Unterkonstruktionen von vorgehängten Fassaden durchdringen die Wärmedämmung und bilden somit eine Wärmebrücke, die durch höhere Dämmdicken oder die Materialauswahl kompensiert werden kann. Diese Umplanung erfolgt häufig zu einem späten Zeitpunkt im Projekt und ist mit erheblichen Mehrkosten verbunden. Sofern es die Bautoleranzen zulassen, kann der Wechsel von einer klassischen zweiteiligen Unterkonstruktion bestehend aus Halter und Tragschiene zu einer einteiligen Unterkonstruktion als Z-Profil sinnvoll sein und zu einem schnelleren, und damit kostengünstigeren, Einbau führen. Einteilige Unterkonstruktionen aus Metall weisen als linienförmige Bauteile zunächst eine größere Wärmebrückenwirkung auf als die zweiteilige Ausführung mit Haltern und Tragschiene, können jedoch durch das Einbringen von Schlitzen wärmetechnisch so ertüchtigt werden, dass baurechtliche Vorgaben des Wärmeschutzes ohne die Erhöhung von Dämmdicken erreicht werden können. Die Z-Profile werden unmittelbar an dem tragenden Verankerungsgrund befestigt und bilden direkt das Tragprofil für die Fassadenelemente. Statische Untersuchungen an durch die Schlitze geschwächten Z-Profilen zeigen, dass eine ausreichende Tragfähigkeit gegeben ist.

Thermally improved steel substructures for metal facades
Substructures of facades penetrate the thermal insulation and thus form a thermal bridge, which can be compensated by higher insulation thicknesses or by material selection. This redesign is often done at a late stage and is associated with considerable additional costs. If the construction tolerances allow, the change from a classic two-part substructure consisting of a bracket and mounting rail to a one-part substructure as a Z-profile can be useful and lead to a quicker, and thus more cost-effective, installation. As linear components, one-piece substructures initially exhibit a greater thermal bridge effect than the two-part design with brackets and mounting rail, but can be upgraded by the insertion of slots in such a way that the building law requirements for thermal protection can be achieved without increasing the insulation thickness. The Z-profiles are attached straight to the load-bearing anchoring base and directly form the support profile for the facade elements. Static investigations of the Z-profiles weakened by the slots show that a sufficient load-bearing capacity can be achieved.

Es werden erstmalig geklebte ungealterte und gealterte Fügeverbindungen für Halter zur nachträglichen Montage von Anbauteilen an bereits beschichteten Stählen untersucht. Die untersuchten Fügeverbindungen auf Polyurethan-, Polysiloxan- und Epoxidoberflächen weisen auch nach beschleunigter Alterung (Salzsprühnebel, zyklische Temperaturwechsel, hohe relative Luftfeuchte) eine hohe mechanische Beständigkeit auf. Die für eine Lastannahme von 50 kg vorgegebenen Zug- und Zugscherfestigkeiten werden in allen Fällen mit einem Faktor > 10 erreicht. Alle Versagensspannungen liegen unterhalb der Haftzugfestigkeit der Beschichtungssysteme zum Stahlsubstrat. Der Torsionswiderstand der Klebeverbindung überschreitet das geforderte Anzugsmoment des Gewindebolzens. Es wird eine zyklische Belastungsgrenze von > 9 · 106 Lastwechseln ermittelt. Der Einfluss der zyklischen Alterung auf das Kriechverhalten ist insignifikant. Die Fügeverbindungen erfüllen die Anforderungen an einen Sicherheitsfaktor für die Auslegung für maritime Anwendungen.

Subsequent mounting of brackets onto coated steel substrates with adhesives
The performance of adhesively mounted brackets onto completely coated steel substrates is investigated. The investigated joint connections on polyurethane, polysiloxane and epoxy coatings exhibit a high mechanical stability even after accelerated ageing (salt spray exposure, cyclic temperature variations, high relative humidity). Tensile strength and shear strength criteria for a designed loading capacity of 50 kg are achieved with a factor of > 10. All failure strength values are lower than the adhesion strength of the coatings to the steel. The torsional rigidity of the adhesive joint exceeds the required clamping torque of the bolt. A cyclical lifetime of > 9 · 106 load cycles is estimated. Effects of cyclic ageing on the creep performance of the adhesive joint are found to be insignificant. The joint connections meet the requirements for a safety factor for the design for marine applications.

Ring flange connections for tubular towers, like those for wind turbines or chimneys, are subjected to significant fatigue loading. Next to the bolts, the weld connecting the flange to the tower shell also needs to be checked against fatigue failure. The flange causes local bending moments in the shell, which increase the meridional stress, i. e. stress concentrations occur. In this paper, the influence of geometrical imperfections on such stress concentrations is quantified and the influence of flange geometry on resulting stress is investigated. Recommendations are given for flange dimensions and the design procedure.

Einfluss von Flanschabmessungen und geometrischen Imperfektionen auf Spannungskonzentrationen an Schweißnähten von Ringflanschverbindungen
Ringflanschverbindungen für Rohrtürme, wie solche für Windenergieanlagen oder Schornsteine, sind einer erheblichen Ermüdungsbelastung ausgesetzt. Neben den Schrauben muss auch die Schweißnaht, die den Flansch mit der Turmschale verbindet, gegen Ermüdungsversagen abgesichert werden. Aufgrund des Flansches treten lokale Biegemomente in der Schale auf, die die nominelle Meridianspannung erhöhen, d. h., es treten Spannungskonzentrationen auf. In diesem Beitrag werden der Einfluss geometrischer Imperfektionen sowie der Einfluss der Flanschgeometrie quantifiziert. Es werden Empfehlungen für Flanschabmessungen und die Bemessung gegeben.

Im Gespräch:
Im Gespräch:
aniel Schäfer - Moderne Netzwerkbogenbrücke

Aktuelles:
Globaler Konsens zur Nachhaltigkeit im Bauwesen: GLOBE
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Geht es wieder aufwärts?

Persönliches:
In Memoriam Jack Bouwkamp

Firmen & Verbände:
Der Architekt Amandus Samsøe Sattler ist neuer DGNB-Präsident

Tagungen & Veranstaltungen:
Ettersburger Strategiepapier 2020 fordert nachhaltige Investitionen in Mobilitätsnetze
urbainable - stadthaltig, Positionen zur europäischen Stadt für das 21. Jahrhundert - Ausstellung der Akademie der Künste Berlin

Einen Besuch wert:
Messehalle 15 Leipzig

SZS steel news:
Rückblick steelinn: Besichtigung Negrellisteg, Zürich

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Zum Titelbild:
Blick auf die Ränge des neuen Puskás-Stadions in Budapest. Im mit einem Fassungsvermögen von über 67.000 Zuschauern größten öffentlichen Bauwerk Ungarns, das nach dem legendären ungarischen Fußballer Ferenc Puskás benannt wurde, sind 15.000 m2 Bodenfläche auf den Tribünen mit MC-Floor TopSpeed flex, der flexibilisierten Rollbeschichtung mit rissüberbrückenden Eigenschaften auf Basis der KineticBoost-Technology®, ausgeführt worden. Auch bei ungünstigen Klimabedingungen wie 2 °C und 100 % relativer Luftfeuchte lassen sich hochbelastbare und ästhetische Bodenbeläge umsetzen. Wie bei kaum einem anderen Bodenbeschichtungswerkstoff lassen sich damit auch Härte und Elastizität von gering bis sehr hoch einstellen. Diese Vorteile machten sich die Bauherren und Planer des neuen Puskás-Stadions in Budapest zunutze, die diese Arbeiten im Winter durchführen mussten. (Foto: MC-Bauchemie)

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Unter gewöhnlichen Bedingungen sind zementgebundene Baustoffe in Trinkwasser beständig. Sehr weiches bzw. kalkarmes Wasser kann jedoch die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen beeinträchtigen. Auslaugungsprozesse zwischen Werkstoff und Wasser führen langfristig zur Aufweichung der Oberfläche und der einhergehende Alkalitätsverlust kann bei unzureichender Betondeckung zur Korrosion der Bewehrung führen. In einer zuvor in der Bautechnik vorgestellten Studie wurde der Widerstand von Betonoberflächen gegenüber Auslaugung in Trinkwasser untersucht. Darauf aufbauend werden hier Messergebnisse mittels einseitiger Wasserstoff-Kernspinresonanz vorgestellt, die einen vertieften Einblick in die zeit- und tiefenabhängige Porositätsänderung bei der Auslaugung von Betonoberflächen erlauben. Auf Basis einer neu entwickelten Auswertungsmethodik werden aus den Messungen quantitativ Schädigungstiefen abgeleitet. Die erfassten Strukturänderungen innerhalb des Zementsteins erlauben direkte Rückschlüsse auf die bei der Auslaugung aufeinanderfolgenden Schädigungsprozessen.

Non-destructive monitoring of the leaching of concrete surfaces by single sided 1H nuclear magnetic resonance
Under regular conditions, concrete is durable when immersed in drinking water. Pure water on the other hand can severely leach and damage concrete surfaces. Consequently, the concrete surface becomes soft and the rebar-protecting passivity can be lost. In a past study presented in Bautechnik, the leaching resistance of concrete surfaces in drinking water reservoirs was reported. Based on this, we present results from the non-destructive measurement of the time- and depth-depending changes in material porosity by single-sided 1H nuclear magnetic resonance due to leaching. The results allow the quantitative deduction of damage depths as well as insights into the underlying deterioration processes.

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Eine Instandsetzung von Parkbauten nach dem Instandsetzungsprinzip des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS) kann ein wirtschaftliches und schonendes Verfahren darstellen, die Restnutzungsdauer des Bauwerks nachhaltig zu erhöhen. Zwischendecken im Bestand weisen dabei häufig Trennrisse auf, durch die über einen längeren Zeitraum chloridhaltiges Wasser geflossen ist, wodurch auf der Unterseite der Decke eine Lochkorrosion an der Bewehrung initiiert wurde. Für den sachkundigen Planer stellt sich hierbei die Frage, ob durch ein deckenoberseitig appliziertes KKS-System die korrodierende Bewehrung auf der Deckenunterseite sicher vor weiterer Korrosion geschützt werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass der praktische Nachweis über einen ausreichenden Schutz für diesen Anwendungsfall nicht trivial ist. In Laboruntersuchungen im Institut für Material- und Bauforschung der Hochschule München und durch Untersuchungen in einer Tiefgarage wurde diese Fragestellung eingehend untersucht. Zusammenfassend lässt sich bei den untersuchten Prüfkörpern feststellen, dass bei alleinig deckenoberseitig installiertem KKS der herkömmliche Nachweis des rückseitigen Schutzes der Bewehrung im Trennriss nur in wenigen der untersuchten Fälle erbracht werden konnte. Das normativ in DIN EN ISO 12696 geforderte 100-mV-Kriterium stellt sich für diesen Anwendungsbereich als zu konservativ dar. Alternativ können sich jedoch Korrosions- und Schutzstrommessungen bei nachträglich elektrisch getrennten Bewehrungsbereichen eignen.

Repair of car park ceilings with cathodic corrosion protection: investigations on the cathodic protection with separation cracks
A repair of parking structures according to the repair principle of the cathodic corrosion protection (CP) can be an economic and gentle possibility to sustainably increase the remaining service life of the structure. RC ceilings frequently show separation cracks with penetrating chloride-containing water and pitting corrosion of the reinforcement on the underside of the ceiling. This raises the question for the expert planner whether a CP system applied to the upper side of the ceiling can safely protect the corroding reinforcement on the underside. In practice it has been shown that proof of sufficient protection for this application is not trivial. This question was thoroughly examined in laboratory tests at the Institute for Material and Building Research of Munich University of Applied Sciences and in an underground parking garage. In summary of the investigations, it can be shown that the proof of the protection of the rear reinforcement in the separation crack can only be provided in a few of the investigated cases with the CP-system installed solely on the upper ceiling side. The 100 mV criterion stipulated normatively in DIN EN ISO 12696 is too conservative for the proof of protection. However, if the proof of the 100 mV criterion is not successful, then corrosion and protective current measurements on subsequently electrically separated reinforcement areas can be considered more suitable for the proof of protection.

Beton ist frei formbar. Auch Bewehrungen lassen sich beliebig im Raum verlegen. Dennoch wird selten von diesen Möglichkeiten Gebrauch gemacht. Typische Stahlbetonkonstruktionen besitzen rechteckige Grundformen, Bewehrungsnetze parallel der Oberflächen und große Massen. Der Beitrag zeigt, wie mit topologischen Optimierungen kraftflussaffine Betonstrukturen entstehen können. Der Materialverbrauch sinkt dabei rapide. Vorgestellt werden die äußere Formfindung, der Entwurf effektiver Querschnitte und die an Trajektorien orientierte Bewehrungsführung ähnlich bekannter Stabwerkmodelle. Dazu werden die Grundgleichungen der Optimierungsaufgabe abgeleitet, eine baustoffgerechte Steuerung in Richtung von zug- oder druckspannungsdominantem Tragverhalten eingeführt und Grundaspekte zur Sicherung der Robustheit erläutert. Zahlreiche Beispiele zeigen die Anwendung für Brücken, Pylone, Schalen, Balken, Trägerroste oder Auflagerdetails und verdeutlichen das enorme Potenzial für eine tiefgreifende Materialreduktion in der Betonbauweise.

Optimization-based design
Concrete is freely formable. And reinforcements can be placed anywhere in the concrete. Nevertheless, this potential is rarely used. Reinforced concrete structures are commonly rectangular shaped with reinforcement meshes parallel to the surfaces and thus possess large mass. This article shows how topological optimization can be used to create concrete structures affine to the flux of forces. Material consumption decreases rapidly. External shaping, effective cross-section designs, and trajectory-oriented reinforcement layouts are presented. First the very basic equations of the associated structural optimization problem are derived. Then a novel material-specific control mechanism towards tensile or compressive dominant designs is introduced. It is discussed how this enables to account for structural robustness. Numerous examples illustrate application on bridges, pylons, shells, beams, girder grids or support details and quantify the potential material reduction in concrete construction arising thereof.

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Holz ist ein Werkstoff mit langer Tradition und breitem Anwendungsspektrum. Der Beitrag gibt einen Einblick in die Methodenentwicklung für die numerische Simulation historischer Kulturgüter aus Holz mit der Finite-Elemente-Methode. Die vorgestellten Ansätze sind konsistent auf alle Klassen von Holzstrukturen übertragbar. Die Materialeigenschaften von Holz sind grundsätzlich nichtlinear, skalen-, richtungs-, klima- und zeitabhängig. In Holzstrukturen tragen u. a. auch Klebfugen, Lackierungen und Furniere wesentlich zum klimaabhängigen Strukturverhalten bei. An Strukturbeispielen werden die Einflüsse des Materials, der mechanischen und insbesondere der klimatischen Beanspruchungen auf das zeitabhängige Strukturverhalten sowie die Ansätze der numerischen Simulation zur Bewertung des Tragverhaltens von Holzstrukturen mit aktuellen Modellen verdeutlicht. Der vorliegende Beitrag wurde am 18. Oktober 2019 im Rahmen des 23. Dresdner Baustatik Seminars präsentiert.

New numeric simulation for old wooden structures
Wood is a construction material with a long tradition and a wide area of application. This contribution gives insight into the numerical simulation of historical wooden cultural heritage objects by means of the Finite Element Method. The material properties of wood are mutually non-linear, scale-, direction-, climate- and time-dependent. Within wood or timber structures, also glued joints, varnishes and veneers contribute to the climate-dependent structural behaviour. The influence of the material, the mechanical and the climate loadings on the time-dependent structural behaviour and the approaches of the numerical simulation for the evaluation of the wooden structures' load-bearing behaviour are represented by current models on structural examples. This contribution has been presented on 18 October 2019 at the “23. Dresdner Baustatik Seminar”.

Dieser Aufsatz beschreibt ein neuartiges Konzept für den Einsatz von Dünnglas im Glas- und Fassadenbau. Einleitend werden grundlegende Eigenschaften von Dünnglas vorgestellt und Konsequenzen für den Einsatz im Bauwesen abgeleitet. Im Weiteren wird die Idee einer möglichen innovativen Anwendung von Dünnglas präsentiert. Vielversprechend erscheint der Einsatz in Dünnglaspaneelen mit 3-D-gedruckten, eingeklebten und aussteifenden Kunststoffkernen. Erste kleinmaßstäbliche Prototypen und Designstudien wurden in einer Reihe von Masterarbeiten an der TU Delft untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse bestätigten das Potenzial von Dünnglas im Bauwesen. Aktuelle Untersuchungen am Institut für Baukonstruktion der TU Dresden beinhalten die Fortführung und Weiterentwicklung dieser Arbeiten. Auszugsweise werden hier erste Ergebnisse für 3-D-gedruckte Kunststoffkerne im Hinblick auf Material- und drucktechnische Eigenschaften sowie Anforderungen vorgestellt. Erkenntnisse zur reproduzierbaren Druckqualität und Formfindung ergänzen anschaulich die Ausführungen. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass Dünnglaspaneele mit eingeklebten, 3-D-gedruckten Kernen ein vielversprechendes Konzept für den Bau von leichten Fassadenelementen darstellen.

Material testings of 3-D printed cores for thin glass panels
This paper describes the use of thin glass in a new concept for glass and facade construction. First of all, the basic properties of thin glass are presented and consequences for its use in building construction are identified. Then, the concept of using thin glass facade panels with 3-D printed, adhesively bonded and stiffening polymer cores is presented. Small-scale prototypes and design studies were performed in a series of master theses at the TU Delft. The insights gained from these studies confirmed the potential of thin glass in building construction. Current investigations at the Institute of Building Construction at TU Dresden include the continued and further development of this work. First results for 3-D printed polymer cores with regard to their material and printing properties as well as the requirements are presented. Findings on reproducible printing quality and form finding supplement the designs in a clear manner. From the here presented studies, it is concluded that thin glass panels with adhesively bonded 3-D printed cores are a feasible and promising concept for the construction of lightweight façade panels.

Das Ermüdungsverhalten von Betonstahl, Spannstahl und Beton ist in den letzten Jahrzehnten immer stärker in den Fokus der Wissenschaft geraten. Neben den stetig steigenden Anforderungen an z. B. Brückenbauwerke und Windenergieanlagen, die längere Lebensdauern und dadurch höhere Anzahlen an Belastungszyklen fordern, werden neue Konstruktionen immer filigraner und schlanker unter Berücksichtigung der ressourcenschonenden Bauweise konstruiert. Zudem werden bestehende Bauwerke im Rahmen von Strukturwandlungen umfunktioniert und mit veränderten Einwirkungen belastet. Dadurch steigt der Einfluss des Ermüdungsverhaltens der Werkstoffe in der Tragwerksbemessung bedeutend. Diese Arbeit bezieht Teile der vorhandenen Erkenntnisse über die Ermüdung und die elektrische Widerstandsmessung aufeinander und stellt die durchgeführten dynamischen Versuche und den statischen Versuch mit entsprechender Kennwertauswertung und Analyse vor. Abschließend wird aufgeführt, dass die elektrische Widerstandsmessung ein vielversprechendes und zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Zustandsbewertung im Bereich des Ermüdungsphänomens ist, die Messmethode allerdings bezüglich der fehlerfreien Anwendbarkeit infolge sekundärer Messeinflüsse noch optimiert werden muss. Im Weiteren werden die Berechnungen und Auswertungen der Ermüdungsversuche dazu genutzt, einige europäische Bemessungsnormen und verschiedene Testergebnisse für das Ermüdungsverhalten von Betonstahl näher zu untersuchen und zu vergleichen.

The measurement of the electrical resistance used for a non-destructive method for reinforcing steel in concrete strained by fatigue-relevant loading
The fatigue behavior of reinforcing steel, prestressing steel and concrete has increasingly come into the focus of science in recent decades. In addition to the constantly increasing demands on, for example, bridge structures and wind turbines, which demand longer service lives and thus more load cycles, the designs of new constructions are designed increasingly filigree and slimmer. In addition, existing buildings are being converted in course of structural and social changes and are loaded with altered actions. As a result, the influence of the fatigue behavior of the materials on the structural analysis increases significantly. This work relates parts of the existing knowledge about fatigue and electrical resistance measurement to each other and presents the tests with the associated evaluation of physical values and analyses. Finally, it is stated that the electrical resistance measurement is a promising non-destructive test method for assessing the state of fatigue phenomenon, but the measuring method still has to be optimized with regard to its faultless applicability due to secondary measurement influences. In addition, the calculations and evaluations of the fatigue tests are used to examine and compare European design standards and various test results for the fatigue behavior of reinforcing steel in more detail.

Der klassische Entwurf von Schwingungstilgern für Systeme ohne eigene Dämpfung basiert auf einem einfachen Formelsatz nach Den Hartog. Um diesen anwenden zu können, ist das System mit n Freiheitsgraden vorweg durch Modaltransformation auf n formal entkoppelte Einmassenschwinger abzubilden. Im Ergebnis der Tilgerauslegung für eine zu tilgende Eigenschwingungsform liegen die zwei zugeordneten Resonanzspitzen auf gleicher Höhe. Für Systeme mit eigener Dämpfung existieren keine geschlossenen Formulierungen, wohl aber verschiedene iterative Verfahren zur optimalen Tilgerauslegung. Andererseits ist bekannt, dass die Wirksamkeit eines Tilgers sehr sensibel ist bezüglich geringer Änderungen von Systemdaten; so z. B. dem Verhältnis &eegr; zwischen Erreger- und Eigenfrequenz. Da dieses Verhältnis häufig in gewissen Schranken schwankt, liegt eine Zufallsverteilung für &eegr; auf der Hand. Es wird gezeigt, dass eine klassische Tilgerdimensionierung selbst für Originalsysteme mit Eigendämpfung zu einer ebenso guten Schwingungstilgung führt wie eine Tilgerauslegung mit iterativen Optimierungsverfahren.

Design of tuned mass dampers for damped structures with uncertain excitation
The classical design of tuned mass dampers (TMD) for undamped systems goes back to Den Hartog. In order to use this analytical code, systems with n degrees of freedom have to be decoupled by a modal transformation into a series of n single-degree-of-freedom oscillators. Then the classical design results in amplification functions with two identical peaks for each selected modal oscillator. For damped systems no closed-form design codes are available; however several iterative optimization procedures have been published to minimize and equalize the peaks. On the other hand it is wellknown that the performance of TMDs is very sensitive with respect to the system's data; for example the relation &eegr; between eigenfrequency and excitation frequency. Since this relation is a rather uncertain quantity in several applications &eegr; is taken as stochastic variable. It will be shown that the classical design for TMDs even applied to damped structures performs as good as iterative optimization procedures.

Nachrichten:
Die Kienlesbergbrücke von Ulm: Bravissimo für die Einladung
Neue Autobahnbrücke Saint George in Genua übergeben
Investitionsbeschleunigungsgesetz verabschiedet
Historische Brücken und Stege im alten und neuen Erfurt - Buch zur Erfurter Brückenbaugeschichte

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Zum Titelbild:
Carbonbeton bringt zahlreiche Vorteile in der bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung mit sich, speziell auch bei der Sanierung von Industriefußböden. Die Koch GmbH verfügt über die Möglichkeiten - unter Einsatz neuester wissenschaftlicher Methoden und Vorgehensweisen - Produkte, Komponenten, Verfahren und Trends in den Bereichen Betonsanierung, Beschichtung, statischer Verstärkung und Bauwerksmonitoring zu entwickeln. Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind spezielle Anwendungsmöglichkeiten für Carbonbewehrungen, neuartige KKS-Systeme sowie innovative Bauwerkssensorik. Die HITEXBAU GmbH produziert auf Wirkmaschinen neuester Bauart und mit eigenen Beschichtungsanlagen Armierungsgitter für Beton aus Carbon, Basalt und AR-Glas. In einem innovativen, vollautomatischen Prozess können besonders großflächige und vielfältige Hochleistungs-Carbongelege kostengünstig für die Baubranche hergestellt werden. In Kooperation zwischen HITEXBAU und der Koch GmbH wurde ein Instandsetzungskonzept für eine ca. 3.300 m2 große Industriebodenfläche in Tschechien entwickelt und eine Ausführung in Rekordzeit durchgeführt. (Foto: Koch GmbH)

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