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Neben dem Neubau gewinnt die Erweiterung bestehender Verkehrswege in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Durch den Umbau der Infrastruktur werden Lärmschutzmaßnahmen in neuen Größenordnungen notwendig. Anhand des Ausbaus der Bundesautobahn A 9 bei München wird die Koordination und Planung der Maßnahme bei engen Terminen aufgezeigt. Zwei ausgewählte Lösungen zeigen, daß Schallschutz bei bestehenden Verkehrswegen in beengten Platzverhältnissen effektiv, wirtschaftlich und gestalterisch auf hohem Niveau sein kann.

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Persönliches:
Manfred Curbach 65 Jahre - ein Leuchtturm des Bauingenieurwesens

Nachrichten:
Honorarprofessur an Dr. Julian Meyer verliehen
Schülerwettbewerb Junior.ING startet wieder - Bayerische Ingenieurtalente gesucht
3. Burgdorfer Brückenbautag - Tagungsbericht
Der Brückenbauer Dirk Schmidtmann blickt zurück: 50 Jahre Engagement in Beruf und Berufung
Bei der Nominierung zum Deutschen Nachhaltigkeitspreis Architektur spielt Technik keine Rolle
3. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 18. November 2021 in Frankfurt: Wie bauen wir zirkulär?

Eine Weiterentwicklung der zurzeit gängigsten Herstellungsart von Segmenttürmen für Windenergieanlagen stellt die veränderte Ausbildung der entstehenden Fugen dar. Die seit vielen Jahren für die Horizontalfugen verwendete Trockenfuge, welche ohne eine Ausgleichsschicht durch Epoxid- oder Zementmörtel auskommt, soll auch für die senkrechten Fugen verwendet werden. Die Ebenheit in den Fugen wird über eine hochpräzise CNC-Fräse hergestellt und dadurch die Dichtigkeit der Konstruktion sowie die flächige Kraftübertragung sichergestellt. Die in diesem Artikel durchgeführten numerischen Untersuchungen zeigen die durch die neuartige Konstruktion entstehenden Veränderungen in der Lastabtragung und der Tragfähigkeit. Für diese Konstruktionsart existieren derzeit keine allgemeingültigen Bemessungsansätze, welche die Veränderung des Querschnitts vom geschlossenen Kreisringsegment zu zwei “offenen” Halbkreisringsegmenten berücksichtigen.

Torsional behavior of a segment tower with an alternative joint design
Based on the most commonly constructed segment wind turbine towers at present, a further developed design of joints is described in this article. The dry joint which works without balancing layer of epoxy or cement mortar has been applied to wind turbine towers in the horizontal direction for many years. It should also be applied in the vertical direction. The evenness in the joint will be assured with the help of a high-precision milling machine. Therefore, the compactness and force transmission of the construction can be guaranteed. However, a decrease of structural resistance is still observed through numerical simulation. By changing the integral cross section to an open half-ring segment, the weak part can be easily pointed out in the structure design itself and also by current design approaches. There are currently no suitable theories or regulations for this kind of structural design.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Technischen Universität Kaiserslautern wurden Sandwichelemente mit dünnen Deckschichten aus Hochleistungsbeton (HPC) und einem Kern aus extrudiertem Polystyrol (XPS) ausführlich experimentell und rechnerisch untersucht [1]. Die Deckschichten wiesen eine Dicke von 10 bis 20 mm auf und wurden mit dem Kern, der eine Dicke von 120 bis 140 mm hatte, nur über die thermisch geprägte, rautenförmige Oberflächenstruktur der XPS-Dämmplatten verbunden (Bild 1). Das Tragverhalten der Sandwichelemente wurde sowohl experimentell in Biegeversuchen, Scherversuchen und großmaßstäblichen Bauelementversuchen als auch rechnerisch in Parameterstudien mit Finite-Element-(FE)-Software untersucht. Die Dauerhaftigkeit des Verbunds wurde weiterhin in Ermüdungsversuchen, Frost-Tau-Wechselversuchen und Dauerstandsversuchen erforscht. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in dieser Veröffentlichung zusammengefasst. Weiterhin wird ein Nachweiskonzept auf Grundlage der Norm DIN EN 14509 für die Bemessung von Sandwichelementen mit metallischen Deckschichten [2] vorgeschlagen. Die Anwendbarkeit des Nachweiskonzepts wird anhand der Nachrechnung der Versuche dargelegt.

Sandwich elements with facings of high performance concrete and a core of extruded polystyrene foam
As part of a research project at the Technische Universität Kaiserslautern, sandwich elements with thin facings of high performance concrete (HPC) and a core of extruded polystyrene foam (XPS) were experimentally and numerically investigated [1]. The facings featured a thickness of 10 to 20 mm and were bonded with the core with a thickness of 120 to 140 mm by a thermally imprinted, diamond-shaped surface structure of the XPS insulation panels (Figure 1). The load-bearing behaviour of the sandwich elements was investigated experimentally in bending, shear and large-scale element tests as well as numerically by parametric studies with finite element (FE)-software. Furthermore, the durability of the bond was investigated in fatigue tests, freeze-thaw tests and long-term loading tests. The results of the investigations are summarized in this paper. Additionally, a concept for the structural verification on the basis of standard DIN EN 14509 for the design of metal-faced sandwich elements [2] is presented. The applicability of the concept is verified by the calculation of the experiments.

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Tunnelling and underground construction is a material-intensive undertaking that involves the use of large quantities of concrete. Analyses of the life-cycle assessment of a new tunnel show that the carbon footprint is largely determined by cement and concrete consumption. Optimising the quantity used, composition and properties of this construction material is thus crucial to reducing ''grey'' emissions - CO2 emissions arising from the construction phase. While strength and durability requirements along with exposure classes are clearly set out in directives and tender specifications, CO2 emissions per cubic metre of concrete are not currently considered a relevant criterion when it comes to project design, award and implementation. And this, despite the fact that the current state of knowledge and research shows that substantially lower-carbon concretes could be used than is generally the case today. A paradigm shift is required to achieve the goal of carbon neutrality in the construction industry.
This paper shows how CO2 emissions per cubic metre of concrete can be declared and reduced in tunnel construction, and how concrete recipes can be formulated using climate-friendly materials, while maintaining the required strengths and durability properties. Using the design approaches outlined here, it is possible to increase clinker efficiency and reduce CO2 intensity without adversely affecting the structure and its functionality.
Der Tunnel- und Untertagebau ist ein materialintensives Unterfangen, bei dem große Betonmengen zum Einsatz kommen. Analysen der Umweltbilanz eines Tunnelneubaus zeigen, dass insbesondere der CO2-Fußabdruck maßgeblich vom Zement- bzw. Betonverbrauch abhängt. Zur Reduktion der sogenannten grauen Emissionen - der CO2-Emissionen, die während der Bauphase entstehen - ist die Optimierung der Einsatzmenge, der Zusammensetzung und der Eigenschaften dieses Baustoffs demnach von signifikanter Bedeutung. Während Festigkeit und Dauerhaftigkeitsanforderungen bzw. Expositionsklassen in Richtlinien und Ausschreibungen klar spezifiziert werden, stellen CO2-Emissionen pro Kubikmeter Beton derzeit kein planungs-, vergabe- oder ausführungsrelevantes Kriterium dar. Und das, obwohl nach Stand des Wissens und der Forschung bereist heute wesentlich CO2-ärmere Betone ausgeführt werden könnten als es in der Praxis i. d. R. der Fall ist. Um das Ziel der CO2-Neutralität im Bauwesen zu erreichen, sollte es hier zu einem Paradigmenwechsel kommen.
In diesem Beitrag wird gezeigt, wie CO2-Emissionen pro Kubikmeter Beton für den Tunnelbau deklariert und reduziert werden können, wie Betonrezepturen mit klimafreundlichen Stoffen entworfen und wie dabei die erforderlichen Festigkeiten und Dauerhaftigkeitseigenschaften sichergestellt werden können. Mit den dargestellten Design-Ansätzen können die Klinkereffizienz gesteigert und CO2-Intensität gesenkt werden, ohne negativen Einfluss auf das Bauwerk und seine Funktionalität zu nehmen.

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Elastische Gitterschalen können durch die Anwendung einer biege-elastischen Formgebung in einem schnellen Aufrichtungsprozess ihre räumliche Geometrie aus einem ebenen Ausgangszustand einnehmen. Dieser spezielle Formgebungsprozess bietet das Potenzial einer deutlichen Zeitersparnis in der Montage, da die Gitterstäbe nicht einzeln sondern das gesamte Gitter gebogen wird und alle Verbindungsknoten der übereinander liegenden Stabscharen im ebenen Zustand am Boden hergestellt werden können. Allerdings besteht die Notwendigkeit, nach Abschluss der Formgebung eine ausreichende Schubsteifigkeit der bis dahin beweglichen Struktur durch eine weitere Stabschar oder diagonale Zugstäbe herzustellen. Die Montage dieser Aussteifungselemente erfordert in der Regel einen hohen Zeitaufwand und zusätzliche Hilfsmittel wie Hubsteiger und Rollgerüste. Damit wird ein großer Vorteil der Bauweise - der schnelle Aufbauprozess elastischer Gitterschalen - deutlich eingeschränkt. Zur Lösung dieses Konflikts in der Montage elastischer Gitterschalen schlagen die Verfasser den Einsatz einer Gewebemembran als Aussteifungselement vor, die zugleich die Raumhülle der Gitterschale bildet. In diesem Aufsatz werden grundsätzliche Überlegungen zur Entwicklung elastischer Gitterschalen insbesondere aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) und das Tragverhalten membranversteifter Gitterschalen am Beispiel eines Stabwerks in Form einer Halbkugel vorgestellt. Es werden verschiedene Varianten der Verbindung von Stabwerk und Membran untersucht und die Resultate numerischer Simulationen (FEM) mit den Messergebnissen am physischen Prototyp verglichen.

Elastic gridshells - Restrained by membrane.
Elastic gridshells making use of a rapid construction process, in which the spatial geometry of the gridshell is obtained by bending an initially flat grid. This particular shaping process saves time during the erection of the structure, as the grid members must not be bent individually but the grid can be shaped as a whole. Moreover, the assembly of the connections between the superposed rod layers of the grid can be done on the ground on a flat geometry. Nevertheless, in order to introduce shear stiffness to the initially unstable grid lattice, an additional layer of beam elements or diagonal cables must be added. The assembling of this bracing layer is usually time-consuming and requires additional supplies such as cherry-pickers or movable scaffolds. In this manner one of the great advantages - the rapid deployability of elastic gridshells - is clearly reduced. In order to accelerate the construction process of deployable elastic gridshells, we propose to use covering textile membranes as stiffening and at the same time cladding surfaces. In this paper we explain the design space for the development of elastic shells mainly made of GFRP and the structural behaviour of an elastic hemispheric gridshell braced with a membrane layer. Different connection configurations between membrane and grid have been analysed in FE-simualtions and the results have been compared with the load bearing behavior of a physical Prototype.

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Most classic investigations on bonding properties in reinforced concrete have been performed on the basis of pull-out tests, where a reinforcement bar is pulled out from an uncracked concrete cylinder, prism or cube. In these tests, the bond is governed by the concrete strength and bar surface properties of the reinforcement (bond index, rib geometry) or by the splitting strength of the concrete (concrete cover). In the latter case, bond failure occurs due to uncontrolled cracking of the concrete specimen. In contrast to these fundamental tests, bond in many structural members is activated within already cracked concrete. This is particularly relevant for the reinforcement in beams and slabs (both for flexural and transverse reinforcement), as the reinforcing bars might be located at planes where flexural cracks develop. The opening of these cracks along the reinforcement is nevertheless not uncontrolled (as opposed to splitting failures), but it is governed by the bending deformations. The bond properties and strength of the reinforcement in actual members are therefore influenced by the opening of these cracks and are potentially different from those observed in classic pull-out tests.
The present paper aims to address this topic by presenting the results of an experimental investigation with 89 monotonic pull-out tests performed on cracked ties. The opening of the cracks was controlled while transverse bars - located in the plane of these cracks - were pulled out from the specimens. The tests were performed for crack openings ranging from 0.2 mm to 2.0 mm in order to cover conditions both at the serviceability and ultimate limit states. The results show a very significant influence of in-plane cracking on both strength and bond-slip stiffness, with decreasing mechanical performance for increasing crack openings. The performance of different actual anchorage types (straight, hooked, U-shaped and headed bars) - generally characterized through force-slip relationships - is finally analytically investigated and compared to the test results.

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Das Prinzip der Vorspannung wird im Stahlbetonbau häufig eingesetzt, um schlanke Tragkonstruktionen oder große Spannweiten zu ermöglichen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde das Prinzip der Vorspannung auf den konstruktiven Holzbau angewendet und deren Einfluss auf Tragfähigkeit, baudynamisches Verhalten und Bauteilverformungen untersucht. Die Verankerung der Spannkräfte wurde mittels Betonverankerungskörper realisiert, die das Prinzip der Vorspannung mit sofortigem Verbund verwenden. Der Beitrag beschreibt die theoretischen Untersuchungen zur Bemessung von vorgespannten Brettstapeldecken, die experimentellen Untersuchungen zur Entwicklung der Betonverankerungskörper, Großversuche zur Untersuchung der Tragfähigkeit und des Dauerstandverhaltens von vorgespannten Holzbauteilen sowie baudynamische Untersuchungen. Die Untersuchungen zeigen, dass durch eine Vorspannung das Verformungsverhalten von Brettstapelelementen verbessert werden kann, während das statische und dynamische Tragverhalten durch die Vorspannung kaum beeinflusst wird.

Prestressed timber components in structural timber construction - experimental and theoretical investigations of prestressed laminated timber panel ceilings
The principle of prestressing is frequently used in reinforced concrete constructions to allow slim structures or large spans. Within the framework of a research project, the principle of prestressing was applied to timber constructions and its influence on load-bearing capacity, structural dynamics and component deformation was investigated. The anchoring of the prestressing forces was realized by pre-tensioned concrete anchoring elements. The paper describes the theoretical investigations for the assessment of prestressed laminated timber panel ceilings, the experimental investigations for the development of concrete anchoring elements, large-scale tests for the analysis of the load bearing capacity and creep behavior of prestressed timber components as well as investigations on the dynamic behavior. The investigations show that prestressing can improve the deformation behavior of laminated timber panel ceiling elements, whereas the prestressing had no clearly determinable influence on the static and dynamic load-bearing behavior.

Dieser Beitrag ist dem im März 2015 verstorbenen Frei Otto gewidmet. Der Artikel ist Teil einer dreigliedrigen Reihe, die das Wirken von Frei Otto im historischen Kontext verankert und die seine Bedeutung für aktuelle und zukünftige Forschungen und Entwicklungen aufzeigt.

Die Dach- und Fassadenkonstruktion des Nietzsche-Dokumentationszentrum (NDZ) in Naumburg/Saale ist eine unkonventionelle Anwendung des neuartigen Werkstoffes Brettsperrholz in der Form, dass sämtliche Fassaden- und Dachtragwerksteile als fugenlos zusammenhängende und abgewinkelte Rahmenschenkel aus dem Plattenwerkstoff ausgeschnitten wurden. Die Rahmenteile sind im Bereich des geschlossenen Daches im Grundriss versetzt zueinander angeordnet und über die Dachplatte aus Brettsperrholz, die als elastisches Verbindungselement fungiert, miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht eine außergewöhnliche Konstruktion, die Sehgewohnheiten widerspricht und eine Architektur prägt, die in dieser Weise Bezug auf den Philosophen und seinen kritisch hinterfragenden Geist nimmt.

Designed for Nietzsche  -  A Roof- and Facade-Structure Cut Out from Cross-Laminated Timber-Plates.
The structure of the roof and the facade of the Nietzsche-Documentation-Centre in Naumburg/Saale, a small town in the heart of Germany where the philosopher Friedrich Nietzsche spent a major part of his life, is an unconventional application of cross-laminated-timber-plates. It consists of frame elements cut out from the wooden plate-material similar to puzzle-parts sawed out from plywood with a jigsaw. All parts were produced that way and put together with a roofing plate also made from cross-laminated-timber, which works as an elastic longitudinal hinge-element. The structure is a rather unconventional one and refers to the critical and non conformal ideas of the well-known philosopher Friedrich Nietzsche.

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Bautechnik 85 (2008), Heft 9, S. 578 - 584

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