This article reports on the development of tunnel boring machines (TBMs) in the past decades and the current state of the art. The development is presented with a look back and a look forward into the near future. Starting with the questions on the development of diameter and operating pressure of closed tunnelling machines, the perspective is expanded to general developments and current trends in machine technology for soft ground and hard rock. Finally, the possibilities and potentials arising from environmental requirements, further increases in performance and digitalization in mechanized tunnelling are shown.
Der Beitrag berichtet über die Entwicklung von Tunnelvortriebsmaschinen (TVM) in den vergangenen Jahrzehnten und zeigt den aktuell erreichten Stand auf. Dabei wird die Entwicklung jeweils mit einem Blick zurück und einem Ausblick in die nähere Zukunft dargestellt. Beginnend mit den Fragestellungen zur Durchmesser- und Betriebsdruckentwicklung geschlossener Vortriebsmaschinen wird der Blickwinkel auf allgemeine Entwicklungen und aktuelle Tendenzen der Maschinentechnik für Locker- und Hartgestein erweitert. Abschließend werden die Möglichkeiten und Potenziale aufgezeigt, die Umweltanforderungen, weitere Leistungssteigerungen und Digitalisierung im maschinellen Tunnelbau bieten.

Verkehrsinfrastrukturen sind elementarer Bestandteil der heutigen global vernetzten Welt. Dennoch werden diese wichtigen Infrastrukturen in vielen Ländern zunehmend strukturell anfälliger, weil sie oft von Überalterung und einem zunehmenden Instandhaltungsrückstau geprägt sind. Insbesondere im Bereich der Wasserstraßen sind zudem die Kenntnisse über die Anfälligkeit der Bauwerke und das Gefahrenpotenzial bei Versagen oder aktiver Zerstörung lückenhaft oder veraltet. Es besteht akuter Handlungsbedarf hinsichtlich einer Steigerung der Resilienz einzelner Bauwerke und somit des gesamten Systems Wasserstraße als kritische Verkehrsinfrastruktur. Hierzu wird im Rahmen der Sicherheitsforschung der Bundesrepublik Deutschland ein systemischer Ansatz entwickelt, der die Ableitung einer risikobasierten Instandhaltungsstrategie ermöglicht. Risikoanalysen bewerten die Vulnerabilität unterschiedlicher Bauwerkstypen und identifizieren gefährdete Verkehrswasserbauwerke anhand der Bewertung der Versagensfolgen. Die Versagensfolgen reichen dabei von Funktionsausfällen einzelner Bauwerke über wirtschaftliche Schäden durch sinkende Transportleistungen im Güterverkehr bis hin zu Gefährdungen für die Bevölkerung, die mit dem Versagen der Wasserstraßeninfrastruktur einhergehen.

Level system for the resilience assessment of critical transport infrastructures using the example of waterways
Transport infrastructures are an elementary component of today's globally networked world. Nevertheless, in many countries they are characterized by overaging and an increasing backlog of maintenance. Particularly in the area of waterways, detailed knowledge of the vulnerability of system elements and of the potential danger of failure or active destruction is incomplete or outdated. There is an acute need for action to increase the resilience of individual structures and thus of the entire waterway system as a critical transport infrastructure. For this purpose, in the context of the German federal safety research program a systemic approach will be developed that enables the derivation of a risk-based maintenance strategy. Risk analyses evaluate the vulnerability of different structure types and identify endangered waterway structures on the basis of an evaluation of failure consequences. The consequences of failure range from functional failures of individual structures to economic damage caused by declining transport performance in freight traffic to risks for the population associated with the failure of the waterway infrastructure.

Dieses Projekt wurde mit einem Prix Acier 2021 ausgezeichnet
Die Sanierung und Erweiterung der Schulanlage Auen in Frauenfeld, einem exemplarischen Werk der Solothurner Schule der Architekten Barth und Zaugg aus den 1960er-Jahren und im Hinweisinventar der Denkmalpflege des Kantons Thurgau als “bemerkenswert nach 1959” geführt, bestärkt das vorgefundene Ensemble und macht dessen ursprüngliche Idee wieder spürbar. Entlang der Mittelachse der Anlage sitzen zwischen den bestehenden Gebäuden drei pavillonartige Neubauten. Diese “dritte Spur” führt zu einer Verdichtung, in der die ursprüngliche Komposition des Ensembles erhalten bleibt und gleichzeitig gestärkt wird. Die Architektur der Neubauten - Pavillon, Pausendach und Velodach - nimmt die strukturelle Logik der Bestandsgebäude auf. Als offene, in den Freiraum gestellte Pavillons in Stahl treten diese allerdings nicht körperlich, sondern primär als von Stützen getragene Dächer in Erscheinung. Auch um die Verwandtschaft der beiden Neubauten zu betonen, liegt das Stahltragwerk beider Pavillons jeweils außen. Konsequenterweise sind die Stahlstützen aus den Ecken geschoben und machen bei aller Verwandtschaft den gegenüber dem Bestand differenzierten Charakter der Neubauten ablesbar.

Rasterised: the third life of Auen School, Frauenfeld - renovation and expansion of a 1960s school complex
The 1960s Auen school complex in Frauenfeld by architects Barth and Zaugg is an exemplary work from the so-called “Solothurn School” and is listed under “noteworthy post-1959” in the Canton Thurgau Heritage Preservation Office's reference inventory. The renovation and extension of this complex enhance the pre-existing ensemble and make its original concept perceptible again. Along the complex's central axis, three pavilion-like new structures sit between the pre-existing buildings. This “third lane” leads to a densification, in which the ensemble's original composition is preserved and simultaneously reinforced. The architecture of the new structures (pavilion, break shelter and bicycle shelter) incorporates the structural logic of the pre-existing buildings. However, as open steel pavilions placed in the open space, they do not have a corporeal presence, but appear primarily as roofs supported by columns. Also to emphasise the relationship between the two new buildings, both pavilions' steel support structures are on the outside. Consequently, the steel columns are shifted away from the corners and, despite all the similarities, make the different nature of the new structures in comparison to the pre-existing ones apparent.

Baustellenerfahrungen und systematische Modellversuche zeigen, dass eine Säulenherstellung von Rüttelstopfsäulen (RSV) mit dem Tiefenrüttler auch in sehr weichen Böden ab einem Grenzwert der undränierten Kohäsion von cu = 4 kN/m2 möglich ist. Der alte Grenzwert cu = 15 kN/m2 von 1979 verliert damit seine Gültigkeit. In der aktuellen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-34.2-3 für “Vermörtelte Stopfsäulen (VSS), Fertigmörtel-Stopfsäulen (FSS) und Betonstopfsäulen (BSS)” der Keller Grundbau GmbH wurde diesen neuen Erkenntnissen mit der Anpassung der Anwendbarkeitsgrenzen und der Herstellung einer Kiesvergütung nun Rechnung getragen.

Installation of columns with depth vibrators in soils with undrained cohesion cu < 15 kN/m2.
Site experiences and systematic model tests show that the installation of vibro stone columns and vibro mortar columns is possible with a depth vibrator even in a very soft soil with an undrained cohesion of cu = 4 kN/m2. The old limit value of cu = 15 kN/m2 is no longer valid. The DIBt (“Deutsches Institut für Bautechnik”, German federal institute for construction technique, Berlin) accommodates this fact in the actual version of the general technical approval Nr. Z-34.2-3 for vibro concrete columns (VCC) and ready-mixed vibro mortar columns (VMC).

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Das Verkehrsaufkommen insbesondere im Fernverkehrsnetz der Autobahnen hat sich in den letzten Jahrzehnten vervielfacht. Zur Engpassbeseitigung wird auf besonders beanspruchten Streckenabschnitten ein Ausbau der Verkehrsanlagen erforderlich. Der marode Brückenbestand wird in diesem Zusammenhang erneuert. Die Ausführung erfolgt in der Regel mit getrennten Richtungsfahrbahnen. Die zu erneuernden Teilbauwerke müssen dabei immer mehr Fahrstreifen mit Auswirkungen auf die Querschnittsgestaltung aufnehmen. In Abhängigkeit von Spannweiten und Überbaubreiten werden anhand von Beispielen mögliche Querschnittsformen bei Wahl eines Stahlverbundüberbaus vorgestellt. Die Vor- und Nachteile einzelner Querschnittsformen werden diskutiert.

Cross section design of composite bridges.
The traffic particularly on highways has increased over the last decades. Heavily used routes need to be expended by adding more lanes. In this context the existent bridges that are already in bad condition are to be renewed. Generally the superstructure is designed with dual carriage ways. Each superstructure needs to accommodate more lanes than in the past. Due to the span length and the width of the construction possible cross sections are presented. Pros and contras are discussed.

Das Verformungsverhalten der Hausmülldeponie Berg in Rheinland-Pfalz wird in diesem Aufsatz mit Hilfe der Methode der finiten Elemente analysiert. Das mechanische Verhalten des Mülls wird mit dem sogenannten Soft-Soil-Creep Modell, einem elasto-viskoplastischen Stoffgesetz, modelliert. Für das mechanische Verhalten der restlichen Schichten wird das Mohr-Coulomb Modell verwendet. Die beiden Stoffgesetze werden nach einer Einführung in die Problematik kurz vorgestellt. Bevor die Ergebnisse der Analyse diskutiert und mit Messwerten verglichen werden, wird die Erstellung des Modells und die Ermittlung bzw. Kalibrierung der Parameter für die FE Berechnung beschrieben.

Es werden die grundlegenden und bestimmenden Parameter für eine moderne und volkswirtschaftlich optimale Straßenverkehrsleitplanung beschrieben und an einigen Beispielen erläutert. Darüberhinaus wird gezeig,t welche Auswirkungen in gesamtwirtschaftlicher Hinsicht und in Bezug auf den einzelnen Autofahrer Störungen und Kapazitätsengpässe des Verkehrsflusses hervorrufen.

Der im Jahr 2019 durch das BMWi ausgeschriebene Wettbewerb “info.energiewendebauen - An Urban hub for the SDE21!" wurde ins Leben gerufen, um einen Informationspunkt für den Solar Decathlon Europe 21 zu entwerfen. Die Aufgabe bestand darin, einen architektonisch ansprechenden Entwurf für einen wiederverwendbaren und ressourceneffizienten Informationspunkt im urbanen Raum zu entwickeln. Ziel des sogenannten “Urban Hub" ist es Informationen über den Solar Decathlon Europe 21 in Wuppertal in Verbindung mit energie- und ressourceneffizientem Bauen zur Verfügung zu stellen. In diesem Bericht wird der Entwurf des Siegerteams vorgestellt.

Information point “Step by Step” - the winning project for the Urban hub for the Solar Decathlon 2021
The competition “info.energiewendebauen - An Urban hub for the SDE21!” was launched in 2019 by the German Federal Ministry for Economic Affairs nd Energy BMWi to design an information point for the Solar Decathlon Europe 21. The task was to develop an architecturally appealing design for a reusable and resource-efficient information point in urban space. The aim of the so-called “Urban Hub” is to provide information about the Solar Decathlon Europe 21 in Wuppertal/Germany in conjunction with energy- and resource-efficient construction. This article introduces the competition design by the winning team.

The 5.6 km long main adit of the pumped storage power plant at Nant de Drance in Switzerland is currently under construction. The tunnel is being excavated by a hard rock TBM with a diameter of 9.45 m. Unexpectedly high water inflows with water pressures up to 42 bar as well as unfavourable ground conditions have caused various delays and interruptions of the excavation. To overcome the unfavourable ground conditions, grouting works are facilitated ahead of the TBM as well as from the backup. The paper describes the design and implementation of the grouting works on site as well as the effect of the encountered rock mass conditions on the TBM advance with a special focus on the influence of unstable face conditions, blocky ground and high water pressure.
Im Pumpspeicherprojekt Nant de Drance in der Schweiz wird der 5,6 km lange Zugangsstollen (Durchmesser 9,45 m) mittels einer Gripper-Hartgesteins-TBM aufgefahren. Aufgrund von hohen Bergwasserzutritten mit Wasserdrücken bis 42 bar und aufgrund von schleifenden Störzonen mit schlechten Gebirgsbedingungen musste das Gebirge mittels acht Injektionsbohrschirmen entweder abgedichtet oder konsolidiert werden. Der Artikel erläutert, wie diese Maßnahmen ursprünglich geplant und nachher auch umgesetzt wurden. Zudem wird aufgezeigt, wie die angetroffenen Bedingungen den TBM-Vortrieb beeinflussten. Im speziellen wird auf instabile Ortsbrustbedingungen, blockiges Ausbruchmaterial und hohe Bergwasserdrücke beim TBM-Vortrieb oder bei der Ausführung von Bohrungen eingegangen.

On the mix-shield TBM excavation of the Eppenberg tunnel, unexpected conditions were encountered in both the rock and soil excavations, which resulted in a modified execution of the project. In this case, the openly formulated contract made it possible to take advantage of improvements in the ground and to manage unexpected system behaviour with the right measures in such a way that economical and time-saving excavation was possible. In all three examples presented in this paper, time is one of the key success factors, because recurring processes result in feedback processes that change the system behaviour more and more rapidly as time goes on. In order to reduce the resulting additional costs and time losses, it is necessary to understand what is happening on site, then evaluate, test and check the possible measures, and finally decide on their implementation in a timely manner. At Eppenberg tunnel, this enabled unexpectedly adverse system behaviour to be overcome in two cases without any major loss of construction time. This was only possible because the responsible persons from all parties involved were able to discuss the situation together and make decisions at short notice.
Beim Mix-Schild-TBM-Vortrieb des Eppenbergtunnels wurden sowohl im Fels als auch im Lockergestein unerwartete Bedingungen angetroffen, die eine veränderte Ausführung des Projekts zur Folge hatten. Der offen formulierte Vertrag ermöglichte es, sowohl Verbesserungen des Baugrunds zu nutzen als auch unerwartetes Systemverhalten mit den richtigen Maßnahmen so zu bewältigen, dass ein wirtschaftlicher und zeitsparender Vortrieb möglich wurde. Bei den drei vorgestellten Beispielen ist die Zeit einer der wesentlichen Erfolgsfaktoren, denn häufig stellen sich bei wiederkehrenden Abläufen rückgekoppelte Prozesse ein, die das Systemverhaltens mit fortlaufender Dauer immer schneller verändern. Um die daraus folgenden Mehraufwendungen und Zeitverluste zu reduzieren, gilt es, die vor Ort angetroffenen Umstände zu verstehen. Darauf aufbauend müssen die möglichen Maßnahmen evaluiert, getestet und überprüft werden, und schlussendlich muss zeitnah über deren Umsetzung entschieden werden. Beim Eppenbergtunnel konnten in zwei Fällen unerwartet missliche Systembedingungen ohne größere Bauzeitverluste überwunden werden. Das war nur möglich, weil die verantwortlichen Personen aller beteiligten Parteien gemeinsam die Situation erörtern und Beschlüsse kurzfristig fällen konnten.

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Mit Hilfe einer Berechnung mit finiten Elementen und einem elastisch-plastischen Werkstoffgesetz wird das Tragverhalten von Stahlbetonplatten im gerissenen Zustand (Zustand II) untersucht. Die Ergebnisse zeigen gute Übereinstimmung mit Laborversuchen.

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In der Arbeit werden die Methoden und die Ergebnisse von Forschungen über den zeitlichen Verlauf der Temperaturverteilung in einem Stahlbetonfundament eines Turbogenerators mit der Leistung von 200 MW dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Periode einer relativen Stabilisierung des inhomogenen Temperaturfelds länger ist, als es in der technischen Fachliteratur dargestellt wird. Darüberhinaus erweist sich, daß die wirkliche Temperatur des Fundaments die in der Literatur und den Normen angegebenen Werte überschreitet.

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Die Betriebsbeanspruchung von Schrauben in Ringflanschverbindungen zur Verbindung von Tragstruktursektionen von Windenergieanlagen wird maßgeblich durch die vorhandene Pressung in der Flanschkontaktfuge beeinflusst, welche durch die eingebrachte Schraubenvorspannkraft erzielt wird. Unter den vorliegenden Belastungen im laufenden Betrieb der Anlage besteht die Möglichkeit, dass durch Plastifizierung im Flansch oder in der Schraube Vorspannkraft verloren geht. In diesem Beitrag wird anhand eines praxisnahen Beispiels gezeigt, ob und - wenn ja - in welcher Größenordnung Vorspannkraftverluste zu erwarten sind und durch welche Einflussfaktoren diese maßgeblich bestimmt werden. Hierzu werden verschiedene Last- und Vorspannkraftniveaus sowie unterschiedliche Imperfektionen in Form von Parallelklaffungen untersucht. Auf Basis der durchgeführten numerischen Untersuchungen kann festgehalten werden, dass Vorspannkraftverluste nur in geringer Höhe auftreten und eine hohe Vorspannkraft sich stets positiv auswirkt, auch wenn sich dadurch erste Plastifizierungseffekte schon auf einem niedrigeren Lastniveau einstellen.

Numerical simulation of preload losses of bolts in ring flange connections
The fatigue performance of bolts in ring flange connections of wind turbine support structures is significantly influenced by the preload level of the bolts. Under operational loading there is a possibility that pre-tension force is lost due to plastification in the flange or in the bolt. This paper uses a practical example to show the magnitude of such losses and the factors that can significantly influence them. Different load levels, preload forces and different imperfections (parallel gaps) are examined. As a result of the investigations, it can be stated that the preload loss only occurs with a low magnitude and that a high preload always has a positive effect, even if this causes the first plastification at a lower load level.

Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen sind schwingungsanfällige Tragstrukturen, welche infolge des Anlagenbetriebs wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt sind. Dem Ermüdungsfestigkeitsnachweis für den Turm kommt daher eine große Bedeutung zu. Ein neuralgischer Punkt innerhalb der Turmstruktur sind in der Regel die Ringflanschverbindungen, welche die einzelnen Turmsektionen mittels vorgespannter Schrauben miteinander verbinden. In Bezug auf die Ermüdungsfestigkeit dieser Verbindung ist die Sicherstellung einer ausreichend hohen Schraubenvorspannung dabei entscheidend. Für eine realitätsnahe Vorhersage der verbleibenden Vorspannkraft in einer Flanschverbindung nach einer Überbeanspruchung ist eine präzise Erfassung des plastischen Verformungsverhaltens der Schraube-Mutter-Verbindung wichtig. In dem vorliegenden Beitrag wird ein numerischer Ansatz zur Vorhersage des Vorspannkraftverlusts von zentrisch und exzentrisch vorgespannten Schraubenverbindungen infolge von hohen Einzellasten vorgestellt, welcher durch Versuche verifiziert wird.

Numerical modelling of the force-deformation behaviour of preloaded bolts in L-flange joints
Steel tube towers for wind energy turbines are support structures prone to vibrations, which are subjected to oscillating loads due to the turbine operation. Therefore the fatigue assessment of the tower is of high importance. A critical point within the tower structure is the ring flange connection, which connects single tower sections to each other with preloaded bolts. Regarding the fatigue strength of this connection the assurance of a sufficiently high bolt preload is essential. A precise gathering of the connection behavoir in the plastic region is important for a realistic prediction of the remaining preload level in a flange connection after an overload. In the present article a numeric approach for the prediction of preload losses due to high single loads is presented for centrically and eccentrically preloaded bolted connections. The presented approach is verified by tests.

The prediction of permanent soil displacements due to alternating loading is important for assessing the stability and serviceability of transport network, foundations of machines and wind turbines as well as structures in earthquake regions. The accumulation of permanent displacements due to alternating loading depends on many factors which engineers attempt to capture in a corresponding stress-strain relationship. Typical hysteretic soil behaviour during cyclic shearing and its description with a constitutive model are shown in this article.
The capability of the hypoplastic constitutive model with intergranular strains to reproduce the non-linear and anelastic behaviour is discussed. The determination of the material parameters for describing shear stiffness degradation with increasing shear strain amplitude is considered and, simultaneously, an increase in stiffness after a change in shearing direction. A modification of the hypoplastic constitutive model, including one additional soil parameter, is proposed in order to describe accumulation effects more realistically. The additional parameter can be determined in cyclic shear or triaxial tests. How to reproduce realistically the accumulation of volumetric strains under drained conditions and excess pore pressures under undrained conditions during cyclic shearing is demonstrated.

Prognose bleibender Verformungen infolge zyklischer Scherung mit einem hypoplastischen Stoffgesetz
Die Prognosen von bleibenden Bodenverformungen infolge Wechselbelastung spielen zum Beispiel für die Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit und Stabilität von Verkehrswegen sowie von dynamisch belasteten Gründungen, wie z. B. Maschinenfundamenten oder Windenergieanlagen, aber auch für Bauten in Erdbebengebieten eine wichtige Rolle. Die Akkumulation der Verformungen infolge Wechselbelastung hängt dabei von vielen Faktoren ab, die in einer entsprechenden Spannungs-Dehnungs-Beziehung erfasst werden.
Im Artikel wird das typische Bodenverhalten infolge dynamischer Beanspruchung beschrieben und gezeigt, wie man dieses nichtlineare und anelastische Verhalten mit dem hypoplastischen Stoffgesetz mit intergranularen Dehnungen wirklichkeitsnah erfassen kann. Dabei wird auf die geeignete Wahl der Materialparameter zur Beschreibung der Abnahme der Steifigkeit mit zunehmender Scherdehnungsamplitude sowie die Zunahme der Steifigkeit nach einem Richtungswechsel der Belastung eingegangen. Für die realistische Erfassung des Bodenverhaltens infolge zyklischer Belastung werden eine Modifizierung des hypoplastischen Stoffgesetzes sowie die Einführung eines zusätzlichen Stoffgesetzparameters vorgenommen. Es wird gezeigt, wie dieser Parameter in zyklischen Scher- oder Triaxialversuchen bestimmt werden kann und wie damit die Akkumulation von volumetrischen Verformungen bei drainierten Verhältnissen bzw. von Porenwasserüberdrücken bei undrainierten Verhältnissen zuverlässig prognostiziert werden kann.

Wie Ergebnisse von Laborversuchen zeigen, ist einerseits die Steifigkeit bei kleinen Dehnungen deutlich höher und andererseits die Spannungsabhängigkeit weniger ausgeprägt als bei großen Dehnungen. Im vorliegenden Artikel wird gezeigt, wie man die Bodensteifigkeit im Bereich von sehr kleinen Dehnungen mit dem hypoplastischen Stoffgesetz mit intergranularen Dehnungen erfassen kann. Dazu werden die Gleichungen für die Berechnung der Steifigkeit bei kleinen und bei großen Dehnungen aufgestellt. Weiterhin wird erläutert, wie man die hypoplastischen Parameter zur Anwendung bei kleinen Dehnungen aus den bei großen Dehnungen bestimmten hypoplastischen Parametern berechnen kann. Dadurch ist es möglich, das Bodenverhalten infolge dynamischer Beanspruchung bis zu einer Scherdehnung von &ggr; &equals: 5·10-4 unter Berücksichtigung der spannungs- und dehnungsabhängigen Steifigkeit wirklichkeitsnah zu erfassen.

Small strain stiffness in context of hypoplasticity
It can be observed in laboratory tests, that the soil stiffness at small strains is much higher and less stress-dependent than at high strains. This paper demonstrates how the small-strain stiffness can be calculated from the hypoplastic model with intergranular strains. Equations for the stiffness at small and large strains are presented. Subsequently it is explained how the hypoplastic parameters for the range of small strains can be calculated from the hypoplastic parameters determined at large strains. In this way it is possible to simulate realistically the soil behaviour due to dynamic loading up to a shear strain amplitude of &ggr; &equals: 5·10-4.

In der Lausitz ist eine Eisenbahnstrecke auf einer Abraumkippe eines ehemaligen Tagebaus geführt. Dabei verblieben nach Einstellung des Tagebaubetriebs weitgehend ungesicherte Kippenbereiche im Untergrund. Das Kippenmaterial besteht aus locker gelagerten Sanden, die aufgrund ihrer Kornzusammensetzung bei hoher Wassersättigung und entsprechendem Initialeintrag zur Verflüssigung neigen. Zur Gewährleistung eines sicheren Eisenbahnbetriebs des eingleisigen Streckenabschnitts war eine Geschwindigkeitsbeschränkung auf 30 km/h und eine permanente geotechnische Überwachung notwendig. Durch den nach dem Ende der Braunkohlenförderung prognostizierten großräumigen Grundwasserwiederanstieg und den vorgesehenen zweigleisigen Eisenbahnbetrieb bestand akuter Handlungsbedarf zur dauerhaften Beseitigung der Setzungsfließgefahr. Dazu wurde mittels Rüttelstopf- bzw. Rütteldruckverdichtung ein versteckter Damm hergestellt. Anhand der Ergebnisse von Schwingungs- und Porenwasserdruckmessungen wird gezeigt, wie sich der unverdichtete und mittels Rüttelstopf- und Rütteldruckverdichtung verdichtete Kippenboden verhält. Mittels numerischen Simulationen und deren Ergebnissen werden die Säulenherstellung realistisch erfasst und die gemessene Porenwasserdruckentwicklung bestätigt.

Measurements and numerical investigations of a dump stabilisation.
In the Lausitz, a railway line were founded on a overburden dump of a former open-pit mine. After termination of the mining operation largely unprotected dumping areas remained in the subsoil. The dump material consists of loose sands, which tend to liquefaction due to initial impulse by reason of their grain size distribution at high water saturation. A speed limit of 30 km/h and a permanent geotechnical monitoring were necessary to ensure safe railway operation of the single track section. As a result of the large-scale groundwater resurgence prediction after the end of the lignite coal production and the planned two-track railway operation, there was an acute need for action to permanently eliminate the danger of liquefaction. For this purpose, a hidden dam was produced by means of vibro compaction or vibro replacement with stone columns. On the basis of the results of vibration measurements and pore water pressure measurements, the behaviour of the noncompacted soil and the soil compacted by vibro compaction or vibro replacement is shown. By means of numerical simulations and their results, the construction of the vibro replacement stone columns is determined realistically and the measured access pore water pressure is confirmed.

Das Pumpspeicherkraftwerk Kops II der Vorarlberger Illwerke AG (Österreich), als Parallelwerk zum bestehenden Kopswerk I, nutzt den vorhandenen Speichersee Kops als Oberwasser- und das Ausgleichsbecken Rifa im hinteren Montafon als Unterwasserreservoir. Durch die sehr kurzen Regelzeiten der drei Maschinensätze wird der hochdruckseitige Triebwasserweg, bestehend aus Druckschacht, Wasserschloss und Druckstollen, dynamisch stark beansprucht. Das Zweikammerdifferentialwasserschloss liegt in mehreren durch Glimmerschieferbänder getrennten Bergwasserstockwerken. Aufgrund der geologischen Verhältnisse, der Wasserschlossgeometrie und der stark schwankenden Innendruckverhältnisse wurden unterschiedliche Auskleidungsarten verwendet. In der Oberen Kammer konnte aufgrund des geringen Innendrucks eine mit Kontaktinjektionen gebettete Betonschale eingebaut werden, im Wasserschlosssteigschacht wurde eine vorgespannte, größtenteils unbewehrte Betonauskleidung verwendet. In der Unteren Kammer wurden aus verschiedenen bautechnischen Gründen sowohl Panzerungsbereiche als auch durchgehend bewehrte, mit Injektionen vorgespannte Betonauskleidungsstrecken geplant und ausgeführt.

In Abhängigkeit von Balkendicke, Stabanzahl und Betondeckung wird ein Nomogramm zur Bestimmung der Feuerwiderstandsklasse nach DIN 4102, Ausgabe 1978, vorgestellt.

Nachdem andere Wirtschaftszweige wie die Automobilindustrie mit statusbasierten Wartungsintervallen für Autos oder dem autonomen Fahren bereits erheblichen Erfolg im Bereich der Digitalisierung verzeichnen dürfen, befindet sich nun auch die Bauindustrie im Wandel. Der digitale Zwilling spielt insbesondere bei der prädiktiven Instandhaltung eine zentrale Rolle. Durch ihn können alle Daten und Informationen zum Bauwerk gesammelt, strukturiert und mit einem zeitlichen und räumlichen Kontext versehen werden. Die Grundlage zur Verortung von Informationen ist ein 3-D-Modell. Das Building Information Modeling liefert dafür im Bauwesen die perfekte Basis, ist im Bestand aber häufig nur mit großem Aufwand umsetzbar. Da die Erstellung und Änderung solcher Modelle oftmals durch Experten erfolgen muss, einen i. d. R. aufwendigen Prozess darstellt und die Datenstruktur keine Verwaltung von Massendaten zulässt, ist zu überlegen, welche Daten direkt in das 3-D-Modell integriert werden und wo der Linked-Data-Ansatz sinnvoller ist. Der Beitrag zeigt verschiedene Datenintegrationsmöglichkeiten für digitale Modelle und verdeutlicht am Beispiel des Pilotprojekts smartBRIDGE Hamburg die Vorgehensweise als Proof of Concept. Ziel ist die optimale Nutzung von 3-D-Modellen im Kontext des digitalen Brückenzwillings. Im Ergebnis kann festgehalten werden, dass sowohl für Massendaten als auch für singuläre Ergebnisse aus der Bauwerksinspektion der Linked-Data-Ansatz ein vielversprechender ist.

The 3-D model as the basis of the digital twin
With other industries such as the automotive industry already achieving great success in the field of digitization with status-based maintenance intervals for cars or autonomous driving, the construction industry is now also experiencing a transformation. The digital twin plays a key role in predictive maintenance in particular. It enables all data and information on the asset to be gathered, structured and linked to a temporal and spatial context. In the digital twin, the basis for the localization of information is a 3-D model. The Building Information Modeling method provides the perfect basis for this in the construction industry, but can often only be applied to existing assets with a large amount of effort. Since the creation and modification of such models often must be carried out by experts and is usually a time-consuming process, and since the data structure does not allow for the management of mass data, it is necessary to carefully consider which data should be directly integrated into the 3-D model and in which areas the linked data approach makes more sense. The article shows different data integration methods for digital models and illustrates the approach as a proof of concept using the example of the pilot project smartBRIDGE Hamburg. The goal is the optimal use of 3-D models in the context of the digital bridge twin. As a result, it can be stated that for mass data as well as for singular results from the building inspection, the linked data approach is a promising one.

In diesem Aufsatz wird der nichtlineare bzw. instationäre Zusammenhang zwischen Luft- und Bauwerkstemperatur über ein Machine-Learning-Modell abgebildet. Anhand dieser Problemstellung werden verschiedene Anwendungsfälle für Methoden des maschinellen Lernens (Regression) auf Monitoringdaten dargestellt, die aus in der Praxis aufgetretenen Fragestellungen resultieren. Dazu wird auf neuronale Netze als Methode des Machine Learnings spezifisch eingegangen, die im Kontext von Langzeitmonitoringdaten an Talbrücken der VDE 8 angewandt werden. Es wird bspw. gezeigt, dass mithilfe dieser Methoden Messfehler erkannt und kompensiert werden können oder das Bauwerksverhalten vorhergesagt werden kann. Im Ergebnis wird festgehalten, dass diese Methoden ein großes Potenzial für die automatisierte Auswertung großer Datenmengen aufweisen, da keine komplexen physikalischen Modelle benötigt werden. Der Aufsatz legt dabei den Fokus stärker auf die Anwendung von KI-Methoden als auf den mathematischen bzw. theoretischen Hintergrund der Methoden.

Prediction of the bridge temperature using monitoring data and machine learning
In this paper, the nonlinear or rather transient relationship between the air temperature and the building temperature is simulated by a machine learning model. Based on this modelling, different use cases for the application of machine learning regression methods to monitoring data are presented, which resulted from practical questions. Basic knowledge of neural networks will be given and for the calculations, long-term monitoring data of valley bridges from VDE 8 are used. It is shown, for example, that these methods can be used to detect and compensate measurement errors or to predict the behaviour of structures. The results show that these methods, have a great potential for the evaluation of large amounts of data since no physical models are required. The paper focuses more on the application of AI methods rather than on the mathematical or theoretical background of the methods.