8. Essener Fachgespräch Endlagerbergbau
World Tunnel Congress 2019 zeigt das Potenzial unterirdischer Infrastrukturen

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If you are looking for long-lasting, large-area rendered facades with elegant stucco mouldings and bosses, you don't need stresses. The decisive factor here is a high-performance render with matched system layers. And more so if architectural design and constructional details for style reasons do not assist stress relief and weather protection. The residential and office building in Bünde presents itself prestigious and quite without stress due thanks to the innovative it technology of Schwenk Putztechnik (photo: Andres Gomez/Schwenk Putztechnik)

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In Germany manufacturing and distribution of bricks care for direct employment of about 10,000 persons. Procurement of preliminary work and the utilisation of the payed salaries, social security contributions, taxes, and profits secure more than further 25,000 jobs. It can be assumed that a substitution of masonry by other building materials is not possible in the near term, since the masonry has increased its market share in the past few years even slightly. Thereby the masonry participates in the added value based on the shell construction of buildings in the amount of 32.4 billion Euro, and in the employment of 480,000 working people. The expansion of these buildings leads to further added value in the amount of 39 billion Euro and further employment of 691, 000 employees.
In the year 2016 in total, the construction of buildings with masonry has led to an overall economic added value amounting to more than 70 billion Euro and to an employment of about 1.17 million persons. Masonry products form the basis of this added value and employment, without which the construction of the buildings would not be possible.

Building prices and construction costs for housing construction in Germany are growing dynamically. The main cost drivers are still legal, normative and other regulations that are generally drawn up at federal level. However, the trend in building prices also shows that intense building activity is also affecting prices. This trend is also complex: the trend in the groups of trades concerned with carcass work can be categorised between the rate of inflation and increased building prices. The price trend in the whole of technical completion, on the other hand, is disproportionate, and it is these completion trades (heating, ventilation, sanitation and electrical) that are actually driving construction costs. Building materials for primary construction of our residential buildings are also developing at different rates. Masonry falls within the sphere of the general growth rate of prices, while reinforced concrete and wood are much higher. This overall trend shows the finiteness of supposedly simple solutions for accelerating the rate of construction in housing construction. Serial building can only offer a niche solution. Far more intelligent is the use of standardised construction, i.e. repetition of ideal ground plans, development types and standardised buildings that can be adapted to the conditions at each site. Furthermore, it is clear that the use of masonry construction in a multi-floor residential building is still the most economical type of building to construct in Germany.

Masonry building is subject to the consequences of societal developments just as much as any other industry. Demographic change and digitalisation in particular will be disruptive and change the industry significantly. While demographic change will mostly generate challenges, digitalisation offers many opportunities, especially for the coping with developments due to demographic change, such as the lack of skilled workers. One of these opportunities is represented by robots for masonry building. This paper provides an overview of the current status of masonry robots and analyses the special requirements for masonry robots in the German market.

Internationally different classification schemes are available for the assessment of structural damage due to the different natural hazards. Due to their heterogeneity, these classification schemes are insufficiently suited for the consideration of damage in the sense of a multi hazard approach.
A unified system is necessary for the evaluation of the building vulnerability and the damage prognosis due the different natural hazards. The unified system transfers repeatedly observed damage patterns into a scheme of damage grades. With this instrument, the structural damage can be uniformly evaluated and the relationship to the input parameters can be established.
Following the concept of the European Macroseismic Scale 1998 (EMS-98) for earthquake damage, it is distinguished between structural and non-structural damage to which characteristic damage patterns can be assigned in the form of damage grades.
A general classification scheme for building damage is presented, which enables a comparison of the damage due to the individual natural hazards. On the basis of real observed damage cases, the typical damage patterns for the natural hazards flood, tsunami and wind are highlighted and converted into harmonized classification schemes for damage grades.
For the first time, a harmonized set of instruments is available for evaluation of damage cases on a building stock as a result of different natural hazards according to criteria standardized in engineering terms. The outlook refers to the damage prognosis due to the different natural hazards and their possible sequences.

Until now, the standards framework for the energy-related balancing of buildings has concentrated on the operating/use phase of the building by using energy consumption or demand values as the essential parameters. Energy used for the production of the building materials, the building of the building and finally any disposal required are not included. The German government therefore formulated the target in their climate protection plan 2050 [1], published at the end of 2016, to further the use of sustainable building and insulation materials. Climate protection aspects before and after the period of use, i.e. emissions caused by the production, processing and disposal or recycling of the building materials, were to be taken into account on the basis of freely available eco-balance data. In addition, instruments for the greater integration of the lifecycle (“Cradle to Grave” or “Cradle to Cradle”) of building materials were to be investigated and included more in building design practice.

About 80 % of all products of the masonry industry in Germany are used for new residential building. If products for the refurbishment of masonry buildings are added to this, then over 85 % of all masonry products are used in residential building. Regarding residential building activity, it can be stated that about 73 % of all residential buildings in Germany are of predominantly masonry construction, with a slightly increasing tendency. Table 1 shows the development of market shares of the various construction methods reinforced concrete, masonry and timber over the years 2012 to 2017.

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Germany's best clay masonry buildings awarded / Deutschlands beste Ziegelbauten prämiert
Ulrich Finsterwalder Structural Engineering Award 2019 / Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2019

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Clemens Preisinger, Moritz Heimrath, Adam Orlinski, Arne Hofmann, Klaus Bollinger: Moderne Parametrik in der Tragwerksplanung
Werner Sobek: Planen und Bauen in Zeiten der Digitalisierung - das Beispiel des Kuwait International Airport
Markus Feldmann, Ronny Kühne, Sandro Citarelli, Uwe Reisgen, Rahul Sharma, Lukas Oster: 3D-Drucken im Stahlbau mit dem automatisierten Wire Arc Additive Manufacturing
Lorenz Erfurth: BIM im Stahlbau: Etablierte Arbeitsweisen und neue Wege
Moritz Heimrath, Martin Eppenschwandtner, Robert Vierlinger, Alexander Freund, Adam Orlinski, Clemens Preisinger, Arne Hofmann: Hyundai Motorstudio Goyang, Seoul
Samuel Pfenning, Sven Brunkhorst, Martin Mensinger, Jochen Zehfuß: Mindestverdübelung von Verbundträgern im Brandfall
Peter Wagner: Qualitative Evaluierung der Effizienz von Konstruktionstypen im Verbundbrückenbau
Karsten Geißler: Sicherheit, Robustheit, Duktilität, Ermüdungssicherheit und Dauerhaftigkeit der Tragwerke - eine Grundsatzdiskussion
Gerd Zimmermann, Frank Werner: Eisen und Stahl - Baumaterial der Moderne. Zur Architektur des beginnenden Industriezeitalters - Teil I

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Ein modernes Aluminiumwerk mit anspruchsvoller Gebäudetechnik. Es entstand 2018 für die Firma Hydro Aluminium in Grevenbroich unweit Düsseldorf binnen kurzer Zeit. Als Generalplaner war der Dlubal-Kunde pbr aus Osnabrück auch für die Tragwerksplanung verantwortlich. Dabei kam für die Bemessung der neuen Produktionshalle mit einer Konstruktion in Stahlgüte S 235 das Finite-Elemente-Programm RFEM von Dlubal zum Einsatz. (Foto: pbr)

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Moderne Stahl- bzw. Stahlverbundbrücken benötigen moderne Stahllösungen: Häufig spielen Dickbleche hier eine tragende Rolle, sei es im Einsatz als Gurtblech von schweren Brückenträgern oder als dickes Fahrbahnblech in einer Dickblechtrogbrücke. Je nach Einsatz erlauben Dickbleche eine effizientere Fertigung bzw. erhöhen die Nachhaltigkeit von Brückenbauwerken. Da heutzutage gerade Fertigungseffizienz und Dauerhaftigkeit zunehmend an Bedeutung gewinnen, führt dies bei Brücken zu einem Anstieg im Einsatz von Grobblechen mit größeren Blechdicken. Häufig jedoch stößt der Designer in der Planungsphase mit dicken Grobblechen an technische bzw. regulatorische Grenzen. Der vorliegende Aufsatz wird einige Lösungen für bestehende Hemmnisse im Einsatz dicker Grobbleche für den Brückenbau darstellen, z. B. verbesserte Machbarkeit dicker thermomechanisch gewalzter Stähle oder Erweiterung des vereinfachten Sprödbruchnachweises nach Tabelle 2.1 der DIN EN 1993-1-10. Die konsequente Ausnutzung dieser Möglichkeiten eröffnet eine Vielfalt neuer vorteilhafter Optionen in der Konstruktion von Straßen- und Eisenbahnbrücken.

Use of thick, heavy plates for bridge construction
Modern steel or steel composite bridges need modern solutions in steel: often, thick heavy plates play a crucial role in bridge building, possibly used as flange plate in heavy bridge beams or as thick deck plate in a trough bridge. Depending on the application thick heavy plates allow efficient fabrication or potentially increase the sustainability of a bridge construction. As today especially fabrication efficiency and durability gain importance, it leads to an increase in the application of thick heavy plates. However, the designer often reaches technical or regulatory limits when designing with thick heavy plates. This report will show some solutions to overcome these existing restraints, e.g. improved possibilities in the production of thick thermomechanically rolled steels or extension of the simplified brittle fracture analysis acc. to Table 2.1 of EN 1993-1-10. The consistent exploitation of these possibilities opens a variety of new advantageous options in constructing road or railway bridges.

Im Verkehrsnetz der Eisenbahnen des Bundes werden immer häufiger Ersatzneubauten für abgängige Brückenbauwerke erforderlich. Die Stützweiten der Überbauten liegen meist unter 20 m. Infolge der geometrischen Zwänge aus den Gradienten der Verkehrswege auf und unter den Überbauten wurden die Trogbrücken mit dickem Fahrbahnblech entwickelt, da sie eine sehr geringe Konstruktionshöhe aufweisen. Dieser Artikel soll den verantwortlichen Ingenieuren den Stand der Regelwerke vermitteln und Hinweise sowie Planungsvorgaben aufzeigen.

Trough bridges with thick track plate - thick plate bridges: information for design and building
In the network of the federal railway, the replacement with new constructions becomes more and more important for older bridges. Usually the superstructures span less than 20 m. Because of the geometrical limitations for the gradients of the traffic routes above and below the superstructure the trough bridge with thick track plate was developed. This bridge type allows a very low construction height. This article is to inform the responsible engineers about the state of the regulations and to provide indications of design specifications.

Die Müngstener Brücke wird derzeit für eine weitere, langfristige Nutzung für die Streckenklasse CM 2 grundinstand gesetzt, maßgeblich verstärkt und in wesentlichen Teilen erneuert. Einen Großteil dieser Maßnahme stellte die zwischenzeitlich abgeschlossene Erneuerung der Fahrbahnbrücke mit der zugehörigen Auflagerung auf den darunterliegenden Gerüstbrücken dar. Die ursprünglich im Entwurf vorgesehene Lagerung musste während der Ausführungsplanung verworfen werden, da die Verdrehungen und Verschiebungen aus Eisenbahnbetrieb konstruktionsbedingt zu erheblichen, nicht nachweisbaren Zwangs- und Ermüdungsbeanspruchungen geführt hätten. Da die Lager auch nennenswerte Zugkräfte übertragen müssen, konnten die in Deutschland im Eisenbahnbrückenbau üblicherweise zum Einsatz kommenden Elastomer- und Kalottenlager nach DIN EN 1337 nicht zur Ausführung kommen. Vor diesem Hintergrund musste ein neuartiges Lager (ein sogenanntes Kompensationslager) entwickelt werden, welches in der Lage ist, unter Beachtung der hohen Steifigkeitsanforderungen und der beengten Platzverhältnisse die zyklischen Einwirkungen aus Eisenbahnverkehr bei Erfüllung aller kinematischen Randbedingungen dauerhaft zwängungsarm zu übertragen. Bei der Lösung wurde die Idee einer Bolzenverbindung aufgegriffen, bei der die unmittelbaren Verbindungen zwischen den Augenblechen und dem Bolzen durch standardisierte Maschinenelemente ausgeführt werden. Aufgrund der damit verbundenen Regelwerksabweichungen unterlag der neu entwickelte Lagertyp einer unternehmensinternen Genehmigung der DB Netz AG (UiG) und einer Zustimmung im Einzelfall (ZiE) durch das Eisenbahn-Bundesamt. Insgesamt wurden 126 Lager dieses Typs eingebaut, die seit Dezember 2014 im Betrieb sind.

Developement of a new type of structural bearing for railway brigdes
The railway bridge Müngsten is currently reinforced for a long-term usage for route class CM2. This includes especially the renewal of the railway decking including the bearings on the underlying truss bridge. The primary design of the bearings had to be rejected due to significant constraint- and fatigue loads caused by rotations and deflections through the rail loads. Additionally due to considerable lifting forces within the bearings, common elastomeric bearings or spherical bearings according to DIN EN 1337 could not be used. Based on this background a new type of bearing (a so-called compensating bearing) was developed, which is able to withstand the cyclic loading of rail loads while at the same time all demands are met due to stiffness, space and constraint reactions. Therefore a bolt type of connection with standardized industrial elements was designed. Because this type of bearing is not covered by any regulation code, the newly developed bearing had to get a specific approval by DB Netz AG and the Eisenbahn-Bundesamt. In total 126 bearings of this type are installed and since December 2014 operating under load.

Die Deutsche Bahn AG (DB) setzt derzeit das größte Programm zur Modernisierung ihrer Infrastruktur um. Zum Streckennetz gehören auch Tausende von Stahlbrücken. Eine Sanierung unter Berücksichtigung der Erneuerung des Korrosionsschutzes ist nicht nur wirtschaftlich nachhaltig, sondern sichert bei historischen Brückenbauwerken auch kulturelles Erbe. Moderner Korrosionsschutz von Eisenbahnbrücken aus Stahl ist eine anspruchsvolle Aufgabe und unterliegt den Anforderungen des Marktes. Hersteller von Beschichtungsstoffen und Verarbeiter müssen zahlreiche Regelwerke beachten, die aktuell unter Berücksichtigung des technischen Fortschritts überarbeitet werden.

Undergoing change: corrosion protection for steel railway bridges
The Deutsche Bahn AG (DB) is currently implementing its largest project to date to modernise its infrastructure. Thousands of steel bridges are part of this rail network. Renovation, while taking into account the renewal of corrosion protection, is not only economically sustainable, but also ensures the cultural heritage of historic bridge structures. The modern corrosion protection of steel railway bridges is a demanding task and is subject to market standards. Manufacturers of coating materials and processors must comply with numerous regulations, which are currently being revised to take technical progress into account.

Brücken mit kleiner und mittlerer Spannweite besitzen im deutschen Eisenbahnnetz eine wichtige Bedeutung. Aufgrund ihrer großen Anzahl ist es erforderlich, für die anstehenden Instandsetzungs- und Erneuerungsaufgaben Brückenlösungen zu finden, die zum einen wirtschaftlich vorteilhaft sind und sich zum anderen durch eine geringe Beeinträchtigung des Eisenbahnbetriebs auszeichnen. Dickblech-Trogbrücken weisen dabei in einem Spannweitenbereich bis zu 20 m viele Vorteile auf, die sich vor allem in sehr hohen Vorfertigungsgraden und den daraus resultierenden kurzen Bauzeiten manifestieren. Neben wirtschaftlichen Aspekten spielt das Verständnis des Tragverhaltens eine ebenso wichtige Rolle. Ermüdungsversuche an Groß- und Kleinbauteilen, kombiniert mit numerischen Untersuchungen, ermöglichen es, das Verständnis des Tragverhaltens deutlich zu verbessern und Planern zu helfen, wirtschaftliche und dauerhafte Konstruktionen zu entwerfen.

Comparison of railway trough bridges for decision making in the planning stages 2-4
Bridges with a small to medium span width are of great importance for the German railway network. Because of their high number it is necessary to find bridge solutions for the future rehabilitation and renewal actions which are economically advantageous and lead to low negative impacts from the railway operation. Thickplate-trough bridges with a span width up to 20 m show many benefits which manifest in very high levels of prefabrication and result in short erection periods. Next to economic aspects the understanding of the load-bearing behavior of trough bridges is important. Fatigue tests of large-scale and small-scale experiments combined with numeric analyses allow to gain a deeper insight in the load-bearing behavior and help consultants to design economic and durable constructions.

Die im Jahr 1904 errichtete Eisenbahnbrücke von Lanciau musste durch eine neue Brücke ersetzt werden, die eine durchgehende Schotterbahn ermöglicht. Die neue Brücke wurde mit der Idee entworfen, den Geist der alten Pont du Lanciau beizubehalten und diese als Fachwerkkonstruktion auszuführen. Allerdings wurde sie sowohl hinsichtlich ihrer Form (räumlicher Dreiecksbinder mit variabler Höhe) als auch ihrer Profilquerschnitte (Rohre) modernisiert. Eine auf dem Tragwerk aufgesetzte und mit den Obergurten verbundene Betonwanne wird genutzt, um die Steifigkeit der Brücke zu erhöhen. Pont du Lanciau ist damit eine der ersten Eisenbahnbrücken mit einem tragenden Fachwerk aus Hohlprofilen, das dank der kompakten, direkt verschweißten Rohre ein ästhetisches Erscheinungsbild liefert, das sich perfekt in die Umgebung integriert. Im Folgenden wird auf die verschiedenen Aspekte bei der Realisierung dieses Vorhabens eingegangen.

Pont du Lanciau - a tubular truss bridge as replacement of an old bridge
Built in 1904, the old railway bridge of Lanciau had to be replaced by a new bridge, which allows a continuous ballasted track. The new bridge was designed with the idea of maintaining the spirit of the old Pont du Lanciau by keeping a truss structure. However, it has been modernized both in terms of its shape (spatial triangular truss with variable height) and its cross sections (tubes). A concrete trough attached to the structure and connected to the upper chords is used to increase the rigidity of the bridge. Pont du Lanciau is thus one of the first railway bridges with a truss made of hollow sections, which thanks to the compact directly welded tubes provides an aesthetic appearance that integrates perfectly with the surroundings. In the following, the various aspects of the realization of this project will be discussed.