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Titelbild: Bautechnik 6/2021Bautechnik6/2021Titelbild

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Zum Titelbild:
Die Europäische Kulturhauptstadt 2022 ist die Region rund um die zweitgrößte Luxemburger Stadt Esch. Geplant sind rund 140 Projekte, welche die gesellschaftliche und kulturelle Vielfalt der vom Erzbergbau geprägten Region vorstellen. Optimale Bedingungen für das Organisationsteam “Esch2022” bietet das neue Verwaltungsgebäude - gebaut von ALHO.
(Foto: Le Fonds Belval)

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Inhalt: Bautechnik 6/2021Bautechnik6/2021Inhalt

Kurzfassung

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Ayoubi, Mazen; Sobotta, Sacha; Schlüter, Dominik; Michler, Harald; Kropp, Thomas; Thüsing, Kai; Kallnick, Stefanie; Schumann, AlexanderAktive Verbinder für Bauelemente aus Carbonbeton - Entwicklung eines kompakten Verbinders aus thermischen FormgedächtnislegierungenBautechnik6/2021399-409Aufsätze

Kurzfassung

Die Umsetzung einer modularen, vorgefertigten Bauweise sowie der weitreichende Einsatz von Leichtbauelementen aus Carbon- oder Textilbeton verlangen neue Verbindungselemente. Bauteile aus Carbonbeton werden wesentlich schlanker als vergleichbare Stahlbetonelemente ausgeführt. Neben den geometrischen Bedingungen für die Verbindung stellt insbesondere die Kraftübertragung in entsprechend dünnen Elementen eine Herausforderung für Planer und Bauausführung dar. Eine nachhaltige, modulare Bauweise benötigt darüber hinaus Verbindungselemente, die eine einfache und sichere Montage einzelner Elemente ermöglichen und die Ästhetik des Bauwerks nicht beeinflussen. In diesem Aufsatz werden für genau diesen Anwendungsfall innovative Verbindungselemente vorgestellt, die auf Basis von Formgedächtnislegierungen (FGL) funktionieren. Die neuen Verbindungskonzepte streben eine deutliche Vereinfachung der Montage auf der Baustelle an. Durch den Einsatz von Memory-Stahl als aktives Verbindungselement kann auf eine mechanische Zugänglichkeit zur Verbindung verzichtet werden. In diesem Beitrag werden das primäre Anwendungsfeld der FGL-Verbinder sowie die ersten Konzepte und Entwicklungen aufgezeigt.

Active connectors for components of carbon reinforced concrete - development of a compact connector made of thermal shape memory alloys
The implementation of a modular, prefabricated construction method as well as the extensive use of lightweight elements made of carbon or textile reinforced concrete requires new types of connection elements. Component parts made of carbon reinforced concrete can be made much slimmer than comparable reinforced concrete elements. In addition to the geometric conditions for the connection of such thin-walled carbon reinforced concrete components, the force transmission in such thin elements creates great challenges for the planner and the executing staff. In connection with the simplest possible assembly on the construction site, these seem to be insurmountable hurdles. As part of a research project, new and innovative connections that work on the basis of shape memory alloys (SMA) were developed for this specific application. The newly developed connection concepts aim to significantly simplify assembly on the construction site. By using memory steel as an active connection element, mechanical accessibility for connection can be dispensed with. In this article the primary field of application of the SMA connectors as well as the first concepts and developments are shown.

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Massarsch, Karl Rainer; Wersäll, Carl; Fellenius, Bengt H.; Ehrmanntraut, EdithaBedeutung der Frequenz für das Vibrationsrammen von SpundbohlenBautechnik6/2021410-422Aufsätze

Kurzfassung

Bei modernen Vibratoren können die Vibrationsfrequenz und das exzentrische Moment während des Rammens verändert werden. Das dynamische Zusammenwirken der schwingenden Bohle mit dem umgebenden Boden kann durch Feldmessungen untersucht werden. Bisher wurde der Einfluss der Vibrationsfrequenz auf den Eindringvorgang und die Ausstrahlung von Vibrationen in die Umgebung nicht ausreichend beachtet, obwohl die Frequenz für die Rammbarkeit und die Erschütterungsausbreitung von Bedeutung sind. In vorliegendem Beitrag werden die Ergebnisse von drei Proberammungen beschrieben, bei denen Doppelbohlen in einen mitteldichten kiesigen Sandboden einvibriert wurden. Messungen wurden am Vibrator, an der Spundbohle und im Boden durchgeführt, womit u. a. die Frequenz, die Schwingungsamplitude, die Eindringgeschwindigkeit der Bohle und die Bodenerschütterungen registriert wurden. Eine Analyse der Messwerte zeigt, dass die Schwingungsfrequenz ein wichtiger Parameter ist. Wenn die Bohle nahe der Resonanzfrequenz des Vibrator-Bohle-Bodensystems erregt wird, schwingt die Bohle in Phase mit dem umgebenden Boden. In diesem Zustand sinkt die Eindringgeschwindigkeit ab, während die Vibrationsausstrahlung in den Boden ansteigt. Die Resonanzfrequenz kann einfach durch Messung der Bodenschwingungen bestimmt werden. Effektives Vibrationsrammen wird erreicht, wenn die Vibrationsfrequenz deutlich höher als die Resonanzfrequenz ist. Vibrationsmessungen zeigen, dass durch das Absenken des exzentrischen Moments stärkere Bodenerschütterungen verursacht werden können.

Significance of frequency for vibratory sheet pile driving
Sheet piles are frequently installed by vibratory driving. Modern vibrators provide the means to adjust the eccentric moment and the frequency during the driving to optimize the driving process, as demonstrated in a case history of installing double sheet piles by vibratory driving in a dense sand deposit. An electronic control system was used to vary the vibration frequency and eccentric moment, by which different parameters, such as eccentric moment, vibration frequency, vibrator displacement amplitude, sheet pile penetration speed and ground vibrations were monitored. The results showed that the vibration frequency is a key parameter that governs the penetration speed of the sheet pile as well as the emission of vibrations from the sheet pile to the surrounding ground. The system resonance can be determined by simple field measurements. When the sheet pile was vibrated at the resonance frequency of the vibrator-sheet pile-soil system, penetration speed slowed down, but emission of ground vibrations was enhanced. Furthermore, driving at a frequency significantly larger than the system resonance increased penetration speed and reduced the emission of vibrations to the surrounding ground.

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Proske, Dirk; Schmid, MichaelHäufigkeit von und Mortalität bei HochbaueinstürzenBautechnik6/2021423-432Aufsätze

Kurzfassung

Der Beitrag befasst sich mit der Bestimmung der Einsturzhäufigkeiten von Hochbauten bzw. Gebäuden für verschiedene Länder und Regionen. Zunächst werden entweder direkte Angaben des Gebäudebestands verwendet oder Gebäudebestände über Ersatzparameter abgeschätzt. Die Einsturzereignisse wurden aus der Tagespresse oder aus der Literatur entnommen. Neben der Berechnung der Einsturzhäufigkeiten werden auch die Mortalitäten durch Gebäudeeinstürze bestimmt. Dazu wurden wiederum Angaben aus der Tagespresse oder Literatur verwendet. Außerdem erfolgt eine kurze Diskussion der Ursachen der Gebäudeeinstürze. Für Industrieländer ergibt sich eine mittlere jährliche Einsturzhäufigkeit von 2,4 × 10-7 pro Jahr und für Entwicklungsländer von 4,7 × 10-6 pro Jahr. Die mittlere Mortalität liegt bei 9,8 × 10-8 für die Industrieländer und 1,5 × 10-6 pro Jahr für die Entwicklungsländer. Die Ursachen von Gebäudeeinstürzen liegen in den Entwicklungsländern - und damit bei der überwiegenden Anzahl der Einstürze - in der ungenügenden Qualifikation der Beteiligten.

Frequency and mortality of building collapses
The paper deals with the determination of collapse frequencies of buildings for different countries and regions. First, either direct data of the building stock are collected and building stocks are estimated by parameters specific for each country respectively. The collapse events are taken from the daily press or from literature. In addition to the calculation of the collapse frequencies, the mortalities due to building collapses are also determined. Again, data from the daily press or literature are used for this purpose. In addition, a brief discussion of the causes of building collapses is given. For industrialized countries, the annual collapse frequency is 2.4 × 10-7 per year and for developing countries 4.7 × 10-6 per year. Mortality ranges from 9.8 × 10-8 per year for developed countries and 1.5 × 10-6 per year for developing countries. The causes of building collapses in developing countries, and thus in the majority of collapses, are inadequate skills of those involved.

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Hofer, AndreasWie viel Platz geben wir den Autos?Bautechnik6/2021433-440Berichte

Kurzfassung

Verkehr produziert Stau, Abgase und Lärm. Diese Probleme werden täglich - und oft ideologisch gefärbt - debattiert. Doch nicht nur die Mobilität als solche belastet die Qualität des öffentlichen Raums, sondern auch der ruhende Verkehr. Parkierte Autos brauchen viel Platz, was in dichten Gebieten hohe Kosten verursacht. Die Infrastrukturen für den ruhenden Verkehr (Parkhäuser etc.) sind teuer und behindern den Bau von dringend benötigten zahlbaren Wohnungen. Trotzdem scheuen sich die Gesetzgeber und die sie beratenden Kommissionen davor, von den bestehenden Stellplatzschlüsseln abzuweichen. Zu groß ist die Angst, dass die Reduktion von Parkierungsmöglichkeiten die Kommunen zusätzlich belasten und zu Konflikten in den Quartieren und den umliegenden Nachbarschaften führen könnte. Diese Widersprüche akzentuieren sich zurzeit. Der individuelle Verkehr befindet sich in einem Transformationsprozess. Unbekannt ist, wie schnell dieser ablaufen wird und in welcher konkreten Form. Es besteht also eine große Planungsunsicherheit. Gleichzeitig ist eines klar: Die Anforderungen an die innere Verdichtung der Städte, an die Verbesserung der öffentlichen Räume, den Klima- und Ressourcenschutz sind nur durch eine massive Senkung des Individualverkehrs und des Verbrauchs von verbauter grauer Energie erreichbar. Zudem muss das urbane Wassermanagement aufgrund des Klimawandels umgebaut werden. Starkregenereignisse müssen lokal gepuffert werden, Niederschlagswasser muss für Bewässerung und kühlende Verdunstung genutzt werden. Solchen Herausforderungen kann man mit neuen Betriebs- und Bewirtschaftungsmodellen begegnen - oder damit, die Typologien städtischer Infrastrukturen neu zu denken. Auf den folgenden Seiten werden einige pionierhafte Projekte vorgestellt sowie ihre Wirkung und Perspektiven diskutiert. Beispiele aus der Stadt Zürich stehen dabei im Vordergrund, hier wird seit über 20 Jahren politisch über das Auto in der Stadt gestritten. Teilweise bemerkenswert unverkrampfte Lösungen zeigen, dass ein anderer Umgang mit dem individuellen Autobesitz in einer der reichsten Städte der Welt möglich ist. Und auch in anderen.

How much space do we give to cars?
Traffic produces congestion, exhaust emissions and noise. These issues are the subject of daily debate, some of which is highly ideological. But it's not just moving traffic that burdens the quality of public space. Stationary vehicles have the same effect. Parked cars need a lot of space, and in built-up areas this costs a great deal of money. The infrastructure for parked vehicles (such as high-rise car parks) is expensive and gets in the way of building urgently needed affordable housing. In spite of this, legislators and the commissions that advise them shy away from deviating from the existing targets for the number of parking spaces per unit. Too great is the fear that reducing parking options could place an additional burden on municipalities and lead to conflict in the district and surrounding neighbourhoods. These contradictions are currently becoming more and more evident. Private transport is undergoing a process of transformation. We do not know how fast this transformation will take place or what specific form it will take. There is a great deal of uncertainty surrounding planning as a result. At the same time, one thing is clear: The requirements for internal urban densification, the improvement of public spaces and climate and resource protection can only be met by dramatically curtailing private transport and by reusing grey energy. We also need to reorganise urban water management in response to climate change. There needs to be local buffers in place for severe rain events, and we must use rainwater for irrigation purposes and for cooling evaporation. We can rise to these challenges using new operating and management models - or by reimagining the typologies of urban infrastructures. On the following pages, we introduce a number of pioneering projects and discuss their impact and their prospects. The focus is on examples from the city of Zurich, where political debate around the place of cars in the city has been ongoing for more than 20 years. Some remarkably simple solutions show that it is possible to take a different approach to private car ownership in one of the world's richest cities. And in other cities too.

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Handrich, Melanie; Merkle, Sebastian; Christ, Niels; Bienzeisler, BerndDas Parkhaus der Zukunft als vernetzter "Urban Hub"Bautechnik6/2021441-445Berichte

Kurzfassung

Der ruhende Verkehr ist einer der größten Flächenfresser in deutschen Großstädten. Vor dem Hintergrund der Mobilitätswende sind Kommunen und Parkraumbetreiber gefordert, kreative und innovative Strategien zur effizienteren Nutzung von Parkflächen zu entwickeln. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf Parkhäusern liegen, die perspektivisch weitaus mehr Funktionen erfüllen werden als einzig und allein die Bereitstellung von Flächen zum Abstellen von Kraftfahrzeugen. Das Parkhaus der Zukunft vereint unterschiedliche Mobilitäts- und Zusatzdienste und fungiert somit als vernetzter “Urban Hub”. Dadurch wird es zum zentralen Element stadträumlicher Entwicklung und zur Drehscheibe für innovative und intermodale Mobilität. Der nachfolgende Beitrag zeigt auf, welche gegenwärtigen Trends die Mobilität in Städten und Gemeinden beeinflussen und inwieweit neue (Service-)Ökosysteme das Parken und die Rolle von Kommunen und Parkraumbetreibern im Zuge der zunehmenden Plattformökonomie perspektivisch verändern werden. Darüber hinaus wird ein Einblick in das Konzept Apcoa Urban Hubs der Apcoa Parking gegeben, welche der größte Parkraumbewirtschafter Europas ist.

Car parks of the future as a networked “urban hub”
Stationary traffic takes up a lot of space in German cities. In the course of the mobility turnaround, municipalities and car park operators are required to develop creative and innovative strategies for the more efficient use of parking lots. Particular attention will be paid to car parks, which will fulfil far more functions than just providing a parking space for vehicles. The future car park will combine different mobility and value-added services, thus acting as a networked “urban hub”. In this way, it will be considered as a central element of urban development and a transition point for innovative and intermodal mobility. The following article shows which current trends are influencing mobility in cities and to which extent new (service) ecosystems will change parking and the role of municipalities and parking operators in the course of an increasing platform economy. In addition, an insight into the Apcoa Urban Hubs concept of Apcoa Parking is provided, which is Europe's largest parking operator.

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Auch Brücken in Deutschland brauchen regelmäßige KontrollenBautechnik6/2021445Nachrichten

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Pfeifer, MatthiasEin Hochhaus mit Hüftschwung - Der Omniturm in Frankfurt am MainBautechnik6/2021446-456Berichte

Kurzfassung

24. Dresdner Baustatik-Seminar - “Realität - Modellierung - Tragwerksplanung”
Mitte des Jahres 2020 wurde in Frankfurt am Main im derzeitigen Hochhaus-Boom ein ungewöhnliches Exemplar fertiggestellt. Der ca. 190 m hohe Omniturm gehört zwar weder in Frankfurt geschweige denn weltweit zu den höchsten Hochhäusern, wurde jedoch aufgrund verschiedener Merkmale, seiner architektonischen Strahlkraft und der damit verbundenen tragwerkstechnischen Herausforderungen Finalist beim International Highrise Award 2020 und gehört damit zu den fünf besten Hochhäusern weltweit. Vom 14. bis zum 23. Geschoss rotieren und verschieben sich die Ebenen um mehrere Meter gegen die Vertikale. Dies ist der durch Wohnungen genutzte sog. RESI-Bereich. Die übrigen Geschosse werden, bis auf die öffentlichen Basisgeschosse, durch Büros genutzt. Die schlanken Schleuderbetonstützen aus hochfestem Beton mit Sonderstahl folgen, deutlich schräg stehend, den Verschiebungen und Verdrehungen, vereinigen sich im unteren Drittel des RESI-Bereichs in zwei Gebäudeecken von je zweien zu einer Stütze, durchlaufen in gekrümmter Linie den RESI-Bereich, um sich schließlich im oberen Drittel wieder in je zwei Stützen zu teilen und dann gerade bis zur Spitze des Turms durchzulaufen. An den gegenüberliegenden Gebäudeecken führen die Verschiebungen zu immer größer werdenden Auskragungen der Decken, denen mit zusätzlichen “Rucksackstützen” begegnet wird. In diesem Beitrag werden einige konstruktive Besonderheiten des Bauwerks beschrieben.

A skyscraper with hip-swing: the Omniturm in Frankfurt am Main
In mid-2020, an unusual specimen was completed in Frankfurt am Main as part of the current high-rise boom. Although the approx. 190 m high Omniturm is not one of the tallest skyscrapers in Frankfurt, let alone in the world, it became a finalist in the International Highrise Award 2020 due to various features, certainly also due to its architectural radiance and the associated structural engineering challenges, making it one of the five best skyscrapers worldwide. From the 14th to the 23rd floor, the levels rotate and shift several meters against the vertical. This is the so-called RESI area used by apartments. The remaining floors, except for the public base floors, are used by offices. The slender spun-concrete columns, made of high-strength concrete with special steel, follow the displacements and twists, standing clearly at an angle, uniting in the lower third of the RESI area in two building corners of two each to form one column, passing through the RESI area in a curved line, finally dividing again in the upper third into two columns each and then running straight through to the top of the tower. At the opposite corners of the building, the displacements lead to ever-increasing cantilevers of the slabs, which are countered with additional “backpack” columns. This article describes some of the structural features of the building.

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Plan.One gewinnt German Design Award 2020Bautechnik6/2021456Nachrichten

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Bautechnik aktuell 6/2021Bautechnik6/2021457-461Bautechnik aktuell

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Persönliches:
Nachruf für Univ.-Prof. Dr.-Ing. em. Franz Krauss (1928-2021)

Nachrichten:
Besser kleben im Leichtbau: Projekt GOHybrid optimiert Hybridverbindungen

Einen Besuch wert:
Porsche Museum Stuttgart

Rezensionen:
Physical Models: Their historical and current use in civil and building engineering design

Wettbewerbe:
BMI vergibt erstmals Bundespreis Koop.Stadt

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik6/2021462Veranstaltungskalender

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Titelbild: Bautechnik 5/2021Bautechnik5/2021Titelbild

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Zum Titelbild:
Im Zusammenhang mit dem für die MOMENI Gruppe geplanten SPRINGER QUARTIER wurde auch das unter Denkmalschutz stehende Axel-Springer-Hochhaus saniert. Im Foyer setzten die Verantwortlichen Brandschutzelemente der Firma Hoba ein. Das Brandschutzkonzept sieht vor, dass ein Feuerabschluss zwischen dem Foyer und den angrenzenden Räumen zu schaffen ist. Das erfordert Türen und Trennwände, die ihre Funktion im Brandfall mindestens 30 Minuten lang erfüllen und sich zusätzlich aufgrund des Denkmalschutzes optisch so wenig wie möglich von den Originalelementen unterscheiden. Hier beriet Hoba die Verantwortlichen bezüglich der Einbaudetails von Türen und Trennwänden und erhielt den Auftrag, die Bestandselemente entsprechend nachzubauen.
(Foto: Hoba) Bericht s. Seite A4

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Inhalt: Bautechnik 5/2021Bautechnik5/2021Inhalt

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Zehfuß, JochenDigitalisierung, Klimawandel, Ressourceneffizienz im Bauwesen - wie kann die Stadt der Zukunft brandsicher gebaut werden?Bautechnik5/2021331-332Editorials

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Häßler, Dustin; Hothan, Sascha; Häßler, Mai; Krüger, SimoneThermische Schutzwirkung von reaktiven Brandschutzsystemen auf kleinformatigen Stahlbauteilen mit gekrümmter OberflächeBautechnik5/2021333-344Aufsätze

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Um Stahlbauteile im Brandfall vor einer zu schnellen Erwärmung zu schützen, wird häufig auf reaktive Brandschutzsysteme (RBS) zurückgegriffen. Die Produkte eigenen sich besonders aufgrund der profilfolgenden Applikationsmöglichkeit und der vergleichsweise geringen Beschichtungsdicken. Bei einer Brandbeanspruchung schäumt das RBS auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlprofil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert, wodurch sich die Feuerwiderstandsdauer des Stahlbauteils verbessert. Aus Brandversuchen ist bekannt, dass die Leistungsfähigkeit von RBS auf Stahlprofilen mit gekrümmter Oberfläche meist schlechter ausfällt als bei vergleichbaren Bauteilen mit ebener Oberfläche. Zum Einfluss der Oberflächenkrümmung auf die thermische Schutzwirkung von RBS werden in dem folgenden Beitrag sowohl theoretische Hintergründe als auch die Ergebnisse aus Brandversuchen an kleinformatigen Probekörpern vorgestellt. Die systematischen Untersuchungen zeigen, dass mit zunehmender Oberflächenkrümmung die Leistungsfähigkeit des RBS tendenziell abnimmt. Bei der Beurteilung der thermischen Schutzwirkung eines RBS sollte die Oberflächenkrümmung eines Bauteils berücksichtigt werden. Die alleinige Fokussierung auf den Profilfaktor eines Stahlprofils ist i. Allg. nicht ausreichend. Die Untersuchungen bilden die Grundlage für die Entwicklung von Screening-Tests zur Beurteilung der Eignung von RBS für gekrümmte Oberflächen, wodurch eine Vorauswahl von Produkten für diesen Einsatzzweck ermöglicht wird.

Thermal protection effect of reactive fire protection systems on small-scale steel components with curved surfaces
Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, are often used to protect steel components from heating up too quickly in the event of a fire. The products are particularly suitable due to profile-following application as well as the comparatively low coating thickness. If exposed to fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protective layer around the steel profile. This slows down the heating of the steel and delays the temperature-related loss of strength, which improves the fire resistance of the steel component. From fire tests it is known that the performance of intumescent coatings on steel profiles with a curved surface is usually worse than on comparable components with a flat surface. The following article presents the theoretical background as well as the results from fire tests on small-scale specimens to show the influence of surface curvature on the thermal protective effect of intumescent fire protection coatings. The systematic investigations show that with increasing surface curvature, the performance of the intumescent coating tends to decrease. When assessing the thermal protective effect of an intumescent coating, the surface curvature of a steel component should be considered. Focusing solely on the profile factor of a steel profile is generally not sufficient. The research forms the basis for the development of screening tests to assess the suitability of intumescent coatings for curved surfaces, enabling a pre-selection of products for this application.

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Zehfuß, Jochen; Gößwein, LukasKonkretisierung von Auswertekriterien zur Berechnung der VerbrennungseffektivitätBautechnik5/2021345-352Aufsätze

Kurzfassung

Die Verbrennungseffektivität c ist eine wesentliche Größe bei der Bestimmung der Wärmefreisetzungsrate und der Brandlastdichte bei Anwendung der Eurocode-Brandschutznachweise. Ein Berechnungsverfahren zur Bestimmung von c ist bisher jedoch nicht genormt. Im vorliegenden Beitrag werden Empfehlungen bez. der Wahl der Auswertekriterien zur Berechnung der Verbrennungseffektivität gegeben. Hierfür wurden Brandversuche im Labormaßstab sowie Realmaßstab am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig durchgeführt. Bei den untersuchten Objekten handelte es sich um Alltagsgegenstände und handelsübliche Bodenbeläge. Die acht am häufigsten in der Praxis angewendeten Kriterien wurden für die Auswertung der experimentellen Untersuchungen herangezogen. Die Unterschiede der Auswertekriterien liegen in den zeitlichen Bezügen ihrer Eingangsparameter. Ergänzend wurde die Verbrennungseffektivität aus den Mittelwerten mehrerer Kriterien gebildet. Es zeigte sich, dass durch die Mittelwertbildung evtl. Ausreißerwerte eingefangen werden können. Als ebenfalls sehr robust erwies sich das Kriterium der Brennstoffbeladung. Die Ergebnisse wurden in einer Tabelle mit Empfehlungen bez. der Auswahl von Auswertekriterien bzw.-methoden zusammengetragen.

Concretisation of evaluation criteria for the calculation of the combustion efficiency
The combustion efficiency c is an essential factor in determining the heat release rate and the fire load density when applying the Eurocode fire protection verifications. However, a calculation method for determining c has not yet been standardised. In this paper, recommendations are given regarding the choice of evaluation criteria for the calculation of combustion efficiency. For this purpose, laboratory-scale and real-scale fire tests were carried out at the Institute for Building Materials, Solid Construction and Fire Protection (iBMB) at the Technische Universität Braunschweig. The objects tested were everyday objects and commercially available floor coverings. The eight criteria most frequently used in practice were used for the evaluation of the experimental investigations. The differences between the evaluation criteria lie in the temporal relationships of their input parameters. In addition, the combustion efficiency was formed from the mean values of several criteria. It was shown that possible outlier values can be captured by averaging. The criterion fuel load also proved to be very robust. The results were compiled in a table with recommendations regarding the selection of evaluation criteria and methods.

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Engel, Thomas; Moosmüller, Katharina; Werther, NormanBrandgefahr durch Elektroinstallationen in modernen mehrgeschossigen HolzgebäudenBautechnik5/2021353-364Aufsätze

Kurzfassung

Ein Drittel aller Brände in Gebäuden lässt sich auf sog. Elektrobrände zurückführen. Eine, spätestens seit Einführung der DIN VDE 0100-420 im Jahr 2016 und der allgemeinen Forderung zur Verwendung von Fehlerlichtbogen-Schutzeinrichtungen (AFDDs) in Holzgebäuden, diskutierte Frage ist, ob die brennbare Konstruktion ein erhöhtes Risiko bei Elektrobränden darstellt und folglich Holzgebäude spezieller geschützt werden müssen. Im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Untersuchung wurde diese Fragestellung für moderne mehrgeschossige Gebäude aus Holz untersucht. Brennbare Dämmstoffe waren nicht Teil des Untersuchungsumfangs. Im Rahmen der Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass das Risiko eines Auftretens von Elektrobränden innerhalb der Konstruktion verhältnismäßig gering ist und die vorhandenen Schutzeinrichtungen eines Hausanschlusses einen Teil möglicher Defekte bereits abdecken. Als maßgebendes Einwirkungsszenario wurde ein Lichtbogen ermittelt. Bei allen durchgeführten Versuchen trat ein Selbstverlöschen auf. Eine Notwendigkeit von AFDDs in Standardgebäuden ließ sich nach Auswertung der Versuche nicht erkennen.

Fire hazard due to electrical installations in modern multi-storey timber buildings
Currently one third of all fires are due to electrical fires. An relevant question that has been raised, at the latest since the introduction of DIN VDE 0100-420 in 2016 and the general demand for arc fault detection devices (AFDDs) in timber buildings, is whether the combustible construction represents an increased fire hazard in the case of electrical fires and whether timber buildings therefore require more special protection. Within the scope of the study presented in this article that question was investigated for modern multi-storey timber buildings. Combustible insulation materials were not part of the scope of the investigation. In the course of the investigation it could be proven that the risk of an occurrence of electrical fires within the construction is low and that the existing protective devices of a building installation already cover a part of possible defects. An electric arc was determined as the decisive impact scenario. In all tests carried out, self-extinguishing occurred. After evaluation of the tests, it was not possible to identify a need for AFDDs in standard buildings.

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Xiao, Weifang; Andrae, Matthias; Gebbeken, NorbertUntersuchung der Schutzwirkung von auf Gabionenwänden montierten Leitblechen gegen ExplosionenBautechnik5/2021365-378Aufsätze

Kurzfassung

In diesem Aufsatz werden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Minderung von Explosionslasten auf Gebäude und Menschen durch verschiedene Konfigurationen einer Schutzwand vorgestellt. Die Wandkonstruktion besteht aus einer Gabionenwand mit einem aufgesetzten Leitblech, das mit unterschiedlichen Neigungswinkeln angeordnet wird. Für jede Testkonfiguration wurden drei Versuche durchgeführt. Numerische Modelle wurden entwickelt und anhand der Versuchsdaten validiert. Aus Kosten- und Platzgründen wurden Schutzwände mit einer geringen Breite von 2 m in den Versuchen untersucht. Hinter der Wand kommt es hierdurch zur Überlagerung der vertikal über die Oberseite der Schutzwand strömenden Schockwelle mit der seitlich um die Wand strömenden Schockwelle. Neben den in den Versuchen eingesetzten kurzen Wänden wurden lange Wände numerisch simuliert, wie sie in der Praxis benötigt werden. Die numerischen Untersuchungen an der langen Umfassungswand zeigten, dass Leitbleche die Intensität der Schockwelle deutlich reduzieren können. Bezüglich der Schutzwirkung erweist sich die Testkonfiguration mit einer Anordnung des Leitblechs von 45° in Richtung des Explosionsursprungs als wirkungsvollste Maßnahme. Im Vergleich zum Freifeldszenario wird in den untersuchten Bereichen eine Überdruckreduktion (Impulsreduktion) von 55, 0 % bis 86, 0 % (von 45, 7 % bis 63, 8 %) erreicht.

Investigations of the blast mitigation effect of blast walls with a canopy on top
This study shows experimental and numerical investigations on the effectiveness of various blast wall configurations in mitigating the blast loads. The blast walls are composed of a gabion wall with a canopy made of metal sheets, which is mounted at the top of the gabion wall with different angles of inclination. Three experiments were conducted for each configuration. Numerical models are developed and validated against the experimental data. For reasons of cost and space, blast walls with a small width (2 m) were tested in the experiments. This leads to the superposition between the vertical air flow over the top of the wall and the horizontal air flow around the sides of the wall behind the wall. This was investigated numerically. Subsequently, long walls, as they are needed in practice, were numerically simulated. Two observations arisen from the studies of blast walls having infinite width. Firstly, the canopies can significantly reduce the intensity of the shock wave behind the blast wall. Secondly, the configuration with a canopy arranged 45° facing the charge shows the best performance in mitigating the blast loads among all three configurations. It offers an overpressure (impulse) reduction ranging from 55.0 % to 86.0 % (from 45.7 % to 63.8 %) at the gauges employed in the experiments, compared to the free field scenario.

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bauma Innovationspreis 2022 - Kick-off am 3. Mai 2021Bautechnik5/2021378-387Wettbewerbe

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Sothmann, Jörg; Winkler, Michael; Molochnikova, OlgaBrandschutztechnischer Nachweis von historischen Stahlstützen am praktischen BeispielBautechnik5/2021379-387Berichte

Kurzfassung

Die Historie des Gewerbehofs Wiesendamm 22-30 in Hamburg geht auf das Jahr 1917 zurück. Das Gebäude wurde für die Maschinenfabrik Heidenreich &Harbeck errichtet und in den Folgejahren erweitert, umgebaut, ausgebaut, aufgestockt, tw. rückgebaut und umgenutzt. Bezüglich des Tragwerks wurde es 1937 wesentlich erweitert. Nun wurde das Gebäude einer neuen Nutzung als Theater zugeführt. Im Zuge des Brandschutzkonzepts und der Abstimmungen mit der Bauaufsicht wurde die Anforderung feuerbeständig für das Tragwerk, insbesondere für die Stahlstützen festgelegt. Im Rahmen der Ausführungsplanung wurde mit allen Beteiligten abgestimmt, dass eine brandschutztechnische Bemessung der Stützen mit einem Naturbrandszenario und einer gleichwertigen Sicherheit zu feuerbeständigen Stützen umgesetzt werden soll. Die Herausforderung dabei liegt insbesondere in der Tatsache, dass über 70 Stützen im Brandfall zu betrachten sind. Dabei liegen zehn unterschiedliche Querschnitte, sechs unterschiedliche Knicklängen und sechs verschiedene Belastungen vor. Weiterhin sind diese Stützen über das ganze Gebäude verteilt und weisen unterschiedlichste thermische Einwirkungen im Brandfall auf. Erschwerend kommt hinzu, dass die Anwendbarkeit der Spannungs-Dehnungsbeziehung sowie der thermischen Materialkennwerte im Brandfall aus DIN EN 1993-1-2 bei dem Stahl aus 1917 fraglich ist. Im Zuge einer wirtschaftlichen und einfachen Bemessung im Brandfall wurden die Stützen bez. der thermischen Einwirkung gruppiert und entsprechende Brandsimulationen mit dem Feldmodell FDS durchgeführt. Hinsichtlich der mechanischen Beanspruchung wurden die ungünstigen Stützen ermittelt, den Gruppen aus der thermischen Einwirkung zugeordnet und im Brandfall bemessen. Zur Absicherung der Bemessung im Brandfall wurden Proben aus den Stützen entnommen und sowohl bei Normaltemperatur als auch bei hohen Temperaturen bez. der Festigkeiten und der Spannungs-Dehnungsbeziehungen untersucht. Begleitend von Literaturrecherchen konnten die Grundlagen für die mechanischen Simulationen festgestellt werden. In dem Beitrag werden das Vorgehen, die Berechnungen und auch die Versuchsergebnisse beschrieben.

A practical design of historical comumns with the use of natural fires
The Wiesendamm 22-30 industrial complex in Hamburg was established in 1917. The building was designed for the Heidenreich &Harbeck machine factory and in the following years was expanded, rebuilt, partially deconstructed and converted in its usage; in 1937 the structure of the building was substantially expanded. It is planned to re-use the building as a public theatre. In the fire safety strategy and in alignment with the building authorities, the minimum fire resistance for the building structure (including the steel columns) was set to 90 minutes. It soon became apparent that any form of passive fire protection of the columns should be avoided. Therefore all parties agreed that the steel columns should be subjected to a natural fire design scenario. The challenge lies in particular in the fact that more than 70 columns have to be considered in case of fire. There are ten different cross-sections, six different buckling lengths and six different loads. Furthermore, the columns are distributed throughout the building and thereby subjected to different thermal influences in case of fire. Finally, the applicability of the stress-strain relationship as well as the thermal material characteristics of the steel DIN EN 1993-1-2 from 1917 in the event of a fire is questionable. In the course of an economical approach, the steel columns were grouped with respect to the expected thermal exposure and subjected to corresponding fire simulations using the field model FDS. Regarding the existing mechanical stress on the columns, the most affected columns were identified, assigned to the groups of thermal influences and measured/ modeled under fire conditions. To validate the above fire engineered approach, samples were taken from the columns and examined regarding their strength and stress-strain-relationships at both normal and high temperatures. Accompanied by a literature research, the basic assumptions of the structural fire design simulations could be determined. The article describes the chosen procedure, calculations and associated test results.

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Neues Heft in der AHO-Schriftenreihe: "Planung der Barrierefreiheit - Erstellung von Barrierefrei-Konzepten"Bautechnik5/2021387Nachrichten

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Bollinger, Klaus; Hauke, Bernhard; Kloft, HaraldImmer wieder neu denken - Der Ingenieur und Hochschullehrer Stefan Polónyi ? (1930-2021)Bautechnik5/2021388-393Essays

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Der Ingenieur und Hochschullehrer Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. E.h. mult. Stefan Polónyi ist am 9. April 2021 in Köln verstorben. Der nachfolgende Beitrag ist ein gekürztes Essay aus dem Jahrbuch Ingenieurbaukunst 2021. Dieser Beitrag erscheint auch in den Ernst & Sohn-Zeitschriften Bautechnik Heft 5 und Stahlbau Heft 5.

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Bautechnik aktuell 5/2021Bautechnik5/2021395-398Bautechnik aktuell

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Persönliches:
Nachruf Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Gert König
Zum Gedenken an den “Beton-Papst” Gert König

Nachrichten:
Nachhaltig bauen mit intelligenten Leichtbaumaterialien - EU-Forschungsprogramm “Horizon 2020”
Konvent der Baukultur

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik5/2021398Veranstaltungskalender

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