Der Beitrag berichtet über Entwurf, Berechnung und Ausführung des Tragwerks für das Ende 1998 fertiggestellte neue Hörsaalzentrum der TU Dresden. Die teilweise weitgespannten Konstruktionen in Stahl-, Stahlbeton- und Verbundbauweise sind wichtige Bestandteile der architektonischen Gesamtkonzeption und bleiben nach dem Innenausbau sichtbar.

Der 13geschossige Krankenhaus-Neubau ist in den vier Basisgeschossen eine Stahlbeton-Skelett-, in den neun Obergeschossen eine Stahlskelettkonstruktion, wobei ein Teil der Stahlstützen auch in den unteren Geschossen weitergeführt wird. Die Aussteifung erfolgt auf ungewöhnliche Weise durch eine "Zangen"- und "Rucksack"-Konstruktion. Die Konstruktionsdetails werden dargestellt.

Im Zuge der Erweiterung der Lufthansa-Werft in Hamburg wurde die Überholungshalle als Stahlkonstruktion errichtet. Als Besonderheit dieses Bauwerks gilt nicht nur das bogenförmige Haupttragglied, an dem ein Fachwerkträgerrost hängt und das dem Bauwerk einen besonderen architektonischen Reiz gibt, sondern auch das Bauverfahren: Der Bogen mit den darunterhängenden Fachwerkträgern wurde im Vorfeld der Halle zusammengebaut, über 100 m verschoben und dann 26 m hoch in seine endgültige Lage gehoben.

Im Aufsatz wird der Einfluß der Dübelnachgiebigkeit auf das Trag- und Versagensverhalten von Verbundträgern untersucht. Dies geschieht anhand von theoretischen Untersuchungen an Einfeldträgern mit Hilfe eines Rechenprogramms und anhand von Traglastversuchen an zweifeldrigen Durchlaufträgern.

Im Aufsatz wird untersucht, welchen Einfluß Wölb- und Torsionsverformungen auf das Tragverhalten eines beidseitig gabelgelagerten Stabes unter Längskraft und doppelter Biegung haben. Die Berechnungen werden nach Fließzonentheorie I. und II. Ordnung durchgeführt, und es werden Last-Verformungs-Diagramme bis zum Erreichen der Traglast angegeben. Bei Theorie I. Ordnung bleiben die Traglasten von den Torsionseffekten unbeeinflußt; das gleiche gilt auch für den Versagensmechnismus, so daß die auf der Basis von Bernoulli hergeleiteten Interaktionsbeziehungen unverändert ihre Gültigkeit behalten. Im Fall der Theorie II. Ordnung werden die Traglasten vor der vollen Querschnittsplastizierung erreicht. Hier wirken sich die Torsionseinflüsse ungünstig auf die Traglasten aus; die Interaktionsbeziehungen werden aus erwähnten Gründen nicht benötigt.

Anhand von Modell- und in-situ-Versuchen wird über die gegenseitige Beeinflussung und kritischen Abstände von Verpreßankern berichtet.

Beschrieben werden die Besonderheiten im Tragverhalten von Fassadenelementen, die bei Bemessung, Nachweisführung und Konstruktion zu beachten sind. Zur Ermittlung der Tragfähigkeit von Fassadenelementen stehen drei Möglichkeiten zur Auswahl: experimentelle Ermittlung durch Versuche, Berechnung mit Hilfe von Finite-Element-Programmen, Nachweis durch einfache Ingenieurmodelle. Diese drei Möglichkeiten werden erläutert und deren Vorteile und Einschränkungen aufgezeigt.

Vorgestellt werden die Ergebnisse von Modellversuchen im Labor und Probebelastungen an Bohrpfählen in geneigtem Gelände. Ausgehend vom Bruchzustand, der durch die Modellversuche hinreichend genau beschrieben werden kann, wird für bestimmte Randbedingungen ein Berechnungsansatz für die Pfahltragfähigkeit abgeleitet, der durch die ausgeführten Pfahlprobebelastungen abgesichert ist.

Es wird über Versuche an Betonkörpern mit extremer Teilflächenpressung berichtet. Es soll dabei Aufschluss gefunden werden über den Einfluss der Betonzusammensetzung auf das Last-Verformungs-Verhalten. Es wird ein Modell über den Bruchmechanismus vorgestellt, welches die Verformungen und die unterschiedlichen Bruchbilder erklärt. Für die Teilflächenpressung wird ein Bemessungsvorschlag gemacht.

Bei Beanspruchungen rechtwinklig zur Plattenebene treten unter bestimmten Bedingungen (kleine Stützweiten, kurze Distanzen zwischen Auflager und Krafteinleitung, etc.) hohe Rollschubbeanspruchungen in den querorientierten Brettlagen auf. Das Verformungs- und Versagensverhalten der gesamten Brettsperrholzplatte ist somit stark von den Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften der querorientierten Brettlage abhängig, welche wiederum durch Rohdichte, Imperfektionen (zB. ste, Risse) sowie die unterschiedlichen Jahrringorientierungen der einzelnen Bretter beeinflußt werden. In diesem Aufsatz wird eine FE-Simulation vorgestellt, welche es erlaubt, die bis zum vollständigen Versagen der Platte nacheinander auftretenden Brüche lokal zu identifizieren. Zur Beschreibung der unterschiedlichen Jahrringorientierungen werden hierbei probabilistische Eingangsgrößen verwendet. Die berechneten globalen Last-Verschiebungskurven werden anschließend mit denen aus Bauteilversuchen in Originalgröße verglichen und diskutiert. Ein Verstehen der sukzessiven Bruchabfolge bei Beanspruchung rechtwinklig zur Plattenebene ermöglicht gezielte Konstruktionsverbesserungen.

Es wird über das Tragverhalten der Grenzflächen von Fugen bericht-et. Es wird gezeigt, daß für deren Versagen auch bei beliebiger räumlicher Beanspruchung lediglich die zugehörige Normalspannung und die Resultierende der Schubspannung massgebend sind. Experimentell wurde nachgewiesen, daß unter idealen Bedingungen die reine Schubfestigkeit in der Grenzfläche der Haftfestigkeit bei Normalspannungsbeanspruchung entspricht.

Es wird der Wärmetransport durch partiell transparente Wände für relativ einfache Bedingungen näher untersucht. Dies betrifft insbesondere den stationären Wärmetransport, wobei eine für Strahlung voll- und teildurchlässige Schicht ausführlich untersucht werden. Es zeigt sich, daß schon relativ kleine Strahlungsintensitäten genügen, um die Transmissionsverluste solcher Wände erheblich herabzusetzen. Ein für solche Wände definierter k-Wert hängt nicht nur allein von den Materialeigenschaften solcher Wände, sondern auch von der die transparente Schicht durchquerenden als auch von der in dieser Schicht absorbierten Strahlungsintensität ab. Der k-Wert wird damit über die Strahlungsintensität steuerbar. Wesentlich interessantere Ergebnisse läßt noch der instationäre Fall erhoffen, wenn die in Wand sich ergebende Wärmeproduktion durch geeignete Senken abgeführt und einer anderen Verwendung, z. B. Speichern, zugeführt wird.

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Der vorliegende Beitrag behandelt den Entwurf des stählernen Dachtragwerks des neuen Zentralstadions Leipzig. Seine Feingliedrigkeit wird durch einen hohen Anteil hochfester Zugelemente erreicht. Diese erhalten ihre Tragfähigkeit erst durch eine planmäßige Vorspan-nung. Im Beitrag wird auf die Schwerpunkte Lastannahmen, statische Berechnung, Konstruktion und Montage der Stahlkonstruktion unter Beachtung der Vorspannzustände eingegangen.

Vor dem Hintergrund einer globalen Klimaerwärmung wird auch in der Stadt- und Gebäudeplanung die zunehmende Bedeutung des Mikroklimas im Hinblick auf den thermischen Komfort im Außen- und Innenraum sowie auf die Energieaufwendungen für Raumkonditionierung erkannt. Zur besseren Berücksichtigung dieses Aspektes in der Stadtplanung werden neben qualitativen vor allem quantitative Bewertungsverfahren benötigt. Globale Klimaveränderungen bewirken eine Intensivierung der städtischen Wärmeinsel und des Hitzestresses. In ausgewählten Stadtquartieren in Kassel wurden Untersuchungen zum thermischen Komfort in Außenräumen durchgeführt. Sie bestehen aus experimentellen Untersuchungen einschließlich von Befragungen zur Nutzung von urbanen Freiräumen und zum thermischen Empfinden sowie numerischen Simulationsberechnungen zur thermischen Belastung unter der Annahme der derzeitigen und zukünftigen regionalen Klimabedingungen. Die thermischen Bedingungen im Außenraum setzen sich im Gebäudeinnern fort, eine Verknüpfung der Innen- und Außenklimabetrachtungen muss daher erfolgen. Ziel einer Forschungsarbeit an der Universität Kassel ist die Untersuchung und Darstellung verschiedener Mikroklimate und ihres Einflusses auf das thermische Gebäudeverhalten.

In the face of global warming, human thermal comfort has become an increasing important aspect in applied urban planning.
As the urban heat island is not a homogenous factor the microclimate conditions play an important role also for single buildings and the situation inside. For a better consideration of this aspect in the planning process, qualitative and especially quantitative assessment tools are required. To get a better knowledge about the quantitative dimension of urban climates investigations on thermal comfort in outdoor and indoor spaces are carried out in selected city quarters in the city of Kassel in Germany. These studies consist of experimental investigations including field interviews about usage of urban open spaces and thermal sensation and numerical simulations on thermal comfort under recent as well as future regional climate conditions. The added-value of the interdisciplinary research project is based on the correlation of findings from human-biometeorology with the outcomes from sociologic questionnaires and building physics, which will be used to plan and design structures in a high spatial resolution. The thermal conditions outside continue inside the building, a combination of internal and external climate considerations must be made. The aim of a research at the University of Kassel is the examination and presentation of different microclimate and its influence on the thermal behavior of buildings.

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Die Dialektik von deduktiver und induktiver Methode im Konstruktiven Ingenieurbau lässt sich auf Basis der von Architekt OSKAR BÜTTNER und Bauingenieur ERHARD HAMPE entwickelten Begrifflichkeit [1] einfach veranschaulichen (Bild 1). In der Ingenieurpraxis sind leider noch immer Vereinseitigungen an der Tagesordnung. So führt der einseitige Aufstieg vom Abstrakten zum Konkreten (deduktive Methode) in letzter Instanz zum rechnenden Bauen. Umgekehrt beherrscht am Ende des einseitigen Abstieges vom Konkreten zum Abstrakten (induktive Methode) die Form die Konstruktion. Beide Vereinseitigungen sind JÖRG SCHLAICH (Bild 2) fremd. Vielmehr geht es ihm um die strukturale Komposition von Tragwerken, indem theoretisches Basiswissen mit Intuition und Kreativität eine Einheit bildet. Strukturales Komponieren von Tragwerken besteht im “Fließgleichgewicht” am Phasenübergang zwischen Tragstruktur und Tragwerk. Im Übergang Tragstruktur → Tragwerk geht die modellierte in die materielle Wirklichkeit über; im umgekehrten Falle wird das Tragwerk zur Tragstruktur (Tragwerk → Tragstruktur), d. h., zu einem unter dem Aspekt der Tragfunktion abstrahierten Modell des Tragwerkes. Beide Phasenübergänge bilden das Herzstück der Einheit von Tragstrukturanalyse und Tragstruktursynthese, welche die Entwicklung neuer Tragwerke ermöglicht. Letztere werden dann und nur dann Wirklichkeit, wenn das offene Fluktuieren am Phasenübergang zwischen Tragstruktur und Tragwerk möglich ist und die an der Planung und am Bau Beteiligten bereit und fähig sind, diese Chance wahrzunehmen und durchzusetzen. Dies ist ein Grundzug der Stuttgarter Schule des Konstruktiven Ingenieurbaus im Allgemeinen und des Œuvres JÖRG SCHLAICHs im Besonderen.

The engineered composition of load-bearing structures in the work of Jörg Schlaich
The dialectics of deductive and inductive methods in construction engineering are clearly illustrated in the conceptualisation [1] developed by architect Oskar Büttner and civil engineer ERHARD HAMPE (Fig. 1). However, one-sided working methods are still the norm in everyday engineering practice. Thus a blinkered progression from the abstract to the concrete (deductive method) ultimately leads to calculation-based building. Conversely, an equally blinkered progression from the concrete to the abstract (inductive method) leads to construction governed by form. JÖRG SCHLAICH has never limited himself to either of these restricted viewpoints (Figure 2). Instead, he performs an engineered composition of load-bearing structures, applying intuition and creativity as part of a unified approach based on an underlying theoretical understanding. This engineered composition of load-bearing structures consists of achieving a 'steady state' at the transition between the load-bearing system and load-bearing structure phases. The load-bearing system → load-bearing structure transition is where a model becomes reality, and conversely the load-bearing structure → load-bearing system transition is where the tangible structure becomes a model abstracted to show its load-bearing function. Both transitions lie at the heart of the matter, where load-bearing system analysis and synthesis meet, where it is possible to develop new load-bearing structures. Such new structures will only be realised if a flow remains possible in both directions between the load-bearing system and load-bearing structure phases, and if the design and construction teams are willing and able to identify and seize this opportunity. This is a fundamental feature of the Stuttgart school of construction engineering in general and the work of JÖRG SCHLAICH in particular.

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Das Steuerstabsystem Meyer/Wunstorf verteilt die Temperaturdrehungen von Eisenbahnbrücken auf die beiden Brückenenden, so daß bei stählernen Brücken zwischen 60 und 120 m Länge auf den sonst erforderlichen Schienenauszug verzichtet werden kann. Es wird über zwei Großversuche an Eisenbahnbrücken berichtet. Neben der Auswertung der Versuche wird auf Wirkungsweise, Detailausbildung und Berechnung des Steuerstabsystems eingegangen.

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Das Hochhaus W 1 liegt auf dem früheren Gelände des japanischen Gartens der Farbenfabriken Bayer AG. Ein umfangreiches und vielseitiges Bau- und Raumprogramm fand mit der Errichtung dieses Gebäudes eine repräsentative Lösung. Das Bauwerk hat eine Höhe von 120,6 m und besteht aus dem Erdgeschoß, Zwischengeschoß und 31 Obergeschossen, dem Dach als 32. Geschoß, sowie drei Kellergeschossen. Die Breite des Gebäudes beträgt 19,33 m (oder 20,06 m bis Außenkanten der Stützen), seine Länge 65,43 m.

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Der folgende Beitrag befasst sich mit der Tragwerkskonzeption sowie mit der Ausführung des Stahldachs der BCF-Arena im schweizerischen Fribourg. Das Tragwerk überspannt eine Gesamtfläche von etwa 8 500 m2 und wird aus einem Netz sich kreuzender, unterspannter Stahlträger mit veränderlicher Höhe gebildet. Diese verlaufen tangential um den ovalen Zentralring. Ihre geometrische Anordnung folgt dem Prinzip der Spannungstrajektorien. Zur Optimierung der Spanngliedgeometrie kam ein Formfindungsprozess unter Ansatz der dynamischen Relaxation zum Einsatz. Aufgrund der vielen verschiedenen Einflussparameter und in Anbetracht der komplexen Geometrie wurde das Dachtragwerk komplett parametrisch modelliert. Dies ermöglichte die schnelle Studie verschiedener Varianten sowie einen äußerst effizienten Austausch zwischen Geometrie- und Rechenmodellen bis hin zur Fabrikation der Einzelkomponenten. Mithilfe dieses Werkzeugs war es möglich, den sehr ambitiösen Terminplan einzuhalten.

The steel roof of the BCF-Arena in Fribourg, Switzerland
The following article is dealing with the structural concept and the execution of a steel roof spanning a total area of about 8 500 m2. The structural part is made up of a network of intersecting, underspanned steel beams with variable height, running tangentially around the oval shaped central ring. Their geometrical layout follows the principle of the stress trajectories. In order to optimise tendon geometry, a form-finding process based on dynamic relaxation was applied. In consideration of the multiple influencing parameters and in the view of the complex geometry, the bearing structure was completely modelled by means of parametrical tools. This enabled a quick study of variants and a very efficient exchange between geometry and computational models. With the help of this tool we were able to meet the very ambitious time schedule.

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