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Die energetische Sanierung öffentlicher Bauten, die Wahl nachhaltiger Baumaterialien und Konstruktionen ist ein zentrales Thema. Als das aus den 1980er Jahren stammende Verwaltungsgebäude der niederländischen Provinz Flevoland in Lelystad um einen zusätzlichen Gebäudetrakt erweitert werden sollte, überraschten die Architekten van den Oever, Zaaijer & Partners architecten aus Amsterdam die Stadtverwaltung mit einem unerwarteten Konzept. Statt eines weiteren, komplett neuen Gebäudeteiles schlugen die Architekten eine Verdichtung, energetische Optimierung und qualitative Neuausrichtung des vorhandenen Bauvolumens vor. Eine anspruchsvoll gestaltete ArGeTon-Fassade verbindet heute die Einzelbauten, schafft eine neue Identität und trägt damit entscheidend zur Neugestaltung des Bauwerks bei. (Foto: ArGeTon)
Weitere Informationen: www.argeton.com

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Carbonfasern eignen sich aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit ausgezeichnet für zugbeanspruchte Tragwerke. Besonders hochvorgespannte Seilnetze, bei denen bei orthogonaler Belastung hohe Rückstellkräfte aktiviert werden können, erlauben es, das Potenzial dieser Hochleistungsfasern voll auszuschöpfen. Ausgehend von der Erfahrung mit verglasten Stahlseilnetzfassaden wurde deshalb ein neuartiger Fassadentyp mit Seilen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) entwickelt. Das gesamte Tragwerk dieser neuartigen Fassade, ein Netz aus hochvorgespannten und sehr dünnen Carbonzuggliedern, ist in den Fugen zwischen den Glasscheiben untergebracht. So liegen die Carbonseile geschützt im Silikon, wodurch gleichzeitig eine Glasfassade ohne sichtbares Tragwerk entsteht.
In diesem Beitrag werden sowohl der Entwurf und die konstruktive Durchbildung einer solchen Fassade beschrieben als auch die vielversprechenden Erkenntnisse und Ergebnisse aus den Versuchen an einem Prototyp vorgestellt.

Carbon fibers are ideal for tensile structures
Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) can be used for highly tensioned cable nets, which become very stiff due to second order effects when loaded perpendicularly to their plane. Based on experience with steel cable-net glass facades, a new type of glass facade was developed, which allows for the positioning the entire load bearing structure, consisting of very thin and highly tensioned CFRP cables, in the joints between the individual glass panels. In this fashion, not only are the cables well protected, but more importantly, large glass facades without any visible load bearing structure become possible.
In this paper the conceptual and structural design as well as the very promising results of a prototype test will be described.

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Dünnglas ist das beliebteste Displaymaterial für Smartphones und Tablets. Es bietet sich aber auch für neuartige Glasanwendungen im Bauwesen an. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und der geringen Dicke (0,1-2 mm) ist Dünnglas sehr flexibel, leicht und einfach biegbar, weshalb es ein attraktives Material für Fassadenanwendungen darstellt. Dünnglas kann jedoch herkömmliche Fassadenverglasungen nicht einfach ersetzen. Um zu hohe Verformungen der Verglasung infolge der hohen Flexibilität zu vermeiden, muss diese versteift werden. Eine aussichtsreiche Idee ist die Verwendung von Sandwichelementen, die aus zwei dünnen Glasscheiben mit einem inneren Polymerkern bestehen. Um den Vorteil des geringen Gewichts solcher Dünnglas-Fassadenelemente zu erhalten, sollen 3-D-gedruckte Polymerstrukturen anstelle eines massiven Polymerkerns zum Einsatz kommen. Die vorliegende Studie widmet sich der Untersuchung von geeigneten Klebstoffen für die adhäsive Verbindung der 3-D-gedruckten Polymerstruktur mit dem Dünnglas. Die mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften verschiedener Kombinationen typischer 3-D-druckbarer Polymere und transparenter Klebstoffe wurden im Hinblick auf Temperatur- und UV-Belastungen in der Fassade analysiert und bewertet.

Thin glass in façades: adhesive joints for thin glass composite panels with 3-D printed polymer cores
Thin glass is typically applied for displays on devices. Also, it enables new applications in architecture for example in glass façades. Due to its high strength and small thickness (0.1-2 mm) thin glass is very flexible, lightweight and easily bendable. However, thin glass cannot simply replace conventional façade glazing. To avoid too high deformations of the glazing as a result of the high flexibility, it has to be stiffened. An appropriate solution is the use of sandwich panels consisting of two thin glass panes with an inner polymer core. To achieve lightweight façade elements, 3-D printed polymer structures are used instead of a solid core. The present study is dedicated to find a suitable adhesive to bond the polymer core to the thin glass. The mechanical and thermomechanical performances of different combinations of typical 3-D printed polymers and transparent adhesives are evaluated. In addition, the influences of temperature and UV aging that occur in the area of the façades are investigated.

Die Atmung ist essenzielle Grundlage des Lebens. Überträgt man diesen Gedanken, kommt es nicht selten vor, dass auch Gebäude als Lebewesen beschrieben werden. Sie atmen über ihre Außenhaut - über die Fassade. In diesem Sinn entstand eine atmende Fassadenfläche für ein Tech-Unternehmen in San Francisco. SHoP Architects entwarfen den halb klimatisierten Atriumraum “The Commons” innerhalb der äußeren verglasten Hülle, welcher gleich einem Lebewesen seinen Brustkorb sanft hebt und senkt, indem eine zentrale Steuerung eine Vielzahl von Fensterflügeln öffnet und schließt.
Um diesen Raum zu belüften, entwickelte der Fassadenspezialist Josef Gartner motorisch betriebene Doppel-Faltfenster mit 3,0 m Breite und 4,4 m Höhe. In Verbindung mit bedienbaren Skylights entstehen angenehme Temperaturen im Atrium und reduzieren den Bedarf an mechanischer Lüftung deutlich.
Eine Untersuchung kinematischer Optionen führt im Ergebnis zur Entwicklung neuer Doppel-Vertikal-Hybridrollen in sichtbaren Schienen zum Eigenlastabtrag. Für die notwendige Seitenstabilität sorgen beidseitig montierte Scherenarme, die ein einseitiges seitliches Ausweichen des Fensters über den gesamten Öffnungshub, welcher 155 s dauert, verhindern. Alle Komponenten, insbesondere der synchronisierte Kettenantrieb und ein linearer Verriegelungsantrieb mit drei Doppelklauen, sind in den Mittelpfosten verdeckt eingebaut. Dieser Beitrag beschreibt die technische und gestalterische Entwicklung dieser dynamischen Fassade.

Breathing lessons - development of a custom motorized façade
For a Confidential Tech Client's new corporate headquarters in San Francisco's Mission Bay district, SHoP Architects designed a semi-conditioned atrium space inside the external glazed envelope known as “the commons”. To ventilate this space, the facade specialist Josef Gartner developed a glazing system featuring motorized bi-fold units. These operable window units, 3.0 m wide by 4.4 m tall, are computer-controlled in conjunction with operable skylights to maintain comfortable temperatures in the atrium and significantly reduce the need for mechanical ventilation. This paper describes the engineering and design development of this dynamic facade.
A number of kinematic options were studied, resulting in the final configuration whereby window operation is guided in the visible upper and lower rails. In the upper rails, the self-weight is resolved via newly developed double vertical hybrid rollers. The necessary lateral stability is provided by scissor arms mounted on both sides at the top and bottom, which prevent the window from moving sideways on one side over the entire opening stroke.
All components, especially the chain drives and a synchronized linear locking drive, are integrated and concealed in the central mullion. A complete opening takes approx. 155 s. Safety strips integrated circumferentially in the frame protect the device, while closing, from objects that are accidentally left in the window rebate and will switch off the device automatically.

Ganzglaskonstruktionen sind gleichermaßen reduziert wie komplex. Dabei werden die Bereiche Design, Engineering, Tragwerksplanung, Logistik, Fertigung und Montage eng vernetzt, um die Grenzen des Machbaren immer neu zu verschieben. Aber nicht nur Projekte, in denen Glas eine statisch tragende Rolle spielt, zählen zu den Highlights. Auch die Designanforderungen von Stahl-Glas-Konstruktionen werden zunehmend herausfordernder und komplexer. Anhand einiger Projektbeispiele wird die Vielfalt von Glas im Bauwesen aufgezeigt. So bspw. mit dem Ganzglasprojekt ICONSIAM. 2018 erhielt die Skyline von Bangkok mit dem Luxuskaufhaus ICONSIAM ein 750000 m2 großes Wahrzeichen am Fluss Chao Phraya. Der Entwurf von Urban Architects sah ein über drei Geschosse reichendes “Riesenschaufenster” vor, das durch Transparenz, minimalistische Detaillösungen und eine besondere Formensprache besticht. Die Form der 5300 m2 großen Fassade stellte sich geometrisch anspruchsvoll dar: aus bauseitigen Gründen wurde die Glasfassade an der Decke hängend ausgeführt, wobei die Glasscheiben in zwei Richtungen geneigt und in einem Zick-Zack-Muster angeordnet sind. Die Gesamthöhe der Ganzglasfassade beträgt 24 m. An diesem und weiteren Beispielen aus der Praxis zeigt sich, wie komplex Ganzglaskonstruktionen sind; wie sie jedoch mit innovativen Techniken und Konstruktionsprinzipien in höchster Qualität realisiert werden können.

Current developments and construction techniques for glass façades
All-glass constructions are both reduced and complex. Design, engineering, structural planning, logistics, production and assembly are closely linked in order to constantly push the limits of what is possible. But not only projects in which glass plays a statically supporting role are among the highlights. The design requirements of steel-and-glass structures are also becoming increasingly challenging and complex. The diversity of glass in the building industry will be demonstrated by means of a few project examples. For example the all-glass project ICONSIAM. In 2018, Bangkok's skyline was given a 750000 m2 landmark on the Chao Phraya river with the luxury department store ICONSIAM. The design by Urban Architects included a “giant showcase window” extending over three storeys, which captivates with its transparency, minimalist detail solutions and a special design language. The shape of the 5300 m2 façade was geometrically sophisticated: due to the onside conditions the glass façade was suspended from the ceiling, with the glass panes inclined in two directions and arranged in a zigzag pattern. The total height of the all-glass façade is 24 m. This and other practical examples show how complex all-glass constructions are; but how they can be realized in the highest quality using innovative techniques and construction principles.

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Vor über 75 Jahren wurde die Pützerturmhaube des Uhrturms der Technischen Universität Darmstadt in der Brandnacht vom 11. September 1944 zerstört. Seitdem präsentiert sich der ehemalige Uhrturm als Stumpf am zentralen Standort der Universität. Dem Entwurf von Walter & Sichau Architekten folgend erhielt der Turm nun einen neuen Turmabschluss in moderner Formsprache. Die als absturzsichernde Ganzglaskonstruktion ausgeführte Konstruktion greift die Anpassungen an die baulichen Veränderungen der Nachkriegszeit auf und fügt sich so in das Gebäudeensemble ein. Die aus lediglich vier großformatigen und etwa jeweils 2 t schweren Glaselementen bestehende Konstruktion folgt dem Trend immer größerer Ganzglasanwendungen. Im vorliegenden Beitrag werden die Konstruktionseigenschaften beschrieben und an diesem Beispiel die objektspezifischen Abweichungen zu den technischen Baubestimmungen und die hiermit wesentlich verbundenen erforderlichen Nachweise aufgezeigt, welche schlussendlich eine vorhabenbezogene Bauartgenehmigung (vBG) ermöglichten.

All glass structure for the tower closure of the Pützerturm at TU Darmstadt
More than 75 years ago, the Pützerturm closure of the clock tower of the Technische Universität Darmstadt was destroyed in the night of the fire on September 11 1944. Since then, the former clock tower presents itself as a stump at the central location of the university. Following the architectural design by Walter & Sichau Architects, the tower now has a new closure in a modern design language. The structure, designed as a fall-protecting all-glass construction, takes up the adaptations to the structural changes of the post-war period and thus blends into the building ensemble. The construction, reduced to only four large-format glass elements, each weighing about 2 t, follows the trend towards larger and larger all-glass applications. In the present article, the construction characteristics are shown and, using this example, the object-specific deviations from the technical building regulations and the essentially associated necessary proofs are shown, which ultimately made a project-related construction technique permit (vBG) possible.

Für die Bemessung von Grout-Verbindungen in Offshore-Anwendungen (Windenergieanlagen und Plattformen) werden die baustofflichen Zusammenhänge überwiegend auf Grundlage von DIN EN 1992 abgeleitet, die für die Bemessung und Konstruktion von Hoch- und Ingenieurbauten aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton gilt. Im vorliegenden Beitrag wird die Anwendung des Bemessungswerts der Betondruckfestigkeit fcd für moderne, hochleistungsfähige Grouts diskutiert. Zunächst wird vorgestellt, wie sich der Bemessungswert der Betondruckfestigkeit fcd im Detail zusammensetzt und wie im normativen Sicherheitskonzept Streuungen in den Annahmen sowie Unsicherheiten bei deren Ermittlung berücksichtigt werden. Auf Grundlage von Druckfestigkeitswerten aus realitätsnahen und Offshore-typischen Verfüllversuchen wurden Variationskoeffizienten abgeleitet, die zur Herleitung eines Teilsicherheitsbeiwerts für Grout &ggr;G verwendet wurden. Die Anwendbarkeit des Bemessungswerts der Betondruckfestigkeit fcd unter Berücksichtigung des hergeleiteten Teilsicherheitsbeiwerts für Grout &ggr;G wurde anschließend überprüft und dem Bemessungswert der DIN EN 1992 gegenübergestellt.

Development of a partial safety factor for high strength grouts in offshore applications
During the design of grouted connections in offshore applications (wind turbines and platforms), the fundamental material interrelationships are derived primarily on the basis of DIN EN 1992 which is applicable to the design and construction of building of concrete, reinforced concrete and pre-stressed concrete. In the paper at hand the application of the design value for the compressive strength of concrete fcd to modern, high performance grouts is discussed. Firstly, the components of the design value for the compressive strength of concrete fcd are presented in detail and it is then discussed how in the safety concept within the standards variances are considered in the underlying assumptions and uncertainties are taken into account during their determination. Coefficients of variation were determined based on values of compressive strength from realistic and offshore-typical grouting experiments, which were applied during the determination of the partial safety factor for grout &ggr;G. The applicability of the design value of the compressive strength of concrete fcd under consideration of the derived partial safety factor for grout &ggr;G was subsequently tested and compared to the design value of DIN EN 1992.

Nachrichten:
Im Gespräch mit Reiner Nagel zum Konvent der Baukultur 2020
Brandschutzatlas, Stand 3/2020
Specials von Ernst & Sohn jetzt kostenlos lesen
FDB veröffentlicht Überarbeitungen von zwei FDB-Merkblättern mit Stand 03/2020

Persönliches: Bernhard Hauke für Verlag Ernst & Sohn in den Konvent der Baukultur 2020 berufen
Veranstaltungen: 6. Deutscher Geotechnik-Konvent

Wettbewerbe: Bundespreis UMWELT & BAUEN
Rezensionen

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Klimafreundlich bauen, ein angenehmes Raumklima schaffen und möglichst vielen Grundschülern der simbabwischen Rising Star Grundschule Zugang zu Bildung zu ermöglichen, ist Ziel des Projekts, welches seit 2016 in mehreren Bauabschnitten in Hopley entsteht. Hopley liegt am Stadtrand von Simbabwes Hauptstadt Harare. In Folge von Zwangsumsiedlungen im Jahr 2005 ist es ein Zufluchtsort für Flüchtlinge aus den umliegenden Stadtteilen geworden. Die BewohnerInnen haben hier 2010 die private Rising Star Schule gegründet, um ihren Kindern Zugang zu Bildung zu ermöglichen. Mehr dazu auf S. 294. (Foto: Kristina Egbers/Ingenieure ohne Grenzen)
Weitere Informationen: ingenieure-ohne-grenzen.org

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Für alle, die im Baugeschehen am Puls der Zeit bleiben wollen, lohnt auch ein regelmäßiger Blick über den Tellerrand, sprich: über die Grenzen. Es ist nicht zu übersehen, dass der ?kleine? Nachbar Österreich viele wertvolle Impulse für die Branche beisteuert. Im Jahr 2017 erzielten 35.100 Unternehmen mit insgesamt 253.000 Beschäftigten einen Umsatz von 46,6 Milliarden Euro. Damit trug die Branche 6,4 Prozent zur Wirtschaftsleistung Österreichs bei. In dieser Ausgabe möchten wir Ihnen einige Lösungen und Best-Practice-Beispiele aus unserem Nachbarland vorstellen.

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Die Synopse der Naturgefahren für die Stadt Köln hat sich als Musterbeispiel für die Betrachtung multipler Naturgefahren erwiesen. In verschiedenen Forschungsprojekten wird auf die im Rahmen des Deutschen Forschungsnetzes Naturkatastrophen (DFNK) vorgelegten Ergebnisse zurückgegriffen. Dabei werden zum Teil die gleichen Ansätze für die Bebauung, Einwirkung bzw. Korrelation zur Ermittlung der Verluste zugrunde gelegt. Der Beitrag spiegelt aus aktueller Sicht, welche Fortschritte im Bereich der Multi-Hazard- und Risikobewertung erreicht wurden, wie sich diese in den Prognosen und Szenarien niederschlagen und nicht zuletzt, welcher Forschungsbedarf weiterhin abzuleiten ist. Im Vordergrund steht die Fragestellung, welche Konsequenzen sich aus der Detailaufnahme der betroffenen Gebiete und Bestandsbebauung ergeben. In diesem Zusammenhang kommen die von den Autoren entwickelten Verletzbarkeits- bzw. Schadensfunktionen zur Anwendung, die für die betrachteten Naturgefahren (Erdbeben, Sturm, Hochwasser) eine Prognose der zu erwartenden Verteilung der Schadensgrade und die Neubestimmung der Verluste ermöglichen. In Abhängigkeit von der Wiederkehrperiode und unter Berücksichtigung der aktuellen Werteentwicklung lassen sich infolge der mikroskaligen Gebäudebetrachtung qualitative und quantitative Veränderungen begründen.

Synopsis of natural hazards for Cologne
The synopsis of natural hazards for the city of Cologne has proven to be a prime example for the consideration of multiple natural hazards. Various research projects use the results presented within the framework of the German Research Network for Natural Disasters (DFNK). In these studies, partly identical approaches for the building stock, impact or correlation are used to determine the losses. From a current perspective, this paper reflects the progress that has been made in the area of multi hazard and risk assessment, how these changes are reflected in the prognosis and scenarios and, not least, which research needs are still to be derived. In the foreground is the question of which consequences arise from the detailed survey of the affected areas and the existing building stock. In this context, the vulnerability and damage functions developed by the authors are used, which allow for the expected natural hazards (earthquake, storm, flood) a prognosis of the expected distribution of the damage grades and the re-assessment of the losses. Depending on the return period and taking into account the current value development, qualitative and quantitative changes can be justified as a result of the microscale building analysis.

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In diesem Beitrag wird die globale Gesundheitsbelastung durch Bauwerksversagen bestimmt. Dazu werden mittlere Verhältnisse von Bauwerken zu Einwohnern ermittelt und auf die Gesamtbevölkerung, unterteilt in Industrieländer und Entwicklungsländer, angewendet. Basierend auf bekannten Einsturzhäufigkeiten von Bauwerken werden daraus mittlere jährliche weltweite Einsturzhäufigkeiten von Bauwerken errechnet. Aus den mittleren Opferzahlen werden dann weltweite Opferzahlen geschätzt, wobei nicht nur Todesopfer, sondern auch Verletzte berücksichtigt werden. Diese Opferzahlen werden in “Verlorene Lebensjahre” umgerechnet. Dieser Parameter wird häufig als Maß für ein Gesundheitsrisiko verwendet. Darüber hinaus wird auch noch der Gewinn an Lebensjahren abgeschätzt.

The global burden of structural collapse
In this article, the global health burden of structural collapse is determined. For this purpose, mean ratios of buildings to inhabitants are determined and applied to the total population, subdivided into industrialized and developing countries. Based on known collapse frequencies of structures, mean annual worldwide collapse frequencies of structures are determined. The average number of victims is then used to estimate worldwide victim numbers, considering not only fatalities but also injuries. These casualties are converted into lost life years, which are often used as a measure of the health burden. In addition, the gain in life years is also estimated.

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