierliche Überwachung von Bauwerken über lange Zeiträume. Dabei wird häufig ein lineares, zeitinvariantes Messsystemverhalten vorausgesetzt, obwohl Umwelteinflüsse und Alterung zu zeitvariablen Effekten führen können. Neben alterungsbedingten Veränderungen am Bauwerk unterliegen auch die Messsysteme selbst einem Alterungsprozess, der fehlerhafte Sensordaten verursachen und damit zu Fehlinterpretationen des Bauwerkszustands führen kann.

Die Dissertation untersucht experimentell Alterungserscheinungen in Messsystemen und entwickelt ein probabilistisches Verfahren zur robusten Detektion von Messanomalien in Monitoringsystemen. Im Fokus stehen Dehnungs-, Weg- und Beschleunigungsmessungen sowie die zugehörigen Messketten, die hinsichtlich Messunsicherheit und Langzeitstabilität analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits unter stationären Bedingungen systematische und zufällige Messabweichungen auftreten und dass Messsysteme im Langzeitverhalten zeitvariable Eigenschaften aufweisen. Besonders bei Dehnungsmessungen können Signalveränderungen auftreten, die in ihrer Größenordnung strukturellen Schäden ähneln.

Zur zuverlässigen Detektion von Messanomalien wird ein Ver-fahren auf Basis der Mahalanobis-Distanz mit probabilistischem Grenzwert vorgestellt. Es erreicht eine Detektionsgenauigkeit von über 90 % und übertrifft damit deutlich einen regressions-basierten Vergleichsansatz. Somit liefert die Arbeit wichtige Grundlagen für eine verlässlichere Zustandsbewertung von Bauwerken und für den langfristig sicheren Einsatz von SHM-Systemen.

Heft 86
Jiafeng Zhou: Investigations on the bond behaviour of a hybrid lap-spliced
connection of GFRP and stainless steel bars (2025)

Kurzbeschreibung: Mit dem anhaltenden weltweiten Bevölkerungswachstum steigt auch der Energiebedarf, was zu einem erheblichen Anstieg des Ressourcenverbrauchs führt – insbesondere im Bereich Strom und Heizöl. Infolgedessen ist eine Steigerung der Energieeffizienz zu einer dringenden Notwendigkeit geworden, nicht nur zum Schutz der Umwelt, sondern auch zur Reduzierung finanzieller Belastungen. Bei traditionellen Balkonanschlüssen werden in den Isolationsfugen gewöhnliche Stahlbewehrungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Zugstäbe eingesetzt, um Innen- und Außenbereiche miteinander zu verbinden. Dies führt zu erheblichen Energieverlusten aufgrund ausgeprägter Wärmebrücken. Im Vergleich dazu weist das Material glasfaserverstärkter Kunststoff (GFRP) eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit auf – nur etwa 1 % derjenigen von Stahl. Daher ist GFRP ein idealer Ersatz für Stahlstäbe in solchen Anschlussbereichen. In dieser Dissertation wird daher eine neuartige hybride Übergreifungs-Verbindung (Lap-Splice) zwischen GFRP-Stäben und Stahlstäben in benachbarten Bauteilen vorgestellt, die bisher kaum erforscht ist. In der ersten Publikation dieser kumulativen Dissertation wird umfassendes Wissen über die Übergreifung von GFRP- und Stahlstäben in biegebeanspruchten Betonbauteilen zusammengetragen und systematisch ausgewertet. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird eine Untersuchungsmethodik in drei Stufen entwickelt, um das mechanische Verhalten der hybriden Übergreifungsverbindung zwischen GFRP- und Stahlstäben zu analysieren. In der zweiten Publikation werden die ersten beiden Stufen dieser Methodik vorgestellt. Zunächst werden Zugversuche mit zwei Typen von GFRP-Stäben und einem Typ Edelstahlstab durchgeführt, um deren mechanische Eigenschaften zu ermitteln. In nachfolgenden Verbundversuchen wird das Verbundverhalten zwischen Beton und jeweils einem Einzelstab untersucht. Dabei kommen vier Kombinationen aus verteilten faseroptischen Sensoren (DFOS) und Klebstoffen in den Längsnuten eines GFRP-Stabtyps zum Einsatz, um deren Einfluss auf die gemessenen Stabdehnungen zu analysieren. Die ermittelte optimale Kombination wird anschließend auch bei den anderen zwei Stabtypen eingesetzt, um deren unterschiedliches Verbundverhalten im Beton zu untersuchen. Die dritte Publikation konzentriert sich hauptsächlich auf die dritte Stufe, nämlich auf tatsächliche Übergreifungsverbindungen. Im ersten Schritt wird die Mikrostruktur der GFRP-Stäbe analysiert, um deren spezifische Materialeigenschaften zu verstehen. Im zweiten Schritt wird durch Kragarmversuche die optimale Ausrichtung der DFOS-Nuten bestimmt. Im dritten Schritt werden der Einfluss der Übergreifungslänge sowie des Übergreifungstyps auf das Verbundverhalten in hybriden Übergreifungsverbindungen mittels Vier-Punkt-Biegeversuchen untersucht. Besonders die Dehnungsverteilungen im Bereich der Übergreifung werden detailliert analysiert. Darüber hinaus werden die Dehnungen und Spannungen an den Übergreifungsenden bei unterschiedlichen Belastungen erfasst. Abschließend werden die maximalen experimentellen Lasten mit den Ergebnissen der Berechnung nach dem Grenzzustandsverfahren verglichen. Am Ende der Dissertation werden mehrere weiterführende Untersuchungen durchgeführt. Zunächst erfolgt ein Vergleich der Stabdehnungsverteilungen zwischen den Verbundversuchen und den Vier-Punkt-Biegeversuchen. Zusätzlich werden die Rissbilder im Übergreifungsbereich der Biegeversuche analysiert. Anschließend werden numerische Simulationen durchgeführt, um die experimentellen Ergebnisse aus den Verbund- und Biegeversuchen zu validieren. Darauf aufbauend werden Parameterstudien mit den validierten Finite-Elemente-Modellen (FEM) durchgeführt, um die kritische Verankerungslänge der GFRP-Stäbe sowie die optimale Übergreifungslänge zwischen GFRP- und Edelstahlstäben zu bestimmen. Die Ergebnisse werden abschließend mit Berechnungen nach verschiedenen nationalen und internationalen Normen verglichen. Auf Grundlage der oben genannten Untersuchungen kann geschlossen werden, dass der Ersatz von Stahlstäben durch GFRP-Stäbe nicht nur das thermische Verhalten der Übergreifungsverbindung verbessert, sondern auch die mechanische Leistungsfähigkeit, wie beispielsweise die Tragfähigkeit von Stahlbetonbauteilen, steigert. Darüber hinaus zeigt sich, dass die in den aktuellen Normen enthaltenen Regelwerke zur Bestimmung von Verankerungs- und Übergreifungslängen weiterer Überarbeitung bedürfen. Hierzu sind zusätzliche experimentelle und numerische Untersuchungen erforderlich, um genauere und verlässlichere Ergebnisse zu erzielen.

Heft 85
Frederik Wedel: Erkennung struktureller Veränderungen an realen Brücken unter
Nutzung von Methoden des Maschinellen Lernens (2025)

Kurzbeschreibung: Die zunehmende Anzahl alternder Brückenbauwerke und die damit verbundene Notwendigkeit, ihre Sicherheit und Nutzungsdauer zu gewährleisten, erfordern eine automatisierte Überwachung. Strukturelle Anomalien sollen frühzeitig erkannt werden, um rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können und kritische Schäden zu verhindern. Obwohl es in der Forschung zahlreiche Methoden zur Anomalieerkennung gibt, bleibt deren Übertrag in die Praxis begrenzt. Häufig werden diese Ansätze auf Labor- oder simulierten Daten getestet, deren Übertragbarkeit auf reale Bedingungen ungewiss ist. In dieser Arbeit wird eine regressionsbasierte Methode auf reale Messdaten angewendet und ihre Praxistauglichkeit untersucht. Die Methode wurde gezielt gewählt, da sie Langzeitmonitoringdaten nutzt, die häufig an Bauwerken, wo ein Monitoring durchgeführt wird, erfasst werden und somit ohne zusätzlichen Messaufwand verfügbar sind. Die vorliegende Arbeit basiert auf Daten realer Bauwerke, bei denen dokumentierte strukturelle Änderungen erfasst wurden. Die Methode basiert auf der Vorhersage von Tragwerksreaktionen aus Temperaturmessungen mittels Machine-Learning-Modellen. Abweichungen zwischen den vorhergesagten und gemessenen Daten werden als Anomalien interpretiert, deren ingenieurtechnische Bewertung weiterhin auf physikalischen Zusammenhängen und Fachwissen beruhen muss. Dabei wird die Peak-Over-Threshold-Methode für die robuste Schwellenwertbestimmung verwendet, um zuverlässige Aussagen über das Vorliegen struktureller Änderungen zu treffen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methode auch unter praxisnahen Bedingungen zuverlässig funktioniert und robuste Vorhersagen liefert. Durch systematische Untersuchungen zu den erforderlichen Trainingsparametern konnte eine effektive und frühzeitige Anwendung der Methode ermöglicht werden. Zusätzlich wurden praxisorientierte Empfehlungen erarbeitet, die die Robustheit und Übertragbarkeit der Methode weiter stärken. Besonders hervorzuheben ist, dass die Methode in der Lage ist, strukturelle Anomalien, die sich in den gemessenen temperaturbedingten Tragwerksreaktionen widerspiegeln, frühzeitig zu erkennen und dabei flexibel auf unterschiedliche Bauarten und Problemstellungen anwendbar ist. Sie eignet sich sowohl für Massivbauwerke als auch für Verbundbauwerke und kann lineare Zusammenhänge ebenso modellieren wie nichtlineare Beziehungen, beispielsweise das temperaturbedingte Lagerverhalten. Dabei kommt die Methode mit Ausnahme der ingenieurtechnischen Interpretation ohne komplexe physikalische Modelle aus, was ihre Anwendbarkeit in der Praxis erheblich erleichtert. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der Multi-Layer-Perceptron-Regressor das leistungsstärkste Modell für die Vorhersage von Tragwerksreaktionen ist. Er ist leicht und schnell zu trainieren und ermöglicht eine präzise Abbildung sowohl linearer als auch nichtlinearer Zusammenhänge bei hoher Effizienz und Robustheit gegenüber Overfitting. Ein wesentlicher Erkenntnisgewinn liegt weiterhin in der Unterscheidung zwischen Messfehlererkennung und struktureller Anomaliedetektion. Während zur Messfehlererkennung korrelierte Tragwerksreaktionen als Eingangsdaten genutzt werden, um Sensorausfälle oder Kalibrierprobleme zu identifizieren, werden zur Erkennung struktureller Änderungen ausschließlich externe Einwirkungen wie Temperatur verwendet. Dies verhindert, dass Strukturänderungen durch Korrelationen in den Eingangsdaten überdeckt werden. Außerdem erfordert die Anwendung der Methode eine ingenieurtechnische Expertise in mehreren zentralen Bereichen: Zunächst ist eine sorgfältige Datenwahl erforderlich, um geeignete Eingangsgrößen für die Modellierung der Tragwerksreaktionen auszuwählen und sicherzustellen, dass relevante Einflussfaktoren angemessen berücksichtigt werden. Auch beim Feature-Engineering, das die Identifikation und Aufbereitung relevanter Merkmale umfasst, insbesondere zur Abbildung transienter Prozesse, die das Tragverhalten beeinflussen ist ingenieurtechnische Expertise erforderlich. Ebenso spielt sie bei der Ergebnisinterpretation eine wesentliche Rolle, da erkannte Anomalien hinsichtlich ihrer Ursachen differenziert bewertet werden müssen. Insbesondere im Hinblick darauf, ob es sich um Messfehler oder tatsächliche strukturelle Veränderungen handelt. Die Methode ist demnach nicht darauf ausgelegt, ohne kritische Überprüfung angewendet zu werden, sondern sollte stets im Kontext ingenieurtechnischer Annahmen und Domänenwissen genutzt werden. Weiterhin kann die Methode unter günstigen Bedingungen bereits nach vier Monaten Messzeitraum angewendet werden. Dennoch zeigt sich, dass ein längerer Zeitraum von sechs bis neun Monaten und idealerweise ein Jahr zu robusteren Ergebnissen führt, da so eine höhere Variabilität in den Trainingsdaten abgedeckt wird. Außerdem wurde beobachtet, dass Strukturänderungen innerhalb des Trainingszeitraums einen nahezu linearen Einfluss auf die Modellperformance haben. Das bedeutet, dass Modelle, die überwiegend mit Daten aus der Zeit vor einer Strukturänderung trainiert wurden, das ursprüngliche Tragverhalten stärker widerspiegeln, während Modelle mit Daten nach der Änderung das neue Tragverhalten besser erfassen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer gezielten Auswahl des Trainingszeitraums bei der Anwendung datengetriebener Methoden im Bauwerksmonitoring. Insgesamt liefert die Arbeit einen Beitrag zur Entwicklung einer praxistauglichen und robusten Methode.

Heft 84
Kai Zernsdorf: Numerische Modellierung des Tragverhaltens mineralisch
gebundener Carbonfaserbewehrung (2025)

Kurzbeschreibung: Die mineralisch gebundene Carbonfaser-(MCF)-Bewehrung ist ein neuartiger Verbundwerkstoff aus unidirektional ausgerichteten Carbonfilamenten, die mittels Pultrusion zu Bewehrungsstäben verarbeitet werden. Die Filamente werden kraftschlüssig mit mineralischen Tränkungsmatrices verbunden und in Feinbeton eingebettet, wodurch hochtragfähige und temperaturbeständige Carbonbetonstrukturen entstehen. Für eine effiziente Nutzung ist eine detaillierte Charakterisierung des linearen und nichtlinearen Materialverhaltens sowie der Wechselwirkungen zwischen Bewehrung und Matrix erforderlich. In dieser Arbeit wird ein Mehrskalenmodell auf Basis der Finite-Elemente-Methode entwickelt, das Tragverhalten, Verformung und Rissbildung MCF-bewehrter Betonstrukturen abbildet.

Auf der Mikroskala wird ein Modell mit repräsentativen Volumenelementen (RVE) eingesetzt, das Filamentverteilung, anisotrope Schädigung der Matrix und nichtlineare Interaktionen berücksichtigt und anhand experimenteller Daten kalibriert wurde. Zu-sätzlich wird das Verbundverhalten zwischen MCF-Bewehrung und Beton durch ein analytisches Modell beschrieben und mittels nichtlinearer Federelemente in ANSYS implementiert sowie durch Pull-out-Versuche validiert. Auf Strukturebene erfolgen Simulationen unter Zug- und Biegebeanspruchung. Die Ergebnisse ermöglichen eine realitätsnahe Prognose des Trag- und Rissverhaltens und liefern Ansätze zur Berücksichtigung nichtlinearer Verbundeffekte in der numerischen Simulation.

Heft 83
Peter Betz: Carbonbeton unter Druck – Einfluss von Querdruck und -zug (2025)

Kurzbeschreibung: arbonbetonbauteile können im Vergleich zu herkömmlichen Stahlbetonbauteilen deutlich schlanker ausgebildet werden. Während das Zugtragverhalten von Carbonbeton bereits sehr gut erforscht ist, sind die praxisrelevanten Kenntnisse zur Drucktragfähigkeit der filigranen Bauweise derzeit noch begrenzt. Für die breite Anwendung des Materials in der Baupraxis sind vor allem mehraxiale Spannungszustände relevant. Im Stahlbetonbau wird bei mehraxialen Druckspannungszuständen von einer erhöhten Druckfestigkeit des Betons ausgegangen, während bei vorhandener Rissbildung oder Querzugbeanspruchung die Druckfestigkeit des Betons herabgesetzt werden muss.

Um zu überprüfen, inwieweit diese Annahmen auf die Carbonbetonbauweise übertragbar sind, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit das Tragverhalten von Carbonbeton unter Druckbeanspruchung mit zusätzlicher Querdruck- und Querzugbeanspruchung untersucht. Geprüft wurden dafür Feinbetonscheiben mit den Abmessungen 200 x 200 x 40 mm, die mit Carbongittern bewehrt wurden. Die durchgeführten Parameterstudien konzentrierten sich auf die Variation der Herstellungsmethode und des Bewehrungsgrades (unterschiedliche Lagenanzahl, Maschenweite und Garndurchmesser) der Probekörper sowie auf die Tränkungsmaterialien und die Orientierung der Carbongitter. Basierend auf den Versuchsergebnissen wurden in Anlehnung an bekannte Materialmodelle aus dem Stahlbeton-bau Ansätze zur Berücksichtigung des Einflusses der Carbonbewehrung auf das biaxiale Drucktragverhalten abgeleitet. Damit leisten die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zum Drucktragverhalten von Carbonbetonbauteilen einen wichtigen Beitrag zur Etablierung der Bauweise in der Praxis.

Heft 82
Iurii Vakaliuk: Development of the multi-objective framework MOET for design
and analysis of resolved TRC structures (2025)

Kurzbeschreibung: Die Dissertation präsentiert die Entwicklung des Multi-Objective Evolutionary Tool (MOET), einer neuartigen numerischen Plattform zur Optimierung textilbewehrter Betonstrukturen (TRC) mit dem Ziel, Treibhausgasemissionen im Bauwesen durch materialeffiziente Entwurfsstrategien zu reduzieren. Im Fokus ste-hen filigrane, schalenartige TRCStrukturen mit membranartiger Tragwirkung und einem günstigen Verhältnis von Spannweite zu Materialeinsatz.

Die Verwendung von Carbonbewehrung ermöglicht reduzierte Betonüberdeckung, erhöhte Dauerhaftigkeit und verlängerte Nutzungsdauer. Das MOET-Framework kombiniert generatives Design mit Finite-Elemente-Analysen und Python-basierten Rou-tinen zur Bewertung multipler Versagensmechanismen. Durch parametrische Modellierung wird eine flexible Exploration komplexer Entwurfsräume sowie eine effiziente multiobjektive Optimierung ermöglicht. Gleichzeitig ist das Framework für die Integration von Methoden des maschinellen Lernens ausgelegt und unterstützt die Generierung synthetischer Daten für surrogate Modelle und datengetriebene Entscheidungsprozesse.

Die Ergebnisse zeigen, dass MOET optimierte TRC-Strukturen mit hoher Tragfähigkeit und signifikanten Materialeinsparungen erzeugen kann. Experimentelle Validierungen bestätigen die Zuverlässigkeit der numerischen Modelle und belegen deutliche Effizienzsteigerungen gegenüber konventionellen Betonkonstruktionen. Zukünftige Arbeiten umfassen die Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien sowie die Integration zusätzlicher Zielgrößen wie Kosten und Lebenszyklusanalyse.

Heft 81
Vivian Frei: Analyse des Ermüdungsprozesses von hochfestem Beton unter
Berücksichtigung der Probengröße (2024)

Kurzbeschreibung: Für die Bemessung gegen Ermüdung stellt die Übertragbarkeit von Laborergebnissen auf bauteilrelevante Abmessungen eine große Herausforderung dar. Die Frage der Übertragbarkeit stellt sich bezüglich des Größeneffekts in Anbetracht immer größer werdender Strukturen, wie Windenergieanlagen und Brücken, sowie hinsichtlich der Eigenschaften hochfester Betonzusammensetzungen. Sie sind von besonderem Interesse für die Ermüdung, weil mit zunehmender Betondruckfestigkeit das Verhältnis von zyklischen zu statischen Lasten zunimmt. Von diesen und weiteren Einflussfaktoren hängt die Schädigungsentwicklung ab, welche mit einer lebensdauerbegleitenden Schädigungsanalyse charakterisiert werden kann. Eine zuverlässige Schädigungsanalyse ermöglicht zusätzlich die Erfassung des Istzustands gealterter Bauwerke. Eine fundierte Bewertung der Schädigungsentwicklung baut dabei auf einem umfassenden Verständnis des Ermüdungsprozesses auf. Folglich ist es das Ziel dieser Arbeit den Ermüdungsprozess unter Druckschwellbelastung an drei Druckfestigkeiten und drei Probengrößen mit mechanischen und akustischen Prüfmethoden zu analysieren. Die Hypothese ist, dass mit zunehmender Druckfestigkeit und Probengröße die auftretenden Probenveränderungen abnehmen bzw. die Sprödigkeit zunimmt. Sie basiert auf einem bruchmechanischen Modellansatz des Größeneffekts, nach welchem der Volumenanteil einer lokal begrenzten, anisotropen Schädigungszone am Probenvolumen mit zunehmender Probengröße und Homogenität des Gefüges abnimmt. Das Auftreten einer Schädigungszone in der dritten Ermüdungsphase kann in hochfestem Beton mit der Schallemissionsortung und der Ultraschallprüfung gezeigt werden. Mit letzterer wird die anisotrope Entwicklung der Ultraschallgeschwindigkeit analysiert. Zudem wird das bevorzugt lastparallele Risswachstum bei der Belastung im oberen Spannungsbereich mit einer Zunahme der plastischen Energiedichte in Verbindung gebracht. Mit zunehmender Druckfestigkeit wird eine abnehmende Veränderung plastischer Probeneigenschaften wie der Verdichtung und der axialen Dehnung festgestellt. Die Ultraschallgeschwindigkeit und die Steifigkeit zeigen bei hochfestem Beton geringere Veränderungen als bei normalfestem Beton. Der Einfluss der Zusammensetzung wird anhand der geprüften normal und hochfesten Betone diskutiert. Mit zunehmender Probengröße ist bei der Zusammensetzung HFB-2 eine abnehmende Veränderung einiger Probeneigenschaften am Ende der Lebensdauer festzustellen, während bei der Zusammensetzung HFB-1 keine Größenabhängigkeit beobachtet wird. Der bruchmechanische Modellansatz kann die beobachtete Abhängigkeit des Ermüdungsprozesses auf der Probenebene von der Probengröße und der Druckfestigkeit weitestgehend erklären. Aufgrund des Zusammenhangs lastparalleler Risse mit der Querdehnung bzw. des aus der Ultraschallgeschwindigkeit senkrecht zur Lastrichtung abgeleiteten dynamischen E-Moduls, werden diese Probeneigenschaften als Schädigungsindikatoren diskutiert.

Heft 80
Hubert Naraniecki: Zustandsprognose von Eisenbahnbrücken
mit Verfahren des maschinellen Lernens (2024)

Kurzbeschreibung: Brückenbauwerke stellen eine wesentliche Grundlage für Mobilität und Warentransport dar. Vor dem Hintergrund eines zunehmenden Bauwerksalters sowie steigender Verkehrseinwirkungen gewinnt der Bauwerkserhalt kontinuierlich an Be-deutung. Die derzeit überwiegende reaktive Instandhaltungsstrategie führt jedoch häufig zu nicht planbaren Eingriffen und eingeschränkter Verfügbarkeit. Zur Verbesserung dieser Situation wird ein Übergang zu prädiktiven Instandhaltungsansätzen erforderlich.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung und Anwendung von Zustandsprognosemodellen für Eisenbahnbrücken in Deutschland. Hierzu wird eine umfassende Datengrundlage aus Infrastrukturdaten des Brücken-Management-Systems der DB Netz AG herangezogen und gezielt um Schadensinformationen erweitert. Im Fokus steht die Analyse des Einflusses dieser zusätzlichen Merkmale auf die Prognosegüte.
Zur Modellierung werden sowohl Entscheidungsbäume als interpretierbare Verfahren als auch Multi-Layer Perceptrons als Vertreter nichtlinearer, datengetriebener Ansätze eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Integration von Schadensmerkmalen vergleichbare Prognoseleistungen erzielt werden können und zugleich transparente Modellansätze an Aussagekraft gewinnen. Darüber hinaus wird der Einfluss wesentlicher Parameter auf die Zustandsentwicklung systematisch untersucht.

Abschließend erfolgt eine Bewertung der praktischen Anwendbarkeit der entwickelten Modelle sowie eine Diskussion der bestehenden Einschränkungen. Die Arbeit liefert damit einen Beitrag zur methodischen Weiterentwicklung prädiktiver Instandhaltungsstrategien und schafft eine Grundlage für deren zukünftige Implementierung im Infrastrukturmanagement.

Heft 79
Dennis Birkner: Schädigungsentwicklung und Spannungsumlagerungen
in ermüdungsbeanspruchten Betondruckzonen (2024)

Kurzbeschreibung: Das Ermüdungsverhalten von Beton wurde bisher vorwiegend an zentrisch beanspruchten Zylindern untersucht. Zyklisch biegebeanspruchte Bauteile im Druckschwellbereich, insbesondere aus hochfestem Beton (z. B. Türme von Windenergieanlagen), sind weniger erforscht. Experimentelle Untersuchungen solcher großformatigen Bauteile sind aufwendig. Dagegen erlauben numerische Simulationen schnelle Parametervariationen, benötigen jedoch komplexe, an Versuchen kalibrierte Materialmodelle.

Diese Arbeit verbindet diese Punkte und entwickelt ein validiertes Modell zur Simulation von Schädigungsentwicklung und Spannungsumlagerungen in ermüdungsbeanspruchten Betondruckzonen. Das Vorgehen besteht aus drei Schritten: (1) Konzeption und Durchführung von Versuchen an Zylindern und Balken in einem Resonanzprüfstand bei 19 Hz; (2) Implementierung eines additiven Dehnungsmodells in ANSYS Mechanical, basierend auf Parametern und Funktionen aus den Zylinderversuchen; (3) Validierung gegenüber den Balkenversuchen.

In den Balkenversuchen trat Versagen durch Abplatzen der Druckzone oder vollständigem Bruch auf. Die erreichten Lastwechselzahlen lagen deutlich oberhalb von denen nach fib Model Code 2010, bedingt durch frühe lokale Schädigung und Steifigkeitsabnahme mit daraus folgendem Spannungsabfall. Die numerischen Nachrechnungen bestätigten diese Effekte und bildeten besonders stark geschädigte Bereiche gut ab. Zudem zeigten sie die positive Wirkung von Spannungsumlagerungen auf die Ermüdungslebensdauer. Das entwickelte Modell eignet sich für Parameterstudien zur Vordimensionierung und Iden-tifikation kritischer Bereiche von ermüdungsbeanspruchten Bauteilen.

Heft 78
Dominik Schlüter: Dünne Plattenelemente aus Carbonbeton mit integrierten Stromspeichermodulen – Entwicklungsprozess und Potentialanalyse (2024)

Kurzbeschreibung: Aufgrund der Umstellung unserer Energieversorgung auf erneuerbare, dezentrale Energiequellen übernehmen Gebäude zunehmend Funktionen der Energieerzeugung, Energiespeicherung und des Energiemanagements. Um den Umbau der Energieversorgungslandschaft ökonomisch, ökologisch und sozial vorteilhaft zu gestalten, sind nachhaltige Energiespeicherkonzepte auf Gebäudeebene notwendig.

Die Umsetzung von Gebäuden in Fertigteilbauweise kann wirtschaftliche und ökologische Vorteile im Vergleich zur konventionellen In-situ-Fertigung auf der Baustelle bieten. Basie-rend auf diesem Ansatz wurde im Rahmen dieser Arbeit der Frage nachgegangen, ob und in welchem Geltungsbereich eine Integration der elektrischen Energiespeicherung in Fertigbauelementen technisch umsetzbar sowie ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist. Ein wichtiges Teilziel war dabei i) der Entwurf eines geeigneten Bauteildesigns, mit einem begründeten Konstruktionskonzept, einer geeigneten Material- und Speicherauswahl sowie einer potenziellen Produktionskette. Dieser Designvorschlag wurde ii) anhand wesentlicher Kennwerte bezüglich bautechnischer, herstellungstechnischer und ökologischer Eigenschaften (experimentell) untersucht und diskutiert. Abschließend wurden iii) Optimierungspotentiale abgeleitet und untersucht, sowie eine geeignete Herstellungstechnologie und Gebäudekonzept erarbeitet.

Superkondensatoren stellen leistungsfähige Energiespeicher dar, welche – im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkumulatoren – eine hohe Langzeitstabilität und Leistungsdichte sowie einen breiten Betriebstemperaturbereich (von -40 bis +80 °C) aufweisen. Sie können aus nachhaltigen, kreislauffähigen und regional verfügbaren Materialien aufgebaut werden. Der Nachteil der geringen Energiedichte muss durch einen erhöhten Materialeinsatz kompensiert werden. Das Speichermaterial wurde durch eine Kassettenkonstruktion in statisch wenig relevanten Bereichen und austauschbar im Bauteil untergebracht. Carbonbeton bietet aufgrund der flexiblen und korrosionsresistenten Bewehrung sowie der fließfähigen und zumeist hochfesten Betonmatrix die herstellungs- und materialtechnischen Voraussetzungen für eine Integration.

Bauteilartige Versuche validierten die Umsetzbarkeit der entwickelten funktionsintegrierten Fassadenplatte im Hinblick auf Herstellbarkeit, Montierbarkeit und Tragfähigkeit des Gesamtsystems. Der Vergleich mit herkömmlichen Li-Ionen-Batterien mittels Lebenszyklusanalyse zeigte eine massive Reduzierung des Treibhauspotentials, welche insbesondere auf die nachhaltige Herstellung von Superkondensatoren zurückzuführen ist und wesentlich vom Anwendungsszenario und der damit einhergehenden Materialauswahl abhängt. Der hier vorgestellte Konstruktions- und Herstellungsansatz kann somit gleichermaßen für den Bau- und den Energiesektor Lösungen bieten.

Heft 77
Marina Stümpel: Gussknoten als Verbindungsmittel für modular vorgefertigte Fachwerkkonstruktionen aus Hochleistungsbeton (2024)

Kurzbeschreibung: Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine aufgelöste, modulare Fachwerkkonstruktion aus vorgefertigten, ultrahochfesten Stahlbetonrohren und dünnwandigen Gussknoten untersucht. Die Verbindung zwischen den Gussknoten und den ultrahochfesten Stahlbetonrohren ist dabei als vergossene Verbindung konzipiert. Mit dem Ziel, die aufzunehmenden mehraxialen Belastungen materialeffizient und kraftfluss-gerecht abzutragen, konzentrieren sich die Untersuchungen neben der Entwicklung einer geeigneten Oberflächenprofilierung der Gussknoten auf die Kraftübertragung zwischen den Komponenten sowie auf die Ableitung von Tragmechanismen dieser neuartigen Verbindung.

Um das Tragverhalten experimentell zu analysieren, wurde ein Versuchskonzept entwickelt, das eine realitätsnahe Untersuchung der großformatigen Verbindung unter den maßgeblichen Einwirkungen ermöglicht. Zur vertieften Analyse der Spannungsverteilung innerhalb der Verbindung wurden zudem numerische Simulationsmodelle erstellt, die auf Basis der experimentellen Ergebnisse kalibriert und validiert wurden.

Die Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen bestätigen die grundsätzliche Funktionstüchtigkeit des vorgeschlagenen Konstruktionsprinzips und bilden eine wichtige Basis für weiterführende Forschungsarbeiten. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Gussknoten mit einer Oberflächenprofilierung in Form von Schubrippen das Potenzial zu leistungsfähigen und ressourceneffizienten Verbindungselementen für modulare Fachwerkkonstruktionen aus Hochleistungsbeton besitzen, die den Anforderungen des nachhaltigen Bauens gerecht werden.

Heft 76
Eric Ewert: Heritage-BIM – die Nutzung digitaler Modelle in der Baudenkmalpflege (2024)

Kurzbeschreibung: Die vorliegende Dissertation befasst sich mit digitalen Gebäudemodellen im historischen Baubestand und deren Einbindung in die Methode des Building Information Modeling (kurz: BIM). Ziel der Arbeit ist es, einen Ansatz zur ganzheitlichen Nutzung digitaler Modelle in den Projektprozessen der Baudenkmalpflege aufzuzeigen.

Als Grundlage für die angestellten Überlegungen wurde eine Anforderungsanalyse durchgeführt, die den Planungsprozess im Handlungsfeld charakterisiert und die Bedarfe beteiligter Rollen erfasst. Die dafür erforderlichen Daten wurden mittels leitfadengestützter Experteninterviews erhoben und im Rahmen einer qualitativen Inhaltsanalyse ausgewertet.

Darauf aufbauend wurden die Kerngedanken des BIM hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf Projekte der Baudenkmalpflege untersucht. Mit der rückwärtsgewandten Modellbildung im Bestand sowie mit der Notwendigkeit, die stark abstrahierte Planung in der Bauausführung auf das Realbauwerk zurückzuführen, wurden zwei wesentliche Charakteristika der Bestandsplanung analysiert, die auch perspektivisch als Hürden bei der Etablierung eines BIM-Ansatzes aufzuführen sind. Aufgrund der speziellen und teils kontroversen Anforderungen der Projektbeteiligten ist es zudem erforderlich, neben den semantischen Geometriemodellen des herkömmlichen BIM-Ansatzes auch die originären Modelle der Bauaufnahme planmäßig im Projektprozess einzubinden. Multimodellansätze können hierfür zukünftig wertvolle Funktionalitäten bereitstellen, sind aber aktuell als noch nicht anwendungsbereit zu evaluieren. Zugunsten eines bereits heute verfügbaren und baupraktischen Ansatzes wurde daher der Verzicht einer Verknüpfung der zur Verfügung stehenden Einzelmodelle näher betrachtet. Da die Arbeit mit nicht konsistenten Ob-jektmodellen einen Widerspruch zu einer der wesentlichen Intentionen des BIM darstellt, wurden dahingehende Abweichungen als Teil einer spezialisierten Arbeitsmethodik verstanden, die hier als Heritage-BIM (kurz: HBIM) bezeichnet wird.

Anhand eines Demonstratorprojektes wird aufgezeigt, wie die Umsetzung eines derartigen HBIM-Ansatzes ermöglicht werden kann. Am Beispiel eines real umgesetzten Projektes, der Sanierungs-planung am denkmalgeschützten Torhaus der Burg Ranis, wurden Bausteine für projektspezifische Auftraggeber-Informationsanforderungen (kurz: AIA) erstellt. Dabei wurden sowohl BIM-Ziele als auch BIM-Anwendungsfälle vorgegeben und ein ausgewählter Anwendungs-fall, die Verformungsanalyse am Südturm des Objektes, detailliert betrachtet. Außerdem wurden die im Beispiel benötigten Modellqualitäten benannt und damit Vergleichswerte für weitere An-wendungsfälle geschaffen.

Durch die in dieser Arbeit angestellten Überlegungen wird ein umfangreicher Einblick in die Rah-menbedingungen des Planungsprozesses der Baudenkmalpflege hinsichtlich der Nutzbarkeit digitaler Gebäudemodelle gegeben. Die daraus abgeleiteten Empfehlungen zur Umsetzung einer adaptierten HBIM-Methodik können zur weitreichenden und zielführenden Einbindung dieser Modelle im praktischen Planungs- und Bauprozess im Handlungsfeld beitragen. 

Heft 75
Matthias Tietze: Zur wirtschaftlichen Wertschöpfungskette von Carbonbeton –
Am Beispiel der Doppelwand Halbfertigteilbauweise (2024)

Kurzbeschreibung: Das Bauwesen hat sich seit den ersten antiken Großbauwerken in Produktivität und Arbeitsteilung nur geringfügig weiterent-wickelt. Seit 1940 beträgt die Produktivitätssteigerung lediglich 6 %, während Automotive (760 %) und Landwirtschaft (1.512 %) deutlich höhere Zuwächse verzeichnen. Eine effizientere Bau-produktion ist daher essenziell, um ressourcenschonend, klima-gerecht und wirtschaftlich zu bauen. Innovative Bauweisen wie Carbonbeton können durch gezielte Automatisierung der Pro-duktionsprozesse zum Game Changer werden.

Diese Arbeit analysiert die wirtschaftliche Wertschöpfungskette von Carbonbeton am Beispiel der Doppelwand-Halbfertigteilbauweise. Nach einer Einführung wird eine Wettbewerbsanalyse als wirtschaftswissenschaftlicher Ansatz gewählt. Qualitative Experteninterviews bilden die Grundlage für einen Fragebogen, der mittels Conjoint-Analyse zur Ermittlung der Zahlungsbereitschaft der Anwender eingesetzt wird. Im Fokus steht die multivariate Verbundmessung zur Untersuchung der Wechselwirkungen verschiedener Produkteigenschaften auf die Entscheidungsprozesse im Bauwesen. Auf Basis der Anwenderanforderungen werden Nutzenwerte für Wandkonstruktionen ermittelt und in eine Auswertungsmatrix überführt. Daraus werden nutzerspezifisch optimierte Wandbaukonstruktionen entwickelt. Für eine Carbonbeton-Wandkonstruktion werden Zielkosten entlang der Wertschöpfungskette definiert und die Herstellprozesse an die geforderten Eigenschaften angepasst. Die Ergebnisse zeigen die maßgeblichen Einflussparameter zur wirtschaftlichen Gestaltung der Wertschöpfungskette auf und ermöglichen einen validen Kostenvergleich mit Stahlbeton. Insgesamt belegt die Arbeit die Konkurrenzfähigkeit von Carbonbeton und prognostiziert ein erhebliches Marktpotenzial, insbesondere für die automatisierte Halbfertigteil-Wandproduktion.

Heft 74
Steffen Marx, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 13. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2025)

Heft 73
Nina Josiane Herfort (geb. Giese): Stabilitätssensibilität dünnwandiger Strukturen
aus Carbonbeton (2024)

Kurzbeschreibung: Die Verwendung von Carbonbeton ermöglicht die Konstruktion schlanker und materialsparender Tragwerke. Aufgrund der geringen Bauteildicken stellt sich jedoch die Frage, inwiefern stabilitätsrelevante Aspekte bei der Bemessung zu berücksichtigen sind. Die Forschung der vorliegenden Arbeit widmet sich dem Trag- und Verformungsverhalten dünnwandiger, stabförmiger Strukturen aus Carbonbeton unter Druckbeanspruchung. Dabei wurde insbesondere untersucht, wie die Sensibilität gegenüber Stabilitätsversagen zu bewerten ist und welche Parameter in welcher Größenordnung das Strukturverhalten beeinflussen.

Zur experimentellen Untersuchung des Stabilitätsverhaltens wurde ein Prüfstand entwickelt, mit dem zahlreiche Knickversuche an gelenkig gelagerten Probekörpern unter-schiedlicher Längen mit und ohne planmäßig aufgebrachte Imperfektionen durchgeführt wurden. Die untersuchten Schlankheitsgrade wurden dabei so gewählt, dass ein breites Anwendungsspektrum abgedeckt wird. Die Versuche dienten der Quantifizierung des Einflusses aus der Schlankheit selbst sowie aus Imperfektionen wie Inhomogenitäten im Querschnittsaufbau und Abweichungen der äußeren Querschnittsform, aber auch Exzentrizitäten in der Lasteinleitung. Für die Auswertung der Versuche wurden neben dem Spannungs-Durchbiegungs-Verhalten der Proben auch die Spannungs-Dehnungs-Kurven sowie die Momenten-Normalkraft-Verläufe herangezogen und die Ergebnisse auf Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ansätzen zur Prognose der Tragfähigkeit geprüft. Für den weiteren notwendigen Forschungsbedarf auf diesem Gebiet bilden die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse nun die wesentliche Grundlage.

Heft 72
Marc Koschemann: Lokales Verbundverhalten von Stahlbeton unter Kurzzeit- und
Langzeitbelastung (2024)

Kurzbeschreibung: Die Verbundwirkung zwischen Stahl und Beton stellt die es-sentielle Grundlage für die Funktionsweise von Stahlbeton dar und beeinflusst insbesondere Rissabstände und Rissbreiten maßgeblich. Von besonderem Interesse ist eine möglichst lokale und zeitabhängige Beschreibung des Verbundverhaltens, da sich damit Rissbreiten und deren Entwicklung berechnen lassen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Einflüsse aus Betonfestigkeit, Verbundlänge, Versuchsart und Belastungsdauer auf das lokale Verbundverhalten untersucht. Im Mittelpunkt der experimentellen Untersuchungen stand die Erfassung von Dehnungsverteilungen entlang der Verbundlänge mithilfe fa-seroptischer Sensoren.

Basierend auf den Ergebnissen von 132 Verbundversuche an Auszieh- und Balkenendkörpern werden analytische Beschreibungen des lokalen Verbundspannungs-Schlupf-Verhaltens unter Kurzzeit- und Langzeitbelastung in Abhängigkeit der Versagensart formuliert. Die gemessenen Dehnungsverteilungen am Stab dienen dazu, Aussagen über die Verbundkraftübertragung zwischen Stab und Beton sowie den örtlichen Einfluss der Rippen abzuleiten. Bestätigt durch numerische Simulationen, wird ein Ansatz zur Ortsabhängigkeit des Verbundverhaltens vorgestellt. Unter Verwendung der Differentialgleichung des verschieblichen Verbundes erfolgten vergleichende Berechnungen auf Basis bestehender Modelle zum Verbund sowie den hergeleiteten Beziehungen. Die Berechnungsergebnisse zur Rissbreitenentwicklung infolge Verbundkriechens bestätigen die an Dehnkörpern experimentell gewonnen Erkenntnisse.

Heft 71
Sebastian May: Untersuchungen zum Querkrafttragverhalten von Stahlbetonbauteilen mit Carbonbetonverstärkung (2024)

Kurzbeschreibung: In der Dissertation werden 30 experimentelle Versuche an Stahlbetonbauteilen mit und ohne Querkraftverstärkung aus Carbonbeton mit statischer und zyklischer Belastung durch-geführt. Dabei wird zunächst das Querkrafttragverhalten im Allgemeinen beschrieben sowie ausgewählte normative und wissenschaftliche Querkraftmodelle dargestellt. Ebenso werden bekannten Maßnahmen zur Querkraftverstärkung und der Werkstoff Carbonbeton sowie dessen bisherige An-wendungen für die Querkraftverstärkung geschildert.

Die statischen und zyklischen Querkraftversuche werden an Plattenbalken mit zwei unterschiedlichen Geometrien und verschieden aufgebauten Carbonbetonverstärkungen durchgeführt. Variiert werden dabei die eingesetzten Car-bongitter, die Verstärkungsart am Steg, die Lagenanzahl, die Anordnung und die Ausrichtung des Carbongitters in der Verstärkungsschicht sowie die Schubschlankheit. Zu-dem wird der Einfluss einer Vorschädigung des Grundkör-pers vor dem Verstärken untersucht. Anhand der Versuche können Traglaststeigerungen bis zu 50 % experimentell nachgewiesen werden. Die vorgestellten Ingenieurmodelle zur Querkrafttragfähigkeit werden anschließend zur Ver-suchsnachrechnung verwendet und die Modelle mit der ex-perimentellen Traglast verglichen.

Bei zahlreichen Querkraftversuchen mit Carbonbetonver-stärkung kann eine erkennbare Grenze bezüglich des maxi-mal möglichen Verstärkungsgrads in Abhängigkeit der vor-handenen Betonzugfestigkeit erkannt werden. Hierzu wird im Rahmen der Arbeit ein Vorschlag zur Begrenzung der einwirkenden Schubspannung präsentiert.

Heft 70
Fabian J. Klein: Modeling the Torsional Behaviour of Segmented Concrete Towers
based on Warping Theory (2023)

Kurzbeschreibung: Wind energy turbines already account for the largest share of electricity generation in Germany. As part of modular pre-cast concepts for wind turbine towers, vertical joints now divide the segments into even smaller components. This sig-nificantly reduces transport costs and installation time. The structural behaviour of these segmented concrete towers is very complex due to horizontal and vertical joints. For half-shell segments, cross-sectional distortion and warping can considerably reduce the load-bearing capacity. Even under pure torsion, there is a decrease in the horizontal joint ca-pacity compared to conventional circular rings. However, there are currently no design approaches for this new con-struction, as the structural behaviour is neither fully under-stood nor reliably modeled.

This cumulative dissertation deals with the modeling of the torsional behaviour of segmented concrete towers based on the warping theory of thin-walled bars. Transferring the complex mechanical relationships into a comprehensible bar model allows differentiated evaluation approaches. This leads to the long-term realization of even more innovative, higher and safer tower concepts. The results can be used for evaluation without much need for interpretation, e.g. to assess the effect of restrained warping on the distribution of normal stresses. An engineering approach is presented using mechanical modeling concepts, non-linear numerical simulations and further experimental investigations.

Heft 69
Lena Leicht: Characterization of Mineral-Bonded Composites As
Damping Layers Against Impact Loading (2024)

Kurzbeschreibung: The present work aims at finding suitable mineral-bonded strengthening layers to protect steel-reinforced concrete (RC) structures from impact events. The strengthening lay-ers are applied to the impact-facing side and absorb large parts of the impact energy. In this way, they protect the RC structures from the impact events. The multilayered strengthening layers consist of a cover layer and a damp-ing layer. The cover layers possess a high strength and a high modulus of elasticity. The impactor directly hits the cover layer, which spreads the impact force to larger areas of the damping layer below. The strengths and moduli of elasticity of the damping layers are minor, and they absorb impact energy, converting it into friction, heat, or potential energy. At first, the dynamic material properties were de-termined with the help of a tensile and a compressive split Hopkinson bar. The small-scale experiments serve to in-vestigate the dynamic material behavior. At the same time, they are the basis for an eventual later numerical analysis of the strengthening layers. A numerical analysis enables the variation of the material parameters. Lastly, large-scale tests with RC cuboids that were fully supported were per-formed. A choice of cover and damping layer materials was compared to unstrengthened RC cuboids. The first set of experiments strived to vary the damping layer to find the most suitable one that absorbs the highest amount of inci-dent energy, thus minimizing the damage to the RC cuboid. Afterward, the best damping layer material was combined with different cover layers to figure out the best cover layer option.

Heft 68
Melchior Deutscher: Berücksichtigung von Temperaturfeldern bei Ermüdungsversuchen an UHPC (2023)

Kurzbeschreibung: Steigende Betondruckfestigkeiten ermöglichen im Massivbau eine steigende Konstruktionsschlankheit. Der dadurch steigende Einfluss der  schwingungsverursachenden Verkehrslasten gegenüber dem Eigengewicht führt zu einer
größeren Relevanz der Ermüdungsfestigkeit. Bei Ermüdungsversuchen an Hochleistungsbetonen wurden bei hohen Frequenzen eine Probenerwärmung festgestellt. Diese Arbeit widmet sich der Entstehung sowie der Auswirkung der Erwärmung auf die Ergebnisse der Versuche.

Mittels einer Parameterstudie konnten die  Erwärmungsursachen mit dem inneren Reibungspotential in Abhängigkeit der Schädigung und Korngrößen, dem amplitudenabhängigem Energieeintrag sowie der  frequenzabhängigen Abkühlungszeit festgestellt werden. Dabei wurde mit stiegender Temperatur eine Verringerung der Bruchlastwechselzahlen beobachtet. Als Hauptursache dafür wurde die Temperaturabhängigkeit der statischen Druckfestigkeit ausgemacht.
Diese reduziert sich bei Erwärmung, was bei konstantem zyklischen Lasteintrag zu einer Vergrößerung des bezogenes Lastspiels und damit zum früheren Versagen führt. In dieser
Arbeit wird eine anhand der Versuchsergebnisse entwickelte analytische Methode vorgestellt, mit der mittels der gemessenen Maximaltemperatur und dem Anfangslastspiel ein äquivalentes effektives Lastspiel errechnet wird, welches die Festigkeitsveränderung des Betons berücksichtigt. Die Auswertungsmethode ermöglich eine Einordnung der Versuchsergebnisse in Wöhlerdiagramme, ohne das Material zu
unterschätzen oder den Versuchsablauf durch Maßnahmen zur Verhinderung des Temperaturanstiegs zu verändern.

Heft 67
Manfred Curbach, Steffen Marx, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 12. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2023)

Heft 66
Juliane Wagner: Zum Tragverhalten von Carbonbeton unter Ermüdungsbeanspruchung (2022)

Kurzbeschreibung: Da die Anzahl an Brücken aus Textil- bzw. Carbonbeton stetig wächst, wird eine sichere Ermüdungsbemessung von Carbonbeton erforderlich. Hierzu leistet die vorliegende Arbeit einen essentiellen Beitrag. Zunächst wird dabei der relevante Wissensstand zusammengefasst. Anschließend werden umfangreiche  Ermüdungsuntersuchungen vorgestellt, welche an zwei verschiedenen, marktüblichen Materialkombinationen durchgeführt wurden. Dabei wurden sowohl das Zug- als auch das Verbundtragverhalten von Carbonbeton unter Zugschwellbelastung betrachtet. Neben den erreichbaren Schwingspielzahlen und Resttragfähigkeiten von Durchläufern wurden auch das Spannungs-Dehnungs- bzw. -Verformungs-Verhalten, die Veränderung der
Gestalt der Hystereseschleifen, die Probekörperdehnungen bzw. -verformungen und die Probekörpersteifigkeiten während der Ermüdungsbelastung untersucht. Anhand der
erzielten Untersuchungsergebnisse wird schlussendlich ein Vorschlag für ein Bemessungskonzept für Carbonbeton unter Zugschwellbeanspruchung zusammengestellt.

Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Ergebnisse tragen somit dazu bei, ein  grundlegendes Verständnis für das Materialverhalten von Carbonbeton bei  Ermüdungsbelastung zu erhalten und die Ermüdungsbemessung für die untersuchten
Materialien durchzuführen.

Heft 65
Angela Schmidt: Formoptimierung von Druckgliedern aus Beton und Stahlbeton (2022)

Kurzbeschreibung: In der Dissertation wurde eine Formoptimierung von Beton- und Stahlbetonstützen vorgenommen und das resultierende Volumeneinsparungs- bzw. Laststeigerungspotenzial aufgezeigt und analysiert. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf planmäßig zentrisch gedrückte, knickgefährdete Stützen sowie auf exzentrisch gedrückte Stützen, bei denen die Biegebeanspruchung infolge einer Rahmenwirkung des Tragsystems resultiert.
Die optimale Form zentrisch gedrückter, schlanker Stützen ist von der jeweiligen Knickfigur abhängig und varriert somit entsprechend der Lagerungsbedingungen. Aufbauend auf theoretischen Untersuchungen, in denen auch die Auswirkungen einer elastischen Lagerung, einer Imperfektion sowie eines nichtlinearen Materialverhaltens betrachtet wurden, erfolgte eine experimentelle Verifikation der Ergebnisse anhand beidseitig eingespannter Stützen.
Für eine exzentrische Belastung wurde ein Verfahren zur Formoptimierung entwickelt, welches auf Stützen mit einem beliebigen Verhältnis von Momenten- zu Normalkraftbeanspruchung angewendet werden kann, unter Voraussetzung eines eintretenden Materialversagens. Die Optimierung selbst erfolgte iterativ an einer über die Höhe segmentierten Stütze unter dem Kriterium, einen gleichmäßigen Spannungszustand im Bauteil zu erreichen. Die Ergebnisse konnten durch Versuche experimentell bestätigt werden.

Heft 64
Karoline Holz: Carbonbeton unter Hochtemperaturbeanspruchung (2022)

Kurzbeschreibung: Thematisch befasse ich mich in meiner Dissertation mit der experimentellen Untersuchung von Carbonbeton unter Hochtemperaturbeanspruchung. Um die Thematik grundlegend aufzuarbeiten, wurden zuerst die Prüfmöglichkeiten zur Bestimmung der Zug- und Verbundtragfähigkeit von Carbonbeton unter Raumtemperatur zusammengetragen. Aufbauend dazu wurden die bisherigen Erkenntnisse zu Hochtemperaturuntersuchungen an carbonfaserverstärkten Kunststoffen zusammengefasst und aufbereitet.

Die eigenen experimentellen Versuche bauen auf den Vorbetrachtungen auf. Der Fokus lag auf der Untersuchung des Zugtragverhaltens von zwei ausgewählten Carbonbeton-
Materialkombinationen am Dehnkörper. Zur Ermittlung der Zugfestigkeit wurden stationäre und instationäre Zugversuche in einem Temperaturbereich zwischen 100 °C und 600 °C
durchgeführt. Bei den instationären Zugversuchen lag das Lastniveaus zwischen 50 % und 80 % der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur. Daraus wurden dann Zugbemessungswerte für die Dimensionierung von Carbonbetonbauteilen im Brandfall abgeleitet.

Neben den Zugversuchen wurden auch stationäre Verbundversuche an den zwei Materialkombinationen in einem Temperaturbereich zwischen 100 °C und 400 °C durchgeführt. Hierbei lag der Fokus vor allem auf der Vorhersage der Versuchsergebnisse auf Basis von chemischen Betrachtungen des Bewehrungsmaterials.

Heft 63
Oliver Steinbock: Verstärkung von Stahl- und Spannbetonbrücken mit Carbonbeton (2022)

Kurzbeschreibung: Um die Anwendbarkeit von Carbonbeton als Verstärkungsmaßnahme bewerten zu können, wurden zunächst Aspekte zur Materialbeschaffenheit auf Grundlage laufender Forschungsvorhaben zusammengetragen und vor dem Hintergrund der Anwendung im Brückenbau gezielt durch eigene Versuchs-
serien ergänzt. Der Schwerpunkt der Arbeit lag jedoch bei der Untersuchung des Tragverhaltens von verstärkten Stahl- und Spannbetontragwerken. Während die Verbundunterschiede zwischen Bewehrungsmaterial im Altbetonbauteil und der nachträglich angebrachten Verstärkungsschicht im Bruchzustand von untergeordneter Bedeutung sind, bestimmen diese im Gebrauchszustand das Tragverhalten maßgeblich. Basierend auf Bauteilversuchen an carbonbetonverstärkten Stahl- und Spannbetonplattenstreifen gelang es sowohl einen Bemessungsansatz unter Gebrauchslastniveau als auch für den Grenzzustand der Tragfähigkeit abzuleiten. Auch die weit verbreitete Problematik in Deutschland zur Verstärkung von Tragwerken mit spannungsrisskorrosionsgefährdetem Spannstahl wurde behandelt. An Brückenträgern aus einem Brückenrückbau ergab sich die Möglichkeit experimentelle Untersuchungen durchzuführen und die Wirksamkeit einer Carbonbetonverstärkung zu validieren. Die Träger wurden zunächst gezielt geschädigt, anschließend mit Carbonbeton verstärkt und das Tragverhalten in Hinblick auf die Kriterien Rissbildung unter Gebrauchslasten (Ankündigungsverhalten) sowie die erzielbare Restsicherheit (Tragsicherheit) bewertet.
Die Ergebnisse und Berechnungsansätze wurden für die praktische Anwendung in einem Bemessungsbeispiel zusammengetragen. Mit der vorliegenden Arbeit wurden somit die Grundlagen geschaffen Verstärkungsmaßnahmen mit Carbonbeton im Brückenbau bemessen zu können.

Heft 62
Michael Frenzel: Zum Tragverhalten von leichten, geschichteten Betondecken (2022)

Kurzbeschreibung: Betondecken sind materialintensive Biegetragwerke, wenn sie, wie derzeit üblich, eben und aus einer Betonsorte hergestellt werden. Die Materialien sind dadurch nur an wenigen Stellen maximal und effizient ausgenutzt. Die vorliegende Dissertation greift ein daraus resultierendes Optimierungspotential auf. Eine verbesserte Ausnutzung der Baustoffe Beton und Stahl gelingt durch einen dreischichtigen Querschnittsaufbau. Dabei nehmen die beiden äußeren Betonschichten mit der eingebrachten Stahlbewehrung vor allem die Beanspruchungen aus Biegung und die Kernschicht aus Schub auf. Als Kernschichtmaterial kommen dabei Leichtbetone zur Anwendung. Der Fokus liegt auf der Untersuchung von schlaff bewehrten, einachsig gespannten, einfeldrigen Flachdecken des gewöhnlichen Wohnungs- und Bürobaus.
In der Arbeit wird ein Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand und die bereits vorliegenden Forschungsarbeiten zu geschichteten, sandwichartigen Betondecken gegeben. Sie geht auf die Eigenschaften von Beton, Stahl und Stahlbeton und ausführlich auf den Verbund zwischen Betonschichten ein, der die Tragfähigkeit geschichteter Betondecken besonders beeinflusst. Anschließend werden verschiedene Bauteilzu-
stände erläutert und die Versagensarten, die bei geschichteten Elementen auftreten können, vorgestellt. Dazu gehören maßgeblich das Biegezug- und Biegedruckversagen sowie das Biegeschub- und Fugenversagen. Es werden sowohl Formeln zur Berechnung von Durchbiegungen im Gebrauchszustand als auch von Bruchlasten in Abhängigkeit der Versagensart bereitgestellt. Auch sind Rechenansätze zur Beurteilung des Bauteilzustandes infolge des unterschiedlichen Schwindens der Betone aufgeführt.

Heft 61
Chongjie Kang: Rail track resistance verification considering track-bridge-interaction (2022)

Kurzbeschreibung: The main investigations of this dissertation are divided into three blocks. In the first block, a detailed background knowledge and a state of the art description of the permissible additional stresses in railway tracks due to track-bridge-interaction are given. The second block deals with the rail resistance under compressive forces in ballastless track systems. Accordingly, numerical and experimental investigations on the behaviour of rails in ballastless track systems under compressive axial forces in the vicinity of bridge joints were performed. It was found that the rail resistance under longitudinal compressive loads can be largely increased. The third block focuses on the rail resistance under tension. First, extensive experiments were conducted on rail behaviour for up to five million cyclic loads in both vertical and transverse directions. Subsequently, the sectioning method and the X-Ray diffraction method were applied to
determine the residual stress distribution in the rail. As a result,
a new Smith-diagram was achieved. In addition, two studies
regarding rails from another batch are supplemented.

Finally, it is concluded that the current limit values and approaches regarding the rail resistance in ballastless track systems under compression and tension considering track-bridge-interaction are too conservative, new verification approaches and limit values are proposed.

Heft 60
Oliver Mosig: Einfluss von Poren und Porenwasser auf die Festigkeitssteigerung von Beton (2022)

Kurzbeschreibung: Die Festigkeitssteigerung von Betonen unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten ist seit über 100 Jahren im Fokus der Forschung. Bisher konnten eine Vielzahl von möglichen Erklärungen dieser Festigkeitssteigerung benannt werden, wobei die Heterogenität des Betons im Allgemeinen als eine wesentliche Ursache angenommen werden kann. Die Heterogenität des Betons resultiert aus den im Zementstein eingebetteten Zuschlägen, aber auch durch darin eingeschlossene Luft- und Wasserporen, welche Hauptgegenstand dieser Arbeit sind.
Es wurde untersucht, inwieweit vorhandenes Porenwasser die Festigkeitssteigerung von Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten beeinflusst. Auf Basis von Versuchen im Split HOPKINSON-Bar an verschiedenen Normalbetonen konnte gezeigt werden, dass vorhandenes Porenwasser die statische und dynamische Druckfestigkeit in gleicher Weise signifikant reduziert. Diese Abnahme der Druckfestigkeit kann als unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit angesehen werden.
Des Weiteren wurden numerische Untersuchungen zum Einfluss von Poren auf die Ausbreitung von Belastungswellen durchgeführt. Dabei rückten sowohl das globale Wellenausbreitungsverhalten in einer porendurchsetzten Struktur als auch die lokale Wellenbrechung an einer Einzelpore, sowie das Porenmedium (Luft oder Wasser) in den Fokus. Es konnte gezeigt werden, dass vorhandene Poren die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit reduzieren und dass das Verhältnis aus Porengröße zur Belastungswellenlänge einen wesentlichen Einflussfaktor für die Spannungsverteilung im Porenbereich darstellt. Insbesondere konnte mit abnehmender Belastungswellenlänge eine Reduzierung der örtlichen Kerbspannungen beobachtet werden.

Heft 59
Egbert Müller: Torsionsversuche an carbonbetonverstärkten Plattenbalken mit neuen Carbonbewehrungssystemen – Experimentelle und analytische Betrachtungen (2021)

Kurzbeschreibung: Der Baufortschritt in Deutschland und global betrachtet ist immens. Neben dem Neubau von Tragstrukturen werden diese auch immer mehr erhalten und ertüchtigt. Dazu müssen die Tragmechanismen des Verstärkungsmaterials gut erforscht und verstanden sein, bevor es auf dem Markt angewendet werden kann. Dazu soll die vorliegende Arbeit einen Beitrag leisten.

In dieser Arbeit sind Versuche zur Beschreibung des Torsions-
tragverhaltens carbonbetonverstärkter Plattenbalken durchgeführt worden. Die durchgeführten Versuche stellen natürlich nur einen Bruchteil der notwendigen Untersuchungen dar, um das Tragverhalten von carbonbetonverstärkten Bauteilen auf Torsionsbeanspruchung beispielsweise in einer Richtlinie zu regeln. Sie bieten jedoch einen Anfang.

Es wird zunächst in gebotener Kürze der Stand des Wissens zusammengefasst. Anschließend werden das Versuchsprogramm und die Probekörper inklusive der Materialkennwerte vorgestellt. Neben einer ausführlichen Beschreibung der gewonnen Messdaten wird zudem eine Möglichkeit gezeigt, das einwirkende Torsionsmoment anhand der gemessenen Materialkennwerte zum Betrachtungszeitpunkt bei erreichter Maximallast zu bestimmen und somit Informationen über die vorhandene Kräfteverteilung der Druck- bzw. Zugstreben zu erhalten.

Heft 58
Ammar Siddig Ali Babiker: Numerical modeling of steel fiber reinforced concrete composite exposed to high loading rate (2021)

Kurzbeschreibung: This study investigates the behavior of plain and steel fiber-reinforced concrete exposed to quasi-static and dynamic loadings. However, the most significant effort has been directed to the dynamic loading. Previous research has shown that the addition of steel fibers to the conventional concrete can significantly enhance many of the desired engineering properties of hardened concrete, such as fracture toughness, flexural strength, etc. Many experimental and numerical studies indicate that the strength of such composites is rate-dependent, i.e., it is profoundly affected by increasing dynamic loading. This concept applies to the composite components, including concrete, reinforcing steel fibers as well as the bond interaction between them.
The work presented herein provides a numerical view of the dynamic behavior of plain and steel fiber-reinforced concrete and investigates the influence of steel fibers on conventional concrete matrix.  Three numerical programs are carried out. In the first program, the bond behavior between the steel fiber and adjacent concrete matrix is studied.
In the second program, the impact behavior of plain and steel fiber-reinforced concrete slabs is investigated. The models were developed and calibrated. Their quality, reliability, and limitations are assessed by conducting a series of numerical case studies. The computed results are verified by comparison with the available experimental data.
The dynamic behavior of plain and steel fiber-reinforced concrete is investigated in the third program, including both compressive and tensile behavior. This part aimed to study the contribution of steel fibers to the global strength or rather a resistance behavior of fiber-reinforced concrete under dynamic loading with little attention to the effect of steel fibers on the crack development.

Heft 57
Tilo Senckpiel-Peters: Experimentelle Untersuchungen und Modellvergleiche von leichten Tragstrukturen aus Carbonbeton (2021)

Kurzbeschreibung: Der innovative Verbundwerkstoff N-TRC (Nonwoven-Textile Reinforced Concrete) bestehend aus Carbonbeton (CRC – Carbon Reinforced Concrete) und betongetränktem Nadelvliesstoff (CSN – Concrete Soaked Nonwovens) ist in Form von Material- und Bauteilversuchen entwickelt und getestet worden. Nach der Ermittlung des eindimensionalen Druck- und Zugtragverhaltens des Materials sind verschiedene Konstruktionsvarianten eines Deckenträgers in 6-Punkt-Biegeversuchen untersucht worden. Die Bauweise mit N-TRC ermöglicht dabei die Herstellung dünner Querschnitte mit einer hohen Maßgenauigkeit und Anpassungsfähigkeit an räumliche Flächentragwerke. Des Weiteren weist der betongetränkte Nadelvliesstoff eine sehr feine Rissbildung und außergewöhnlich hohe Duktilität auf. Die untersuchten Bauteilabmessungen der Deckenträger reichen in der Spannweite von 3 bis 4,3 m und betragen in der Höhe 0,2 m und in der Breite 0,6 m. Die Bauelemente erreichen bei diesen Abmessungen Eigengewichte von 50 – 100 kg und übertreffen mit der experimentell ermittelten, maximalen Tragfähigkeit dabei die nominellen Gebrauchslasten um ein Vielfaches. Wie bei allen filigranen und leichten, aber sehr tragfähigen Tragstrukturen gehen diese Tragfähigkeiten mit hohen Verformungen einher, denen konstruktiv begegnet werden muss. Neben den experimentell durchgeführten Material- und Großbauteilversuchen sind analytische und mitunter relativ aufwändige numerische Simulationsmodelle entwickelt, auf die Bauteilversuche angewendet und untereinander verglichen worden. Dabei werden unter anderem mehrschichtige Carbonbewehrungen und das mehraxiale nichtlineare Spannungs-Dehnungsverhalten von Beton berücksichtigt, um das realitätsnahe Tragverhalten der Bauteile vom ungerissenen Zustand bis zum Zustand der abgeschlossenen Rissbildung abzubilden.

Heft 56

Marcus Hering: Untersuchung von mineralisch gebundenen Verstärkungsschichten für Stahlbetonplatten gegen Impaktbeanspruchungen (2021)

Kurzbeschreibung: Thematisch befasst sich die Dissertation mit der Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen gegen eine Impaktbeanspruchung. Um die Gesamtproblematik effizient zu bearbeiten, wurde der umfangreiche Themenkomplex aufgeteilt. Hierfür wurden zum einen Untersuchungen der Verstärkungsschicht mithilfe von kleinmaßstäblichen Probekörpern durchgeführt. Zum anderen wurden die Stahlbetonplatten, die es zu verstärken galt, unter einer Impaktbelastung untersucht. Durch diese Betrachtungen sollten die wirkenden Schädigungsmechanismen erforscht werden. Anschließend erfolgte der Zusammenschluss der gesammelten Erkenntnisse im Rahmen der Verstärkung von Stahlbetonplatten gegen eine Impaktbeanspruchung.
Die Versuche wurden durch die Verwendung von numerischen Simulationen mithilfe des FEM- und DEM-Programms LS-Dyna unterstützt, um eine bessere Vorstellung von den komplexen Vorgängen im Bauteil im Moment des Impakts zu erhalten.
Im Rahmen der Untersuchungen wurden zum einen die grundlegenden experimentellen Beobachtungen aufgearbeitet und systematisiert. Zum anderen wurde anhand dieser gesammelten Daten eine Schädigungsbeschreibung entwickelt, um eine Abschätzung bzw. Bewertung des Schädigungsgrades bzw. Schädigungsmaßes eines impaktbeaufschlagten Bauteils zu ermöglichen. Mithilfe der gesammelten Erkenntnisse wurde ein bestehendes Ingenieurmodell um die Wirkung der Verstärkungsschicht erweitert.

Heft 55
Manfred Curbach, Steffen Marx, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 11. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2021)

Heft 54
Alexander Schumann: Experimentelle Untersuchungen des Verbundverhaltens von Carbonstäben in Betonmatrices (2021)

Kurzbeschreibung:  Zur Beschreibung des Tragverhaltens von FVK-bewehrten Bauteile ist die Kenntnis über das Verbundverhalten zwischen FVK-Bewehrung und Beton essentiell, um eine Verwendung in der Baubranche finden zu können. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit das Verbundverhalten zwischen verschiedenen Carbonstäben und einem ausgewählten hochfesten Beton weitreichend untersucht, um neue Kenntnisse über die in Deutschland und auch international noch relativ unerforschte Thematik erzielen zu können. Aufbauend auf der Beschreibung des Standes des Wissens zum Verbundverhalten von Stahlbeton, zu FVK-Bauteilen im Allgemeinen und zum Verbundverhalten von FVK-bewehrten Bauteilen, wurden eine Vielzahl an experimentellen Verbundversuchen durchgeführt. Zu Beginn wurden in einer ersten Versuchsserie verschiedene Carbonstäbe mit unterschiedlichen Oberflächenprofilierungen und Herstellungsmethoden im Verbundversuch miteinander verglichen.
Mit Hilfe der Voruntersuchungen konnte eine Stabvariante als Vorzugsvariante für weitergehende Betrachtungen ausgewählt werden. Anschließend wurde der zuvor als Referenzstab definierte Carbonstab experimentell umfangreich untersucht sowie erste analytische Modelle aufgestellt. Zusätzlich zu den Auszugversuchen wurde die Spaltneigung des Carbonstabes mit Hilfe von verschiedenen Dehnkörper- und Endverankerungsversuchen in Zusammenhang mit dem hochfesten Beton erforscht. Im Zuge dessen konnte festgestellt werden, dass der Referenzcarbonstab aufgrund des guten Verbundverhaltens zwischen Carbonstab und dem hochfesten Beton bei Probekörpern mit realen Betondeckungen eine zum Teil hohe Spaltneigung aufweist. Durch die Verwendung von verschiedenen Probekörpern mit unterschiedlichen Betondeckungen konnte gezeigt werden, dass der Bewehrungsgrad einen maßgeblichen Einfluss auf die Spaltneigung besitzt. Zum Abschluss der Arbeit wurden ein analytisches Verbundgesetz für den Carbonstab sowie verschiedene Ansätze für die Herleitung eines Bemessungsverbundwertes aufgezeigt. 

Heft 53
Alaleh Shehni: Modeling of Strain-Hardening Cement-based Composites (SHCC): A Finite Element Method using the Strong Discontinuity Approach (SDA) with Explicit Representation of Fibers (2020)

Kurzbeschreibung:  Nowadays, the addition of a small volume of short fibers is a well-known strategy to increase the ductility and toughness of cementitious matrices besides optimization of the crack opening. Strain-hardening cement-based composites (SHCCs) is a particular class of fiber-reinforced concretes (FRCC) that can develop controlled multiple cracks while subjected to incremental tensile loading conditions. However, a proper composition design, especially concerning fiber and bond properties, still follows a trial and error approach.
This work presents a numerical model to simulate SHCC at the meso-scale level. This model is based on Finite-Element-Method and allows for nonlinear behavior for cement matrix, fiber material, and bond laws.  Extra features are added to standard FE concerning three complexities of target FRCC, i.e., (1) Further development of the Strong Discontinuity Approach (SDA) to model discrete cracking of continuum elements on the element level, (2) Discretization of single fibers by truss elements with truss nodes independently placed of continuum nodes, (3) Connecting SDA elements to explicit truss elements by particular bond elements. The newly developed model is calibrated with several simple configurations. The bond law utilized in the simulation is derived from single fiber pullout test and calibrated with several analyses. Furthermore, 2D SHCC dumbbell specimens under tensile loading condition are simulated, and a series of numerical case studies are performed to assess the quality, credibility, and limitations of the numerical model. Taking the effect of random field and other simplifying assumptions into account, the simulation model seems to describe enumerated SHCC behavior at an acceptable level.
This research work provides a further base for the target-oriented design of FRCC material composition to reach the given objectives of material properties. The concepts and methods presented in this study can simulate short and thin polymer fibers in a random position and steel fibers and structures with long reinforcement in a regular arrangement.

Heft 51
Matthias Quast: Betondruckfestigkeit unter zweiaxialer dynamischer Belastung
(2020)

Kurzbeschreibung:  Die Grundlage dieser Dissertation bildet die Entwicklung und Optimierung eines zweiaxialen Split-Hopkinson-Bars zur gleichzeitigen Impaktbelastung einer Betonprobe aus zwei Raumrichtungen. Dieser weltweit bislang einzigartige Versuchsstand ermöglichte die Durchführung einer Vielzahl von ein- und zweiaxialen dynamischen Druckfestigkeitsuntersuchungen an Proben aus verschiedenen
Betonen. Begleitend dazu wurden auch die statischen ein- und zweiaxialen Referenzdruckfestigkeiten ermittelt. Mit der Auswertung der Versuchsdaten wurde die Interaktion der festigkeitssteigernden Effekte aus mehraxialer Druckbelastung
und dynamischer Einwirkung herausgearbeitet. Weiterhin konnten die beiden Einflüsse getrennt voneinander erfasst und quantifiziert werden. Die neu gewonnen Erkenntnisse wurden als dreidimensionale Abhängigkeit der Spannungen in den beiden Belastungsrichtungen von der Dehnrate abgebildet. Dieser Zusammenhang wurde zudem mit einem vereinfachten Ingenieurmodell approximiert. In weitergehenden Analysen der Hochgeschwindigkeitsvideos der dynamischen Versuche konnte gezeigt werden, dass sich
die Verformungen an der Probenoberseite für unterschiedliche Belastungsarten signifikant unterscheiden. Zudem wurde die Partikelverteilung der Bruchstücke der zerstörten Proben ermittelt. Es zeigte sich, dass die Verteilung der Partikelgröße
stark von der Dehnrate abhängig ist. Die Partikelgeometrie und die Form und Masse der Kernbruchstücke hängen dagegenvom Spannungsverhältnis ab.

Heft 50
Jakob Bochmann: Carbonbeton unter einaxialer Druckbeanspruchung
(2019)

Kurzbeschreibung: Die Forschung an Carbonbeton konzentrierte sich bisher
überwiegend auf die Untersuchung des Tragverhaltens unter Zugbeanspruchung und die Entwicklung entsprechender Bemessungsmodelle für grundlegende Belastungsarten. Zur
vollständigen und detaillierten Klärung des Tragverhaltens von Carbonbetonkonstruktionen ist es jedoch notwendig, das Verhalten unter  Druckbeanspruchung zu kennen, da erste Erkenntnisse reduzierte Druckfestigkeiten vermuten lassen. In der Dissertation werden erste systematische Untersuchungen
zum Tragverhalten von Carbonbeton unter einaxialer Druckbeanspruchung durchgeführt. Ein optimierter Versuchsaufbau erlaubte es, eine Vielzahl von Einflussparametern,
wie z. B. die Textilgeometrie, Garnstärke, Tränkung oder die Ausrichtung der Gelege, zu
untersuchen. Die Auswertung des umfangreichen Versuchsprogramms erfolgte hauptsächlich an Hand der aufgenommenen Bruchbilder und der Spannungs-Dehnungs-Beziehungen in Längs- und Querrichtung. Ergänzend zu den Versuchen wurden
numerische Untersuchungen hinsichtlich der Spannungsverteilung im Probekörper durchgeführt. Als Ergebnis der Arbeit konnte das Tragverhalten von Carbonbeton
unter einaxialer Druckbeanspruchung ergründet werden. Grundlegend wurde ein anisotropes Verhalten von Carbonbeton unter Druck festgestellt. Die beobachteten
Druckfestigkeiten waren dabei stark von der Ausrichtung der Gelege zur Druckbeanspruchung und vom vorhandenen Bewehrungsgrad abhängig. Basierend auf diesen Feststellungen werden zwei verschiedene Berechnungsmodelle zur Beschreibung
der Druckfestigkeitsreduktion vorgeschlagen.

Heft 49
Daniel Ehlig: Tragverhalten von Carbonbeton als Biegeverstärkung von Stahlbetonplatten unter Brandbelastung
(2019)

Kurzbeschreibung: Carbonbeton zur Verstärkung von Stahlbetonbauteilen wird von der
Bauwirtschaft als eine vielversprechende Alternative gegenüber den derzeit etablierten Verfahren wahrgenommen. Bisherige bauaufsichtliche Zulassungen und Zustimmungen für diese Bauweise klammern Fragestellungen zum Tragverhalten unter Brand weitestgehend aus, da auf diesem Gebiet kaum gesicherte Forschungsergebnisse
vorhanden sind. In der Dissertation werden experimentelle Untersuchungen beschrieben,
mit denen Informationen über den Einfluss einer Temperaturbelastung auf das Trag- und Verformungsverhalten von Carbonbeton in Abhängigkeit von der Temperaturfeldentwicklung sowie der statischen Belastung gewonnen werden können. Erläutert werden die Durchführung, Auswertung und Ergebnisse der thermogravimetrische Analysen der Carbonbewehrung, Zugversuche am Verbundwerkstoff Carbonbeton sowie Biegeversuche an carbonbetonverstärkten Stahlbetonplatten. Als wesentliches Ergebnis der theoretischen Untersuchungen
wird ein Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Tragfähigkeit verstärkter Stahlbetonplatten für den Lastfall Brand präsentiert. Dieses Berechnungsverfahren dient u. a. dazu, ein grundlegendes Verständnis über das Trag- und Verformungsverhalten unter Temperatur zu erhalten und eine Klassifizierung von Bauteilen nach den
gesetzlichen Anforderungen vornehmen zu können. Diese Dissertation stellt somit eine wesentliche Grundlage für die weitere Forschung auf dem Gebiet des Hochtemperaturverhaltes von Carbonbeton und ein breiteres Anwendungsspektrum für Verstärkungen mit Carbonbeton im Hochbau dar.

Heft 48
Manfred Curbach, Heinz Opitz, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 10. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2019)

Heft 47
Evmorfia Panteki: Verbund zwischen Beton und Bewehrung bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten: Eine Finite-Elemente-Analyse struktureller Effekte (2018)

Kurzbeschreibung: The bond between concrete and reinforcing steel is fundamental to the load bearing capacity of reinforced concrete structures. Several experimental studies indicate strength or rather resistance enhancements coming with increasingly dynamic loading. The phenomenon is known as strain rate or rather loading rate effect and to date its causes are still not certain. The work presented herein provides a numerical view of the bond of reinforcement in concrete and investigates its loading rate dependent behaviour. Finite element analyses focusing on structural and inertia effects are carried out. Modelling is conducted at the rib scale, where bond is predominately controlled by mechanical interaction. In the first step, the model is developed and calibrated. Its quality, credibility, and limitations are assessed by a series of numerical case studies and the results are compared with available experimental data. Numerical parametric studies follow. The loading rate dependence of bond is featured, loading rate dependent
characteristics are identified, and conclusions on causes of the phenomenon drawn. It is shown that structural effects are strongly involved in the loading rate effect. The same holds for hydrostatic pressure stress states and inertia effects. The thesis concludes in reviewing currently available methods for incorporating the results into simulations of whole reinforced concrete structures and highlights further necessary investigations and
developments in order to design dynamic loading-resistant structures in the future.

Heft 46
Robert Zobel: Verbundmodellierung von Beton- und Spannstahl unter Querzug  (2018)

Kurzbeschreibung. Im Mittelpunkt der Arbeit stehen numerischen Untersuchungen des Verbundverhaltens zwischen Betonstahl und Beton sowie Spanngliedern im nachträglichen Verbund und Beton. Besonderes Augenmerk liegt auf der durch eine zweiaxiale Zugbeanspruchung hervorgerufene Querzugbelastung der Bewehrungsstäbe. Ausgehend von Versuchsergebnissen aus der Literatur wird zunächst eine detaillierte Modellierung des Verbundes vorgenommen. Neben verschiedenen Modellierungsvarianten und der Betrachtung des Querzugeinflusses erfolgt zudem eine numerische Untersuchung zur Eignung des Ausziehversuchs zum Nachweis der Verbundeigenschaften. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen werden anschließend Verbundmodelle zur Anwendung in der FE-Software ANSYS entwickelt, um das Verbundverhalten zwischen Stahl- und Betonelementen bei großen Bauteilsimulationen berücksichtigen zu können. Mit den implementierten Verbundmodellen erfolgen abschließend Simulationen von Stahl- und Spannbetonbauteilen unter einer zweiaxialen Zugbelastung, um die Verhältnisse in einer Containmentwand abzubilden. Durch die Verwendung der Verbundmodelle in ANSYS kann der signifikante Einfluss des Verbundes auf die Rissbildung berücksichtigt sowie das Tragverhalten von Stahl- und Spannbetoncontainments realistischer abgebildet werden. Rissabstände und Rissbreiten, die bei Stahl- und Spannbetoncontainments eine entscheidende Rolle einnehmen, können realitätsnaher bestimmt werden.

Heft 45
Sebastian Wilhelm: Einsatz von UHPC-Druckgehäusen zum Schutz vor extremen Umgebungsbedingungen der Tiefsee (2018)

Kurzbeschreibung. Die Tiefseeforschung spielt eine wichtige Rolle, angetrieben von ökologischen und ökonomischen Aspekten. Bisher werden primär teure Gehäuse aus Titan verwendet, um den langfristigen Einsatz von Anwendungen in Tiefen von bis zu 10000 m zu gewährleisten. Im Rahmen der Dissertation wurde die Eignung von ultrahochfestem Beton (UHPC) für Unterwasser-Druckgehäuse untersucht, um eine kostengünstige und dauerhafte Alternative zu schaffen. Grundlage der Arbeit ist die intensive Forschung der letzten Jahrzehnte, die zu Druckfestigkeiten von bis zu 250 MPa bei minimalem Porenvolumens geführt hat. Neben grundlegenden Untersuchungen zum Materialverhalten von UHPC, wie zeitabhängige Druckfestigkeit und E-Modul, Bruchdehnung, Größeneffekt, Einfluss von Wärmebehandlung und Salzwasserlagerung oder Porositätsmessungen wurden auch diverse Studien zu Konstruktionsgrundsätzen durchgeführt, um wiederverschließbare Druckgehäuse zu entwickeln. Um das Versagen vorhersagen zu können, wurde der UHPC unter mehraxialer Beanspruchung an Standardprobekörpern untersucht. Die experimentellen Versuche wurden begleitend numerisch simuliert und das nichtlineare Materialmodell multiPlas in ANSYS anhand der gewonnenen experimentellen Daten kalibriert. Neben einer Vielzahl an Druck- und Implosionsversuchen von Betongehäusen im Labor wurden zwei Feldstudien mit jeweils einer Dauer von einem Jahr in der Arktis in 2500 m Tiefe erfolgreich absolviert, um die Dauerhaftigkeit der Betongehäuse und den Einfluss der maritimen Umgebung auf UHPC zu untersuchen. Dabei konnten Ergebnisse zum Kriechen von UHPC unter hoher Dauerlast, zur Diffusionsdichtheit und zum Einfluss der Calcit-Kompensationstiefe gewonnen werden. Die Erkenntnisse der Arbeit wurden in Bemessungsempfehlungen zusammengefasst.

Heft 44
Michael Dimmer: Softwaresystem zur Planungsunterstützung im Straßenbrückenbau (2018)

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines
Softwaresystems, welches einer großen Breite der am Brückenbau Beteiligten wertvolle Handlungsempfehlungen und Hilfestellungen bei der Erstellung optimaler Bauwerksentwürfe gibt. Einführend wird dazu ausführlich auf bereits vorhandene Softwaresysteme sowie die Grundlagen der Datenverarbeitung eingegangen. Darüber hinaus wird die Thematik der Künstlichen Intelligenz ausführlich erörtert und aufgezeigt, wie diese in planungsunterstützende Softwarealgorithmen integriert werden können. Ein Schwerpunkt des Softwaresystems liegt auf dem strukturierten Erfassen einer breit angelegten Wissensbasis im Brückenbau. Dabei werden ausschließlich Daten erfasst, die zur Bauwerksbeschreibung als maßgebend eingestuft werden. Im Fokus steht besonders das Erfassen von Kostenkennwerten, die die Grundlage für die Bewertung von Life-Cycle-Costs und Kostenprognosen bildet. Um Lösungsmöglichkeiten für sämtliche Leistungsphasen im Brückenbau anzubieten, werden Softwarefeatures für verschiedene Anwendungsbereiche entwickelt. Zum einen wird zur besseren Finanzplanung in frühen Planungsphasen ein Tool zur Kostenprognose integriert. Zum anderen wird die Möglichkeit aufgezeigt, durch Fallbasiertes Schließen die vorhandene Datenbank hinsichtlich Schlüsselfaktoren, wie z.B. Baustoffverbrauch, Dauerhaftigkeit oder Life-Cycle-Costs zu wichten. Weiterhin ist ein Modul in das Softwaresystem implementiert, welches eine umfassende Routenplanung für Schwerlast- und Großraumtransporte ermöglicht. Anwendungsbeispiele demonstrieren die Leistungsfähigkeit der entwickelten Softwarealgorithmen.

Heft 43
Manfred Curbach, Heinz Opitz, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 9. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2017)

Heft 42

Lars Sieber: Zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung gelochter Stahltragwerke aus Flussstahl (2015) qucosa

Heft 41
Tobias Wilhelm: Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion (2015) qucosa

Heft 40
Manfred Curbach, Heinz Opitz, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 8. Symposium - Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2015) qucosa

Kurzbeschreibung. Das Dresdner Symposium „Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen“ fand im September 2015 mittlerweile zum 8. Mal statt. Das Programm war wieder sehr vielfältig. Im Einführungsvortrag von Jürgen Schnell und Michael Weber (TU Kaiserlautern) wurden vorab Inhalte des demnächst erscheinenden DAfStb-Sachstandberichts zur Festlegung historischer Kennwerte von Betonen und Stählen vorgestellt, die beispielsweise die Nachrechnung älterer Bestandsbauwerke zukünftig erleichtern wird. Schwerpunkte der Tagung waren baudynamische Untersuchungen, neue Messmethoden und Bauwerksmonitoring. Wie bei den vorangegangenen Veranstaltungen wurden auch Beispiele für die experimentelle Traglastbestimmung an verschiedensten Baukonstruktionen vorgestellt. Theoretische und experimentelle Beiträge aus Forschung und Praxis bis hin zu Berichten von ­konkreten Bauaufgaben vermittelten ein umfangreiches Bild und verdeutlichten die Vielfalt der Thematik. Erstmals steht der diesjährige Tagungsband über den sächsischen Dokumenten- und Publikationsserver ­Qucosa ohne Zugangsbeschränkung online zur Verfügung.

Heft 39
Enrico Lorenz: Endverankerung und Übergreifung textiler Bewehrungen in Betonmatrices (2015) qucosa

Kurzbeschreibung. Die sichere Einleitung und Übertragung der wirkenden Kräfte ist Bedingung für die Funktionsfähigkeit und die vollständige Ausnutzung der Tragfähigkeit von Textilbetonbauteilen und -verstärkungsschichten. So kann es bei ungünstiger ­Konfiguration und Anordnung der Einzelkomponenten des Verbundbaustoffes zur Ausbildung einer Vielzahl verschiedener Verbundversagensformen kommen. Diese umfassen neben der Bildung von verbundschädigenden Delaminations- und Spaltrissen lokale Abplatzungen der Betondeckung oder einen vorzeitigen Auszug der Garne aus dem Beton. Besonders beansprucht sind in diesem Zusammenhang die bei einer ­Anwendung von Textilbeton erforderlichen Endverankerungs- und Stoßbereiche der textilen Bewehrungen. Hauptziel der vorliegenden Dissertation ist daher eine systematische Erforschung und Beschreibung des Tragverhaltens von Textilbeton in Endverankerungs- und Übergreifungs­bereichen. Im ersten Teil der Arbeit werden ausführliche Untersuchungen zur Charakterisierung der zwischen Bewehrungstextil und Feinbetonmatrix wirkenden Kräfte und -mechanismen durchgeführt. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgen Forschungen zum Tragverhalten von Endverankerungsbereichen. Den dritten Forschungsschwerpunkt bilden Untersuchungen zum Tragverhalten von Übergreifungsstößen in Textilbetonbauteilen. Zum Abschluss wird ein vereinfachtes Ingenieurmodell vorgestellt. Dieses erlaubt eine allgemeingültige und hinreichend genaue Bemessung der untersuchten Detailpunkte unter Beachtung der maßgebenden Grenzzustände.

Heft 38
Regine Ortlepp: Aspekte der Sanierung und Verstärkung von Betonbauteilen (2014)

Kurzbeschreibung. Hinsichtlich der Möglichkeiten und Grenzen zur Verstärkung und Instandsetzung von Betonbauteilen werden fortlaufend neue Erkenntnisse gewonnen. Eine dieser Möglichkeiten ist die Verstärkung von Druckgliedern mit textilbewehrtem Beton. Grenzen der Anwendbarkeit von Instandsetzungsverfahren ergeben sich oftmals aus den Eigenschaften der vorhandeneren alten Betonsubstanz sowie der Möglichkeiten über eine Verbindung zwischen altem und neuem Beton Kräfte zu übertragen. Nicht immer lässt sich eine solche Betonfuge sinnvoll durch Verbundbewehrung sichern, sodass auch der Kraft­übertragung ohne zusätzliche Bewehrung eine enorme Bedeutung zukommt. Zu diesen Teilgebieten der Sanierungstechnik lagen bislang nur wenige, zum Teil verstreute und zuweilen widersprüchliche Ergebnisse vor. Die vorliegende Arbeit schlägt eine Brücke zwischen den mehr experimentell orientierten Untersuchungsgebieten auf dem Sektor der Verstärkung von Betonbauteilen und dem Sektor der mehraxialen Festigkeiten sowie einer modellbasierten Ergänzung zu bisherigen Untersuchungen im Bereich der Betonergänzung bei der Sanierung von Betonbauteilen ganz allgemein. Die dargelegten Erkenntnisse leisten ­einen wesentlichen Beitrag in Richtung der Anwendbarkeit von Verstärkungsmaßnahmen sowie zum Verständnis von Verbundmechanismen.

Heft 37
Yu-Hsiang Yeh: Comparative Life Cycle Assessment of Multi-storey Timber Buildings

Heft 36
Gregor Schacht: Experimentelle Bewertung der Schubtragsicherheit von Stahlbetonbauteilen (2014) qucosa

Kurzbeschreibung. Um die Anwendung der Methode der experimentellen Trag­sicherheitsbewertung auch für Bauteile zu ermöglichen, die eine Gefährdung durch gering duktiles Versagen, wie des Biege­schubversagens, aufweisen, wurden diese Versagensform und ihre messtechnisch erfassbare Vorankündigung ausführlich analysiert. Aus theoretischen Überlegungen wurden Indikatoren abgeleitet, mit denen eine beginnende Schubschädigung im Versuch messtechnisch erfasst werden kann. Um diese ­geringe Vorankündigung messtechnisch besser aufzulösen, war es nötig, eine Kombination von herkömmlichen Verformungsmesstechniken, der Nahbereichs­photogrammetrie, der Schall­emissionsanalyse und Neigungs­sensoren zu verwenden. Die Indikatoren wurden in experimentellen Untersuchungen an insgesamt elf Stahlbetonbalken ohne und mit geringer bzw. normaler Bügelbewehrung hinsichtlich ihrer Eignung zur Bewertung des Tragzustandes schubbeanspruchter Bauteile überprüft und zu Kriterien umgewandelt. In den Versuchen konnte nach­gewiesen werden, dass bereits geringe Bügel­bewehrungsmengen unterhalb der Mindestbewehrung ausreichen, um ein duktiles Bauteilverhalten im Sinne der Vor­ankündigung des Versagens sicherzustellen. Die Balken mit geringer Bügelbewehrung wiesen vor dem Versagen deutlich geöffnete Schrägrisse auf. Aus den durchgeführten theoretischen Überlegungen und den ­experimentellen Untersuchungen wurden Empfehlungen für die experimentelle Tragsicherheitsbewertung schubbruchgefährdeter Konstruktionen abgeleitet.

Heft 35
Robert Ritter: Verformungsverhalten und Grenzflächen von Ultrahochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung (2013) qucosa

Kurzbeschreibung. Treten im Beton mehraxiale Spannungszustände auf, führen diese gegenüber einer einaxialen Beanspruchung zu einer signifikanten Änderung des Materialverhaltens. Neben einer festigkeitssteigernden bzw. abmindernden Wirkung ergeben sich ebenfalls große Unterschiede im Spannungs-Dehnungs-Verhalten. Für die experimentelle Bestimmung und mathematische Beschreibung des Materialverhaltens eines Ultrahochleistungsbetons werden mehraxiale Belastungsversuche durchgeführt. Die Untersuchung umfasst insgesamt 35 mehraxiale Spannungsverhältnisse mit vorrangiger Betrachtung von Zug-Druck-Druck-Beanspruchungen. Zur Approximation von charakteristischen Spannungsniveaus im Spannungs-Dehnungs-Verhalten sowie der maximalen Festigkeitswerte wird eine Grenzflächenbeschreibung entwickelt und an den Versuchsergebnissen kalibriert. Weiterhin erfolgt die Beschreibung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens der mehraxial beanspruchten Probekörper mit einem schädigungsbasierten Materialgesetz. Hierbei werden für den anfänglich isotropen Beton zum einen eine lastinduzierte isotrope und zum anderen eine lastinduzierte orthotrope Schädigung angenommen, deren Schädigungsevolution vom Spannungsverhältnis abhängig ist. Mit den entwickelten Gleichungen ist es möglich, das Verhalten des Betons realitätsnah zu beschreiben.

Heft 34
Birgit Beckmann: Diskrete-Elemente-Simulation von Bruchphänomenen im Beton (2013)

Kurzbeschreibung. Erkenntnissuche und ein vertieftes Verständnis von Betonbruchphänomenen sind das zentrale Anliegen dieser Arbeit. Um die sehr komplexen Vorgänge von Rissbildungs-, Bruch- und Schädigungsprozessen im Beton zu verstehen, wird im Rahmen dieser Arbeit eine zweidimensionale Simulation auf Grundlage der Diskrete Elemente Methode (DEM) entwickelt und vorgestellt. In der Partikelsimulation wird der Betonkörper durch ein statistisch variierendes Ensemble diskreter konvexer, beliebig polygonal berandeter Partikel repräsentiert. Risse sind dabei die Abwesenheit von Betonmaterial und entstehen von selbst, wenn Partikel sich voneinander wegbewegen. Ein besonderer Vorteil der Diskrete-Elemente-Modellierung ist es, dass Diskontinuitäten eine inhärente Eigenschaft der Methode sind. Unter der Verwendung einer großen Anzahl von an sich einfachen Partikeln entstehen komplexe, makroskopisch beobachtbare Effekte allein durch die Interaktion der Partikel und ohne explizites Hinzufügen der makroskopischen Größen. In der Simulation werden für verschiedene Belastungsgeschwindigkeiten Rissentwicklung und Schädigungsakkumulation untersucht. Dabei zeigen die Simulationsergebnisse, dass Partikelsimulationen beziehungsweise DEM-Simulationen ein geeigneter und sinnvoller Ansatz für die numerische Untersuchung von Rissentwicklung und Bruchvorgängen im Beton sind.

Heft 33
Laura Ritter: Der Einfluss von Querzug auf den Verbund zwischen Beton und Betonstahl (2013) qucosa

Kurzbeschreibung. Der Universalwerkstoff Stahlbeton zeichnet sich durch das effektive Zusammenwirken der beiden Verbundpartner Stahl und Beton aus. Deren Verbundeigenschaften werden dabei von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss einer Querzugbelastung auf das Verbundverhalten zwischen Rippenstählen und Normalbeton mittels würfelförmiger Ausziehkörper mit einer kurzen Verbundlänge untersucht. Neben der Höhe der Querzugbelastung wurden im Versuchsprogramm die Betonfestigkeit, der Stabdurchmesser und die Betondeckung variiert. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Verbundversagensart maßgeblich durch die Querzugbelastung beeinflusst wird. Mittels des vorgeschlagenen Berechnungsmodells können in Abhängigkeit des Querzugniveaus und der Größe der Betondeckung Grenzlinien für den Wechsel im Verbundversagensmodus bestimmt werden. Für die Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit erfolgt die Ableitung geeigneter Verformungskriterien für die Relativverschiebung zwischen Betonstahl und Beton. Die aufgestellten Verformungskriterien in Abhängigkeit der Stahlspannung erlauben eine direkte Ermittlung bemessungsrelevanter Verbundspannungen anhand experimenteller Ausziehversuche mit kurzer Verbundlänge. Die Berücksichtigung einer Querzugbelastung ist dabei in allen vorgestellten Berechnungsansätzen ebenfalls möglich.

Heft 32
Manfred Curbach, Heinz Opitz, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 7. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2013)

Kurzbeschreibung. Auf dem mittlerweile 7. Symposium „Experimentelle Untersuchung von Baukonstruktionen“ wurden Fachvorträge zu drei Themenkomplexen gehalten. Bei den Entwicklungen in der Messtechnik wurden verschiedene neuartige oder weiterentwickelte Verfahren vorgestellt, durch die die Bandbreite möglicher experimenteller Untersuchungen im Bauwesen deutlich erhöht werden kann. An konkreten Beispielen wurde das Potenzial der verschiedenen Verfahren eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Ein weiterer Schwerpunkt waren Belastungsversuche. Neben einem Erfahrungsbericht zur Nachrechnungsrichtlinie wurden mehrere interessante Praxisprojekte vorgestellt, mit deren Hilfe teilweise historische Bausubstanz erhalten werden konnte. Mit Monitoring im Bestand beschäftigte sich eine dritte Gruppe Vortragender. Das Spektrum der vorgestellten Projekte reichte von Überwachungsmessungen an der Sagrada Familia während des Baus eines nahen Tunnels bis zu Langzeitmessungen an verschiedenen Brückenbauwerken.

Heft 31
Steffen Schröder: Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen (2013) qucosa

Kurzbeschreibung. Das Zugtragverhalten von bewehrten und unbewehrten Bauteilen wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Maßgeblich wird es von der Festigkeit des verwendeten Betons, dem Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton sowie vom vorhandenen Spannungszustand im Bauteil bestimmt. In der Regel werden im täglichen Planungsgeschäft des Ingenieurs einaxiale Spannungszustände unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Betons aus den Standardprüfungen betrachtet. Jedoch treten in einer Vielzahl von Anwendungen mehraxiale Spannungszustände auf. Daraus abgeleitet stellt sich die Frage, welchen Einfluss eine zweiaxiale Zugbeanspruchung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrten und bewehrten Bauteilen ausübt. Mit Blick auf übliche Konstruktionsbetone sollen diese Fragestellungen für einen Beton C20/25 und C40/50 geklärt werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden hierzu Versuche an unbewehrten Betonscheiben und gemischt bewehrten Bauteilen durchgeführt. Zur Beschreibung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens wurden Modelle entwickelt und Bruchkriterien für die Bestimmung der Zugfestigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung vorgestellt. Anhand von Bauteilversuchen wurden die gewonnenen Ergebnisse validiert. Weiterhin konnte hierbei der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Verbundverhalten von Spanngliedern im nachträglichen Verbund nachgewiesen werden.

Heft 30
Jan-Uwe Sickert, Frank Steinigen, Andreas Hoffmann, Wolfgang Graf, Michael Kaliske: Numerische Prognose des Tragverhaltens textilbewährter Falttragwerke (2013)

Kurzbeschreibung. Seit etwa 15 Jahren wird an der Fakultät Bauingenieurwesen der TU Dresden das neue Compositematerial Textilbeton intensiv erforscht. Die Arbeiten wurden 1999 bis 2011 im Sonderforschungsbereich 528 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanziell gefördert. Der Entwicklung numerischer Modelle liegen vielfältige Untersuchungen auf unterschiedlichen Betrachtungsebenen zu Grunde. Versuche auf Mikro- und Mesoebene und numerische Untersuchungen wurden ebenso ausgewertet, wie die Versuche an Bauteilen mit realitätsnahen Abmessungen. Im Ergebnis lassen sich zwei wesentliche Notwendigkeiten spezifizieren, um mit numerischen Simulationen des Verhaltens von Textilbeton-Konstruktionen zutreffende Ergebnisse zu erhalten: Im diesem Heft sind wesentliche Ergebnisse der Arbeiten des Instituts für Statik und Dynamik der Tragwerke zusammengestellt, die den o. g. Notwendigkeiten gerecht werden. Der Beitrag ist anwendungsorientiert aufbereitet. Demgemäß stehen Test- und Praxisbeispiele im Vordergrund, die die Möglichkeiten und Ergebnisse numerischer Strukturanalysen textilverstärkter Falttragwerke zeigen.

• Erfassung der physikalischen Nichtlinearitäten (nichtlineares Materialverhalten, Rissbildung, tension stiffening, Schädigung usw.) und
• Modellierung der Datenunschärfe (streuende Para-meter im Bauteil/Tragwerk und während der Lebensdauer).

Heft 29
Stephan Teich: Beitrag zur Optimierung von Netzwerkbogenbrücken (2012) qucosa

Kurzbeschreibung. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer optimalen Tragstruktur für Netzwerkbogenbrücken. Dabei wird die systematische Nutzung der Optimierungspotenziale dieses Brückentragwerkes an ausgewählten Tragwerkselementen erarbeitet. Es werden Lösungsvorschläge für die System- und Detailausbildung sowie Berechnungs- und Entwurfsgrundlagen entwickelt. Die Schwerpunkte der Arbeit sind:

• Entwicklung von ermüdungssicheren Hängeranschlusskonstruktionen mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung sowie Herleitung einer Bestimmungsgleichung für die Kerbwirkungszahl dieser Anschlusskonstruktionen, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht
• Entwicklung eines statisch effizienten Hängernetzes durch systematische Untersuchung und Bewertung fünf möglicher Hängernetze mit variierenden Hängerneigungsparametern, Hängeranzahlen und Bogen-stützweiten hinsichtlich gezielt ausgewählter statischer Kriterien
• Analyse des Einflusses von Form, Geometrie und Steifigkeit des Bogens sowie von Ausführung und Konstruktion anderer Tragwerksteile auf die Bogenstabilität und anschließende Optimierung dieser Konstruktionsparameter mit dem Ziel, die Stahltonnage des Bogens ohne maßgebliche Reduzierung der Tragfähigkeit zu minimieren

Heft 28
Frank Schladitz: Torsionstragverhalten von textilbetonverstärkten (2011) qucosa

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit befasst sich nach Kenntnis des Aufstellers erstmals mit dem Torsionstragverhalten von textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen. Sie soll somit einen Einstieg in die Thematik schaffen und einen grundlegenden Beitrag für die Forschung sowie die Anwendung des Textilbetons in der Praxis leisten. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zeigen, dass die Torsionstragfähigkeit durch die Textilbetonverstärkung deutlich erhöht und gleichzeitig die Rissweiten und Rissabstände minimiert werden können.

Neben einem Modell für die rechnerische Ermittlung der Tragfähigkeit wurde ein erster handhabbarer Berechnungsansatz zur Abschätzung des Rissmomentes erarbeitet. Die dafür angestellten Überlegungen zum Zusammenwirken des Altbetonkerns und der Feinbetonummantelung sowie der rissunterdrückenden Wirkung der textilen Bewehrung sind ausführlich zusammengefasst. Zur Abschätzung der Verformungen im Zustand I und II werden Ansätze aus dem Stahlbetonbau überarbeitet, so dass sie auch bei textilbetonverstärkten Stahlbeton-bauteilen Anwendung finden können. In dem abschießend aufgestellten Bemessungsvorschlag fließen der Stand des Wissens sowie die Erkenntnisse aus den experimentellen und theoretischen Untersuchungen zusammen.

Heft 27
Anett Brückner: Querkraftverstärkung von Bauteilen mit textilbewehrtem Beton (2011) qucosa

Kurzbeschreibung. In dieser Arbeit wird anhand von experimentellen Untersuchungen die Wirksamkeit einer textilbewehrten Querkraftverstärkung analysiert. An Stahlbetonbalken unterschiedlicher Querschnittsgeometrie werden das Tragverhalten sowie typische Versagenszustände geprüft. Mit Hilfe von photogrammetrischen Messungen werden die Stegverformungen der verstärkten und unverstärkten Probekörper erfasst, wobei signifikante Unterschiede sowohl im Hauptdehnungszustand als auch in den auftretenden Rissbreiten festgestellt werden. Die Stauchung des gemittelten Hauptdehnungszustandes ist bei den verstärkten Probekörpern steiler geneigt als bei der unverstärkten Referenz. Nach dem rechnerischen Fachwerkmodell hat dies zur Folge, dass ein Bauteil nach einer Verstärkung weniger Lasten über die Stahlbügelbewehrung abträgt als im ursprünglichen Zustand. Die so fehlende Tragfähigkeit gegenüber dem unverstärkten Bauteil muss von der Verstärkung ausglichen werden, bevor eine Traglaststeigerung möglich ist. Rechnerisch kann die Tragfähigkeit der Verstärkung mit dem neu entwickelten Stabwerkmodell nachgewiesen werden. Das Modell basiert auf dem Fachwerk der Stahlbügelbewehrung und wurde an die Erfordernisse einer Verstärkung, die außerhalb der Biegedruckzone eines Bauteils endet, angepasst.

Heft 26
Alexander Lindorf: Ermüdung des Verbundes von Stahlbeton unter Querzug (2011) qucosa

Kurzbeschreibung. Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die gezielte Analyse des Verbundverhaltens zwischen Bewehrungsstahl und Beton unter kombinierter Beanspruchung aus Ermüdung und Querzug. Den Hintergrund bilden Stahlbetonbauteile, wie z. B. Fahrbahnplatten von Verbund-brücken, welche einen zweiaxialen Lastabtrag unter nicht vorwiegend ruhenden Belastungen aufweisen. Die Untersuchungen für normal- und hochfesten Beton erfolgten an Ausziehkörpern mit einem durch Querzugspannungen hervorgerufenen Längsriss entlang des Bewehrungsstabes. Das Versuchsprogramm beinhaltete hochzyklische Schwellversuche mit unterschiedlichen Schwingspielen und variierenden Längsrissbreiten bis zu einer Million Lastwechseln. Anhand der Entwicklung des Schlupfes zwischen Bewehrungsstab und Beton konnte eine deutliche Abhängigkeit des Verbundwiderstandes vom Querzug beobachtet werden. Aufbauend auf der Schlupfentwicklung erfolgt die Ableitung von normierten Wöhlerlinien der Verbundermüdung. Diese Wöhlerlinien können direkt in Beziehung zu den Wöhlerlinien der Betonstahlermüdung gesetzt werden und vereinfachen die Erstellung von Dauerfestigkeitsdiagrammen für Bemessungszwecke. Es wird deutlich, dass die Ermüdungsfestigkeit des Verbundes durch das Vorhandensein eines Längsrisses gegenüber der Betonstahlermüdung verstärkt an Bedeutung gewinnt.

Heft 25
Dirk Jesse: Tragverhalten von textilbewehrtem Beton unter zweiaxialer Zugbeanspruchung (2011) qucosa

Kurzbeschreibung. Das Trag- und Verbundverhalten textiler Bewehrungen wurde in den vergangen Jahren umfassend experimentell untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse stützen sich jedoch fast ausschließlich auf einaxiale Beanspruchungszustände. Motivation für die vorliegende Arbeit war einerseits die Frage nach der Übertragbarkeit der bisher gefundenen Gesetzmäßigkeiten auf mehraxiale Beanspruchungssituationen sowie andererseits das Tragverhalten textiler Bewehrungen unter mehraxialen Zugbeanspruchungen. Die hierzu durchgeführten experimentellen Untersuchungen mit AR-Glas- und Carbonbewehrungen wurden in einem speziell für biaxiale Zugbeanspruchungen entwickelten Versuchsaufbau durchgeführt. Die Ergebnisse konnten die an einaxialen Dehnkörpern gewonnenen Erkenntnisse über das Tragverhalten textiler Bewehrungen grundsätzlich bestätigen. Eine wesentliche Erkenntnis aus den biaxialen Zugversuchen betrifft den hochgradig lastabhängigen Abbau der Welligkeit in beschichteten textilen Bewehrungen aus Carbon. Weiterhin zeigte sich, dass die untersuchten Bewehrungen aus AR-Glas hinsichtlich der Tragfähigkeit bei schiefwinkliger Beanspruchung der Bewehrung deutlich unempfindlicher reagieren als Bewehrungen aus Carbon.

Heft 24
Manfred Curbach, Heinz Opitz, Silke Scheerer, Torsten Hampel (Hrsg.): 6. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2011)

Kurzbeschreibung. Auf dem mittlerweile 6. Symposium „Experimentelle Untersuchung von Baukonstruktionen“ wurden Fachvorträge zu drei Themenkomplexen gehalten. Bei den Entwicklungen in der Messtechnik wurden verschiedene neuartige oder weiterentwickelte Verfahren vorgestellt, durch die die Bandbreite möglicher experimenteller Untersuchungen im Bauwesen deutlich erhöht werden kann. An konkreten Beispielen wurde das Potenzial der verschiedenen Verfahren eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Ein weiterer Schwerpunkt waren Belastungsversuche. Neben einem Erfahrungsbericht zur Nachrechnungsrichtlinie wurden mehrere interessante Praxisprojekte vorgestellt, mit deren Hilfe teilweise historische Bausubstanz erhalten werden konnte. Mit Monitoring im Bestand beschäftigte sich eine dritte Gruppe Vortragender. Das Spektrum der vorgestellten Projekte reichte von Überwachungsmessungen an der Sagrada Familia während des Baus eines nahen Tunnels bis zu Langzeitmessungen an verschiedenen Brückenbauwerken.

Heft 23
Jens Hartig: Numerical investigations on the uniaxial tensile behaviour of Textile Reinforced Concrete (2009) qucosa

Kurzbeschreibung. In the present work, the load-bearing behaviour of Textile Reinforced Concrete (TRC), which is a composite of a fine-grained concrete matrix and a reinforcement of high-performance fibres processed to textiles, exposed to uniaxial tensile loading is investigated based on numerical simulations. The investigations are focussed on reinforcement of multi-filament yarns of alkali-resistant glass. When embedded in concrete, these yarns are not entirely penetrated with cementitious matrix, which leads associated with the heterogeneity of the concrete and the yarns to a complex load-bearing and failure behaviour of the composite. The main objective of the work is the theoretical investigation of effects in the load-bearing behaviour of TRC, which cannot be explained solely by available experimental results. Therefore, a numerical model is developed within the framework of the Finite Element Method. The model is able to describe the tensile behaviour of TRC in different experimental test setups, such as filament and yarn pull-out tests as well as tensile tests with multiple matrix cracking, with a unified approach.

Heft 22
Silvio Weiland: Interaktion von Betonstahl und textiler Bewehrung bei der Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton (2009) qucosa

Kurzbeschreibung. Textilbewehrter Beton zur Verstärkung von Stahlbetonbauteilen ist neben den klassischen und etablierten Verfahren eine äußerst interessante Alternative, die die Vorteile der leichten Kohlenstofffaserklebeverstärkungen mit denen von Spritzbeton mit Bewehrung verbindet. Aus den theoretischen und experimentellen Untersuchungen in dieser Arbeit können wichtige Erkenntnisse zum gemeinsamen Tragverhalten von Betonstahl und textiler Bewehrung sowie zu den Auswirkungen der verbundbedingten Unterschiede abgeleitet werden. Mit den theoretischen Betrachtungen werden das gemeinsame Tragverhalten und der Einfluss des unterschiedlichen Verbundverhaltens auf die Zugkraftaufteilung gezeigt und qualifiziert. Die Behandlung der verbundbedingten Unterschiede bei gemischt mit Betonstahl und Textil bewehrten Zuggliedern ist analog dem Vorgehen bei gemischter Beton- und Spannstahlbewehrung bzw. Klebebewehrung mit Verbundbeiwerten darstellbar. Zur Ableitung entsprechender Kennwerte werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert. Zudem wird eine vereinfachte Bemessung vorgeschlagen. Insgesamt sind die Ergebnisse ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur baupraktischen Anwendung von Textilbetonverstärkungen und ermutigen bereits zum umsichtigen Einsatz unter Beachtung der Sicherheitsaspekte. Noch offene Fragen und notwendiger Klärungsbedarf sollten die Wissbegier anregen und vertiefende Forschungsvorhaben und weitere experimentelle Untersuchungen ermöglichen.

Heft 21
Silke Scheerer: Hochleistungsleichtbeton unter mehraxialer Druckbeanspruchung (2009) qucosa

Kurzbeschreibung. In dieser Arbeit wird das Tragverhalten von Leichtbeton unter mehraxialer Druckbeanspruchung behandelt. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche Versuche mit verschiedenen Hochleistungsleichtbetonen in einer Triaxial-Prüfmaschine durchgeführt. Als Leichtzuschlag wurde Blähton verwendet. Die hergestellten Betone können in Festigkeitsklassen zwischen LC 35/38 und LC 80/88 eingeordnet werden. Bei den Hauptversuchen wurden vor allem die Bruchbilder, die Bruchfestigkeiten und die Prüfkörperverformungen registriert und analysiert. Im Rahmen der Auswertung der Versuche werden die Einflüsse von Matrix und Art des Leichtzuschlages auf die Bruchwerte und auf das Verformungsverhalten der Leichtbetone herausgearbeitet. Parallelen und Unterschiede zu bekannten Forschungsergebnissen an Leichtbetonen und zu Beton mit Normalzuschlägen werden aufgezeigt. Für die mathematische Beschreibung der Bruchwerte werden Näherungsfunktionen für zweiaxiale und für dreiaxiale Druckspannungskombinationen vorgeschlagen.

Heft 20
Frank Jesse, Manfred Curbach: Verstärken mit Textilbeton (2010)

Kurzbeschreibung. Textilbeton ist ein neuartiger Baustoff mit einem erstaunlichen Leistungspotential. Vor mehr als 15 Jahren hatte eine Gruppe von Wissenschaftlern an den Technischen Universitäten Dresden und Aachen eine Vision: die Verwendung von technischen Textilien aus Hochleistungsfasern als Betonbewehrung für extrem schlanke und leistungsfähige Bauteile. Textilbeton ist ein Verbundmaterial mit besonderen Eigenschaften. Es ist weniger ein Ersatz für Stahlbeton oder Spannbeton als vielmehr ein Material, das den Einsatzbereich von bewehrten Betonen erheblich erweitern kann. Textilbeton dringt in neue Märkte vor bzw. schafft diese erst.  Natürlich ist es nicht leicht, eine aus gutem Grund an Bewährtem festhaltende Bauindustrie von neuen Materialien und passend dazu neu zu entwickelnden Technologien zu überzeugen und für neuartige Anwendungen (Märkte) zu begeistern. Eine der Voraussetzungen ist die umfassende Information über Eigenschaften sowie Konstruktions- und Bemessungsregeln von Textilbeton. Ziel dieses Beitrags ist daher eine aktuelle Zusammenstellung des Wissensstandes mit dem Schwerpunkt Verstärkung von Stahlbetontragwerken.

Die Originalfassung des Aufsatzes erschien im BetonKalender 2010, Band 1, Berlin : Ernst & Sohn, 2009, S. 475-565. Zweitabdruck mit freundlicher Genehmigung des Verlags Ernst & Sohn.

Heft 19
Ingolf Lepenies: Zur hierarchischen und simultanen Multi-Skalen-Analyse von Textilbeton (2009) qucosa

Kurzbeschreibung. Die Arbeit widmet sich der Simulation und der Prognose des Materialverhaltens des Hochleistungsverbundwerkstoffes Textilbeton unter Zugbeanspruchungen. Basierend auf einer hierarchischen mechanischen Modellbildung (Multi-Skalen-Analyse) werden die Tragmechanismen des Verbundwerkstoffes auf drei Strukturebenen abgebildet. Damit lassen sich die den Verbundwerkstoff charakterisierenden mechanischen Kenngrößen aus experimentell ermittelten Kraft-Verschiebungs-Abhängigkeiten ableiten. Die Kenngrößen sind mit heutiger Messtechnik nicht direkt experimentell bestimmbar. Unter anderem werden die Verbundeigenschaften zwischen der Filamentbewehrung und der einbettenden Matrix qualitativ und quantitativ bestimmt. Für das Verbundverhalten von Rovings in einer Feinbetonmatrix wird ausgehend von einer superelliptischen Rovingapproximation die partielle Imprägnierung des Rovings und die daraus resultierende Verbundwirkung identifiziert und simuliert. Auf Grundlage der mikro- und mesomechanischen Modelle sowie der Modellparameterbestimmung an Filament- und Rovingsauszugsversuchen wird das makroskopische Zugverhalten von Textilbetonproben mit Mehrfachrissbildung prognostiziert. Das Mikro-Meso-Makro-Modell für Textilbeton wird im Rahmen einer Multi-Skalen-Analyse auf eine textilbetonverstärkte Stahlbetonplatte angewendet. Hierbei wird das nichtlineare Bauteilverhalten infolge einer Biegebeanspruchung abgebildet, wobei die Bauteildurchbiegung, die Rovingbeanspruchung und die Beanspruchung eines Einzelfilamentes im Roving simuliert werden.

Heft 18
Steffen Marx, Heinz Opitz, Manfred Curbach (Hrsg.): 5. Symposium "Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2009)

Kurzbeschreibung. Ziel des 5. Symposiums „Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen“ ist es, den Einsatz der Mess- und Versuchstechnik bei der Bewertung des Zustands und der Restnutzugsdauer von Bauwerken zu fördern. Die sicherheitstechnische und wirtschaftliche Bedeutung solcher Fragestellungen ist gerade für große Infrastrukturbetreiber enorm. Für den zum Teil stark überalterten Bauwerksbestand werden objektive Bewertungsverfahren benötigt, um Verfügbarkeit und Sicherheit gewährleisten bzw. den optimalen Instandsetzungs- oder Erneuerungszeitpunkt festlegen zu können. Im Rahmen des Symposiums werden verschiedene Verfahren experimenteller Kurz- und Langzeituntersuchungen vorgestellt sowie deren praktische Anwendung demonstriert. Anhand von Beispielen soll gezeigt werden, wie aus experimentellen Untersuchungen konkrete Aussagen bezüglich der Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Restlebensdauer von bestehenden Baukonstruktionen abgeleitet und diese in Handlungsempfehlungen für den Bauherren übertragen werden können. Ergänzend werden neue Entwicklungstendenzen der im Bauwesen eingesetzten Messverfahren vorgestellt sowie die Anwendung der Mess- und Versuchstechnik im Bereich der Forschung und Erprobung neuer Baukonstruktionen demonstriert.

Heft 17
José Manuel Cabrero Ballarín: Wooden Reinforced Tubes. Development of Analytical and Numerical Models (2009)

Kurzbeschreibung. Shaped timber profiles and textile reinforcement present a new field of research of the Institute of Steel and Timber Structures that started with the work in the Collaborative Research Centre (Sonderforschungsbereich) 528 “Textile Reinforcement for Structural Strengthening and Retrofitting” some years ago and has been granted numerous national and international awards since that time. A new understanding of the material considers wood as cellular solid that can be compressed and shaped by heat and pressure. In combination with reinforcement by technical fibres and textiles it becomes possible to produce innovative composite profiles that are characterized by material efficiency, lightness and high load capacity. During his visiting fellowship at the Institute Professor Cabrero dealt with important problems concerning the structural behaviour of such composite elements. His analytical and numerical solutions fit well to experimental results and thus provide a basis for future technical developments and research.

Heft 16
Kerstin Speck: Beton unter mehraxialer Beanspruchung: Ein Materialgesetz für Hochleistungsbetone unter Kurzzeitbelastung (2008) qucosa

Kurzbeschreibung. Diese Arbeit basiert auf der Untersuchung von hochfesten und ultrahochfesten Betonen mit und ohne Fasern unter zwei- und dreiaxialer Druckbeanspruchung. Die Auswirkung der unterschiedlichen Betonzusammensetzung ist für verschiedene Beanspruchungen nicht gleich ausgeprägt, dennoch konnten grundlegende Zusammenhänge herausgearbeitet werden. Anhand der Bruchbilder konnten die drei Versagensmechanismen Druck-, Spalt- und Schubbruch identifiziert werden, deren Charakteristik über die Kalibrierung an vier speziellen Versuchswerten direkt in das Bruchkriterium einfließen. Dieses stellt eine Erweiterung der Formulierung von OTTOSEN dar, so dass das spröde und z. T. anisotrope Verhalten von Hochleistungsbeton berücksichtigt wird. Die beobachteten Spannungs-Dehnungs-Verläufe korrelieren mit den Versagensformen. Deshalb wird ein Stoffgesetz getrennt für den Druck- und den Zugmeridian aufgestellt, dessen Parameter sich mit zunehmendem hydrostatischen Druck verändern. In die Anfangswerte fließen die Betonzusammensetzung und herstellungsbedingte Anisotropien ein. Die lastinduzierte Anisotropie infolge einer gerichteten Mikrorissbildung wird in dem vorgestellten Stoffgesetzt über richtungsabhängige Parameter ebenfalls berücksichtigt.

Heft 15
Anna Bösche: Möglichkeiten zur Steigerung der Biegetragfähigkeit von Beton- und Stahlbetonbauteilen durch den Einsatz textiler Bewehrungen - Ansatz für ein Bemessungsmodell (2007) qucosa

Kurzbeschreibung. In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten zur Traglaststeigerung von Beton- und Stahlbetonbauteilen unter Biegebeanspruchung durch das Verstärken mit textiler Bewehrung experimentell untersucht. Nach einer ausführlichen Recherche alternativer Techniken zur Querschnittsergänzung hinsichtlich der jeweiligen Beschichtungstechnologie, Anwendbarkeit und des Bemessungsmodells wird das Verstärken mit textilbewehrtem Beton als ein vorteilhaftes Verfahren deutlich herausgestellt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Beschreibung des Materialverhaltens der beteiligten Baustoffe mit Hauptaugenmerk auf die sich verändernden Materialeigenschaften der textilen Einzelfaser mit fortschreitender Weiterverarbeitung zum Garn bis hin zu einer textilen Bewehrungsstruktur. Die experimentellen Untersuchungen wurden an Platten und Balken durchgeführt, die aus einem Beton der Festigkeitsklasse C20/25 bestanden. Die Verstärkung erfolgte mittels textiler Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas-Textil. Der Betonstahlbewehrungsgrad der untersuchten Bauteile variierte ebenso wie die textile Bewehrungsfläche. Die Versuche werden hinsichtlich der möglichen Traglasterhöhung gegenüber unverstärkten Referenzbauteilen sowie den Verformungen, Rotationen, Dehnungen und der Rissentwicklung ausgewertet. Anschließend wird ein Bemessungsvorschlag für textil verstärkte Bauteile unterbreitet.

Heft 14
Sebastian Ortlepp: Untersuchungen zur Beurteilung der Festigkeitssteigerung von hochfestem Beton unter hohen Dehngeschwindigkeiten (2007) qucosa

Kurzbeschreibung. Unter hohen Dehngeschwindigkeiten, hervorgerufen durch stoßartige Belastungen wie Impact, Detonationen und Schockwellen, zeigen viele Werkstoffe, darunter Beton, veränderte Trag- und Verformungseigenschaften. In der vorliegenden Arbeit wird das Materialverhalten normal- und hochfester Betone unter Impulsbelastung gegenüber einer quasi-statischen Beanspruchung betrachtet.
Die Untersuchung, durchgeführt an speziellen eingeschnürten Prismen unter zentrischem Zug, zielte auf die generelle Festigkeitssteigerung und Modifikation der Spannungs-Dehnungs-Beziehung infolge veränderter Belastung. Neben den Materialbetrachtungen wurde auf die entstehenden Bruchflächen ein genaueres Augenmerk gerichtet, um Unterschiede beim Bruchvorgang zu erkennen. Zur Beurteilung der Bruchfläche werden die fraktale Analyse und ein Ortsfrequenzspektrum genutzt. Als Ergebnis zeigt diese Arbeit, wie sich die Veränderung des Bruchvorgangs auf eine gemessene Zugfestigkeitssteigerung auswirkt.

Heft 13
Regine Ortlepp: Untersuchungen zur Verbundverankerung textilbewehrter Feinbetonverstärkungsschichten für Betonbauteile (2007) qucosa

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbundverankerung des neuen Verstärkungsmaterials textilbewehrter Beton für Stahlbetonbauteile. Der Detailpunkt der Verankerung mit den Mechanismen der Kraftübertragung von der textilbewehrten Verstärkungsschicht in den Altbeton wurde auf experimentellem Weg an unterschiedlichen Probekörperformen untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen haben gezeigt, dass für die Verankerung zwei Versagensebenen zu berücksichtigen sind, die eine getrennte Betrachtung erfordern: der Altbetonuntergrund und die Ebene der textilen Bewehrung. Es wurde ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung eines wirksamen Flächenanteiles der textilen Bewehrungsstrukturen entwickelt, welches die Grundlage für die weiterführenden Betrachtungen zum Verbundversagen durch Delamination in der Ebene der textilen Bewehrung bildet. Des weiteren werden spezielle Eigenheiten des textilbewehrten Betons aufgezeigt und Lösungsvorschläge erarbeitet. Da sich das Verhalten von Verstärkungsschichten aus textilbewehrtem Feinbeton beträchtlich von bekannten Klebeverbindungen unterscheidet, sind hier völlig neue Wege zu beschreiten. Hierzu werden einige alternative Modellvorschläge für die Beschreibung des Verbundverhaltens angegeben.

Heft 12
4. Symposium "Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (2007)

Kurzbeschreibung. Sanierungs- und Instandhaltungsmaßnahmen verzeichnen seit einigen Jahren deutlich höhere Wachstumsraten als Neubauprojekte. Dieser Trend wird sich auch in den kommenden Jahren fortsetzen und verstärken, so dass in diesem Bereich vermehrt Investitionen, aber auch Forschungs- und Entwicklungsleistungen notwendig werden. Grundlegende Voraussetzung sowohl für die qualifizierte Entscheidung über Inhalt und Zeitpunkt erforderlicher Baumaßnahmen als auch für die verantwortungsvolle Planung der finanziellen Ressourcen ist eine ausreichende Datenbasis über die vorhandene Bausubstanz. In vielen Fällen sind diese Bauwerksinformationen mangelhaft. Hier können experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen oft entscheidende Verbesserungen bewirken. Ein Ziel des Symposiums ist es deshalb, den Einsatz der Mess- und Versuchstechnik bei der Bewertung des Zustands und der Restnutzugsdauer von Bauwerken zu fördern. Die sicherheitstechnische und wirtschaftliche Bedeutung solcher Fragestellungen ist gerade für große Infrastrukturbetreiber enorm. Für den zum Teil stark überalterten Bauwerksbestand werden objektive Bewertungsverfahren benötigt, um Verfügbarkeit und Sicherheit gewährleisten bzw. den optimalen Instandsetzungs- oder Erneuerungszeitpunkt festlegen zu können.

Heft 11
Harald Michler: Schubdübel – Shear Lugs – Ein Modell zur Berechnung von Einbauteilen mit Schubdübeln (2007) qucosa

Kurzbeschreibung. Untersucht wird das Tragverhalten von Verankerungen, die hauptsächlich zur oberflächenparallelen Einleitung großer Schubkräfte in einen Betongrund ausgelegt sind. Die wesentlichen Grundelemente sind zumindest ein Schubdübel, ein Zuganker und eine Grundplatte, mehrere Schubdübel oder Anker können vorhanden sein, der quaderförmige Schubdübel überträgt hierbei hauptsächlich die Kraft in den Beton. Das vorgestellte Berechnungsverfahren Berücksichtigt die Verformungen in der Verankerung und deren abmindernde Wirkung auf die übertragbaren Lasten. Das in dieser Arbeit vorgestellte Berechnungsverfahren liefert neben der maximal aufnehmbaren Schubbeanspruchung geometrisch beliebiger Einbauteile auch die Beanspruchbarkeit einzelner Baugruppen und erlaubt es zu beurteilen, inwieweit die einzelnen Lastübertragungsmechanismen additiv oder alternativ wirksam sind. Das Verfahren gibt Auskunft über das zu erwartende lastabhängige Verhalten der Einbauteile inklusive der Vorhersage von Teilversagenszuständen. Einsatzgebiete für diese Befestigungen sind alle konzentrierten Lasteinleitungen oder Montagestöße zwischen Betonbauteilen oder Stahl-Holz-Konstruktionen auf der einen und Betonelementen auf der anderen Seite. Neben der Auflagerung von Trägern oder Fassadenelementen ist vor allem auch an die Ertüchtigung und Verstärkung bestehender Betonbauteile durch zusätzliche Stahlkonstruktionen zu denken.

Heft 10
Torsten Hampel: Experimentelle Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung qucosa

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der experimentellen Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung. Dabei wurden sowohl die zwei- und die dreiaxiale Drucktragfähigkeit als auch das Verhalten unter zweiaxialer kombinierter Druck-Zug-Beanspruchung untersucht. Für die Analyse kamen jeweils drei Betonklassen zum Einsatz, C 55/67, C 70/85 und C 90/105. Innerhalb der durchgeführten Versuchsreihen wurden sowohl die jeweiligen Bruchlasten als auch die Spannungs-Dehnungs-Beziehungen ermittelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden mit denen verglichen, die an Normalbeton gewonnen wurden. Aus diesem Vergleich wurden Schlussfolgerungen für den Einsatz von Hochleistungsbetonen abgeleitet. Zur mathematischen Beschreibung des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton wurden für die untersuchten Beanspruchungsregime Näherungsfunktionen angegeben.

Heft 9
Jan Matheas: Entwicklung von Finiten Schalenelementen zur Berechnung von Verstärkungen aus Textilbeton bei Flächentragwerken qucosa

Kurzbeschreibung. In der vorliegenden Dissertation wird auf der Grundlage einer kontinuumsmechanischen Herangehensweise die Formulierung eines mechanischen Modells in Verbindung mit der Umsetzung in ein Schalenelement im Rahmen der Finite-Element-Methode zur Simulation des Tragverhaltens geschichteter Flächentragwerksstrukturen unter Berücksichtigung der Schädigungsart Delamination vorgestellt. Grundlage des Mehrschichten-Modells ist die Entwicklung einer geometrisch nichtlinearen oberflächenorientierten Schalentheorie mit schub- und dickenelastischem Verhalten ausgehend von der vollständigen Kinematik einer Multidirektor-Theorie. Der Oberflächenbezug gewährleistet eine auf Kontaktprobleme angepasste mechanische Modellbildung. Innerhalb der Schichten wurde ein linear-elastisches orthotropes Materialgesetz verwendet, dessen Dreidimensionalität durch die Schalenformulierung nicht eingeschränkt wird. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt auf der Entwicklung eines auf verschiedene Materialien anpassbaren Schichten-Verbundmodells. Das Versagen des Schichtenverbundes – Delamination genannt – wurde durch ein Spannungskriterium beschrieben. Die Delamination wird durch Modifikation der kinematischen Bedingungen diskret berücksichtigt. Zur Beschreibung des Tragverhaltens nach Ausbildung der Delamination wurde ein als innerer Kontakt bezeichnetes Kontakt-Modell entwickelt, durch das Adhäsion zwischen den Schichten berücksichtigt werden kann.

Heft 8
Frank Hannawald: Zur physikalisch nichtlinearen Aanalyse von Verbund-Stabtragwerken unter quasi-statischer Langzeitbeanspruchung qucosa

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur physikalisch nichtlinearen Analyse vorwiegend biegebeanspruchter Verbund-Stabtragwerke des Hoch- und Brückenbaues unter quasi-statischer Langzeitbeanspruchung. Im Mittelpunkt stehen dabei die realitätsnahe Abbildung der den Gebrauchszustand von Verbundtragwerken charakterisierenden zeit- und lastabhängigen Einflussgrößen des Betons und ihrer Wechselwirkungen. Diese Betrachtungen schließen auch das Werkstoffverhalten unter Be- und Entlastung ein. Die statische Lösung basiert auf einer inkrementell-iterativen Anwendung der Deformationsmethode. Ausgehend von der Annahme eines starren Verbunds wird zunächst gezeigt, wie sich Belastungs- und Systemmodifikationen sowie zeitabhängige und -unabhängige Zwangsprozesse numerisch berücksichtigen lassen. Die darauf aufbauende Erweiterung der Stab-Differentialgleichungslösung für den nachgiebigen Verbund stellt eine wesentliche Verbreiterung der Anwendungsmöglichkeiten im Stahl-Beton-Verbundbau dar. Orientiert an baupraktisch relevanten Erfordernissen sowie an den Besonderheiten und aktuellen Entwicklungen der Verbundbauweise wird die programmtechnische Umsetzung der entwickelten Lösungskonzeption veranschaulicht. Ausgewählte praktische Beispiele demonstrieren dazu die Anwendungsmöglichkeiten und stellen die Verifikation der Simulationsergebnisse anhand von Messungen dar.

Heft 7
Andreas Heiduscke: Seismic Behavior of Moment-Resisting Timber Frames with Densified and Textile Reinforced Connections

Kurzbeschreibung. The goal of this work was to develop a concept for improving the performance of moment-transmitting timber connections using densifi ed wood and glass-fiber textile reinforcement. To study the dynamic performance of moment-resisting frames, a number of connections and full frame structures were tested. The tests of cyclically loaded connections showed signifi cant enhancements in rotational stiffness, strength and energy dissipation capacity of the joints due to the use of densifi ed wood. Application of textile reinforcement prevented the wood from splitting and increased the ductility. In the shake table tests, two-story glue-laminated timber frames were subjected to series of dynamic excitations that included sinusoidal sweeps and arbitrary signals simulating earthquake loads. The concept of using textile reinforcement and densifi ed wood in connection regions of moment-resisting frames is a viable option to improve their load-deformation behavior under seismic action. The structural response of the frames was simulated in time-history analyses. To approximate the load-history dependent behavior of the joints, a hysteretic spring element with memory was developed. This approach allowed the modeling of various hysteretic shapes including pinching. The proposed model was capable of capturing the timehistory response of the frames with suffi cient accuracy and is applicable to analyze and design frames of arbitrary geometry and confi guration under arbitrary loads.

Heft 6
Lars Eckfeldt: Analytische Möglichkeiten und Grenzen der Berechnung von Rissbreiten in veränderlichen Verbundsituationen qucosa

Kurzbeschreibung. Risse gehören zur Bauweise Stahlbeton. Entscheidend für die dauerhafte Erhaltung der Gebrauchstauglichkeit von Stahlbetonbauteilen ist jedoch die erfolgreiche Begrenzung der Rissbreiten. Die vorliegende Arbeit analysiert die Performance normativer Ingenieurmodelle. Ein einfaches, alternatives Berechnungsmodell wird zusätzlich begründet. Dieses kann auch den viel diskutierten Widerspruch im bisher angenommenen Zusammenhang zwischen φ/ρeff und w/εm auflösen. Die Beschreibung und Simulation des Verbundes zwischen üblichem Rippenstahl und Beton ist von erheblicher Bedeutung für die Abbildung des Dehnungsunterschiedes zwischen Beton und Stahl, der die Rissbreite bestimmt. Es wird daher gezeigt, wie das Zugringmodell von Tepfers und die Erkenntnisse von Goto zusammengeführt werden können. Dem gegenüber werden die Schwierigkeiten in Analyse und Übertragung von Ergebnissen aus Tests mit kurzen Verbundlängen beschrieben. Das notwendige Vorwissen ist im Kapitel Stand des Wissens bereit gestellt. Ein ausführlicher Anhang enthält Prüfdaten, Versuchsnachrechnungen und einen Flussplan, der bei einer sorgfältigen, normnahen Bemessung bei der Beschränkung der Rissbreite helfen kann.

Heft 5
Frank Jesse: Tragverhalten von Filamentgarnen in zementgebundener Matrix ucosa

Kurzbeschreibung. In dieser Arbeit wird das Tragverhalten von textilbewehrtem Beton experimentell untersucht. Die verwendeten experimentellen Methoden werden ausführlich dokumentiert. Auf der Basis von Spannungs-Dehnungs-Linien aus Zugversuchen und einfacher theoretischer Modelle wird versucht, zahlreiche, für den textilbewehrten Beton typische Besonderheiten aufzuzeigen und deren Ursachen zu klären. Den Abschluss bilden Überlegungen zur Optimierung der textilen Bewehrungen, die sich aus den beobachteten Phänomenen und deren Ursachen ableiten. Die textilen Bewehrungen bestehen aus AR-Glas-Filamentgarnen. Es konnte gezeigt werden, dass die textile Verarbeitung der Fasern entscheidenden Einfluss auf die Trageigenschaften des Verbundwerkstoffs hat. Wesentlich ist sowohl die Wechselwirkung zwischen Längs- und Querfasern als auch der Einfluss der textilen Bindungstechnologie. Durch die Verarbeitung ändern sich auch Form und Packungsdichte der Multifilamentgarne. Das Zusammenspiel all dieser und weiterer untersuchter Einflussfaktoren führt zu charakteristischen Merkmalen im Tragverhalten des textilbewehrten Betons.

Heft 4
Peter Lieberwirth: Beitrag zur Anwendung zuverlässigkeitstheoretischer Berechnungsverfahren auf stahlbautypische Problemstellungen

Kurzbeschreibung. Gegenstand dieser Arbeit ist die Anwendung zuverlässigkeitstheoretischer Verfahren auf stahlbautypische, praxisrelevante Problemstellungen unter Zugrundelegung eines probabilistischen Sicherheitskonzeptes. Dies soll realitätsnahe Nachweise von Grenzzuständen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit an ausgewählten Tragwerkstypen unter zeitvarianten Einwirkungen ermöglichen. Die Eingangsgrößen erfassen stochastische Unschärfe und werden in Form geeigneter Verteilungsfunktionen quantifiziert. Ausgewählte inhaltliche Schwerpunkte sind:

• Möglichkeiten zur probabilistischen Tragwerksberechnung bei impliziter Grenzzustandsbedingung;
• Methodik bei Einsatz eines iterativen Antwortflächenverfahrens und Auswahl der dafür notwendigen geeigneten Ansatzfunktionen;
• Einfluss von Abhängigkeiten zwischen einzelnen Zufallsgrößen auf die Tragsicherheit;
• Stochastische Modelle für Einwirkungen am Beispiel von Windspitzengeschwindigkeiten und Grundschneelasten;
• Anwendung der Algorithmen auf praxisnahe Aufgabenstellungen, wobei Stabilitäts- und Spannungsprobleme behandelt werden.

Heft 3
Neue Wege im Stahlbau - Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Graße zum 65. Geburtstag

Kurzbeschreibung. Zum 65. Geburtstag von Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Graße ehren ihn anerkannte Kollegen und Wegbegleiter mit Fachvorträgen und beschreiben „Neue Wege im Stahlbau“ – wobei sich das neue Normenkonzept „Eurocode“ wie ein roter Faden durch die Aufsätze zieht. Auszug aus dem Inhalt:

• Worin liegen die Vorteile der Eurocodes für den Stahlbau?
  von Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Sedlacek und Dr.-Ing. Christian Müller
• Zuverlässigkeitsnachweis von Stahltragwerken – von deterministischen zu probabilistischen Verfahren
  von Prof. Dr.-Ing. Pavel Marek, DrSc., FEng
• Erweiterung bruchmechanischer Ermüdungsnachweise für Nietkonstruktionen
  von Dr.-Ing. Klaus Brandes
• Überkritisches Tragverhalten ausgesteifter Blechfelder von Stahlbrücken mit Bezug auf DIN-Fachbericht 103, Kapitel III
  von Prof. Dr.-Ing. Gert Albrecht, Dr.-Ing. Joseph Ndogmo
• Umsetzung der DIN-Fachberichte anhand des Pilotprojektes „Seidewitztalbrücke“ – Beispiele der Verbindung von Forschung und Praxis
  von Dr.-Ing. Karsten Geißler

Heft 2
Manfred Curbach (Hrsg.): Rissbreitennachweise an Stahlbetonbauteilen

Kurzbeschreibung. In diesem Heft werden zwei Arbeiten des Instituts für Massivbau vorgestellt, die sich mit dem Nachweis der Rissbreite beschäftigen.
Rissverhalten von Kreisquerschnitten
Bei Kreisquerschnitten wie z. B. Pfählen wird häufi g der Nachweis der Rissbreite vernachlässigt. Dieser Nachweis kann u. U. jedoch maßgebend werden, wenn es sich um vorwiegend Momentenbeanspruchte Bauteile handelt. In diesem Beitrag werden daher alle Grundlagen für den Rissbreitennachweis an Kreisquerschnitten bereitgestellt, da in der aktuellen Normung diese Angaben fehlen.
Der Fraktilwert von Rissbreitenberechnungsmodellen (und andere Mysterien)
Der charakteristische Wert der Rissbreite stellt einen Fraktilwert dar, der in den bisherigen Veröffentlichungen weitestgehend unbeleuchtet bleibt. Der derzeitige Kenntnisstand reicht jedoch aus, um Aussagen über die wahrscheinliche Rissentwicklung zu treffen. Im Umfeld dieses Ansatzes bestehen jedoch viele „Fußfallen“, so dass trotz verfeinerter, statistisch hinterlegter Berechnungsansätze große Fehlerquellen bestehen. Der Beitrag zeigt auf, welche Fraktilwerte bzw. Modellsicherheiten durch die besprochenen Modelle abgebildet werden können und diskutiert Lösungen für den Grenzbereich dieser Modelle.

Heft 1
Dirk Proske: Beitrag zur Risikobeurteilung von alten Brücken unter Schiffsanprall

Kurzbeschreibung. Die vorliegende Arbeit untersucht die Sicherheit alter Brücken über Binnenschifffahrtsstraßen in Deutschland bei einem möglichen Schiffsanprall. Dazu wurden exemplarisch zwei historische Brücken analysiert. An beiden Bauwerken erfolgte zunächst eine Bauwerkserkundung mit materialtechnischen Untersuchungen. Die Materialeigenschaften wurden im Ergebnis als Zufallsvariablen beschrieben. Auch der mögliche Anprall von Schiffen wurde als Zufallsvariable behandelt. Für die rechnerische Untersuchung des Verhaltens der Brücken beim Anprall wurden dynamische FE-Berechnungen durchgeführt. Der Nachweis der Tragfähigkeit der Brücken erfolgte überwiegend für das Schubversagen im Pfeiler. Weiterhin wurden in das verwendete FE-Programm probabilistische Berechnungsverfahren integriert, damit die streuenden Eingangsgrößen bei der Berechnung berücksichtigt werden konnten. Neben der Untersuchung der Brücken im Originalzustand wurden auch verschiedene Verstärkungsmöglichkeiten betrachtet. Die Berechnungen zeigten, dass die Zielwerte der Sicherheit in Form der operativen Versagenswahrscheinlichkeit bei den unverstärkten Brücken nicht eingehalten sind. Es wurde darum im Anschluss der Versuch unternommen, den Sicherheitsnachweis mit Risikoparametern zu erbringen. Dafür wurden verschiedene Risikoparameter diskutiert.

Alte Schriftenreihe des Institutes

Bis 2003 gehörten die beiden Professuren des Institutes für Massivbau zum Institut für Tragwerke und Baustoffe. Aus diesem Grund finden Sie hier auch alle Hefte der Schriftenreihe des Institutes für Tragwerke und Baustoffe. Die einzelnen Hefte können kostenfrei bei uns bezogen werden (solange der Vorrat reicht). Ihre Bestellungen richten Sie bitte an das Sekretariat.

• Heft 1
  Jahresmitteilungen 1994
• Heft 2
  Karsten Geißler: Beitrag zur probabilistischen Berechnung der Restnutzungsdauer stählerner Brücken. 1995 – Dissertation
• Heft 3
  Jahresmitteilungen 1995
• Heft 4
  Jahresmitteilungen 1996
• Heft 5
  Jahresmitteilungen 1997
• Heft 6
  Ehrenkolloquium Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stritzke zum 60. Geburtstag
• Heft 7
  Jahresmitteilungen 1998
• Heft 8
  Ehrenkolloquium Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Graße zum 60. Geburtstag
• Heft 9
  Jahresmitteilungen 1999
• Heft 10
  Bösche, Thomas: Verwendung von Bitumschichten im Massivbau - Möglichkeiten für den Einsatz und die Berechnung. Dissertation 2000
• Heft 11
  Tagungsband anläßlich 25 Jahre Otto-Mohr-Laboratorium. 1. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen. 30.3.2000
• Heft 12
  Jahresmitteilungen 2000
• Heft 13
  Festschrift Prof. Dr.-Ing. E. h. Helmut Bomhard zum 70 Geburtstag
• Heft 14
  Steffen Leihkauf: Geometrisch und physikalisch nichtlineare Statik räumlicher Stabtragwerke aus Stahl unter Berücksichtigung realer Anschluss- und Aussteifungsbedingungen. Dissertation
• Heft 15
  Jahresmitteilungen 2001
• Heft 16
  Wolfram, Knut: Zum Einfluss von Druckspannungen auf die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauteilen. Dissertation 2002
• Heft 17
  Ehrenkolloquium Prof. Dr.-Ing. habil. Heinz Opitz 2. Symposium Untersuchung von Baukonstruktionen. 26.9.2002
• Heft 18
  Jahresmitteilungen 2002
• Heft 19
  Festkolloquium Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stritzke zum 65. Geburtstag

• Bemessung von Kreisquerschnitten Kreis_Riss.zip
• Datenbank mehraxial

• Kühn, Tino: Experimentelle Grundlagen für die meso- und makroskopische Modellierung von Beton bei hohen Belastungsge­schwindigkeiten. 02/2020
• Bochmann, Jakob: Carbonbeton unter einaxialer Druckbeanspruchung. 06/2019
• Quast, Matthias: Betondruckfestigkeit unterzweiaxialer dynamischer Belastung. 07/2019
• Ehlig, Daniel: Tragverhalten von Carbonbeton als Biegeverstärkung von Stahlbetonplatten unter Brandbelastung. 12/2018
• Panteki, Evmorfia: Verbund zwischen Beton und Bewehrung bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten: Eine Finite-Elemente-Analyse struktureller Effekte. 07/2018
• Zobel, Robert: Verbundmodellierung von Beton- und Spannstahl unter Querzug. 12/2017
• Wilhelm, Sebastian: Einsatz von UHPC-Druckgehäusen zum Schutz vor extremen Umgebungsbedingungen der Tiefsee. 12/2017
• Dimmer, Michael: Softwaresystem zur Planungsunterstützung im Straßenbrückenbau. 10/2017

• Käseberg, Stefan: Verstärkung von Stahlbetonstützen mit Kreisquerschnitt durch Umschnürung mit CFK-Werkstoffen, 2016

• Wilhelm, Tobias: Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion. 11/2014
• Lorenz, Enrico: Endverankerung und Übergreifung textiler Bewehrungen in Betonmatrices. 12/2014
• Schacht, Gregor : Experimentelle Bewertung der Schubtragsicherheit von Stahlbetonbauteilen. 09/2014
• Ritter, Robert: Verformungsverhalten und Grenzflächen von Ultrahochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung. 12/2013 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-132747
• Ritter, Laura: Der Einfluss von Querzug auf den Verbund zwischen Beton und Betonstahl. 11/2013 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-132733
• Schröder, Steffen: Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen. 12/2012 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-103866
• Schladitz, Frank: Torsionstragverhalten von textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen. 12/2011 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-81686
• Brückner, Annett: Querkraftverstärkung von Bauteilen mit textilbewehrtem Beton. 12/2011  URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-85729
• Lindorf, Alexander: Ermüdung des Verbundes von Stahlbeton unter Querzug. 12/2011 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-83503
• Kitzig, Mirko: Eine anisotrope, schädigungsmechanische Materialbeschreibung zur Simulation des Materialverhaltens unbewehrter Betonstrukturen. 10/2011
• Jesse, Dirk: Tragverhalten von textilbewehrtem Beton unter zweiaxialer Zugbeanspruchung. 12/2010 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-69387
• Hartig, Jens Uwe: Numerical investigations on the uniaxial tensile behaviour of Textile Reinforced Concrete. 01/2011 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-66614
• Michler, Yen Le: Entwicklung eines Versuchstandes zur zweiaxialen Beanspruchung von textilbewehrten Beton. 02/2009 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-25129
• Weiland, Silvio: Interaktion von Betonstahl und textiler Bewehrung bei der Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton. 12/2009 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37944
• Scheerer, Silke: Hochleistungsleichtbeton unter mehraxialer Druckbeanspruchung. Eine experimentelle Analyse. 11/2009 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-33407
• ...
• Pröchtel, Patrick: Anisotrope Schädigungsmodellierung von Beton mit Adaptiver Bruchenergetischer Regularisierung. 07/2008 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1224751435667-29771
• Speck, Kerstin: Beton unter mehraxialer Beanspruchung – Ein Materialgesetz für Hochleistungsbetone unter Kurzzeitbelastung. 01/2008 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1216628091575-43714
• Bösche, Anna: Möglichkeiten zur Steigerung der Biegetragfähigkeit von Beton- und Stahlbetonbauteilen durch den Einsatz textiler Bewehrungen – Ansatz für ein Bemessungsmodell. 09/2007 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1197896918623-70942
• Ortlepp, Regine: Untersuchungen zur Verbundverankerung textilbewehrter Feinbetonverstärkungsschichten. 07/2007 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1187166738380-68700
• Ortlepp, Sebastian: Zur Beurteilung der Festigkeitssteigerung von hochfestem Beton unter hohen Dehngeschwindigkeiten. 2007 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1178975771936-21973
• Hampel, Torsten: Experimentelle Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung. 2006 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1168424399352-63668
• Michler, Harald: Schubdübel–Shear Lugs – Ein Modell zur Berechnung von Einbauteilen mit Schubdübeln. 2006 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1181553805119-34040
• Eckfeldt, Lars: Möglichkeiten und Grenzen der Berechnung von Rissbreiten in veränderlichen Verbundsituationen. 2005 URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1138179912681-09751
• Jesse, Frank: Tragverhalten von Filamentgarnen in zementgebundener Matrix. URL: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1122970324369-39398
• Proske, Dirk: Beitrag zur Risikobeurteilung von alten Brücken unter Schiffsanprall. 2004
• Tusche, Jens: Ein Beitrag zu Spannungsumlagerung bei Zweifeldträgern mit Betonverbundquerschnitt. 2002