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Der Weg von Deutschland nach Dänemark ist nicht weit - im westlichen Bereich grenzen die beiden Länder unmittelbar aneinander. Im östlichen Bereich trennen rund 20 Kilometer Wasser die beiden Staaten - eigentlich nicht viel, aber doch zu viel. Die Reisezeit ist für unsere schnelllebige Gesellschaft zu lang, die Reise zu umständlich: Autos und Züge werden auf Schiffe verladen, über den Fehmarnbelt verschifft und dort wieder entladen - oder umgekehrt. Seit Jahrzehnten schon kursieren aus diesem Grund Pläne für eine feste Fehmarnbeltquerung. Die Gretchenfrage: Über Wasser (Brücke) oder unter Wasser (Tunnel)? Nachdem jahrelang eine Brücke geplant war, stehen die Zeichen jetzt auf einen Rekordtunnel unter Wasser. Der UBB stellt das ehrgeizige Projekt vor, das nicht nur bautechnisch eine große Herausforderung darstellt, sondern auch von der genehmigungsrechtlichen und finanziellen Seite.

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Seit Mitte des 20. Jahrhunderts gibt es Überlegungen, über die Ostsee zwischen der deutschen Insel Fehmarn und der dänischen Insel Lolland eine feste Verbindung zu errichten.
Am 3. September 2008 schlossen der dänische und der deutsche Verkehrsminister einen Vertrag über die feste Querung über den Fehmarnbelt zwischen Lolland und Fehmarn.
Als einer der ersten Schritte in Richtung Realisierung der Festen Fehmarnbeltquerung wurden von zwei getrennten Planergruppen ein Brückenentwurf und ein Tunnelentwurf erstellt. Im Februar 2011 wurde der Tunnelentwurf für die weitere Entwicklung ausgewählt.
Der Tunnel mit einer Länge von 18, 1 km unter dem Meeresboden als Einschwimm- und Absenktunnel bildet ein einzigartiges Bauwerk. Fast 20 Mio. m3 Boden müssen aus bis zu 40 m Wassertiefe ausgehoben werden. Die standardisierten Tunnelelemente, aus denen sich der Tunnel zusammensetzt, haben Abmessungen von ca. 220 m × 42 m × 9 m. Sie sollen in einer Feldfabrik mit Trockendock hergestellt werden.
Im Beitrag soll auf die Planung, die geologischen Besonderheiten, die planungsrechtlichen Aspekte und die technischen Details des Projekts eingegangen werden.

Design status of the Fehmarnbelt Fixed Link - an 18 km long underwater tunnel
Since the middle of the last century plans were made to connect the German island of Fehmarn and the Danish island of Lolland via a fixed link.
On 3rd September 2008, the Danish and German Ministers of Transport signed a treaty to establish a fixed link across the Fehmarnbelt between Lolland and Fehmarn.
As one of the first steps towards realisation of the fixed link a bridge and an immersed tunnel option were designed by two separate groups of consultants. In February 2011, the tunnel design was selected for further development.
An immersed tunnel with a length of 18.1 km under the seabed constitutes a unique structure with a special characteristic not comparable to other tunnel projects around the world.
Almost 20 Mio. m3 soil needs to be dredged from up to 40 m water depth. The standardised tunnel elements will have dimensions of approximately 220 m × 41 m × 9 m. The elements will be produced in a purpose made production site including a launching basin.
In this article the design, the geotechnical particularities, approval aspects and technical details will be described.

Die Verwendung von Vorspannung mit nachträglichem Verbund im Hochbau ist in Deutschland unüblich. Diese Bauweise kann aber eine ingenieurtechnisch sehr anspruchsvolle Geometrie und hohe Flexibilität ermöglichen. Bei dem neuen Audi T3 Design Center Ingolstadt konnten die Bauherrnwünsche, wie Stützenfreiheit in Kombination mit geringen Bauhöhen, durch vorgespannte Konstruktionen erfüllt werden. In den Modellstudios wurden Spannweiten bis zu 27 m mit einer schlanken Deckenkonstruktion erreicht. Weiter hat die Vorspannung andere Vorteile gezeigt, nicht nur im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit, sondern auch beispielsweise beim Durchstanzen. In dieser Veröffentlichung werden die Planung und die Ausführung dieses hochkomplexen Bauvorhabens erläutert.

Structural Design of the Audi T3 Design Center in Ingolstadt
The use of bonded post-tensioning in building design is not very common in Germany. However, the use of post-tensioning can give the designer the sought-after flexibility and make the design of a challenging geometry possible. Bonded post-tensioning was used in the Audi T3 Design Center to meet the client expectations of a minimal amount of columns in combination with a slender construction and span widths of up to 27 m in the design studios. In addition, the use of post-tensioning proved beneficially, not only in the serviceability limit state, but also for example in punching shear design. This article describes the design and construction of this complex construction.

Zur Anbindung des Innenstadtbereichs von Kopenhagen an das Quartier Christianshavn und an die neue Oper sollte ein Brückenzug für Radfahrer und Fußgänger von der Innenstadt bis zur Oper realisiert werden. Aus einem internationalen Wettbewerb ging der Siegerentwurf für eine zweiflügelige Klappbrücke über den Christianshavn- und Trangraven-Kanal hervor. Wenn beide Flügel aufgeklappt sind, ähnelt das Bauwerk einem überdimensionalen Schmetterling. Aus diesem Grunde nennen es die Kopenhagener Butterfly Bridge. Die Brücke sollte möglichst filigran sein, sich in kurzer Zeit öffnen lassen und sich gut in die historische Umgebung einfügen.

Butterfly Bridge in Copenhagen.
A bridge for cyclists and pedestrians from downtown to the opera had to be realized allowing a connection of Copenhagens' city center area, the quarter Christianshavn and the new opera. A two-wings bascule bridge across Christianshavn respectively Trangraven Canal has been the winner's draft of an international competition. If both wings are opened the construction looks like an oversized butterfly. For this reason the habitants of Copenhagen call it Butterfly Bridge. Targeted was sophisticated design, permitting a quick opening as well as a good integration into the historical surroundings.

Die Hochstraße Barkauer Kreuz wurde 1970/71 als Spannbetonbrücke mit einstegigem Plattenbalkenquerschnitt errichtet. Die Brücke weist sieben Felder mit Stützweiten bis zu 33,15 m und im Grundriss eine starke Krümmung auf. Die Nachrechnung der Brücke in den Stufen 1 und 2 gemäß der Nachrechnungsrichtlinie [1] zeigte, dass nahezu alle Nachweise geführt werden konnten. Lediglich an den Achsen B, C und D zeigten sich Defizite. Daher wurde hier eine Nachrechnung nach Stufe 4 auf der Grundlage einer Finite-Element-Berechnung durchgeführt und der Nachweis für Brückenklasse 60 erbracht. Zur Sicherstellung der langfristigen Nutzung wurden Sanierungsarbeiten erforderlich.

Bridge across the Barkauer Crossing in Kiel - Recalculation and rehabilitation of a demanding prestressed concrete bridge
The bridge across the Barkauer crossing was built in 19970/71 as a prestressed concrete bridge with a wide T-beam cross section. The bridge has seven spans with span widths up to 33.15m and it is extremely curved in the ground section. The recalculation of the bridge on the levels 1 and 2 according to the German recalculation regulations [1] showed good results for most of the parts of the bridge. Deficits were found only in the axes B,C and D. Therefore a recalculation on level 4 was done, based on a FE-calculation and the proof for bridge class 60 was obtained. For a safe long time use a rehabilitation was necessary.

Research has demonstrated that machine learning algorithms (MLAs) are a powerful addition to the rock engineering toolbox, and yet they remain a largely untapped resource in engineering practice. The reluctance to adopt MLAs as part of standard practice is often attributed to the 'opaque' nature of the algorithms, the complexity in developing them, and the difficulty in determining how the algorithms use the datasets. This article presents tools and processes for developing MLAs, input selection, and data balancing for practical underground rock engineering. MLAs for classification and regression - two main machine learning applications - are presented in terms of developing MLA to extract information from the dataset to obtain the desired output. Engineering verification metrics are selected based on their suitability for specific output. Methods for input selection and data balancing are discussed with a focus on selecting appropriate input data for the problem without introducing bias or excess complexity. Each tool and process for algorithm development, data preparation, and input selection is illustrated with a case study. This article demonstrates that geotechnical practitioners can extract additional value by applying MLAs to rock engineering problems. Once an understanding of the functions of MLAs is reached, the building blocks and open-source code are available to be adapted to suit the rock mass behaviour of interest.

Praktische Empfehlungen für maschinelles Lernen im Untertagebau - Entwicklung von Algorithmen, Datenausgleich und Auswahl von Eingangsvariablen
Aktuelle Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Algorithmen des maschinellen Lernens (MLAs) eine vielversprechende Ergänzung des Werkzeugkoffers der Felsmechanik darstellen, jedoch in der Anwendung immer noch zu den weitgehend ungenutzten Ressourcen zählen. Die Zurückhaltung bei der standardmäßigen Verwendung von MLAs wird häufig auf die “undurchsichtige” Natur der Algorithmen und die Komplexität in ihrer Entwicklung zurückgeführt. In diesem Beitrag werden Werkzeuge und Verfahren für die Entwicklung von MLAs, die Auswahl von Eingabedaten und den Datenabgleich für die praktische Anwendung im Untertagebau vorgestellt. MLAs für Klassifizierungs- und Regressionsaufgaben - zwei Hauptanwendungen des maschinellen Lernens - werden im Hinblick auf die Extraktion von Informationen aus Datensätzen vorgestellt. In weiterer Folge werden Metriken als Interpretationshilfe für die Performance der MLAs auf der Grundlage ihrer Eignung für eine bestimmte Aufgaben vorgestellt. Es werden einfache Methoden für die Auswahl von Inputparametern und den Datenabgleich erörtert, mit Schwerpunkt auf der Auswahl geeigneter Inputparameter für definierte Fragestellungen. Die notwendigen Werkzeuge und Prozesse für die Algorithmenentwicklung, die Datenaufbereitung und die Auswahl der Inputparameter werden anhand von Fallstudien erläutert. Dieser Beitrag soll demonstrieren, dass ein Geotechniker kein Datenexperte sein muss, um MLAs auf praktische Probleme im Untertagebau anzuwenden. Sobald ein Verständnis für die Funktionen der MLAs erreicht ist, können die einzelnen Bausteine und der Open-Source-Code an beliebige Problemstellungen angepasst werden.

Neues Wahrzeichen der Region und verbindendes Element der Gartenschau "Le jardin des deux rives" ist die grenzübergreifende Rheinbrücke zwischen Kehl und Strasbourg. Das Streben nach Vereinigung verschiedener Funktionen sowie ein außergewöhnlich hoher architektonischer Anspruch führten zu der einzigartigen Form des Bauwerkes. Zwei zunächst getrennte Stege nehmen sich der verschiedenen Ufersituationen an und bilden in Flußmitte, durch eine Plattform verbunden, gleichsam eine Terrasse über dem Rhein. Die Hauptbrücke ist eine Schrägseilkonstruktion mit Stahlpylonen und einem Überbau in Verbundbauweise. Die Vorlandbrücken sind auf Stahlstützen ruhende Durchlaufträger. Als Gründungselemente kommen sowohl Flach- als auch Tiefgründungen zum Einsatz. Der Beitrag beschreibt den Entwurf, die Konstruktion, einige Besonderheiten der Montage sowie Maßnahmen zur Schwingungsreduzierung.

Eine der größten Herausforderungen beim Bau von Stonecutters Bridge war die Herstellung der Beton-Seitenfelder mit einem geometrisch anspruchsvollen Überbau in Form eines Gitterrosts in 70 m Höhe. Dieser kann sein Eigengewicht nur mit Hilfe der Schrägkabel tragen und wurde daher auf einem Lehrgerüst hergestellt, das bis zum Einbau der Kabel aktiviert bleibt. Eine sorgfältige und auf die Herstellung des Überbaus abgestimmte Planung des Lehrgerüsts war nötig. Dieser Beitrag beschreibt, wie der Bau des Betontragwerks geplant und umgesetzt wurde. Die Modellierung aller wesentlichen Herstellungsschritte für Tragfähigkeitsnachweise sowie zur Kontrolle der Geometrie wird ebenso erläutert wie die Planung der Baubehelfe. Die Bearbeitung erfolgte in hohem Maße interaktiv mit der Baufirma, was zu einer erfolgreichen Umsetzung des Projekts beigetragen hat.

Die kontinuierliche Sicherheit und Leistungsfähigkeit von Bauwerken der Verkehrsinfrastruktur hat in einer modernen Gesellschaft einen besonderen Stellenwert. Die Bedeutung des Schienennetzes nimmt im Kontext der Energiewende weiter zu. Forderungen nach Ressourcenschonung im Bausektor erfordern zukünftig außerdem deutlich verlängerte Lebensdauern von Bauwerken. Neue digitale Erhaltungsstrategien können dieses Ziel gleichzeitig mit einer Verringerung der Erhaltungsaufwendungen erreichbar machen. Dieser Beitrag fokussiert auf neuartige Verfahren der Bilddatenauswertung zur Zustandsermittlung und digitalen Modellierung von Geometrie und Schadensmerkmalen an Ingenieurbauwerken. Insbesondere die dauerhafte Speicherung von hochgenauen Schadenspositionen und -umfängen erlaubt die Verfolgung von Schadensentwicklungen als Basis für neuartige prädiktive Erhaltungsstrategien. Am Beispiel von Eisenbahnbrücken wird gezeigt, wie eine hochwertige digitale Zustandsdokumentation mit dem Konzept des Digitalen Zwillings möglich wird. Aus z. B. mit Drohnen erzeugten Bilddaten werden mittels Fotogrammetrie hochgenaue georeferenzierte 3D-Bauwerksmodelle generiert und mittels KI-Verfahren Schadenserkennungen durchgeführt. Die Verknüpfung in einem Digitalen Zwilling ermöglicht Analysen und hochwertige Dokumentationen im Lebenszyklus und sollte zukünftig mit einer Nullmessung an neuen Bauwerken beginnen.

Image-based acquisition and digital documentation of geometry and condition of railway bridges
The continuous safety and performance of infrastructure structures is of particular importance for a modern society. The rail network becomes increasingly relevant in the context of the energy transition. Demands for resource efficiency in the construction sector will require significantly longer service lives for structures in the future. New digital maintenance strategies can make this goal achievable while reducing maintenance expenditures at the same time. This report focuses on new image-based methods for condition assessment and digital modelling of the geometry of structures as well as damage characteristics. In particular, the permanent storage of highly accurate damage position and extent information allows the tracking of damage propagation as a basis for novel predictive maintenance strategies. Using the example of railway bridges, it is shown how high-quality digital condition documentation is possible with the concept of digital twins. Photogrammetry is used to generate highly accurate geo-referenced 3D building models from image data acquired by drones, for example, and AI processes are used to perform automated damage detection. The linking in a digital twin enables analyses and high-quality documentation over the life cycle and should start with an initialization measurement on new structures.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Frank Werner zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Ein Schiffsanprall stellt eine außergewöhnliche Beanspruchungssituation dar, die die Sicherheit von Brückenbauwerken im Bereich von Wasserstraßen gefährdet. Zur Vermeidung des unmittelbaren Anpralls gegen Brückenpfeiler kommen unterschiedliche Schutzvorrichtungen zum Einsatz. Derartige Schutzsysteme dissipieren einen Großteil der Anprallenergie durch die Entwicklung plastischer Deformationen, sodass die vom Pfeiler bzw. Schiff zu absorbierende Energie auf ein Minimum reduziert wird. In diesem Beitrag werden numerische Untersuchungen und das strukturelle Verhalten einer neuartigen kollisionssichernden Konstruktion vorgestellt, bei der sich beim Anprall plastische Mechanismen in klar definierten Bauteilbereichen entwickeln und übrige Konstruktionselemente im elastischen Zustand verbleiben. Da die Konstruktion nach einem Anprallereignis dadurch in weiten Bereichen nicht geschädigt ist, können sich Wiederherstellungsmaßnahmen auf lokal begrenzte Bereiche beschränken. Die konstruktive Durchbildung von Konstruktionsdetails steht bei den Untersuchungen nicht im Mittelpunkt und soll in weitergehenden Studien entwickelt werden.

Numerical evaluation of novel crashworthy device for pier protection from barge impact
Barge impact is a potential hazard threatening the safety of bridge structures located in navigation waterways. To avoid direct contact between a barge and a bridge pier in an impact event, different types of protective structures have been developed and used in many bridges. Such protective systems shall generally dissipate a large portion of energy during impact through plastic structural deformations, thus reducing the amount of energy absorbed by the barge or the bridge pier remarkably. This paper aims to numerically evaluate the mechanical behaviour of a novel crashworthy device with focus on developing effective strategies to limit plastic mechanisms within certain structural components whilst ensuring that others remain totally elastic during impact. This would greatly facilitate the restoration process of such devices after barge impact by replacing only those structural components where plastic deformations have occurred. Structural detailing of connections is not focused on and to be analyzed in later investigations.

Die japanischen Bemessungsvorschriften für Autobahnbrücken wurden überarbeitet und im März 2002 veröffentlicht. Sie enthalten nun auch Vorschriften für die Ermüdung. Bemessungsvorschriften für die Ermüdung bei Betonbauten sind ebenfalls in den "Bemessungsnormen für Ermüdung bei Stahlbrücken" enthalten, die ebenfalls im März 2002 veröffentlicht wurden. In diesem Beitrag werden Hintergrundinformationen über die Bestimmung der Ermüdungslast gegeben.

The article presents experiences gained during construction of the approximately 3 km long urban Lainzer Tunnel (LT31), driven with side-wall galleries under shallow overburden. The structure's safety is assessed mainly on the basis of 3D deformation analyses, comparison of predicted and observed system behaviour, evaluation of shotcrete stress, and online monitoring of surface settlements. Displacements of the tunnel face, correlating with pre-face surface settlements, are monitored by an innovative, fully automatic face monitoring system (OBM). A correlation between volume loss (surface) and volume increase (face) could be established. A test field comparing fibreglass anchors (GRP) with IBO face bolts revealed - contrary to expectations - no appreciable reduction of surface settlement due to GRP anchors. However, temporary inverts constructed in the side wall galleries in combination with IBO face bolts support turned out to be effective in reducing horizontal convergence and resulting settlements of the ground surface in a sensitive residential area.

The uncertainties in the ground model and the subsequent design of tunnels call for an observational approach. To enable the safe and economical tunnelling of underground infrastructure projects with shallow overburden, a safety management plan has to be implemented. The successful application of the observational method is based on a comprehensive definition of the expected behaviour by the designer and the verification of the actual conditions by the site geotechnical engineer during construction. Advanced tools and methods for monitoring data evaluation assist in the continuous interpretation of the system behaviour, enable timely detection of deviations and check against the warning and alarm criteria. The paper shows the application of the observational method as defined in Eurocode 7 as part of a Safety Management Plan through two case histories from OeBB tunnel projects.

Die Unsicherheiten im Baugrundmodell und folglich die Planung von Tunneln verlangt im Zuge der Bauausführung die Anwendung der Beobachtungsmethode. Bei großen Infrastrukturprojekten mit geringer Überlagerung ist daher zur Gewährleistung eines sicheren und wirtschaftlichen Tunnelvortriebs die Einführung eines Sicherheitsmanagementplans erforderlich. Die erfolgreiche Umsetzung der Beobachtungsmethode beruht auf einer ausreichenden Definition des erwarteten Verhaltens durch den Planer und einem ständigen Soll/Ist-Vergleich des Systemverhaltens durch den Geotechniker vor Ort während der Bauausführung. Fortschrittliche Werkzeuge und Methoden zur Messdatenauswertung unterstützen in der laufenden Interpretation des aktuellen Systemverhaltens, der Früherkennung von Abweichungen und der Überprüfung gegenüber Warn- und Alarmkriterien. Der vorliegende Beitrag zeigt anhand von zwei Fallbeispielen von ÖBB Tunnelprojekten die Umsetzung der Beobachtungsmethode gemäß Definition im Eurocode 7 im Rahmen des Geotechnischen Sicherheitsmanagementplans.

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Large deformations are usual for tunnel excavation in weak rock mass and high overburden. In order to avoid overloading the support, various ductile support systems have been developed in the last 15 years to permit the controlled build-up of load in the lining. The design of such a ductile support system requires the consideration of the development of displacements in space and time, the time-dependent properties of the shotcrete and the characteristics of the ductile elements. The requirements for a yielding system are described. The latest developments in yielding elements for use with shotcrete support are discussed and their general performance and effectiveness are explained.
Bei Tunnelvortrieben in Gebirge geringer Qualität und hoher Überlagerung treten in der Regel große Verformungen auf. Zur Vermeidung einer Überbeanspruchung des Ausbaus wurden in den letzten 15 Jahren unterschiedliche duktile Ausbausysteme entwickelt, die einen kontrollierten Lastaufbau in der Auskleidung erlauben. Zur Auslegung eines solchen duktilen Ausbaus müssen die räumliche und zeitliche Entwicklung der Verschiebungen sowie die zeitabhängigen Eigenschaften des Spritzbetons und die Charakteristik der duktilen Elemente berücksichtigt werden. Die Anforderungen an ein nachgiebiges System werden dargelegt. Die jüngsten Entwicklungen von Stauchelementen in Zusammenhang mit Spritzbetonauskleidungen werden gezeigt und deren generelle Leistung und Wirksamkeit durchleuchtet.

At the large infrastructure projects of the Austrian Federal Railways in the Alpine region geotechnical structures with different characteristics are encountered. Especially heterogeneity and composition of fault zones associated with different stress conditions are a great challenge during tunnelling. Although the system behaviour resulting from ground-support interaction is measured by monitoring methods, after completion of tunnel works with installation of the inner lining usually the tunnel is no further monitored. The goal of ÖBB-Infrastructure AG is to apply robust, reliable and durable monitoring systems for the observation of geotechnical relevant structures during a service life of the tunnels of 150 years. Thereby unfavourable tendencies of system behaviour shall be detected early and measures in terms of predictive maintenance planned in due time to ensure high availability of the tunnels during operation. The paper presents the implementation of long-term monitoring at the projects Koralm Tunnel and Granitztal Tunnel and gives an outlook at the Semmering Base Tunnel.
Bei den großen Tunnelprojekten der ÖBB-Infrastruktur AG im alpinen Raum werden geotechnische Strukturen in unterschiedlicher Ausprägung durchörtert. Speziell die Heterogenität und der Aufbau von Störungszonen in Verbindung mit unterschiedlichen Spannungszuständen stellen im Zuge des Tunnelvortriebs eine große Herausforderung dar. Das aus Interaktion des umgebenden Gebirges mit dem festgelegten Ausbau resultierende Systemverhalten wird zwar mittels moderner Messmethoden erfasst, nach Beendigung des Tunnelvortriebs und mit der Herstellung des Innenausbaus endet jedoch meist auch die messtechnische Beobachtung. Die ÖBB-Infrastruktur AG hat sich insbesondere vor dem Hintergrund der Nutzungsdauer der Neubautunnel von 150 Jahren zum Ziel gesetzt, robuste, zuverlässige und dauerhafte Monitoringsysteme zur weiteren Überwachung geotechnisch relevanter Strukturen auch in der Betriebsphase einzusetzen. Dabei sollen ungünstige Tendenzen im Systemverhalten frühzeitig erkannt und rechtzeitig die Planungen im Sinne der vorausschauenden Instandhaltung angestoßen werden, um so eine größtmögliche Anlagenverfügbarkeit zu gewährleisten. Der Beitrag zeigt die Umsetzung einer Langzeitüberwachung anhand der Tunnelprojekte Koralmtunnel und des Granitztaltunnels und gibt einen Ausblick auf den Semmering Basistunnel.