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Selbst auf die Gefahr hin, wegen des inflationären Gebrauchs des Begriffes "Nachhaltigkeit" als Nachhaltigkeitsapostel in die grüne Kiste gepackt zu werden, ist eine Auseinandersetzung mit diesem Thema notwendig. Tatsächlich ist das Thema so breit, daß man nicht alle Teilaspekte - schon gar nicht in einem Aufsatz - darstellen kann. Aber man kann Schwerpunkte setzen, was in dem Aufsatz zu den Aspekten des nahtlosen Überganges in der bisherigen Planung, zur Zielfunktion als Interessenabwägung, zu den zusätzlich anzumahnenden Planungsphasen, zur Auswertung der "Baukriminalistik" und zur notwendigen Teamarbeit von Architekten und Tragwerksplanern skizziert wurde.

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Zum Schuljahr 2021/2022 wurde im Rahmen der Münchner “Schulbauoffensive” in Berg am Laim an der Haager Straße die neue vierzügige Grundschule mit integrierter Zweifachsporthalle fertiggestellt. Das Schulgebäude befindet sich direkt am Ostbahnhof im Werksviertel, dem Gelände der ehemaligen “Pfanni”-Fabrik, einem der spannendsten aktuellen Stadtentwicklungsprojekte in München. Hier entsteht direkt neben dem neu geplanten Konzertsaal ein neues Stadtviertel mit Büros, Werkstätten, Restaurants, Hotels sowie ca. 1150 Wohnungen. Das Schulgrundstück hat eine Grundfläche von ca. 11.400 m2. Das viergeschossige Gebäude ist ein zeitgemäß gestalteter Einzelbaukörper, der sich in die vorhandene bzw. zukünftige städtebauliche Struktur eingliedert. Die vierzügige Ganztagsgrundschule wurde nach den Vorgaben des Münchener Lernhauskonzepts entworfen und bietet Platz für ca. 450 Schülerinnen und Schüler, eine Zweifachsporthalle sowie eine Wohnung für die Technische Hausverwaltung mit eigener, außen liegender Erschließung. In diesem Bericht wird auf die Lösungen im Rahmen der Tragwerksplanung eingegangen, welche die hohe Wirtschaftlichkeit des Gebäudeentwurfs bei gleichzeitig minimaler Versiegelung sicherstellten.

Four-stream elementary school in the new Werksviertel with integrated double gymnasium in Munich
For the 2021/2022 school year, the new 4-stream primary school with integrated double gymnasium was completed in Berg am Laim on Haager Straße as part of Munich's “school construction offensive”. The school building is located directly at the Ostbahnhof in the Werksviertel, the site of the former “Pfanni” factory, one of the most exciting current urban development projects in Munich. Here, right next to the newly planned concert hall, a new urban quarter is being built with offices, workshops, restaurants, hotels and around 1150 flats. The school site has a floor area of approx. 11,400 m2. The 4-storey building is a contemporary designed single structure, which integrates into the existing or future urban-architectural structure. The 4-stream all-day primary school was designed according to the specifications of the Munich Learning House Concept and offers space for approximately 450 pupils, a double gymnasium as well as a flat for the technical building management with its own external access. This report deals with the solutions in the framework of the structural design, which ensured a maximally reduced plot development as well as the high economic efficiency of the building design.

Pre-excavation grouting (PEG) is essential for mitigating groundwater inflow to unlined tunnel structures. Prevention of initial water inflow proved best practice to balance groundwater conditions throughout the utilisation of a tunnel. The grouted rock mass acts as a circumferential sealing barrier instead of a secondary lining to minimise groundwater inflow to an acceptable level over the structure's lifetime. The construction of unlined tunnels relies on existing favourable in-situ rock mass conditions with an overall low hydraulic head, mainly to keep the effort of grouting inferior and avoid an unbalanced proportion of pre-excavation grouting during the tunnel construction works.
From the operational perspective of tunnelling works, pre-excavation grouting delineates the continuous excavation process of a TBM and represents a discontinuative work process. In addition, grouting includes an exploration process ahead of the cutterhead to predict the ground conditions to align the sealing demand of the rock mass. Generally, pre-excavation grouting foresees the drilling of mainly open boreholes with a considerable length of 20 m to 25 m ahead of the tunnel boring machine (TBM). Establishing a continuous grouted zone around the tunnel demands an overlapping of the grouting rings ranging from 2 m to 10 m. The overlapping decreases the excavation length of the TBM adequately. The repetitive grouting process interfering with the excavation consists of various processes such as exploration including water loss measuring (WLM), the drilling and grouting of boreholes and the hardening time.
TBM tunnelling depends on the systematic and continuous implementation of construction procedures. Therefore, based on current static pre-excavation grouting, an agile combined grouting and excavation approach is presented, incorporating a reliable pre-excavation grouting, a systematic TBM excavation and a specific balance of long-term sealing and high utilisation rates for TBM excavation.

Analyse von vorauseilenden Injektionen im maschinellen Tunnelbau
Vorauseilende Injektionsmaßnahmen zur Reduktion von Wasserzutritten zu unverkleideten Tunnelbauwerken sind von entscheidender Bedeutung für den Erhalt der Grundwasserverhältnisse während und über die Gebrauchsdauer des Bauwerks hinweg. Aus baubetrieblicher Sicht stellen vorauseilende Gebirgsinjektionen eine Unterbrechung des kontinuierlichen Vortriebs dar. Der sich wiederholende Injektionsprozess besteht aus verschiedenen Subprozessen wie der Erkundung des Baugrundes, einschließlich von Wasserabpressversuchen, dem eigentlichen Bohren und Verpressen der Bohrlöcher und der Aushärtezeit des Injektionsgutes. Erforderliche Überlappungslängen verringern zudem die effektiven Vortriebslängen zwischen den Schirmen. Demgegenüber beruht die Effektivität eines TBM- Vortriebs auf der systematischen und kontinuierlichen Durchführung der Vortriebsprozesse, welche durch den disruptiven Injektionsprozess gestört wird. Anstelle der derzeitig üblichen statischen Ausführung von vorauseilenden Injektionsmaßnahmen mit fixierten Injektionsschirmlängen wird ein flexibles kombiniertes Injektions- und Ausbruchskonzept vorgestellt, das eine zuverlässige Injektion vor der Ortsbrust, einen systematischen Ablauf des TBM-Vortriebs bei einer hohen Auslastung und eine langfristige Abdichtung des Baugrunds gewährleistet.

Grouting into an open borehole is a process that has been well described academically. Numerous grouting techniques and grouting criteria are available for various applications and combinations of rock mass/ground. Tube á manchette (TAM) or sleeve port grouting systems have until now mostly been used in specialized civil engineering work in soft ground. In order to be able to carry out grouting successfully in faulted rocks, cased drilling is necessary in order to maintain the stability of the borehole for the insertion of the sleeve pipe. Under these premises, fundamental considerations for successful TAM grouting in faulted rocks are presented. The rheological properties of the grout used, the form and size of the injection opening and the strength and thickness of the sheathing compound significantly influence the penetration into the surrounding rock mass. Increased effective pressure is necessary in order to break through the sheathing compound and also to overcome friction losses during the grouting process. The necessity of high effective pressure and the emergence of the grout at the sleeve ports can, in contrast to an open borehole, increase the risk of jacking the ground in the course of grouting and this has to be carefully taken into account and investigated in advance. The interaction of effective grouting pressures and friction losses of the grouting system and their effect on the grouting process in faulted rock are described through the formulation of a general grouting criteria for TAM grouting.
Der Injektionsprozess in einem offenen Bohrloch ist ein wissenschaftlich gut beschriebener Vorgang. Zahlreiche Injektionstechniken und Injektionskriterien sind für verschiedene Anwendungsfälle sowie Gebirgs-/Baugrundarten vorhanden. Manschettenrohr-Injektionssysteme wurden bisher vorwiegend bei Spezialtiefbaumaßnahmen im Lockergestein eingesetzt. Um Injektionen im Störungsgestein erfolgreich durchführen zu können, ist ein verrohrtes Bohrverfahren zur Aufrechterhaltung der Bohrlochstabilität zum Einbringen der Manschettenrohre sinnvoll. Unter dieser Prämisse werden Grundüberlegungen für eine erfolgreiche Manschettenrohr-Injektion im Störungsgestein vorgestellt. Die rheologischen Eigenschaften des verwendeten Injektionsmittels, die Form und Größe der Injektionsöffnungen im Manschettenrohr, sowie die Festigkeit und Stärke der Mantelmischung beeinflussen die Penetration in das umgebende Gebirge maßgeblich. Ein erhöhter wirksamer Injektionsdruck ist notwendig um einerseits die Mantelmischung aufzusprengen und andererseits die Reibungsverluste während des Injektionsprozesses zu überwinden. Die Notwendigkeit von hohen wirksamen Injektionsdrücken und punktuellen Injektionsaustritten kann im Vergleich zu Injektionen am offenen Bohrloch das Risiko, den Baugrund im Zuge der Injektion aufzusprengen erhöhen und muss somit sorgfältig im Vorhinein berücksichtigt und untersucht werden. Durch die Formulierung von grundlegenden Injektionskriterien für Manschettenrohre wird die Wechselwirkung von wirksamen Injektionsdrücken und Reibungsverlusten des Injektionssystems und deren Auswirkungen auf den Injektionsprozess im Störungsgestein beschrieben.

Der folgende Aufsatz behandelt die im Rahmen der Vorplanung und der Entwurfsaufstellung vorgenommenen Untersuchungen zum Bau der 723 m langen Lockwitztalbrücke, die im Zuge der neu zu bauenden Bundesautobahn A17 von Dresden zur Landesgrenze Deutschland/Tschechien liegt. Die Brücke überquert ein landschaftlich besonders exponiertes Tal mit zu schützenden Auezonen und Hangwäldern. Für den Bauwerksentwurf wurde als Überbausystem ein Durchlaufträger über neun Felder mit konstanter Bauhöhe und zwei getrennten, einzelligen Stahlverbund-Hohlkästen gewählt. Im Bereich der Hauptspannweiten von maximal 125 m werden die Überbauten durch Halbbögen unterstützt, die mit den Verbund-Hohlkästen verankert sind. Als statisches System entsteht damit eine in sich verankerte Bogenbrücke.

Gusset plate anchorage devices are widely used in long-span cable-stayed bridges with steel girders because the force in the cable can be transferred directly to the main girder via the gusset plate, which is very convenient for inspection and maintenance. The disadvantage is the severe stress concentration between gusset plate and steel tube, and the cruciform joint between gusset plate, top flange and web of main girder. This paper presents the static analysis of and experimental research into a gusset plate anchorage device. The magnitude and stress distribution of each load case were analysed very carefully, and the stress history of typical points was also monitored to indicate the structural behaviour. Under the load of the maximum design cable force, the anchorage device exhibits linear elastic behaviour on the whole. The von Mises stress at some monitored points reaches the yield stress when the load is 1.28 times the maximum design cable force. Ultrasonic inspection of the test model revealed no strength cracking or plate buckling, which indicates that the safety margin of the anchorage device is sufficient and complies with the requirements of bridge design code. By comparing calculations and test results it could be proved that FEM can be utilized for the structural analysis of gusset plate anchorage devices and that the calculation accuracy exceeds 70 % for most monitored points.

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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.

Dedicated to Dipl.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Reiner Saul on the occasion of his 80th birthday
This paper describes the selection of box girders for cable-supported railroad bridges from the point view of structural behaviour, fabrication, transportation and erection. There is a review of the use of wide single box girders and vented box girders with dual and triple separate boxes. The number of cable planes and the different transverse locations of pylon legs and main girders are also studied. A cable-stayed bridge with a main span of 520 m and a triple separate box girder accommodating four high-speed railway tracks and a six-lane carriageway is researched as a case study. The result reveals that the triple separate box girder is very suitable for long-span cable-supported railroad bridges with multiple railway tracks and traffic lanes.

In der vorliegenden Arbeit wird die Steifigkeit des die Mauerwerksausfachung ersetzenden Diagonaldruckstabs untersucht. Im Hinblick auf die Anisotropie des Mauerwerks wird eine explizite Formel für den äquivalenten Elastizitätsmodul ED in Diagonalenrichtung der Mauerwerksausfachung abgeleitet. Dieser äquivalente Elastizitätsmodul eines diagonal gelenkig angeschlossenen Ersatzstabs für eine Mauerwerksausfachung in einem Rahmensystem gelten. Die Bestimmung einer auf der sicheren Seite liegenden effektiven Ersatzstabbreite wird erläutert.

Fire, as one of the most severe load conditions, has an important impact on concrete structures. Not only does a fire affect the material strength, it affects structural stiffness and stability as well. A concrete column, compared with other structural members, in most cases has to cope with both vertical forces and bending moments transferred by slabs and beams. Consequently, it is essential to find a reliable and practical way of establishing interaction curves for the overall structural behaviour of concrete columns subjected to fire. In this paper, a cross-sectional calculation method based on the material models of Eurocode 2 is explained and adopted in order to calculate interaction curves for a typical rectangular column exposed to the ISO 834 standard fire. Subsequently, an iterative approach is introduced to develop interaction curves taking into account second-order effects in the case of all the four faces of a column exposed to fire. The maximum permissible slenderness ratios for columns in different fire durations are obtained and compared with Eurocode 2 provisions. Finally, this method is used to calculate the maximum permissible slenderness ratios for columns exposed to hydrocarbon and natural fires.

Mit der innovativen Bauweise “Vorgefertigte und aufrollbare Straße” wird ein Straßenbelag aus Textilbeton mit Kurzfasern (TmK) entwickelt. Durch eine gezielte Gestaltung und Strukturierung der Oberfläche werden die Gebrauchseigenschaften, insbesondere die Griffigkeit sowie die Reifen-Fahrbahngeräusche, optimiert. Grundsätzlich wird aufgezeigt, dass durch den Einsatz dieses neuartigen Belags eine deutlich verbesserte Performance bezüglich der klassischen Aufgaben einer Straßendecke erzielt werden kann. Die Erneuerung der Fahrbahnoberfläche kann innerhalb von wenigen Stunden abgeschlossen werden, sodass eine möglichst schnelle Bauausführung sowie eine frühe Verkehrsfreigabe gewährleistet werden können. Somit besteht eine sehr gute Chance, einen wesentlichen Beitrag für dauerhafte Straßen und damit zur Nachhaltigkeit im Straßenbau zu leisten.

Feasibility study on the innovative construction method of a “prefabricated and rollable road”
With the innovative construction method of a “prefabricated and rollable road” a road surface is developed with textile concrete with short fibers (TmK). Through a purposeful design and structuring of the surface, the using performances especially the skid resistance and the tyre/road noise are optimized. It is shown, that generally through the application of this innovative surface better performance can be achieved in terms of the conventional duties of a road surface. The restoration of this road surface can be accomplished within only a few hours. It can be constructed as fast as possible and the new road surface can be opened to traffic as soon as possible. Therefore, it has the potential to contribute to durable road structures and the sustainability of road engineering.

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden TiO2-haltige Gesteinskörnungen hergestellt und hinsichtlich der Festigkeit, des Polier- und Verschleißwiderstands sowie der Dauerhaftigkeit der photokatalytischen Eigenschaften optimiert. Sie werden auf die Fahrbahnoberfläche aufgebracht, um das durch die Abgase des Kraftfahrzeugs emittierte NOx möglichst schnell und effektiv abzubauen. Als Ergebnis kann festgestellt werden, dass mit dem erarbeiteten Verfahren ein langfristiger NOx-Abbau auf Asphaltstraßen durch den Einsatz des TiO2 mit photokatalytischen Eigenschaften erzielbar ist. Damit ist ein wichtiger Schritt hin zur Herstellung des umweltfreundlichen Straßenbelags mit photokatalytischem Stickstoffdioxidabbau vollbracht.

Environment-friendly road surface with photocatalytic decomposition of nitrogen dioxide
In the scope of this research project, variants of TiO2-containing aggregates were produced and optimized on their strength, polishing resistance, wearing resistance and the durability of the photocatalytic performance. The aggregates are spread on the road surface in order to decompose the emitted NOx in the exhaust gas of the vehicles as quickly and effectively as possible. From the results, it can be ascertained that a durable NOx degradation is achievable by using the TiO2 in the spreading materials on asphalt road surface following the developed procedure. Through this, an important step of building environment-friendly road surface with NOx elimination is taken.

Die aktuell in Deutschland genutzten Verfahren zur Beurteilung der Substanz basieren vorwiegend auf der Analyse des Zustands der Oberfläche. Die Zielsetzung des vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur beauftragten Forschungsprojekts “In-Motion” aus dem nationalen Innovationsprogramm Straße bestand darin, mithilfe verschiedener zerstörungsfreier Verfahren die strukturelle Substanz von Asphaltbefestigungen zu erfassen und zu bewerten. Dieser Ansatz wurde auf der Modellstraße der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) validiert; auf dem Versuchsfeld der Modellstraße wurden zyklische Belastungen mit dem sog. Mobile Load Simulator (MLS10) zur Simulation von Strukturschädigungen in der Fahrbahn aufgebracht.
Durch eine systematische Analyse von Deflektionsmessungen bei bewegter Belastung wurden Rückschlüsse auf das Tragverhalten der Asphaltbefestigungen gezogen. Dabei wurden aus den gemessenen Deflektionen physikalisch begründete Struktur- und Materialparameter rechnerisch abgeleitet. Die Rückrechnung erfolgte mithilfe der Methode der finiten Elemente, wobei insbesondere auf eine realitätsnahe Abbildung des jeweiligen Belastungszustands durch bewegte Lasten geachtet wurde. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein eigenständiges Modul erarbeitet, welches als Grundlage für eine konzeptionelle Erweiterung bestehender Pavement-Managementsysteme hin zu einer realistischeren Berücksichtigung der Substanzwerte von flexiblen Befestigungen dienen kann.

Non-destructive evaluation of the structural state of asphalt pavements with geophones
Currently in Germany, methods used to assess the state of pavement bearing capacity rely solely on observations made at the surface. However, the bearing capacity of the pavements is influenced by the pavement structure and material properties, which means the current assessment is not comprehensive. The objective of this research project “In-Motion”, which is from the national road innovation program commissioned by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, is to determine and evaluate the structural state of asphalt pavements by means of different kinds of non-invasive and non-destructive methods. The approach was validated on the full scale pavement test facilities at the German Federal Highway Research Institute (BASt); on the test section, cyclic loads were applied by the Mobile Load Simulator (MLS10) to simulate structural damage processes of asphalt pavements.
A systematic analysis of deflection measurements conducted with a moving load was used to draw conclusions about the bearing capacity of the asphalt pavement. The measured deflections were used to derive mechanically accurate structural material parameters. The back-calculation was carried out with the aid of the finite element method, whereby a realistic depiction of the respective load condition by moving loads was considered. The obtained results were used to develop an independent module which may serve as a conceptual enhancement for existing Pavement-Management-Systems due to a more realistic inclusion of in-situ characteristics of flexible pavements.

Es werden besonderen Anforderungen an Transportbeton in Bezug auf Verarbeitbarkeit (Konsistenz, Ausbreitmass), Zusammensetzung, spätere Festigkeitsentwicklung usw. für den Einsatz als Normal- und Sonderbeton beschrieben.

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Es wird über die Elementscheibentheorie nach Terzaghi und ihre Anwendung vor allem auf Erddruckprobleme mit räumlicher Wirkung berichtet.