Herrn Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Herbert Schmidt zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet
Nach wie vor herrscht bei der Angabe bzw. Annahme von geeigneten Steifigkeitskennwerten für Gewebemembranen für die textile Architektur und den Zeltbau Unsicherheit unter den Materialherstellern und Tragwerksplanern. Der vorliegende Beitrag diskutiert mögliche Methoden für eine standardisierte Bestimmung von Steifigkeitskennwerten und für eine bauwerksspezifische Bestimmung für die Konstruktion. Des Weiteren werden stichprobenhaft für PVC-beschichtete Polyestergewebe dreier Festigkeitsklassen untersucht, inwieweit sich diese hinsichtlich ihrer Steifigkeitskennwerte klassifizieren lassen. Eine Klassifizierung würde eine Tabellierung ermöglichen, die dem Tragwerksplaner eine große Hilfe für die geeignete Annahme von Steifigkeitskennwerten bei der statischen Berechnung von Gewebemembrantragwerken wäre. Die vorliegenden Ergebnisse legen die Klassifizierbarkeit für die untersuchten Materialien nahe.

Stiffness parameters of fabrics - Standardized for products and project oriented for design.
For fabrics used in the field of textile architecture or tent structures, the declaration of stiffness parameters by the material supplier as well as the assumption of appropriate stiffness parameters by the design engineer is still a matter of uncertainty. The present contribution discusses possible methods for a standardized determination of stiffness parameters and for a tailored determination for specific structures. Moreover, for PVC-coated polyester fabrics of three strength classes an investigation at random is conducted analyzing whether they can be classified regarding their stiffness parameters. A classification would make a tabulation possible. This would be of great help for the design engineer for choosing appropriate stiffness parameters as input for the structural analysis of fabric structures. The presented results indicate the possibility of a classification for the investigated materials.

Architektonisch anspruchsvolle Leichtbaustrukturen aus räumlich gekrümmten textilen Gewebemembranen werden zunehmend eingesetzt, vor allem wenn große Flächen stützenfrei zu überdachen sind, wie z. B. in Stadien oder großen Hallen. Die räumliche Krümmung gibt der Membrane geometrische Steifigkeit. Trotzdem zeigt sich ein Trend zu immer weniger gekrümmten Membranen. Dadurch nimmt die Bedeutung der geometrischen Steifigkeit für die Spannungen und Verformungen von Membrantragwerken ab, während gleichzeitig die Bedeutung der Materialsteifigkeit zunehmend ins Blickfeld gerät. Das hochgradig nichtlineare anisotrope Materialverhalten beschichteter Gewebemembranen wird bei der Berechnung komplexer Membranstrukturen grob vereinfacht linear-elastisch angenommen. Da einheitliche Regelungen zur Bestimmung fiktiver elastischer Konstanten fehlen, ergibt sich ein großes Spektrum an Werten, das einen erheblichen quantitativen Einfluss auf die rechnerische Beanspruchung der Membrane und der stählernen Primärstruktur haben kann. Ziel dieses Beitrags ist es, diese Problematik beispielhaft an einer typischen Membranstruktur zu verdeutlichen und die Tragwerksplaner dafür zu sensibilisieren.

Importance of fictitious elastic constants of textile fabrics on the structural analysis of membrane structures.
Architecturally ambitious lightweight structures made from spatially curved textile membranes are increasingly used, e. g. for roofing of stadia or big halls. The curvature gives geometric stiffness. However, a trend to structures with small curvature can currently be recognised. This trend decreases the importance of the geometric stiffness and highlights the importance of the material stiffness at the same time. Today, the highly nonlinear material behavior of coated fabrics is roughly been modeled linear-elastic. As a consequence of a lack of consistent rules for the determination of fictitious elastic constants, a great variety of stiffness values can be obtained. In the structural analysis this leads to a spectrum of resulting stresses for the membrane and the primary steel structure. The aim of the presented paper is to illustrate this problem exemplary for a typical membrane structure and to sensitize the structural engineers for that issue.

Der vorliegende Beitrag spiegelt die fortschreitende Entwicklung der ersten europäischen Bemessungsnorm für den Membranbau wider. Sie wird als CEN/TS 19102 “Design of tensioned membrane structures” veröffentlicht werden. Neben Bemessungsregeln wird sie übergangsweise u. a. auch auf das Bemessungskonzept abgestimmte Ausführungsregeln beinhalten. Der aktuelle Stand der geplanten Regelungen dieser beiden Teilbereiche wird im Beitrag präsentiert.

Design and execution of membrane structures according to prCEN/TS 19102
This paper reflects the progressive development of the first European design standard for membrane structures. It will be published in future as CEN/TS 19102 “Design of tensioned membrane structures”. In addition to design rules, it will also contain interim execution rules based on the design concept. The current status of the planned regulations in these two areas is presented in this article.

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Die reibungslose Zusammenarbeit aller Beteiligten bestimmt in hohem Maße den wirtschaftlichen Erfolg von Bauprojekten. Der virtuelle Multi-Projektraum “BRZ.Projekt.Connect” gewährleistet einen einheitlichen Wissensstand und sorgt für mehr Effizienz in der Projektkommunikation. “Erfahrungen zeigen, dass den möglichst kurzen Planungs- und Bauzeiten oft eine unstrukturierte Kommunikation auf Basis unterschiedlichster Plan- oder Dokumentenversionen sowie endlos weitergeleiteter und immer wieder fortgeschriebener E-Mails entgegen wirkt”, erläutert Udo Schwenker, Geschäftsführer der Smarter Business Group. Ziel der gemeinsamen Entwicklung von BRZ und der Smarter Business Group war es, eine leicht zugängliche Informations- und Austauschplattform für alle Projektbeteiligten zu schaffen, in der nicht nur ein Projekt, sondern auch mehrere Projekte parallel bearbeitet werden.

Über umfangreiche Laborversuche zu den mechanischen Eigenschaften von PTFE-Kunststoffen unter statischer und dynamischer Belastung.

This contribution summarizes some new findings related to the applied study of rock- and geomechanics in the field of engineering seismology. Our interest here is especially devoted to the influence of high-frequency seismic waves on the damage of underground structures, which are considered to be earthquake-resistant: On the occasion of the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe) and the 2004 Niigata-ken Chuetsu, Japan, earthquakes, unique and previously unrecognised damage to the underground structures was found both at depth and near the surface. Two-dimensional elastodynamic analyses “inversely” show that the observed damage patterns were induced most likely by the dynamic interaction of vertical (longitudinal) oscillations of relatively high frequencies with the tunnels. The results also suggest that, contrary to the structures on the surface, underground structures subjected to dynamic waves vibrate with their surroundings and they are expected to function as sensors that respond only to waves of specific characters.

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Many national codes in Asia are heavily influenced by those from either Europe or the USA. The climatic, technological and economic conditions together with the material properties in Asia are, however, quite different from those in Europe and the USA, and even different among Asian countries. Thus, many Asian countries need their own national codes with suitable concepts and technologies. At the same time, many construction projects in Asia are carried out in multi-national environments in which various national codes are applied, meaning that international code harmonization is necessary. In order to work for the global issue, such as the construction of a sustainable world, Asia, as the largest economic zone in the 21st century, should take on a leading role. For this purpose, international code harmonization with the new direction of life cycle management (LCM) would provide an efficient way.
The International Committee on Concrete Model Code for Asia (ICCMC) was established in 1994 as the first international body in Asia. The ICCMC issued the Asian Concrete Model Code (ACMC) in 2001, the first international structural code in Asia. The ACMC is an umbrella code with a performance-based concept and a multi-level document structure, which makes it suitable for the considerable diversity in Asia. It is also the first international code covering maintenance and repair, which makes the ACMC ready to adopt the LCM concept. The ACMC has been a model for various national codes. The main features of the ACMC, i.e. the performance-based concept, durability design concept, seismic design concept and the inclusion of maintenance/repair, are shared with JSCE Standard Specifications in Japan. The ICCMC has been working together with ISO/TC71 towards international code harmonization.

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Thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) haben eine zunehmende Bedeutung bei der energieeffizienten Kühlung und Heizung von Gebäuden, doch ihre Regelung/Steuerung führt in der Praxis oft zu Problemen. Mit dem Ziel, diese Probleme in den Griff zu bekommen, wurde vor fünf Jahren das Forschungsprojekt TABS-Control gestartet, das zu Beginnd des Jahres 2009 abgeschlossen wurde. Es wurden folgende wesentliche Resultate erarbeitet: Modelle und Simulationsprogramme für TABS; Performance-Bound-Berechnungen für die Zonenregelung; eine Auswahl von Regel-/ Steuer-Strategien für die Zonenregelung, u. a. mit Lösungen für das automatische Umschalten zwischen Heizen und Kühlen, für den Taktbetrieb der Zonenpumpe und für eine Raumtemperaturregelung; Implementierung von Standardlösungen in einem Gebäudeautomationssystem; Labortests; das neue UBB-Planungsverfahren (Unknown-But-Bounded) zur integrierten Planung von TABS und ihrer Regelung/Steuerung; ein Excel-Planungstool; Richtlinien zur Wahl der Topologie der hydraulischen Schaltung; eine Methode zur Betriebsoptimierung; eine theoretische Grundlage (UBB-Ansatz) für das neue integrierte Planungsverfahren und die neuen Regel-/Steuer-Strategien; eine Patentanmeldung.

Regulation and control of thermally activated building systems (TABS).
Thermally activated building systems (TABS) are becoming increasingly important in terms of energy efficient cooling and heating of buildings. In practice, however, regulation and control of such systems often causes problems. Started five years ago with the aim of getting to grips with these problems, the TABS Control research project was completed in early 2009. The project yielded the following results: various models and simulation programs for TABS; performance-bound calculations for regulating zones; a range of zone regulation/control strategies for planners to choose from, including good solutions for automatic switching between heating and cooling, for pulsed operation of the zone pump and for room temperature control; the implementation of a subset of these strategies as standard solutions in a Siemens building automation system; laboratory tests on these strategies; a new procedure for the integrated planning of TABS and their regulation/control (referred to as UBB planning procedure - Unknown But Bounded); an Excel planning tool; guidelines on selecting the hydraulic switching topology; a method for operation optimization; the theoretical basis for the new integrated planning procedure and the new regulation/ control strategies; a patent application.

Diskutiert werden Entwurfskriterien zur Gestaltung kavitationsfreier Konstruktionen, insbesondere die Ausbildung der Panzerung, der Schütznischen und der Rechen. Es zeigte sich, daß bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten schon geringe Fertigungsungenauigkeiten oder Rauhigkeiten in der Stollenauskleidung zu Kavitation führen können. Berücksichtigt man den Einfluß der Turbulenz in der Wandgrenzschicht und die Wirbel in den freien Scherschichten, zeigt sich, daß der zeitlich gemittelte Druck an der Wand zur Beurteilung nicht ausreicht. Es wird notwendig, zur Abdeckung der turbulenten Druckschwankungen einen gewissen Sicherheitszuschlag zu berücksichtigen.

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Bei Problemen der Oberflächenerosion, wie bei der Hangerosion oder in der Kulturtechnik geht es häufig um den Transport sehr kleiner Bodenpartikel. Auch bei der Verlandung von Stauräumen wird die Bewegung feiner suspendierter Materialien betrachtet. Im Rahmen der Wasserverschmutzung durch Suspensionen ist es besonders wichtig, das Verhalten der Schmutzstoffe, deren Absetzung oder Transportbeginn zu kennen.

Es wird die Aufbereitung eines Verfahrens zur Ermittlung der Standsicherheit von Böschungen für die elektronische Berechnung beschrieben. Der Methode zur Berechnung der Sicherheit eines vorgegebenen Gleitkörpers folgt die Angabe eines Verfahrens zur automatischen Bestimmung des für den kleinsten Sicherheitsfaktor massgeblichen Gleitkreises.

Der Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er und 1970er Jahren. Die Hauptidee war, ein vorgefertigtes Produkt in moderner Holzbauweise zu entwickeln, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es wurde bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalische Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Dieser Beitrag befasst sich mit Wärmeschutz und Umweltperformance. Ergebnisse des langfristigen Monitorings und weitere wichtige bauphysikalische Aspekte (Feuchteschutz, Bauakustik, Brandschutz) werden zu einem späteren Zeitpunkt behandelt.

Wood based curtain wall as a complex task in building physics.
The article deals with the development of a systemic solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from the sixties and seventies of the 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. This article is focused on thermal performance and environment oriented assessments, including embodied energy. Results of long-time monitoring and other important topics, like moisture, noise protection and fire safety, will be subject of a following article.

Dieser Beitrag befasst sich mit der Entwicklung einer Systemlösung für den Ersatz alter nichttragender Außenwände bei Nichtwohngebäuden aus den 1960er- und 1970er-Jahren. Die Hauptidee war es dabei, ein vorfabriziertes Produkt zu entwickeln, das moderne Holzprodukte verwendet, um eine Alternative zu üblichen Metallbausystemen anzubieten. Es hat sich bestätigt, dass ohne detaillierte bauphysikalisch orientierte Analysen und Messungen eine erfolgreiche Entwicklung kaum möglich ist. Im ersten Teil in Bauphysik Heft 1/2017 wurden Konstruktion, Wärmeschutz und eine umweltorientierten Analyse behandelt. Der vorliegende Teil befasst sich mit den wichtigen bauphysikalischen Aspekten Bauakustik, Brandschutz und Feuchteschutz.

Wood Based Curtain Wall as a Complex Task in Building Physics.
The article deals with the development of a system solution for replacement of old curtain walls at nonresidential buildings from sixties and seventies 20th century. The main idea was to develop a prefabricated system using modern wood products as an alternative to usual metallic constructions. It is demonstrated that without a complex analysis in building physics and measurements no successful development would be possible. A first article in Bauphysik 1/2017 was focused on construction, thermal performance and environment oriented assessments. Other important topics, e.g. noise protection, fire safety and moisture protection, are the subjects of this paper.

Contractor G. Hinteregger & Söhne Baugesellschaft mbH submitted an alternative proposal for the “Rodundwerk I, new headrace and distribution pipe system” project commissioned by Illwerke vkw AG which uses a new launch structure for an open gripper TBM. An Austrian utility model has been registered for this new development. This paper describes the process.
Im Zuge des Projekts ”Rodundwerk I, Neuer Kraftabstieg und Verteilrohrleitung” der Illwerke vkw AG hat das ausführende Unternehmen, die Fa. G. Hinteregger & Söhne Baugesellschaft mbH, ein Alternativangebot abgegeben, im Zuge dessen eine neuartige Anfahrkonstruktion für eine offene Gripper-TBM (TBM-O) eingesetzt wurde. Für diese Neuentwicklung wurde ein österreichisches Gebrauchsmuster angemeldet. Im nachfolgenden Artikel soll dieses Verfahren vorgestellt werden.

Im Februar 1986 ist der 17. Start der Europarekete Ariane vorgesehen. Dies ist zugleich der erste Start auf der Startanlage 2 des europäischen Raumfahrtzentrums in Kourou, Französisch Guayana. Dieses Gemeinschaftsprojekt zehn europäischer Staaten umfaßt als deutschen Lieferanteil ca. 7800 t Stahl- und Maschinenbau. Die hier in Konstruktion, Statik, Fertigung und Montage beschriebenen Raketenstarttische gehören wegen ihrer Schnittstellenfunktion zu den interessantesten Bauteilen der Startanlage.

Für Staudämme sind Sicherheitsnachweise nach DIN 19700-11 zu führen. Dazu gehört auch der Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Asphaltinnendichtungen (AID). Danach dürfen nur begrenzte Verformungen auftreten, sodass es zu keinen Rissbildungen im Asphaltmaterial kommen kann. Für diese Dichtungsart liegt bisher kein allgemein verbindliches und in breiter Anwendung praktiziertes Berechnungsverfahren vor. Aufbauend auf dem Materialverhalten des Asphaltbetons wird als hinreichendes Hauptkriterium die Einhaltung definierter Grenzhauptspannungsverhältnisse formuliert, die nicht unterschritten werden dürfen. Als Zusatzkriterium sind definierte Grenzverformungen der Volumenänderung einzuhalten. Unter Verwendung eines vereinfachten Stoffmodells für den Asphaltbeton wird anhand eines adäquaten Finite-Elemente-(FE)-Modells für einen Damm mit AID dieser Nachweis für die AID bei den maßgeblichen Belastungsfällen geführt.

Novel proof of serviceability of asphalt inner seals in dams
For embankment dams, proofs of safety must be provided according to the current standard DIN 19700-11. This also includes the serviceability check for asphalt inner seals (AIS). Thereafter, only limited deformations may occur, so that there may be no cracking in the asphaltic material. For this type of seal there is currently no generally binding and widely practiced calculation method. Based on the material behaviour of the asphaltic concrete, a sufficient main criterion is the adherence to defined limiting main stress conditions, which must not be undercut. As an additional criterion, defined limit deformations of the volume change must be observed. Using a simplified material model for the asphaltic concrete the novel proof of serviceability is based on an adequate finite-element-model for a dam with AIS considering relevant load cases.

Anspruch dieser Studie ist die Beurteilung und Darstellung des seismischen Risikos für Deutschland in bezug auf die zu erwartenden Verluste durch Schäden an Wohngebäuden. In bestimmten Regionen des Landes sind Erdbeben mit ML Magnituden von über 6 beobachtet worden. Dies entspricht einer makroseismischen Intensität von VIII nach der EMS-98 Skala. Die zerstörende Wirkung wird umso deutlicher, wenn zusätzlich die Daten über die Bevölkerungs- und Industriedichte mit den Erdbebendaten verschnitten werden. In Deutschland treffen - wie in vielen Industrienationen - die Gefährdungen mit einer hohen Konzentration von gefährdeten Werten zusammen. In dieser Studie wird eine Methode vorgestellt und angewendet, mit deren Hilfe das seismische Risiko in Form erwarteter monetärer Verluste berechnet werden kann. Dies geschieht anhand intensitätsbasierter probabilistischer seismischer Gefährdung, Vulnerabilitätsmodelle, die auf der Verteilung von Wohngebäuden unterschiedlicher struktureller Typen in repräsentativen Gemeinden basieren und der Verteilung der Werte durch Angabe der Wiederherstellungskosten für Wohngebäude. Die Schätzungen des Risikos werden durch Angabe des primären ökonomischen Schadens aufgrund struktureller Schäden an Wohngebäuden für eine Nichtüberschreitenswahrscheinlichkeit der Gefährdung von 90% in 50 Jahren (entspricht einer Wiederkehrperiode von 475 Jahren) dargestellt. Die erhaltenen Resultate werden kartographisch durch Schadens- und Risikoverteilungen dargestellt. Für eine Nichtüberschreitenswahrscheinlichkeit von 90% in 50 Jahren ist die mittlere Schadensrate bis 20%, das Risiko in besonders betroffenen Gemeinden beträgt bis zu mehreren hundert Millionen Euro. Die entwickelten Modelle wurden anhand beobachteter Daten einiger Schadenerdbeben der letzten 30 Jahren in Deutschland und des näheren Umfelds validiert.

Der Verfasser ist überzeugt, daß er nach 44 Jahren Arbeit mit Netzwerkhängern seine konkurrenzfähigste Brücke entworfen hat. Die Brücke benötigt sehr wenig Stahl, da sie eine sehr geringe Biegung und Knickung vorweist und somit hochfesten Stahl gut ausnutzen kann. Die Details sind einfach und werden mehrfach wiederholt. Zudem sind die Schweißnähte kurz. Aus diesen Gründen ist der Preis pro Tonne Stahl niedrig. Die Montage ist preiswert. Der vorgestellte Netzwerkhänger besitzt viele Hängerstäbe. Die Unterhaltungskosten sind gering, da die Stahloberflächen klein gehalten wurden und sich über der Fahrbahn befinden. Die teilweise Vorspannung in Längsrichtung wirkt sich günstig auf die Unterhaltungskosten aus.

Der für seine bahnbrechenden Erfindungen im Flugzeug- und Anlagenbau bekannte Ingenieur HUGO JUNKERS (1859-1935) entwickelte in den 1920er-Jahren innovative Hallenkonstruktionen aus modularen Stahlblechlamellen, die weltweit vermarktet und gebaut wurden. Sie stehen in engem Kontext zur ebenfalls patentierten Holzbauweise FRIEDRICH ZOLLINGERS (1880-1945). Die Bauweise gilt als Meilenstein in der Entwicklung des modularen Leichtbaus und bedeutendes Zeugnis der Moderne. Bedauerlicherweise sind nur noch wenige dieser Bauwerke erhalten.
Auf dem Gelände des ehemaligen Militärflugplatzes Oberschleißheim stehen derzeit noch zwei dreischiffige, tonnenförmige Hallen von 1934. Die Hallen stehen unter Denkmalschutz, zeigen jedoch einen bedenklichen baulichen Zustand. Sie gaben den Anlass für ein Forschungsprojekt, das von 2014-2016 am Lehrstuhl für Tragwerksplanung der Technischen Universität München unter Förderung der Meitinger Stiftung bearbeitet wurde.
Die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen werden im Rahmen des Artikels zusammengefasst: Exemplarisch wurde ein Hallenschiff in Oberschleißheim mit einem 3-D-Laserscan vermessen und die Punktwolke in ein statisches Rechenmodell überführt. Parametrische Analysen brachten neue Erkenntnisse zur Geometrie und Fügung des Konstruktionsprinzips. Studien zum Tragverhalten zeigen verschiedene Schwachpunkte der Struktur auf, die für eine Instandsetzung unbedingt berücksichtigt werden müssen.

Modular steel lamella structures by Hugo Junkers - scientific bases for an appropriate repair
The German engineer HUGO JUNKERS (1859-1935) is well-known mostly for his innovations in plant engineering and aircraft design. In the mid-1920s, he developed an innovative roof construction that was comprised of modular steel lamellas, and is regarded a milestone in the development of lightweight structures. The technical construction principle is closely related to ZOLLINGER's (1880-1945) timber lamella roof design. Unfortunately, most of the buildings do not exist anymore or are in bad condition.
Two three-section, barrel-vaulted hangars from 1934 still exist on the site of the former military airfield in Oberschleißheim. They are classed as listed buildings but their structural condition is very alarming. They gave the occasion of a research project, promoted by the Meitinger Foundation, which has been edited from 2014-2016 at the Chair of Structural Design at the Technical University of Munich.
This article summarizes the main results of the investigations: The point cloud of a 3-D-laser-scanning was converted into a static calculation model. Parametric analyzes brought new insights into the geometry and fitting of the construction. Studies on the load bearing behavior show a number of weaknesses of the structure, which necessarily have to be considered in a maintenance.

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Im Zuge der Eisenbahnstrecke Görlitz-Dresden befindet sich die Eisenbahnüberführung über die Stauffenbergallee in Dresden. Diese Brücke wurde bedingt durch ihren schlechten Zustand durch Hilfsbrücken ersetzt. Dabei handelt es sich um einen der ersten Einsätze der neu entwickelten Zwillingsträgerhilfsbrücke ZH 31, die Stützweiten von 28,80-31,20 m ermöglicht und damit das Zwillingsträgerhilfsbrückensortiment der Deutschen Bahn von Stützweiten von bisher bis 26,40 auf 31,20 m ergänzt.

Installation of new ZH 31 auxiliary bridge at the Stauffenbergallee railway crossing in Dresden
Along the Görlitz-Dresden railway line there is a railway bridge that leads over Stauffenbergallee in Dresden. Due to its poor condition, this bridge has been replaced by auxiliary bridges. This is one of the first uses of this newly developed ZH 31 twin-beam auxiliary bridge. It enables spans between 28.80 and 31.20 m, an increase of 2.4 m compared with the twin-beam auxiliary bridges previously available to Deutsche Bahn.