Der Durchstanznachweis stellt bei der Bemessung von Flachdecken infolge der konzentrierten, punktförmigen Lasteinleitung oftmals den konstruktiv bestimmenden Nachweis dar. Bei unregelmäßigen Deckensystemen oder Belastungen treten zudem ungleichmäßige Schubspannungsverteilungen im Durchstanzbereich auf. In der Tragwerksplanung stellt sich hierbei oft die Frage, wie die ungleichmäßige Schubspannungsverteilung beim Durchstanzen am zweckmäßigsten und mit vertretbarem Aufwand berücksichtigt werden kann. Die direkte Bestimmung der Schubspannungsverteilung in Rundschnitten mittels FE-Verfahren wird im aktuellen Eurocode 2 nicht explizit ausgeschlossen, aber auch nicht genauer beschrieben. Hier gibt es entsprechenden Freiraum bei der Bemessung für den Tragwerksplaner, aber auch Unklarheiten bei der Interpretation der Ergebnisse. In diesem Beitrag werden FE-Lösungen zur Bestimmung des Lasterhöhungsfaktors &bgr; oder zur direkten Berücksichtigung der ungleichmäßigen Schubspannungsverteilung vorgestellt und anhand eines Anwendungsbeispiels analysiert. Abschließend werden Empfehlungen und Modellierungshinweise zur pragmatischen und möglichst realistischen Bestimmung des Lasterhöhungsfaktors &bgr; zur Berücksichtigung von Knotenbiegemomenten gegeben.

Punching shear in irregular flat slab systems - Recommendations for modeling and design
The punching shear verification is often the decisive verification in design due to the concentrated load introduction. Moreover, uneven shear stress distributions often occur in the punching shear area as result of irregular flat slab systems or eccentric loads. In structural design it is often questionable, how a non-uniform shear stress distribution can be considered with acceptable effort. The direct determination of the shear stress distribution along the control perimeters using FE methods is not explicitly excluded in the current Eurocode 2 but is also not described in more detail. This gives considerable freedom in design for the structural engineer, but also ambiguities for interpreting the results. In this paper, FE approaches for determining the factor &bgr; or for directly considering the non-uniform shear stress distribution are presented and analyzed based on an application example. Finally, recommendations and modelling advice are given for the pragmatic and, as far as possible, realistic determination of factor &bgr; for consideration of unbalanced moments.

Bei der Formoptimierung wird die äußere Gestalt eines Bauteils entsprechend dem vorherrschenden Kraftfluss gewählt. Hierdurch lassen sich bei gleichem Materialeinsatz große Laststeigerungen erzielen bzw. bei gleicher Tragfähigkeit hohe Materialeinsparungen. Im vorliegenden Beitrag wird eine Formoptimierung für außermittig beanspruchte Stützen vorgestellt, bei denen die Biegebeanspruchung aus einer Rahmenwirkung des Tragsystems resultiert. Dies ist z. B. in Randstützen typischer Stahlbetonskelettbauten der Fall, wie sie üblicherweise bei Wohn- und Geschäftshäusern zum Einsatz kommen. Das im Beitrag vorgestellte Formoptimierungsverfahren kann auf Stützen mit einem beliebigen Verhältnis von Momenten- zu Normalkraftbeanspruchung angewendet werden, unter Voraussetzung eines eintretenden Materialversagens. Ergebnisse zur Formoptimierung bei einem Stabilitätsversagen wurden für zentrisch gedrückte Stützen bereits gesondert veröffentlicht. Die Optimierung selbst erfolgt iterativ an einer über die Höhe segmentierten Stütze unter dem Kriterium, einen gleichmäßigen Spannungszustand im Bauteil zu erreichen. Mithilfe einer experimentellen Überprüfung an 3,3 m hohen Stützen konnte das gewählte Berechnungs- und Optimierungsverfahren verifiziert werden. Neben den Versagenslasten wurden an ausgewählten Punkten zudem die Betondehnungen sowie das Verformungsverhalten analysiert und bewertet.

Shape optimisation of eccentrically loaded columns - theory and experimental verification.
In shape optimisation, the external shape of the structural component is adapted to the predominant force flow. In this way, large load increases can be achieved with the same material use, or high material savings can be achieved with the same load-bearing capacity. In this paper, a shape optimisation for eccentrically loaded columns is presented, where the bending stress results from a frame effect of the load-bearing system. This is the case, for example, in edge columns of typical reinforced concrete skeleton structures, as they are usually used in residential and commercial buildings.
The shape optimisation method presented in the article can be applied to columns with an arbitrary ratio of a moment-normal force loading, provided that a material failure occurs. Results for shape optimisation in the case of a stability failure have already been published separately for centrically pressed columns. The optimisation itself is carried out iteratively on a column segmented over the height under the criterion of achieving a uniform stress state in the component. With the help of an experimental check on 3.3 m high columns, the selected calculation and optimisation method could be verified. In addition to the failure loads, the concrete strains and the deformation behaviour were also analysed and evaluated at selected points of the specimen.

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Becken aus Beton im Zuge von Bundesfernstraßen sind in der ZTV-ING geregelt. Unter Berücksichtigung des aktuellen Stands der Technik und der zwischenzeitlich vorliegenden Erfahrungen der Straßenbauverwaltungen sowohl hinsichtlich des Baus als auch des Betriebs von Becken und Pumpenhäusern sollte die Zuordnung dieser Bauteile zu Expositionsklassen überdacht werden. Im vorliegenden Beitrag werden die bei Becken aus Beton relevanten Umwelteinwirkungen differenziert betrachtet und die Hintergründe für eine mögliche Anpassung der bisherigen Festlegungen erläutert. Bei einer globalen Kategorisierung sind nach den heutigen Regelungen viele Bauteile solcher Becken formal der Expositionsklasse XF4 zuzuordnen, woraus sich dann unmittelbar die zwingende Verwendung von LP-Beton ableitet. Differenzierte Betrachtungen, unter Einbeziehung spezifischer Randbedingungen und langjähriger Erfahrungen, lassen aber auch die Verwendung von Betonen ohne künstlich eingeführte Luftporen zu.

Concrete basins according to ZTV-ING
Concrete retention basins within the German federal highways network are regulated in ZTV-ING. Taking into account the current state of the art and the experiences of the road administration with regard to the construction and operation of such basins and pump houses, a new assignment of the exposure classes for these components should be appropriate. This article takes a differentiated view on the relevant environmental impacts of concrete basins and explains the background for possible modifications to be made in a new ZTV-ING. For example, in case of a global categorization, many components would have to be formally assigned to the exposure class XF4, from which the mandatory use of air-entrained concrete would then be directly derived. However, differentiated considerations, considering specific boundary conditions and many years of experience, also allow the use of concretes without air entraining agents.

Beton (NPC) ist weltweit der am häufigsten verwendete Baustoff, der in Form von Fertigteilen zudem ein hohes Entwicklungspotenzial in Herstellung, Kreislauffähigkeit und Dauerhaftigkeit sowie auch in Bezug auf Ressourcen- und Energieeffizienz aufweist. Eine mögliche Weiterentwicklung, die dieses Entwicklungspotenzial subsummiert, stellen unterschiedliche Hochleistungsfertigteile aus dem Werkstoff Ultra High Performance Concrete (UHPC) sowie Vollfertigteile in hybrider Bauweise dar. Bei materialgerechter Anwendung können im direkten Vergleich von UHPC mit der Ortbetonbauweise Einsparungen von bis zu 85 % an Ressourcen (R) und bis zu 65 % an Energie (GWP = CO2e = E) erreicht werden und dies mit dem bereits vorhandenen Technologiestand. Es wäre damit bei entsprechender Anwendung dieser Hochleistungsfertigteile eine sofortige Reduzierung des Ressourcen- und Energieverbrauchs in unseren zukünftigen Neubauten möglich. Die hohe Dauerhaftigkeit des Werkstoffs UHPC und der Einsatz modularer Vorfertigung in der Herstellung komplettieren die Vorteile. Nur wenn wir mit den bereits vorhandenen Technologien und Innovationen bereit sind, sofort Maßnahmen zur Ressourcen- und Energieeffizienz umzusetzen, können wir die stringenten Vorgaben der Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) zur Emissionsreduzierung auch einhalten und lediglich das branchenmäßig zur Verfügung stehende Restbudget bis hin zur Klimaneutralität aufbrauchen. Es wird mitunter auch eine wesentliche Aufgabe der Politik sein, diese Vorgaben nicht nur für die erneuerbaren Energieemissionen (PERT), sondern insbesondere auch für nicht erneuerbaren oder grauen Energieemissionen (PENRT) am Bausektor durch Reglementierungen rasch umzusetzen. Die Graue-Energieemission (PENRT) unserer Bestandsbauwerke weist bereits einen Anteil von ca. 25 % der Gesamtemissionen mit einer stark steigenden Tendenz auf, da das Bauaufkommen zukünftig nicht abnehmen wird. Wir sollten den Mut haben, bereits vorhandene Technologien in Neubauten umzusetzen, wo Planer und Fertigteilhersteller in der Auswahl des Materials, der Struktur und der Herstellung von Bauteilen einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Grauen Energie leisten können. Dieser Bericht zeigt anhand einiger innovativer Hochleistungsfertigteile, wie Dach-, Decken-, Wand-, Stiegen- und Balkonelemente des Hochbaus, die Vorteile gegenüber einer gängigen Ortbetonbauweise in Bezug auf Kreislauffähigkeit, Dauerhaftigkeit sowie das mögliche Einsparungspotenzial im Ressourcen- (&Dgr;R) und Energieverbrauch (&Dgr;E). Anhand eines konkreten Anwendungsbeispiels, bei dem Hochleistungsfertigteile in einem Wohnungsgebäude zur Anwendung kommen, sind konkrete Einsparungsmengen in t CO2e angegeben. Es zeigt eindrucksvoll, dass mit der Umsetzung bereits vorhandener Technologie maßgebliche Veränderungen im Emissionsverhalten von Gebäuden möglich sind, erfordert, jedoch von den Beteiligten ein Wählen, Wollen, Wagen und ein Wiederholen. Diesbezüglich sind wir alle gemeinsam aufgefordert, einen Beitrag zu leisten.

High performance precast elements for building constructions - A contribution to the disruptive change of mineral components
Concrete (NPC) is the most commonly used building material worldwide, which also has great development potential in terms of resource and energy efficiency as well as in terms of production, recyclability and durability. A possible further development that sums up this development potential is high-performance precast elements from concrete and steel composit as well as from the material ultra-high-performance concrete (UHPC). When used appropriately to the material, savings of up to 85 % in resources and up to 65 % of GWP (GWP = E = CO2e) can be achieved. With appropriate application, an immediate reduction in resource and GWP- consumption in new buildings would be possible. The high durability of the UHPC material and the use of modular prefabrication in production add to the advantages. We can only meet the stringent requirements of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) via the residual budget available for the industry up to climate neutrality if we are ready to immediately implement measures for resource and climate efficiency with the technologies that are already available. It will sometimes be a major task of politics to quickly implement these requirements for the construction industry through regulations. The embodied energy (PENRT) of our constructed buildings already accounts for approx. 25 % of global CO2e consumption with a strong upward trend and we builders, especially planners and prefabricated part manufacturers, are required to select the material, the structure and the production of components to make an immediate contribution. This report uses innovative high-performance prefabricated structural elements to show the advantages over conventional reinforced concrete construction in terms of recyclability, durability and potential savings in resource and GWP consumption for roof, ceiling and wall elements as well as staircase and balcony elements. Concrete amounts of savings can be specified in t CO2e on the basis of a concrete apartment prototype that is manufactured with these high-performance prefabricated parts. The implementation of existing technologies can lead to significant changes in the construction industry and requires choose, want, courage and repeat on the part of those involved. In this regard, we are all called upon to make a contribution together.

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Nachrichten:
Bayerischer Ingenieurpreis 2023 vergeben
Ein hervorragender Abschluss - FDB-Förderpreis für Studierende des Wintersemester 2022/2023 wurde an der Hochschule Bochum verliehen
Nachfrage nach EPD weiter auf Rekordniveau

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The 27 km long second track between Divaa and Koper is one of Slovenia's most important infrastructure projects and includes eight tunnels with a total length of approx. 20.5 km. At the portal of the service tunnel in Mlinarji, slopes and embankments needed reinforcement. To do that, DSI Underground supplied galvanized DSI Hollow Bar Anchors R32-280 and R32-400 in lengths of 6, 9, and 12 m. (photo: DSI Underground)
Die 27 km lange zweite Bahnstrecke zwischen Divaa und Koper ist eines der größten Infrastrukturprojekte in Slowenien und beinhaltet den Bau von acht Tunneln mit einer Gesamtlänge von rund 20,5 km. Am Portal des Servicetunnels in Mlinarji musste eine Stützmauer errichtet und Böschungen rückverankert werden. DSI Underground lieferte dazu verzinkte DSI-Hohlstabanker mit Korrosionsschutz R32-280 und R32-400 in Längen von 6, 9 und 12 m. (Foto: DSI Underground)

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First tunnel boring machine goes into action at Brenner “Sill Gorge-Pfons” - Andrehen der ersten Tunnelbohrmaschine am Brenner-Baulos Sillschlucht-Pfons
Deutsche Bahn starts tunnelling for Wendlingen “big bend” - Deutsche Bahn startet Vortrieb für Große Wendlinger Kurve
Renaturalisation of Lake Uri using tunnel spoil - Renaturierung des Urnersees mit Tunnelausbruchmaterial
New estimate for total cost of the Brenner Base Tunnel - Neue Schätzung der Gesamtkosten für den Brenner Basistunnel
Contract awarded for H53 “Pfons-Brenner” - Zuschlag für Baulos H53 Pfons-Brenner erteilt
2nd European short course “Grouting Fundamentals & Current Practice” in Munich - Zweiter europäischer Short course “Grouting Fundamentals & Current Practice” in München
Call for papers - Topics for the next issues of Geomechanics and Tunnelling - Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

The Klang Valley Mass Rapid Transit (KVMRT) project involves the construction of an urban passenger transport system, i.e., Mass Rapid Transit (MRT) system, together with the existing urban rail network, will form the backbone of the public transport system in the Greater Kuala Lumpur/Klang Valley region in Malaysia. The first MRT line implemented is the 47 km Kajang Line, of which 9.5 km is underground tunnels with seven underground stations. Construction of the line began on 8 July 2011 and achieved the full line opening on 17 July 2017. The second MRT line-Putrajaya Line-began fully operations on 16 March 2023, stretches from Sungai Buloh to Serdang and ends at Putrajaya for a length of 57.7 km, of which 13.5 km is underground tunnels with 10 new underground stations. Like all other metro underground stations/tunnels designed as part of the urban city, the KVMRT underground construction faces challenges from a technical (engineering design and construction) as well as social (environmental and land related) point of view. Needless to say, underground construction in Klang Valley is intensified with the inherent geotechnical challenges presented by complex ground conditions ranging from hard granite, heterogeneous Kenny Hill formation and extreme karstic limestone with fully developed weathered profiles to soft recent deposits including alluvium and mine tailing that is under-consolidated in places due to past mining activities. The development of this large-scale infrastructure project has not only opened up tremendous works and new frontier for tunnelling and geotechnical engineering in Malaysia, but it also provided a wealth of information of unique geotechnical challenges/accomplishments as well as technology breakthrough and design innovation in underground engineering. This article discusses some aspects of geotechnical challenges and interesting lessons learnt as well as numerous innovations embedded into this highly complex urban underground construction project.

The MRT Orange Line construction works in Bangkok are more complicated than works in earlier projects. As the tunnel alignment passes through the congested urban areas in the city, it either clashes with or passes beneath several existing structures. Underpinning works are then required. Assessment of movement of ground and structure plays an important role in the project. The rebound of piezometric pressure in sand layers that is being developed poses a major point of difficulty in the excavation and underground structure design and construction. Groundwater control measures become a crucial issue in MRT Orange Line project that leads to difficulties in deep MRT station excavations. To control base instability, various methods (e.g., cut-off wall, staged excavation) are introduced and presented in this article.

The Bangkok MRT Orange Line East Project consists of 6 km long twin tunnels and seven stations. The tunnel alignment runs along one of the most congested road corridors of the city. Due to adverse conditions of limited road right of way, obstructions from existing structures such as buildings, infrastructure, tunnels, and other utilities, the design and construction of the tunnel require careful consideration and implementation of excavation works to limit excessive ground movements and mitigate the potential impacts on existing structures. This article presents the concepts and procedures in detail on assessing the impact on each type of adjacent structure due to tunnel construction which contribute to the successful completion of the MRT Orange Line Project. Additionally, some mitigation measures for critical cases are highlighted.

The EPB shield tunnelling for mass rapid transit (MRT) Line 1 of Ho Chi Minh City (HCMC) is the first tunnel excavation in Vietnam to use a tunnel boring machine (TBM). A comprehensive instrumentation programme was developed for safety control and to obtain a better understanding of the characteristics of induced ground movement and the forecasts. The observed ground surface settlement is summarized and interpreted with respect to the tunnelling operation parameters. The settlement trough is compared with the forecast data by applying the empirical Gaussian function and numerical 2D finite-element analysis (FEA). The trough width parameter in the city's sandy subsoil is determined. The relation between the volume loss of the ground surface and that of the tunnel (contraction ratio) is identified. The result of the investigation is useful for future shield tunnel projects in HCMC and elsewhere in Vietnam.

Map Kabao Tunnel is a significant part of the track doubling project for the railway line connecting Bangkok to Northeast Thailand. The 5.2 km-long twin-tube tunnel makes is the longest railway tunnel in Thailand. The conventional tunnelling method was used to excavate the tunnel through complex geological conditions consisting of thrusted and folded carbonate and clastic sedimentary rocks. While encountering a few incidents of tunnelling difficulties caused by the poor quality of the rock mass attributed to weathering, sheared discontinuities, and karst features, the construction of the tunnel was ultimately successful and was completed in 2023. This article provides a comprehensive analysis of the lessons learned from the design and construction of this mountain rail tunnel project.

A huge cavern in a zone of thrusted and sheared clastic sedimentary rocks was encountered during drill and blast (D&B) and tunnel boring machine (TBM) excavation of water transfer tunnel in Thailand. The cavern floor made of thick and loose pile of fallen rock blocks hampered the advance of the TBM through it. Because the size of the cavern was large (50 m × 40 m) and the extent of the thickness of the pile of rock blocks could not be precisely determined, the adopted ramification was to solidify a zone of loose rock fragments around the tunnel alignment. This measure is to allow a safe TBM excavation passing the cavern and ensure the long-term function of the segmented concrete-lined tunnel to convey water without problem of loss from subsidence damage. The scheme of the solidification consisted of staged grouting that began with polyurethane (PU) foam grouting to form a bottom barrier of the intended cement grout zone. It was followed large void filling by flowable concrete and then cement injection for the remaining smaller voids. The work that took 8 months to complete started with the excavation of a bypass adit to the front of TBM cutterhead as an access to the cavern and the installation of dewatering and ventilation systems to the cavern so that the grouting work could be made.

Urban tunnel construction is often performed in congested areas with many buildings and historical structures nearby. With respect to developing countries, such as Vietnam, the lack of as-built drawings of existing buildings is a big challenge for urban tunnel development. There are a lot of private buildings in downtown are low rise, with many kinds of shallow foundations (from bamboo bar, brick mat, lean concrete mat, pre-casted concrete piles...) that add to the challenge of finding correct data. Consequently, one must find suitable and reasonable technology for the soil strengthening works in order to prevent the harmful impacts to the third -party properties and the tunnel structure itself. This paper introduces the inclined big-diameter jet-grouted column (iBDJ) technique that was recently applied with success in Hanoi Metro Line No3 project in Vietnam. This technique for protecting historical sensitive buildings that are in fuzzy of foundation information can be extended to urban tunnel projects in Vietnam and other countries which have similar conditions.

This article is a summary of the available research works of cast-in-place deep-seated bored piles in Myanmar. Instrumented static pile load test results are analyzed, discussed, and updated. The information contained in the article is mainly from the construction projects of private sectors constructed in Yangon and extended study of previous work on current practices of deep foundations and deep excavation Works in Myanmar.

Slope stabilisation using permanent hollow bar anchors - Böschungssicherung durch permanente Hohlstabanker

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Entworfen vom britischen Architekten David Chipperfield, wurde im Juli 2017 das Carmen Würth Forum am Standort in Künzelsau eröffnet. Den Abschluss fand das Konzept mit dem 2020 fertiggestellten “Museum 2”. Es ergänzt den ersten Bau auf 5500 m2 Gesamtfläche um einen flexibel nutzbaren Konferenzbereich für 700 Personen und ein Kunstmuseum mit Café und Foyer. Das Carmen Würth Forum bietet mit dem Großen und dem Reinhold-Würth-Saal vielfältige Veranstaltungsmöglichkeiten. Das Außengelände ist geeignet für Veranstaltungen mit bis zu 10.000 Personen. Die Ausrichtung der Gebäude ermöglicht den Blick in die Weite der hohenlohischen Landschaft und in den erweiterten Skulpturengarten rund um das Carmen Würth Forum mit Arbeiten international renommierter Bildhauerinnen und Bildhauer.
(Foto: Würth)

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