Kombinierte Spundwände aus Trag- und Zwischenbohlen sind eine langjährig bewährte Lösung und werden dann eingesetzt, wenn die Tragfähigkeit oder die Steifigkeit von Wellenspundwänden nicht mehr ausreicht. Die Verbindung zwischen Trag- und Zwischenbohlen erfolgt über die Spundwandschlösser. Während des Einbringens der Zwischenbohlen kann es zu einem Herauslaufen oder einem Blockieren des verbindenden Spundwandschlosses kommen. Diese sog. Schlosssprengungen sind umgehend zu sanieren, um Erosion des anstehenden Bodens und somit Versackungen hinter der Wand zu verhindern. Im folgenden Beitrag werden mögliche Ursachen für Schlosssprengungen aufgeführt und evaluiert. Die Untersuchungen umfassen neben einer Fallstudie zu ausgeführten kombinierten Spundwänden Labor- und Feldversuche, die in Verbindung mit Finite-Elemente-Berechnungen die mechanischen und mechanisch-thermischen Prozesse im Schloss während der Einbringung betrachten. Zur Vermeidung von Schlosssprengungen bei kombinierten Spundwänden werden Lösungsaspekte im Rahmen der Planung, der Herstellung und der Ausführung vorgestellt. Dies erfolgt in Ergänzung zu den bestehenden Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen (EAU).

Interlock declutchings of combined sheet pile walls
Combined sheet pile walls are consisting of king and intermediate piles and are used when the load-bearing capacity or the rigidity of usual sheet pile walls is no longer sufficient. The connection between the king and intermediate piles is assured by interlocks. During installation of the intermediate piles, the connecting interlock may open or block. These so-called interlock declutchings are to be repaired immediately to prevent the soil from eroding and causing subsidence behind the wall. In this article the causes for interlock declutchings are evaluated. The investigations include a case study as well as various laboratory and field tests which, in conjunction with finite element calculations, consider the mechanical and mechanical-thermal processes in the interlock during installation. In order to avoid interlock declutchings in combined sheet pile walls, recommendations are derived in the context of planning, production, installation and monitoring. This is done in addition to the existing recommendations of the Working Committee for Waterfront Structures (EAU).

Im Zuge der Planung und Ausführung der Baugrube und Gründung des zukünftigen Forschungszentrums von Roche in Basel wurden viele Herausforderungen bewältigt, indem automatisierte Verfahren und digitale Methoden konsequent im Spezialtiefbau angewendet wurden. Das Projekt befindet sich innerstädtisch am Rande des Industrie- und Forschungsareals von Roche mit sensibler Nachbarbebauung. Oberirdisch besteht das Forschungszentrum aus vier Gebäuden mit von Westen nach Osten zunehmenden Höhen von 18 bis 115 m. Diese vier Gebäude sind durch einen gemeinsamen, 140 m langen, 70 m breiten und 22 m tiefen sechsstöckigen Kellerkasten verbunden. Am Standort wurde bereits in den 1970er-Jahren eine Schlitzwand für eine Baugrube mit gleichen Abmaßen erstellt. Zur Reduktion von Bauzeit und Investitionskosten wurde diese 45 Jahre alte Schlitzwand als Baugrubensicherung reaktiviert und der vorhandene Kellerkasten durch einen Neubau ersetzt. Die bestehende Schlitzwand wurde mit bis zu fünf Ankerlagen gegen den Erddruck und den 12 m hohen Wasserdruck im Baugrund gesichert. Die Gründung wurde als kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP) mit einer 1,5 m mächtigen Bodenplatte und 178 Großbohrpfählen bemessen. Die Großbohrpfähle mit einem Durchmesser von 1,2 m und Längen von 10 bis 28 m wurden 12 m unter dem Grundwasserspiegel von der Baugrubensohle aus hergestellt. Durch die Automatisierung der KPP-Iteration wurden der Berechnungsaufwand für die Planer und die Kosten für den Bauherrn deutlich reduziert.

Excavation pit and foundation of a research center
During planning and construction of the excavation pit and foundation of the new research center of Roche in Basel (Switzerland), several challenges have been solved by applying automated procedures and digital methods in civil engineering. The project is located in an urban area on the periphery of the industrial and research site of Roche with sensitive neighbouring buildings. Above ground, the research center consists of four buildings with heights increasing from west to east between 18 and 115 m. These four buildings share a 140 m long, 70 m wide and 22 m deep six-storey basement. At site, a diaphragm wall was constructed in the 1970s for an excavation pit with the same dimensions. This 45-year-old diaphragm wall has been reactivated as excavation pit support for cost- and time-saving reasons and the existing basement had to be replaced by a new one. The existing diaphragm wall was secured with up to five anchor layers to withstand the earth pressure and the 12 m high water pressure in the highly permeable subsoil. The foundation was designed as a combined piled raft foundation (CPRF) with a 1.5 m thick raft and 178 heavy-duty bored piles. The heavy-duty bored piles with a diameter of 120 cm and lengths of 10 to 28 m were constructed 12 m below groundwater level from the bottom of the excavation pit. By automating the CPRF iteration procedure the planning expenses and the construction costs were significantly reduced.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Nachrichten:
Ingenieurbaukunst - Engineering Made in Germany erschienen
HOAI 2021: Planerorganisationen begrüßen Rechtssicherheit, kritisieren aber Fehlen einer klaren Aussage zur Angemessenheit
BVMB kritisiert zu langsamen Netzausbau
“Energie System 2050”: Lösungen für die Energiewende
Broschüre “Neue Arbeitswelten” veröffentlicht

Wettbewerbe: Brick Award 20: Eine Anerkennung für herausragende Ziegelarchitektur

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Auf dem Titelbild zu sehen ist die additive Herstellung einer Wand durch die CONPrint3D-Technologie, ein Extrusionsverfahren für Zementmörtel, das an der TU Dresden entwickelt wurde. Die Betonablage erfolgt hier schichtweise in dünnen Streifen, bis die gewünschte Form erzielt ist. Komplexe Geometrien, die sonst einen aufwendigen Schalungsbau erfordern, werden deutlich kostengünstiger oder gar erst herstellbar. Mit dieser Methode des Beton-3D-Drucks können monolithische Querschnitte von mehreren Dezimetern in einem Arbeitsgang gedruckt werden. Die digitale Betonherstellung und Prozessautomatisierung könnte zu einer Steigerung der Produktivität und zu einer Verringerung des Materialbedarfs im Betonsektor führen. Die wissenschaftliche Fachwelt hat dieses Potenzial erkannt, auch in Europa nimmt die Anzahl der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu diesem Thema exponentiell zu. In dieser Ausgabe berichten drei Beiträge über den Beton-3D-Druck. Im Beitrag auf S. 943-951 wird gezeigt, dass eine Integration von mineralisch getränkten Carbonfasersträngen in 3D-gedruckten Beton mit der neuartigen ProfiCarb-Technologie möglich ist. (Fotos: Prof. Viktor Mechtcherine, TU Dresden, und TU Dresden)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Mit extrusionsbasierten 3D-Druckmethoden herstellbare unbewehrte Betonbauteile sind nur in seltenen Fällen für den Einsatz in realen Bauwerken geeignet, da sie spröde versagen und unzureichende Tragfähigkeiten aufweisen. Daher werden neue Verfahren benötigt, die die Integration von Stahlbewehrung in den Betondruckprozess und damit die additive Fertigung des Verbundwerkstoffs Stahlbeton ermöglichen. Die Konzeptionierung eines praxisorientierten 3D-Druckverfahrens für Stahlbeton, das sog. “Additive Manufacturing of Reinforced Concrete” (AMoRC), ist daher Gegenstand des vorliegenden Beitrags. Im AMoRC-Verfahren werden konfektionierte Stahlbewehrungsstäbe abschnittweise mit einem Lichtbogenbolzenschweißverfahren zu einer dreidimensionalen Bewehrungsstruktur gefügt und simultan mit einem Beton-Extrusionsprozess umdruckt. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Entwicklung des Verfahrens und erste Voruntersuchungen zur Umsetzbarkeit.

Conception of a real world 3D printing method for reinforced concrete (AMoRC)
3D printed plain concrete components (without reinforcement) produced through extrusion-based 3D printing methods are rarely suitable for use in real structures because they fail brittle and have insufficient structural resistance. Therefore, new methods are needed that allow the integration of steel reinforcement into the concrete printing process and thus the additive production of the composite material reinforced concrete. The conceptual design of a practice-oriented 3D printing process for reinforced concrete, the so-called Additive Manufacturing of Reinforced Concrete (AMoRC), is therefore the subject of the present paper. In the AMoRC process, segmented steel reinforcing bars are joined to form a three-dimensional reinforcement mesh using an arc stud welding process and simultaneously overprinted with a concrete extrusion process. This article describes the development of the process and preliminary investigations on its feasibility.

Der 3D-Druck mit zementgebundenen Materialien erfordert geeignete Lösungen für die Integration der Bewehrung während des Herstellungsprozesses. Im vorliegenden Aufsatz wird eine neue Technologie vorgestellt, die mineralisch imprägnierte Carbonfasergarne (engl: mineral-impregnated carbon-fibre, MCF) für diesen Zweck verwendet. Diese neue Art der nicht korrosiven Bewehrung weist hervorragende mechanische Eigenschaften, hohe Nachhaltigkeit und Dauerhaftigkeit auf. Entscheidend ist jedoch, dass MCF eine extrem hohe technologische Flexibilität bietet, da sie im frischen Zustand leicht geformt und vollautomatisch verarbeitet werden kann. Der Artikel beschreibt eine neue Düse, die für die Integration der MCF-Bewehrung direkt in Betonfilamente bei den extrusionsbasierten 3D-Druck-Verfahren entwickelt wurde. In jede Betonschicht wurden gleichzeitig drei Carbongarne eingeführt. Die bestehenden Prüfverfahren wurden angepasst, um das Zug- und Biegeverhalten von gedrucktem Carbonbeton sowie die Qualität des Verbunds zwischen Bewehrung und Beton zu beurteilen. Die Versuche ergaben eine mechanische Leistung des gedruckten Betons, die mit der von Textilbeton aus Carbonfasern vergleichbar ist. Die präsentierte Forschung hat die Machbarkeit und das sehr hohe Potenzial der neuen Technologie in Bezug auf die Digitalisierung und Automatisierung des Betonbaus nachgewiesen.

3D printing with carbon concrete: technology and the first test results
3D printing with cement-based materials requires appropriate solutions for the integration of reinforcement during the manufacturing process. The article at hand presents a new technology developed for this purpose which is based on using mineral-impregnated carbon-fibre (MCF) composites. This new type of non-corrosive reinforcement yields excellent mechanical performance, high sustainability and durability. Crucial is however, that it offers extremely high technological flexibility, since MCF can be easily shaped in the fresh state and processed fully automated. The article describes a new nozzle developed for the integration of MCF reinforcement directly into concrete filaments in the context of the 3D printing based on layered extrusion. Three carbon yarns were introduced simultaneously in each concrete layer. The existing testing procedures were adapted for assessing tensile and flexural behaviours of printed carbon concrete as well as of bond between reinforcement and concrete. The experiments showed mechanical performance comparable with that of textile reinforced concrete made with carbon fibre. The research work proved the feasibility and very high potential of the new technology with respect to digitation and automation of concrete construction.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Etwa die Hälfte der Straßenbrücken in Deutschland wurde vor 1985 gebaut. Als Folge des gestiegenen Verkehrsaufkommens und strengerer normativer Anforderungen kann der Tragfähigkeitsnachweis durch eine Brückennachrechnung häufig nicht erbracht werden. Durch eine gezielte Tragwerksverstärkung lässt sich die Restnutzungsdauer verlängern, was eine erweiterte Planungsphase und Entzerrung der Baumaßnahmen von Ersatzneubauten ermöglicht. Am Institut für Massivbau (IMB) der RWTH Aachen wurden Versuche zur Ermittlung des Biege- und Querkraftverstärkungspotenzials einer Querschnittsergänzung der Brückenfahrbahnplatte mit Carbonbeton durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden 17 Bauteilversuche an Fahrbahnplattenstreifen vorgestellt (verstärkte Versuchskörper und unverstärkte Referenzen). Dabei erfolgte ein Großteil der Versuche mit statischer Belastung, zwei Tastversuche wurden zyklisch beansprucht.

Experimental investigations regarding strengthening of bridge deck slabs with textile reinforced concrete
Half of the bridges on Germany's federal trunk roads were built before 1985. As a result of increases in traffic and stricter requirements of newer standards, a refined assessment often reveals calculative deficits. Specific strengthening measures increase the residual service life and enable an extended planning phase for the new structure. In a joint research project, experimental investigations were carried out at the Institute of Structural Concrete (IMB) of the RWTH Aachen University to determine flexural and shear strengthening potential for the bridge deck slab by increasing the cross-section's depth with carbon concrete. In the present paper, a total of 17 tests on bridge deck slab segments are presented (strengthened specimens and non-strengthened reference tests). For evaluating the strengthening method, the majority of the tests was carried out with static loading, while two tests were cyclically loaded.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Carbonbeton findet immer größere Akzeptanz im Bauwesen. Für Carbonbewehrungsmatten gibt es bereits umfangreiche Forschungsergebnisse zum Zug- als auch zum Verbundtragverhalten. Bei Carbonstäben und hier insbesondere zu deren Verbundtragverhalten im Beton besteht hingegen noch erheblicher Forschungsbedarf. Deshalb wurden in experimentellen Auszugversuchen acht unterschiedliche Carbonstäbe mit verschiedenen Oberflächenprofilierungen und Ausgangsmaterialien im hochfesten Beton getestet. Die Verbundergebnisse wurden dem Verbundverhalten eines konventionellen Stahlstabs gegenübergestellt. Anhand der Tests und der vorliegenden Materialien wurde eine Vorzugsstabvariante, eine Oberflächenprofilierung infolge von Fräsung, empfohlen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass einige Carbonstabvarianten maximale Verbundspannungen übertragen können, die mit denen aus dem Stahlbeton vergleichbar sind. Deren vertiefte Betrachtung wird Bestandteil einer weiteren Veröffentlichung sein [1].

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 2: bond behaviour - bond tests with different carbon rebars
Carbon reinforced concrete is becoming more and more accepted in the building industry. The use of mat carbon reinforcement is well researched in regard of the tensile and the bond behaviour. But there is still a considerable need for research in the case of carbon fibre rods and here in particular on the bond behaviour of the rods in concrete. For this reason, 8 various carbon rods with different surface profiles were evaluated in bond tests. The results were compared with the bond behavior of a conventional steel rod. Based on the results, a preferred rod variant was recommended, An in-depth examination of these will be part of a further publication.

Die chemische Vorspannung ist ein alternatives Verfahren zur Spannungseinleitung in Beton, das ohne mechanische Spannvorrichtungen auskommt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von dünnen textilbewehrten Quellbetonelementen vorgestellt. Hierzu wurden Verformungsmessungen zum freien und behinderten Quellen an Probekörpern unterschiedlicher Quellbetonmischungen sowie experimentelle Untersuchungen zum Biege- und Verbundverhalten von dünnen, mit Carbontextilgittern bewehrten Probekörpern durchgeführt. Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass die Verwendung von Quellzusatzmitteln das Verhalten des Textilbetons beeinflusst. Die Beanspruchung bei Erstrissbildung sowie die Durchbiegung bei Erstrissbildung können mit zunehmendem Anteil von Quellzusatzmitteln erhöht werden. Zudem erreichen die Probekörper aus Quellbeton höhere maximale Verbundspannungen als entsprechende Probekörper ohne Quellzusatzmittel.

Flexural and bond behaviour of chemically prestressed concrete elements with textile reinforcement
Chemical prestressing is a method of introducing stresses into concrete with the use of expansive admixtures instead of mechanical devices. The paper presents an approach to chemical prestressing of thin textile reinforced concrete elements. Measurements of free and restraint expansion are described, as well as experimental investigations regarding flexural and bond behaviour of thin specimens with carbon textile grids. Results of four-point bending tests on slab members and of bond tests are presented. It was confirmed that the use of expansive concrete influences the behaviour of textile reinforced concrete specimens. The cracking load can be increased with increasing amount of expansive admixture, as well as the deflection at first cracking. Similarly, higher maximal bond stresses are achieved for specimens made of expansive concrete that of control mixture. The results are evaluated and an overview is provided.

Die Beton-Stahlrohrsteckverbindung wird in dieser Arbeit für die Anwendung bei hybriden Mastkonstruktionen aus der Stahlrohrsteckverbindung weiterentwickelt. Die maßgebende Biegebeanspruchung der Maste wird dabei vom Stahlrohr mit Schubrippen über die Mörtelfuge in das darunterliegende Schleuderbetonrohr eingeleitet. Der Kraftfluss in der Verbindung ändert sich fortlaufend mit der Lastzunahme und wird entscheidend vom Verformungsverhalten der Rohre beeinflusst. Das Trag- und Verformungsverhalten der neuen Verbindung wird in diesem Beitrag anhand zweier durchgeführter Großversuche und begleitender FEM-Simulationen untersucht. Des Weiteren wird anhand zweier variierter Parameter, der Position der Schubrippen sowie einer Steckverbindung ohne Schubrippen der Einfluss auf das Trag- und Verformungsverhalten ermittelt und diskutiert.

Investigation of the load-bearing behaviour of connections of the hybrid mast construction - Large-scale tests and FEM-simulations
The grouted concrete-steel slip joint is developed in this paper for the application in hybrid mast constructions from the grouted steel slip joint. The decisive bending stress of the masts is transferred from the steel pipe with shear keys via the grout joint into the spun concrete pole below. The force flow in the connection changes continuously with the increase in load and is decisively influenced by the deformation behaviour of the poles. The load-bearing and deformation behaviour of the new joint is investigated in this paper by means of two large-scale tests and accompanying FEM simulations. Furthermore, the influence on the load-bearing and deformation behaviour is determined and discussed on the basis of two varied parameters, the position of the shear keys and a grouted slip joint without shear keys.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Für besondere Anwendungsfälle, wie beispielsweise Stauchschichten im Tunnelbau, liegen bereits erste Ansätze für Mörtel und Betone vor, die durch ein ausgeprägtes plastisches Stauchvermögen charakterisiert sind. Der vorliegende Beitrag beschreibt Versuche zum Stauchverhalten unter Querdehnungsbehinderung von stark porosierten Betonen mit geringer Druckfestigkeit (< 5 N/mm2). In die Versuche wurden Betone mit verschiedenen kompressiblen Additiven (Blähglas/EPS) und unterschiedlichen Wasserzementwerten einbezogen. Des Weiteren wurde das Verformungsverhalten sowohl unter Teilflächen- als auch Vollflächenbelastung untersucht, um unterschiedliche anwendungsbezogene Randbedingungen abzudecken. Auf Grundlage der ermittelten Spannungs-Verformungskurven sowie Gefügeuntersuchungen von Proben vor und nach den Stauchversuchen konnten wesentliche Erkenntnisse zum Stauchverhalten der Betone gewonnen sowie material- und versuchstechnische Einflussfaktoren identifiziert werden.

Deformation behavior of concretes with high plastic compressibility
For special applications, for example compressible layers in tunnel constructions, there are already initial approaches for mortars and concretes, which are characterized by a high plastic compressibility. This paper describes experiments on the compressive behavior of highly porous concretes with low compressive strength (< 5 N/mm2) under transverse strain constraint. Concretes with different compressible additives (expanded glass / EPS) and various water-cement ratios were considered in the tests. Furthermore, the deformation behavior under both partial- and full-area loading was investigated in order to cover different application-related boundary conditions. On the basis of the determined stress-deformation curves as well as investigations on the structure of specimens before and after the compression tests essential findings on the compressive behavior of the concretes could be gained and material- and test-related parameters could be identified.

Die Umsetzung innovativer Konzepte, wie digitale Betonherstellung und Prozessautomatisierung, könnte zu einer Steigerung der Produktivität und zu einer Verringerung des Materialbedarfs im Betonsektor führen. Die wissenschaftliche Fachwelt hat dieses Potenzial erkannt, sodass das globale Interesse und die Anzahl der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu diesem Thema exponentiell zunehmen. Aktuell werden bereits weltweit hochwertige digitale Fertigungskonzepte entwickelt und erfolgreich zum Drucken einiger Pilotprojekte eingesetzt. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bekanntesten additiven Fertigungsverfahren im Betonbau und wesentliche Fallstudien. Darüber hinaus werden die offenen technischen und technologischen Fragen diskutiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung praktischer Lösungen und deren Umsetzung im Betonsektor.

Additive manufacturing with concrete: the way toward practical implementation
Implementation of digital technologies such as additive concrete manufacturing and process automation has a potential to change standard concrete processing. The innovative manufacturing technologies could be a solution to the existing productivity and environmental issues that the concrete sector is facing. The research community recognized this potential, so the global interest and the number of R&D activities on this topic are rising exponentially. The sophisticated digital solutions are being developed and validated in pilot projects worldwide. This article will give an overview of the existing additive manufacturing technologies with concrete and show some noticeable case studies. We will discuss open technical and technological questions, with focus on the way towards devel-opment of practical solutions and their implementation in the concrete sector.

Aktuelles:
Dr.-Ing. Heinrich Bökamp ist neuer Präsident der Bundesingenieurkammer
Ingenieurbaukunst - Engineering Made in Germany erschienen

Nachrichten: Symposium liefert Fakten zur Betoninstandhaltung
2. Burgdorfer Brückenbautag

Dank

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Nachhaltigkeit ist für ALHO mehr als ein Modewort. Sie bei Gebäuden an der Energieeffizienz im Betrieb festzumachen, reicht nicht. Die Grundlage für die Nachhaltigkeit eines Gebäudes wird bereits in der Planungsphase gelegt. Die integrale Planung im Stahlmodulbau bei ALHO ermöglicht bedarfsgerechte Gebäudekonzepte, die attraktive Architektur mit Ökologie und Ökonomie in Einklang bringen. Und das ALHO-Bausystem wurde mit dem DGNB-Vor-Zertifikat in Gold ausgezeichnet. Wie - weit mehr als im herkömmlichen Planungsprozess - Bauwerk und Gebäudetechnik bei der integralen Planung des Herstellers präzise aufeinander abgestimmt werden. (Foto: ALHO)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Es wird ein Einblick in die Vorgehensweise zur Fertigung von Knotenstrukturen im Stahlbau mittels Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) und der numerischen und experimentellen Untersuchung der Knotenstrukturen gegeben. Ausgehend von der geometrischen Komplexität sich schneidender Profilstäbe aus Stahl werden wesentliche Punkte bei der simulationsgestützten Ermittlung von Knotenstrukturen beschrieben. In Abhängigkeit von den Lastfällen können unterschiedliche Strukturen in der Topologieoptimierung gefunden werden. Für die Herstellung der Knotenstruktur durch das Wire and Arc Additive Manufacturing müssen die numerisch gefundene Geometrie angepasst sowie Varianten der Bahnplanung entwickelt und bewertet werden. Dabei wird auch der Einfluss von Prozessparametern auf Verzug, Endkonturnähe und mechanische Eigenschaften der Bauteile untersucht. Für die Prognose von Spannungs- und Verformungszuständen des Knotens wird eine vereinfachte thermische und mechanische Analyse des Herstellungsprozesses durchgeführt. Weiter wird ein Verfahren für eine In-situ-Bauteilprüfung vorgestellt, welche Prozessunregelmäßigkeiten anhand von Sensordaten erkennt und deren Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils bewertet, wodurch frühzeitig im Prozess Maßnahmen zur Fehlerkorrektur getroffen oder Kosten durch Ausschuss reduziert werden können.

Production of 3D printed steel nodes structures
An insight into the procedure for manufacturing node structures in steel construction using Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) and the numerical and experimental investigation of the node structures is given. Based on the geometric complexity of intersecting steel profile bars, essential points in the simulation-based determination of node structures are described. Depending on the load cases, different structures can be found via topology optimization. For the production of the node structure by wire and arc additive manufacturing, the numerically found geometry must be adapted and path planning variants have to be developed and evaluated. The influence of process parameters on warpage, near net shape and mechanical properties of the components is also examined. A simplified thermal and mechanical analysis of the manufacturing process is carried out for the prognosis of the stress and deformation states of the node. Furthermore, a method for in-process quality assurance is presented, which recognizes process irregularities on the basis of sensor data and evaluates their influence on the mechanical properties of the component, whereby measures for error correction can be taken early in the process and costs through rejects can be reduced.