The second of the three tunnelling contract sections of the Semmering Base Tunnel is of comparable complexity to the first contract section SBT2.1. The geotechnical and hydrological conditions for sequential tunnelling are demanding and require extensive grouting and investigation measures in advance of the drives. The enormous extent of the construction works and the need to access parts of the running tunnels through an intermediate construction access are a logistical challenge. The construction time is also very ambitious. These circumstances had to be considered in the production of the tender documents.
Die zweite Ausschreibung für eines der drei Tunnelbaulose des Semmering-Basistunnels schließt hinsichtlich Komplexität nahtlos an das erste Baulos an. Die Vortriebe haben unter geotechnisch und hydrogeologisch anspruchsvollen Bedingungen zu erfolgen und beinhalten intensive Erkundungs- und Injektionskampagnen. Der enorme Bauumfang sowie die Erschließung der Vortriebe über einen komplexen temporären Zwischenangriff stellen eine große logistische Herausforderung dar. Durch einen engen Bauzeitrahmen wird diese noch verstärkt. Diesem Umstand musste auch in der Vertragsgestaltung Rechnung getragen werden.

The development of EU regulations dealing with energy conservation will sooner or later lead to changes in all member states - usually involving stricter insulation targets. In all markets traditionally dominated by solid construction methods, this development may make it harder for the monolithic construction method to retain its market share, because both the physical and commercial limitations - to a certain extent - appear insurmountable. The obvious solution seems to be to resort to thicker insulation material. But there are other alternatives. One of them has been developed initially specifically for the Scandinavian market where the climate has traditionally dictated tough thermal insulation requirements. In Denmark for example, U-values of 0.15 W/(m²K) are considered standard today. With conventional thermal conductivity, this U-value presents a challenge even when using autoclaved aerated concrete if one wants to retain familiar, commercially viable wall dimensions. But there are other possibilities: the compound solution offered by the Ytong Energy+ block.

It is presently recognized worldwide that the colours of steel bridges - besides their form - serve as one of the key factors of their aesthetic design. This paper refers to the colouring problem being characteristic of Japan, since - in addition to the respect for the usual theory of colours - special Japanese particulars, based on tradition and philosophy of life, are followed. Several bridge examples shown here stand for the accentuation effect of that special approach.

Die Farben der Stahlbrücken in Japan - Grundsätze und Beispiele.
Es ist heute allgemein bekannt, dass die Farbe einer Stahlbrücke - außer ihrer Form - als einer der Grundfaktoren des ästhetischen Gestaltens gilt. Der vorliegende Beitrag bezieht sich auf dieses für Japan charakteristische Thema, da - neben der Beachtung der gewöhnlichen Farbenlehre - spezifische japanische Besonderheiten befolgt werden, die der Tradition und der Lebensphilosophie zugrunde liegen. Die hier vorgestellten Brückenbeispiele verdeutlichen die Akzentuierung infolge der besonderen Behandlung des Themas Farbgebung.

A simplified mechanical model is presented for the shear strength prediction of reinforced and prestressed concrete members with and without transverse reinforcement, with I, T or rectangular cross-section. The model, derived with further simplifications from a previous one developed by the authors, incorporates the contributions of the concrete compression chord, the cracked web, the dowel action and the shear reinforcement in a compact formulation. The mechanical character of the model provides valuable information about the physics of the problem and incorporates the most relevant parameters governing the shear strength of structural concrete members. The predictions of the model fit very well the experimental results collected in the ACI-DAfStb databases of shear tests on slender reinforced and prestressed concrete beams with and without stirrups. Due to this fact and the simplicity of the derived equations it may become a very useful tool for structural design and assessment in engineering practice.

In Austria, the Guideline for “Technical Protection against Rockfall”, named ONR 24810 provides guidance to assess rockfall hazard (at object scale) by determining a so-called design block size. The aim of this article is to critically review the concept of design block size and to suggest alternatives. The design block size is derived from a block size distribution and event frequency, both of which may be very uncertain. Modelling a single “constant” design block may result in trajectories far away from reality. The design approaches of ONR 24810 and Eurocode 7 are compared. A case study is presented and discussed. Reducing input parameters at the beginning of the design approach results in apparent characteristic energy levels and bounce heights, which are not characteristic, as defined by EC7. By disregarding all small and the biggest blocks, valuable information of maximum energy levels and bounce heights is lost. The entire block size distribution should be used for rockfall simulations, rather than a single block size. Fragmentation should be considered, if applicable.

Das Konzept des Bemessungsblocks - Eine kritische Betrachtung der Richtlinie ONR 24810 “Technischer Steinschlagschutz”
In Österreich regelt derzeit die Richtlinie ONR 24810 den technischen Steinschlagschutz. Sie gibt vor, Steinschlagschutzmaßnahmen (auf Hangskala) auf den sog. Bemessungsbock zu dimensionieren. Das Ziel dieses Artikels ist es, das Konzept des Bemessungsblocks kritisch zu hinterfragen und Alternativen vorzuschlagen. Der Bemessungsblock ergibt sich aus einer Blockgrößenverteilung und einer Ereignishäufigkeit. Beide können sehr unsicher sein. Die Modellierung eines einzigen “konstanten” Bemessungsblocks kann in Trajektorien fern der Realität resultieren. Der Bemessungsweg der ONR 24810 wird mit jenem des Eurocode 7 verglichen. Eine Fallstudie wird präsentiert und diskutiert. Reduzierte Eingangswerte zu Beginn der Bemessung resultieren in scheinbar charakteristischen Energien und Sprunghöhen, die nicht charakteristisch im Sinne des Eurocodes sind. Durch die Vernachlässigung aller kleinen und der größten Blöcke gehen wertvolle Informationen über maximale Energien und Sprunghöhen verloren. Gesamte Blockgrößenverteilungen sollten simuliert werden, statt ein einziger Bemessungsblock. Fragmentierung sollte berücksichtigt werden, falls vorhanden.

The Brenner Eisenbahn GmbH (BEG) was appointed in 1995 to design and construct the new railway line in the Lower Inn Valley between the national border near Kufstein and Innsbruck. In the densely populated Inn Valley, large parts of the line with a planned speed of 250 km/h had to be run through tunnels. Near Jenbach, a semi-quantitative process was used as part of a risk analysis for the decision between the variants of a shallow, mined special construction and a deep mechanically driven tunnel.
Die Brenner Eisenbahn GmbH (BEG) wurde im Jahr 1995 mit der Planung und Errichtung der Neubaustrecke im Unterinntal zwischen der Staatsgrenze bei Kufstein und Innsbruck beauftragt. Im dicht bebauten Inntal mussten große Teile der mit einer Spitzengeschwindigkeit von 250 km/h geplanten Strecke in Tunnellage errichtet werden. Im Bereich Jenbach wurde ein semi-quantitatives Verfahren im Rahmen der Risikoanalyse zur Variantenentscheidung zwischen einer seicht liegenden, bergmännischen Sonderbauweise und einem tiefliegende Maschinenvortrieb angewandt.

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The joint venture Bau Obervermuntwerk II, consisting of the companies Jäger Bau, Porr, Östu-Stettin and Hinteregger are constructing the pumped storage works Obervermunt II (OVW II) under a contract from the Vorarlberger Illwerke AG between the Silvretta and the Vermunt reservoirs. The Obervermuntwerk II is being built as a parallel works to the existing Obervermuntwerk (OVW). Together with the OVW II, a new headrace is being built for the existing Obervermuntwerk and the existing overground penstock will be demolished. All excavation is being undertaken conventionally by drill and blast; only the surge tank and the pressure shaft will be excavated by raise boring previously excavated mucking shafts. The aggregates for the concrete of the Obervermunt II power station (about 200,000 m3) are being prepared from excavated material as far as possible. A dedicated material processing plant for the project is being operated in Vermunt as well as a batching plant.
Die Arbeitsgemeinschaft Bau Obervermuntwerk II, bestehend aus den Firmen Jäger Bau, Porr, Östu-Stettin und Hinteregger errichtet im Auftrag der Vorarlberger Illwerke AG zwischen dem Speichersee Silvretta und dem Speichersee Vermunt das Pumpspeicherwerk Obervermunt II (OVW II). Das Obervermuntwerk II wird als Parallelwerk zum bestehenden Obervermuntwerk (OVW) errichtet. Mit der Errichtung des OVW II wird auch eine neue Triebwasserführung für das bestehende Obervermuntwerk hergestellt und die bestehende oberirdische Druckrohrleitung abgetragen. Sämtliche Ausbrucharbeiten erfolgen konventionell im Sprengvortrieb, lediglich beim Wasserschloss und dem Druckschacht werden mittels Raiseboring vorab Schutterschächte hergestellt. Die Zuschlagstoffe für den Beton des Kraftwerks Obervermunt II (ca. 200.000 m3) werden so weit wie möglich aus dem Ausbruchmaterial aufbereitet. Für diese Maßnahme wird im Bereich Vermunt eine eigene Materialaufbereitungsanlage sowie eine Betonmischanlage betrieben.

If international agreements to replace fossil fuels with renewables are taken seriously by politicians, a much broader use of environmental-friendly energy sources will be needed for heating and cooling purposes in the future. This necessary decarbonisation can be supported by the use of heat pumps in combination with geothermal absorbers, which have particular advantages since a large part of the heat used is extracted from the environment surrounding the building. The advantage of building-integrated geothermal systems also lies in the simple and inexpensive supply of cooling energy, which can be accomplished either by free cooling or by reversing the heat pump circuit. The geothermal plants at Salzburg railway station and the Austria Campus will be exemplified and operating experience is given.
Werden die internationalen Vereinbarungen zum Ersatz fossiler Energieträger durch erneuerbare von der Politik tatsächlich umgesetzt, ist auch im Gebäudesektor in Zukunft ein wesentlich ausgeweiteter Einsatz klimafreundlicher Energieträger erforderlich. Im Sinne einer notwendigen Dekarbonisierung bietet die Verwendung von Wärmepumpenanlagen in Kombination mit Geothermieabsorbern besondere Vorteile, da ein Großteil der Nutzwärme aus der Umgebung des Gebäudes bezogen wird. Der Vorteil gebäudeintegrierter Erdwärmeanlagen liegt auch in der einfachen und kostengünstigen Bereitstellung von Kühlenergie, welche sich entweder durch Free-Cooling oder durch die Umkehrung des Wärmepumpenkreislaufs bewerkstelligen lässt. Die Geothermieanlagen am Hauptbahnhof Salzburg und am im Bau befindlichen Austria Campus werden beispielhaft beschrieben und Bau- sowie Betriebserfahrungen angeführt.

The article revisits the classic problem of tunnel face stability with special emphasis on the effect of horizontal stresses. These are important for shear resistance and thus also for the equilibrium of the potentially unstable body in front of the tunnel face, but they also present the difficulty of static indeterminacy. Starting from the computational model of Anagnostou and Kovári, an alternative model is presented, which is based on the so-called method of slices, and is consistent with silo theory, but does not need an a priori assumption as to the distribution of horizontal stress. In addition, a simple design equation for estimating support pressure under this model is presented and the results of comparative analyses concerning the average stresses in the wedge and the effects of shear resistance at the lateral slip surfaces are shown. The analytical results obtained by the method of slices agree very well with published results of numerical analyses and physical tests.

Beitrag der räumlichen Tragwirkung zur Stabilität der Tunnelbrust.
Der vorliegende Artikel untersucht das klassische Problem der Stabilität der Ortsbrust unter besonderer Beachtung der Horizontalspannungen. Letztere sind zwar sehr wichtig für den Gleitwiderstand und somit auch für die Stabilität von potenziellen Bruchkörpern, können aber nicht allein aufgrund von Gleichgewichtsbetrachtungen ermittelt werden. Im Beitrag wird eine Berechnungsmethode vorgestellt, die das Berechnungsmodell nach Anagnostou und Kovári insofern verbessert, dass sie keine a priori Annahme über die Verteilung der Spannungen im keilförmigen Bruchkörper vor der Ortsbrust benötigt und auf konsistente Weise das Gleichgewicht im Keil und im darüber liegenden prismatischen Bruchkörper analysiert. Basierend auf der Lamellenmethode wird eine einfache Bemessungsformel aufgestellt und der Einfluss der horizontalen Verspannung auf den erforderlichen Stützdruck der Ortsbrust aufgezeigt. Die Modellprognosen stimmen mit veröffentlichten Ergebnissen von numerischen Spannungsanalysen sowie mit Versuchsresultaten gut überein.

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The convergence confinement method is used in its original form for the analytic or graphical description of the ground and system behaviour of underground excavations. The purpose of the method is to derive the support measures required from the combination of the ground characteristic curve, a model of the development of the radial deformations of the excavation surface in the axial direction of the tunnel, the support characteristic curve and the installation time and location of the support measures. The convergence confinement method is mostly used in the preliminary design of underground structures.
Typical applications of the convergence confinement method are deep tunnels and tunnels with ground behaviour types where displacements play a major role. If sudden ruptures occur, in shallow tunnelling and in loose ground, this method is not to be recommended. An absolute precondition for the correct use is an understanding of the theory of the convergence confinement method and the course of failure mechanisms in the rock mass and their effects on the system behaviour.

Das Kennlinienverfahren (KLV) dient in seinen ursprünglichen Entstehungsformen zur analytischen oder grafischen Beschreibung des Gebirgs- und Systemverhaltens von untertägigen Hohlraumbauten. Ziel des Verfahrens ist es, aus der Kombination von der Gebirgskennlinie (GKL), einem Modell der Entwicklung der radialen Hohlraumrandverschiebungen in Tunnellängsrichtung, der Ausbaukennlinie und dem Einbauzeitpunkt sowie -ort der Stützmittel den notwendigen Stützmitteleinsatz abzuleiten. Das Kennlinienverfahren findet seinen Einsatz vorwiegend in der Vorbemessung von untertägigen Hohlraumbauten.
Typische Anwendungsbereiche des Kennlinienverfahrens sind tiefliegende Tunnel und Tunnel mit Gebirgsverhaltenstypen, bei denen Deformationen eine große Rolle spielen. Bei Auftreten abrupter Bruchvorgänge, im seichtliegenden Tunnelbau und im Lockergestein ist dieses Verfahren nicht empfehlenswert. Unabdingbare Voraussetzung für eine korrekte Anwendung sind das Verständnis der Theorie des Kennlinienverfahrens und der Abläufe der Bruchvorgänge im Gebirge und deren Auswirkung auf das Systemverhalten.

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The Bouregreg cable-stayed bridge is located at Rabat-Salé-Kénitra, Morocco. It forms part of the new 41.5 km Rabat motorway bypass around the city of Rabat and will improve traffic congestion in Hay Riad, the capital's western residential suburb. This bridge has a total length of 951.66m, of which the main bridge is a cable-stayed bridge with spans arrangement of 183+376+183m and a total width of 29.82m. The main girder of cable-stayed bridge uses double pre-stressed concrete edge girders, connected with steel cross beams and concrete slab. The concrete pylon consists four separate curve legs, which forms a traditional pointed-arch on the top of pylon. This paper mainly describes the structural design features and construction of the cable-stayed bridge, and highlights some innovations of the design and construction, such as the connection between cable and pylon legs, steel cross beam and concrete edge beams, the concreting sequence of main girder and tension of stayed cables.

Entwurf und Konstruktion einer Schrägseilbrücke über den Fluß Bouregreg in Marokko
Die Schrägseilbrücke Bourregreg befindet sich in Rabat-Salé-Kénitra, Marokko. Es ist Teil der neuen 41,5 km langen Autobahnumgehung Rabat rund um die Stadt Rabat und wird die Verkehrsstaus in Hay Riad, dem westlichen Vorort der Hauptstadt, verbessern. Diese Brücke hat eine Gesamtlänge von 951,66 m, von denen die Hauptbrücke eine Schrägseilbrücke mit einer Spannweite von 183 + 376 + 183 m und einer Gesamtbreite von 29,82 m ist. Der Hauptträger der Schrägseilbrücke besteht aus doppelten Spannbeton-Randträgern, die mit Stahlquerträgern und Betonfertigteilen verbunden sind. Der Betonpylon besteht aus vier getrennten Kurvenbeinen, die auf der Spitze des Pylons einen traditionellen Spitzbogen bilden. Dieser Aufsatz beschreibt hauptsächlich die strukturellen Konstruktionsmerkmale und die Konstruktion der Schrägseilbrücke und hebt einige Neuerungen der Konstruktion hervor, wie die Verbindung zwischen Seil und Pylon, Stahlquerträger und Betonrandträger, die Betonierfolge von Hauptträger und Spannung von gebliebenen Kabeln.

In the design and making of complex architectural systems, sheet metal is still predominantly used as a cladding material. The objective here is to integrate innovative digital and analogue methodologies to develop a design system for a self-supporting lightweight structure entirely based on the use of sheet metal as a construction material.
A digital working methodology which is informed by fabrication techniques, material behavior and structural performance allows for a highly precise product and a coherent fabrication process.

The design concept for the steel part of a composite dowel shear connection is based on a geometric stress concept and it assumes the superposition of individual stress components resulting from longitudinal shearing and bending of a composite section. Analytical transformations of FEM calculation results for critical regions in steel dowels lead to the solution represented by closed interaction curves for the dimensionless shear resis tance of the connection versus the axial resistance of the web.

One key project in the Chinese city of Fuzhou is Langqi Min River Bridge, which connects the business and technology district with downtown Fuzhou. The main bridge is a twin-pylon cable-stayed structure with a main span of 680 m and a steel box girder. This paper presents the detailed design features of the bridge, including foundations, anti-ship collision devices, pylons, steel box girder and stay cables.

A newly developed design concept for plane earthwork structures on pile foundations is presented. This design concept is based on a complex mathematical background that has been derived using fundamental mechanical principles. The mechanical system comprises the arching effect in a plane earthwork structure on punctual supports. It incorporates the effect of an elastic membrane that is formed by orthogonal ribs of geogrids, the modulus of subgrade reaction between the piles and the elastic settling of the piles. Some practical design examples are shown. The important aspects of the analysis and the design are pointed out. The complete mathematical background and a comprehensive design tool for free use have been prepared and are provided through a download link: https://gft-pes.blogspot.com.

Entwurf und Bemessung von geotechnischen Flächentragwerken auf Pfahlgründungen
Es wird ein neuartiges Entwurfs- und Bemessungskonzept für geotechnische Flächentragwerke auf Pfahlgründungen vorgestellt. Die Berechnungsmethode basiert auf einem komplexen mathematischen Formelwerk, das aus grundlegenden mechanischen Ansätzen abgeleitet wurde. Das mechanische System erfasst die Gewölbebildung in einem punktgestützten Erdkörper. Es umfasst die Wirkung einer elastischen Membran, die aus rechtwinklig verlegten Geogittern gebildet wird, die Bettung des Erdkörpers zwischen den Pfählen und die elastische Nachgiebigkeit der Pfähle selbst. Einige praktische Beispiele werden vorgeführt und an diesen die wesentlichen Punkte bei der Bemessung und dem Entwurf aufgezeigt. Das komplette mathematische Formelwerk und ein leistungsfähiges Bemessungswerkzeug werden für einen Download bereitgestellt: https://gft-pes.blogspot.com.

Dedicated to Prof. Werner Sobek on the occasion of his 65th birthday
In 1864, James Clerk Maxwell wrote the remarkable paper “On Reciprocal Figures and Diagrams of Forces.” Maxwell observed that for a frame (what today would be called a truss or a net) to be in equilibrium, it must be the projection of a plane-faced polyhedron. It is now known that this observation is correct, provided the bars of the truss or net and the lines of the external applied forces can be represented by a planar graph. We also know that the plane-faced polyhedron is the Airy stress function.
This information can greatly assist a structural designer in creating, adjusting, and analysing structural nets. These nets can be planar structures or the planar projections of three dimensional nets (including spider webs). Simple visual techniques can be used to evaluate how many independent states of self-stress exist and how to adjust the design to achieve goals such as targeted geometries, redundancies or forces. Combined with force-density form finding, this process creates a powerful design tool. This paper will review the theoretical background and applications of the design process.

This paper summarizes the differences in the design approaches for tensile surface structures between the earliest structures in the 1950s and today’s practice. Current software tools allow more refined and advanced calculations. Nevertheless, a basic hand calculation can clarify the process in a few pages and provide the appropriate key data. A transparent setup allows the form-finding and structural analysis to be redone. The calculation of the cable net for the bandstand by André Paduart (1958) is analysed in this paper as a case study. Both the hand calculation (19 pages) and the numerical simulation are summarized and the design context of the initial and current calculations are described. The approximations made by Paduart resulted in a remarkably intelligible and coherent evaluation of the cable net structure. The historical approach can still be applied for a first verification of a pretensioned cable net or for a membrane structure as the simplified calculation method is similar.

This paper will focus on the use of fibre reinforced concrete on the Crossrail project in the UK. Crossrail (now named The Elizabeth Line) is a new railway running from West to East under the centre of London. This railway runs for approximately 14 km underground and five of the new stations were constructed with permanent sprayed concrete linings. Fibre reinforced concrete played a prominent role in all of the tunnelling - both for the segmental linings and the sprayed concrete tunnel (SCL) linings. Having reviewed the context of the project and the state-of-the-art in tunnel design at the time of the design, this paper will describe the design approach for both the TBM and mined tunnels and their fibre reinforced linings. While the segmental lining design followed a conventional approach, the SCL tunnels adopted an innovative design with the first major application of permanent sprayed concrete in the UK and featured the first use of a spray applied waterproofing membrane (SAWM) on a major project in Europe. Performance during construction will be reviewed and conclusions will be drawn on what can be learnt from the mega project.

The success of mechanised tunnelling is greatly influenced by the interactive behaviour of machine and ground. A multitude of published research and practice reports documents the problem of a targeted forecast based on tests and forecasting models [19]. The paper describes the currently used methods of estimating performance-relevant parameters, including current research into the subject of crack propagation in solid rock and developments in disc force measurement on the tunnel boring machine and its forecasting from laboratory tests.
Der Erfolg eines maschinellen Tunnelvortriebs wird maßgeblich vom Interaktionsverhalten Maschine-Baugrund bestimmt. Die Vielzahl der veröffentlichten Forschungs- und Praxiserfahrungen dokumentiert die Problematik einer zielgerichteten Prognose auf der Basis von Versuchen und Prognosemodellen [19]. Im Beitrag werden die derzeit zur Anwendung kommenden Methoden zur Abschätzung leistungsrelevanter Parameter unter Einbeziehung der aktuell laufenden Forschungen zum Thema Rissausbreitung im Festgestein sowie der Entwicklungen zur Diskenkraftmessung an der Tunnelvortriebsmaschine und deren Prognose anhand von Laborversuchen dargelegt.

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The Garner and Coffman method was developed to design a proposed underground facility based on an allowable settlement profile; the method may also be used to characterize an unknown underground facility based on an observed surface settlement profile. The method uses both static methods and 2-D finite element analyses to relate the characteristics of the ground surface settlement profile to the underground facility (depth, diameter, and number of tunnels). The calibration and validation of the Garner and Coffman method, as obtained by using tunnel segment data from historical tunneling projects (Bangkok, London, Taipei, Singapore, and Heinenoord), are presented. Specifically, the method was calibrated using settlement profiles and facility characteristics from 15 tunnel segments and validated using settlement profiles from 16 additional tunnel segments. A numerical relationship (developed during this research project) was then used during the validation of the model to predict facility characteristics for the “unknown” underground structures. The predicted depth and diameter for each of the “unknown” underground structures were within ten percent of the actual diameter and actual depth of the underground structure, as obtained from the literature. For all 16 validation tunnel segments, the tunnel location was predicted within one tunnel diameter of the actual facility centerline.

In the last five years, the number of housing units completed in Germany has risen by around 50 %. In 2012, around 200 000 residential units were completed, and by 2017 there will be around 100 000 more. Nevertheless, this increase in residential construction activity continues to be less than the demand. What political framework conditions must the new Federal Government create for demand-oriented housing construction? What part will building materials and construction methods play in this development? This article provides answers to these questions.