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

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

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Das thermoplastische Fluorpolymer Ethylen/Tetrafluorethylen, kurz ETFE, wird seit den 1980er-Jahren vermehrt in Membranstrukturen des Bauwesens verwendet. Der Kunststoff weist ein nichtlineares viskoelastisches Materialverhalten auf, welches bislang nicht vollumfänglich untersucht ist. Beim Bau von Membranstrukturen mit ETFE-Folien sind jedoch die Kenntnisse über das nichtlineare viskoelastische Materialverhalten essenziell, um weitspannende, offen wirkende und zugleich sichere und wirtschaftliche Strukturen bauen zu können. Das Materialverhalten kann hierbei in das Kurzzeitzugverhalten und das Langzeitverhalten, sowohl unter monoaxialen als auch biaxialen Beanspruchungen, unterschieden werden. Für die Konfektionierung der Flächentragwerke ist das Verschweißen einzelner Zuschnittsbahnen unabdingbar, da das Grundmaterial nur in begrenzten Warenbreiten erhältlich ist. Über das Tragverhalten geschweißter ETFE-Folien gibt es bisher nur wenige Untersuchungen. In diesem Aufsatz wird ein Kurzüberblick über das Materialverhalten von ETFE-Folien in Kurzzeitzug- und Langzeitversuchen bereitgestellt. Zudem werden Materialmodelle vorgestellt, die das Materialverhalten in den o. g. Versuchen bzw. Zuständen beschreiben. Weiterhin werden erste Einblicke in das Bruchverhalten geschweißter ETFE-Folien gegeben.

Mechanical-technological behaviour of ETFE foils and their welded connections
The thermoplastic fluoropolymer ethylene/tetrafluoroethylene, ETFE, has been increasingly used in membrane structures in the construction industry since the 1980s. The plastic ETFE exhibits a nonlinear, viscoelastic material behaviour that has not yet been fully investigated. However, when building membrane structures with ETFE foils, knowledge of the nonlinear, viscoelastic material behaviour is essential in order to be able to build wide, open and at the same time safe and economical structures. The material behaviour can be divided into short-term tensile behaviour and long-term behaviour, both under monoaxial and biaxial stresses. For the assembly of the surface structures, welding of the individual cut length is essential, since the basic material is only available in limited product widths. So far, there have only been a few studies on the load-bearing behaviour of welded ETFE foils. This article provides a brief overview of the material behaviour of ETFE foils in short-term tensile tests as well as long-term tests in monoaxial and biaxial stress conditions. In addition, material models are presented which describe the material behaviour in the above-mentioned tests or stress-states. Furthermore, first insights into the fracture behaviour of welded ETFE foils are given.

Der Wanderweg des Minette Trail verbindet im Rahmen der europäischen Kulturhauptstadt Esch2022 elf bedeutende Orte im Süden Luxemburgs. Entlang dieser Route entstanden elf außergewöhnliche Herbergen. Dieser Beitrag beschreibt das pneumatische Projekt PumpItUp von der Entwurfsphase bis zur Ausführung und Montage.

PumpItUp, gite mobile for the European cultural capital Esch-sur-Alzette 2022
The Minette trail connects eleven charming places in the south of Luxembourg as part of the Capital of Culture Esch-sur-Alzette 2022. Along this route eleven exceptional accommodations were built. This paper describes the pneumatic project PumpItUp from design up to execution and installation.

Wandelbare Überdachungen und Fassaden eröffnen Bauherren und Betreibern völlig neue Nutzungsmöglichkeiten ihrer Immobilie. Durch den Einsatz hochfester Baumaterialien in Kombination mit sinnvollen und optimierten Tragsystemen lassen sich wandelbare Strukturen auch optimal in Bestandsgebäude integrieren. Die konsequente Anwendung des Strukturleichtbaus reduziert die zusätzlichen Lasten auf das Bestandstragwerk auf ein Minimum, gleichzeitig kann die Antriebstechnik der verfahrbaren Elemente vereinfacht werden. Neben seinen rein wirtschaftlichen Vorteilen zeichnet sich der optimierte Strukturleichtbau ebenso durch einen minimalen CO2-Verbrauch in der Herstellung und im Betrieb eines wandelbaren Dachs aus. Im Frühjahr 2022 wurde ein neues adaptives Dach über dem Arkadenhof des Weinschlosses Thaller in der Steiermark errichtet. Das faltbare Dach mit einem Flächengewicht von nur 43 kg/m2 erlaubt dem Betreiber eine wetterunabhängige Nutzung des Arkadenhofs. Das Tragkonzept des 350 m2 großen verfahrbaren Dachs beruht auf dem Faltwerksprinzip und erlaubt einen einfachen und effizienten Antrieb. Die Kombination einer transparenten ETFE und einer transluzenten textilen Membraneindeckung garantiert tagsüber selbst bei geschlossenem Dach eine ausreichende natürliche Belichtung des Arkadenhofs. Nachts sorgt die farbige Beleuchtung der transluzenten Dachfläche für unterschiedliche Atmosphären.

A convertible roof for Weinschloss Thaller
Convertible roofs and facades open up new possibilities for owners and operators to use their building. By using high-strength building materials in combination with smart and optimized load-bearing systems, adaptable structures can be optimally integrated into existing buildings. By consistently applying lightweight structural design, the additional loads on the existing structure are reduced to a minimum, while at the same time the driving technology of the movable elements can be simplified. In addition to the economic advantages, the optimized lightweight structural design is characterized by minimal CO2 consumption in the production as well as in the operation of a retractable roof. In spring 2022, a new convertible roof was installed over the existing arcade courtyard of the Thaller wine castle in Austria. The foldable roof with a weight per unit area of only 43 kg/m2 allows the operator a weather-independent use of the old arcade courtyard. The supporting concept of the 350 m2 movable roof is based on the folding principle and allows a simple and efficient drive system. The combination of a transparent ETFE and a translucent textile membrane covering guarantees sufficient natural lighting of the arcade courtyard during the day, even with the roof closed. At night, the colored illumination on the translucent roof creates various atmospheres.

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Für die Weltausstellung 2020 in Dubai entwickelte Werner Sobek innovative Verschattungsanlagen, die alle Länderpavillons auf dem Ausstellungsgelände miteinander verbinden. Diese Konstruktionen überspannen eine Fläche von rund 96.000 m2. Auf dem Grundprinzip einer weitspannenden Stahlrahmenkonstruktion wurden drei verschiedene Verschattungssysteme entwickelt. Im vorliegenden Bericht wird eines dieser drei Verschattungssysteme vorgestellt, das mit einem Fasergelege ausgeführt wurde. Es wurde an die rauen klimatischen Bedingungen des Standorts angepasst, indem gezielt Neuerungen im Bereich der Filamentgelegetechnologie in den Entwurf integriert wurden. Ein wichtiges Entwurfsziel war es, Beschattung und Luftzirkulation zu gewährleisten, um das Mikroklima im öffentlichen Raum zu verbessern. Die Umgebungstemperatur unter den Verschattungselementen sollte so auf natürlichem Wege um 5 °K gesenkt werden. Eine Minimierung der CO2-Emissionen bzw. der grauen Energie, ein kreislauftaugliches Konstruieren und Bauen waren weitere wichtige Zielsetzungen.

Utilization of fibre placements in flexible light weight structures
For the World Expo 2020 in Dubai, Werner Sobek developed innovative shading systems that connect all the country pavilions on the exhibition grounds. These structures span an area of around 96,000 m2. Three different shading systems were developed on the basic principle of a wide-span steel frame structure. This paper presents one of the three shading systems, which was designed with a fibre scrim. It was adapted to the harsh climatic conditions of the site by specifically integrating innovations in filament scrim technology into the design. An important design goal was to provide shading and air circulation to improve the microclimate in the public space. The ambient temperature under the shading elements was thus to be naturally reduced by 5 °K. Other important objectives were to minimise CO2 emissions and grey energy as well as to design and build in a way that is suitable for recycling.

Der vorliegende Beitrag beschreibt einige der Herausforderungen bei der Ausführung der bis dato höchsten Membranfassade der Welt. Denn die Montage der 16.000 m2 großen Membran-Stahlkonstruktion am nackten Betonschaft bis in eine Höhe von 246 m weicht deutlich vom business as usual im Membranbau ab. Das Unternehmen Taiyo Europe GmbH hat sich gemeinsam mit seiner Auftraggeberin, der Ed. Züblin AG, diesen Herausforderungen gestellt und dabei bautechnisches Neuland betreten.

The TK Elevator Test Tower in Rottweil - challenges in the construction of the world's highest membrane façade
This article describes some of the challenges of executing the world's tallest membrane façade to date. The installation of the 16,000 m2 membrane steel structure on the bare concrete shaft up to a height of 246 m deviates significantly from the business as usual in membrane construction. The company Taiyo Europe GmbH has joined forces with its client, Ed. Züblin AG, facing these challenges and breaking new ground in terms of construction technology.

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches:
Klaus Stiglat, der die Ingenieurbaukunst sichtbar gemacht hat, wird 90
Herzlichen Glückwunsch - die Stahlbaugemeinschaft gratuliert Ulrike Kuhlmann zum Fünfundsechzigsten!
80. Geburtstag Prof. Manfred A. Hirt

Tagungen & Veranstaltungen:
Dresdner Stahlbaufachtagung 2022: Stahl- und Verbundbau - Neues aus Forschung, Normung und Praxis
Save the date: Eurosteel2023
Züblin-Stahlbaupreis 2022 verliehen

Zuschriften:
Zuschrift/Stellungnahme

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Zum Titelbild:
Verlängerung Stadtbahnlinie U5 Europaviertel Frankfurt a. M.: Eine neue Stadtbahntrasse für die U-Bahn Linie 5 in Frankfurt am Main wird das Europaviertel auf dem ehemaligen Hauptgüterbahnhof an das städtische U-Bahn-Netz anbinden. 2016 hatte die SBEV Stadtbahn Europaviertel Projektbaugesellschaft mbH die ARGE U5 Europaviertel, bestehend aus der PORR Ingenieurbau, PORR Tunnelbau sowie der Stump-Franki Spezialtiefbau, mit der Errichtung eines unterirdischen, 1.160 m langen Streckenabschnitts beauftragt - inklusive der Anbindung an die U5-Bestandsstrecke, der Errichtung eines Notausstiegs am Anschlusspunkt sowie des Baus einer U-Bahn-Station. Die Spezialtiefbauarbeiten umfassen 30.000 m2 Schlitzwände sowie Bodenvereisungsarbeiten, Trägerbohlwände, Aussteifungen und Wasserhaltung. (Foto: Stump-Franki)

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Fertigschraubpfähle werden mit hydraulischen Geräten drehend in den Boden eingebracht. Die Herstellungsart bietet Zeit- und Kostenvorteile gegenüber Ortbeton- und Verbundbauweisen. Zur Untersuchung der bodenmechanischen Vorgänge beim Abtrag von axialen Lasten durch Fertigschraubpfähle wurden kleinmaßstäbliche 1g-Versuche unter Anwendung der PIV-Methode durchgeführt. Die Ergebnisse werden vorgestellt und mit Ansätzen zur analytischen Berechnung der Tragfähigkeit aus der Literatur verglichen. Den Erkenntnissen aus den Modellversuchen werden Beobachtungen aus großmaßstäblichen Laborversuchen und Feldversuchen gegenübergestellt. Abschließend werden Empfehlungen für die Bemessung und Qualitätssicherung gegeben.

Bearing behaviour of helical piles under axial loading
Helical piles are rotating installed into the ground using hydraulic equipment. This method of construction offers time and cost advantages over bored piles. Small-scale 1g tests using the PIV method were carried out to investigate the soil mechanical behavior that occurs due to axial loading. The results are presented and compared with analytical approaches for the calculation of the bearing capacity from literature. The results of the model tests are compared with observations from large scale laboratory tests and field tests. Recommendations for dimensioning and quality assurance are given in conclusion.

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Alexander Berlin's Capital Tower, kurz ABC-Tower, ist eines von insgesamt vier Hochhäusern, die im Zuge der Neugestaltung rund um den Alexanderplatz im Herzen Berlins entstehen. Mit 150 m und 35 oberirdischen sowie vier unterirdischen Geschossen wird der ABC-Tower das höchste Wohnhochhaus Berlins und eines der höchsten Deutschlands sein. Stump-Franki Spezialtiefbau ist mit der Erstellung der Baugrube und den damit verbundenen Dichtungs- und Gründungsaufgaben beauftragt worden. Im September 2021 wurden alle Spezialtiefbauarbeiten sicher abgeschlossen und die Baugrube an den GU übergeben.

Excavation pit for the tallest skyscraper in Berlin completed
Alexander Berlin's Capital Tower, ABC Tower for short, is one of a total of four high-rise buildings that are being built as part of the redesign around Alexanderplatz in the heart of Berlin. With 150 m and 35 above-ground and four underground floors, the ABC Tower will be the tallest residential high-rise in Berlin and one of the tallest in Germany. Stump-Franki Spezialtiefbau has been commissioned to create the excavation pit and the associated sealing and foundation tasks. In September 2021, all special civil engineering work was safely completed and the excavation pit was handed over to the general contractor.

Suction Buckets sind etablierte Gründungselemente für Offshore-Öl- und -Gasplattformen, die bisher in der Offshore-Windindustrie nur vereinzelt eingesetzt wurden. Diese Fundamente können zusammen mit der Unterstruktur installiert werden, wodurch zusätzliche Offshore-Operationen wie das Grouting von Transition Pieces oder von Jacket-Beinen vermieden werden. Außerdem werden bei der Installation von Suction Buckets, im Gegensatz zu Pfahlgründungen, minimale akustische Emissionen erzeugt, sodass zusätzliche schallreduzierende Maßnahmen überflüssig sind. Aus diesen Gründen gelten Suction Buckets als eine praktikable und potenziell kostengünstige Gründungslösung für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA). Das Forschungsvorhaben ProBucket wurde 2020 initiiert und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Durch die geplanten vielfältigen physikalischen und numerischen Untersuchungen strebt das Vorhaben an, die Unsicherheiten der existierenden Bemessungsverfahren zu verringern. In diesem Beitrag werden die aktuellen Herausforderungen zum Design und zur wirtschaftlichen Umsetzung von Suction Buckets für OWEA erläutert. Darüber hinaus werden die Forschungsaktivitäten von ProBucket beschrieben.

Current investigations on suction buckets for offshore wind energy turbines - the ProBucket project
Suction buckets are established offshore foundations for oil and gas platforms that have been used only marginally in the wind energy sector. These foundations can be installed together with the substructure, avoiding additional offshore operations such as grouting of transition pieces or jacket legs. Furthermore, unlike pile foundations, installing suction buckets is essentially silent, so no additional noise-reducing measures are necessary. For these reasons, suction buckets are a viable and potentially cost-effective foundation solution for offshore wind turbines. The ProBucket research project started in 2020 and is funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action. The project aims to reduce the uncertainties of the various design procedures through physical and numerical investigations. This paper explains the current challenges for designing and economical implementation of suction buckets for offshore wind turbines. Furthermore, the research activities of ProBucket are described.

Die Deutsche Bahn AG betreibt im Großraum München ein weitverzweigtes S-Bahn-Netz. Alle Linien vereinigen sich im Innenstadtbereich zwischen den Haltepunkten Laim und Ostbahnhof zur sog. Stammstrecke, die seit 1972 in Betrieb ist. Die auf rd. 11 km Länge durchgängig zweigleisige Strecke zählt mit einer Zugfolgezeit von 120 s zu den am stärksten befahrenen Strecken Deutschlands. Mit Blick auf den Megatrend Urbanisierung und die Forderung klimafreundlicher innerstädtischer Transportmöglichkeiten wird das bereits seit den 1990er-Jahren verfolgte Ausbauprojekt “2. S-Bahn-Stammstrecke München” seit dem symbolischen ersten Spatenstich am 5. April 2017 in die Tat umgesetzt. Die immer intensivere Verdichtung der urbanen Lebensräume führt aber auch zu neuen Herausforderungen. Für die Erweiterung der bestehenden öffentlichen Infrastruktur und des öffentlichen Personennahverkehrs stehen im innerstädtischen Raum kaum mehr geeignete Flächen zur Verfügung, sodass oft nur das Ausweichen in den Untergrund bleibt. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an nachhaltiges Bauen mit einem möglichst kleinen CO2-Fußabdruck, stadtverträglichen Bauzeiten, geringen Lärm- und Staubemissionen und Erschütterungen sowie wenigen Transporten und insgesamt möglichst geringen Auswirkungen auf angrenzende Lebensräume. Am Beispiel der Umschließung Münchens bis dato tiefster Baugrube wird in diesem Bericht aufgezeigt, wie ein hochkomplexes und bautechnisch höchst anspruchsvolles Bauwerk im Einklang mit den vorgenannten Herausforderungen und der Hilfe modernster Werkzeuge, Bauverfahren und digitaler Arbeitsprozesse hergestellt wird. Besonderes Augenmerk gilt der Herstellung der gefrästen Schlitzwände. Die in weiterentwickelter Form auch für die anstehenden Lockerböden mit komplexer Schichtfolge eingesetzte Schlitzwandfräse wird für die Herstellung immer tiefer werdender Baugruben zunehmend an Bedeutung gewinnen und auch in Deutschland ausgewiesener Bestandteil des digital vernetzten Bauens sein.

Munich's deepest excavation pit - the new Marienhof station for the 2nd S-Bahn-Stammstrecke
Deutsche Bahn AG operates an extensive S-Bahn network in the greater Munich area. All lines unite in the inner city area between stations Laim and Ostbahnhof to form the so-called Stammstrecke, which has been in operation since 1972. With a train follow-up time of 120 s, the line, which has a continuous double-track length of around 11 km, is one of the busiest lines in Germany. With a view to the megatrend of urbanization and the demand for climate-friendly inner-city transport options, the expansion project “2nd S-Bahn trunk line Munich”, which has been pursued since the 1990s, has been implemented since the symbolic ground-breaking ceremony on April 5, 2017. However, the increasingly intensive densification of urban living spaces also leads to new challenges. For the expansion of the existing public infrastructure and public transport, there are hardly any suitable areas available in inner-city areas, so that usually only the evasion into the underground remains. At the same time, the requirements for sustainable construction are increasing with the smallest possible CO2 footprint, city-compatible construction times, low noise and dust emissions and vibrations as well as few transports and the lowest possible impact on adjacent habitats. Using the example of the new Marienhof station for the 2nd S-Bahn trunk line, it will be shown how a highly complex and structurally highly demanding structure in Munich's deepest excavation pit to date is produced in accordance with the challenges mentioned above and with the help of state-of-the-art tools, construction methods and digital work processes. Particular attention is paid to the production of milled diaphragm walls. The diaphragm wall milling machine, which is also used in a further developed form for the upcoming loose floors and complex layer sequences, will become increasingly important for the production of ever deeper excavation pits and will also be an integral part of digitally networked construction in Germany.

Die Baumaßnahme “S21 Flughafentunnel PfA 1.3a” ist Bestandteil des Großprojekts Stuttgart-Wendlingen-Ulm und beinhaltet ca. 5 km der Hochgeschwindigkeitsstrecke entlang der A8 sowie die Anbindung an den Flughafen Stuttgart. Die Bauleistung umfasst u. a. 1,4 km Tröge und Tunnel in offener Bauweise, 3,5 km Tunnel in bergmännischer Bauweise, zwölf Brücken- und Durchlassbauwerke sowie die Einschnitt- und Dammbauwerke der Neubaustrecke. Mit der Ausführung der Baugruben sowie der Spezialtiefbauarbeiten entstehen zahlreiche Schnittstellen zu dem Ingenieurbau, dem Streckenbau und den bestehenden Bauwerken. In dem Übergangsbereich zwischen offener und bergmännischer Bauweise ergeben sich aufgrund der Herstellreihenfolge komplexe Mischsysteme aus Rückverankerung, Vernagelung, Aussteifung und Totmannkonstruktionen. Die Neubaustrecke gründet auf der Verfüllung und den Ingenieurbauwerken der Tröge und Tunnel in offener Bauweise. Die anspruchsvolle Aufgabe bei der Herstellung der Pfähle für die Gründung der Eisenbahnüberführung an der B312 war die unmittelbare Nähe der Gründungspfähle zum Bestandstrog. Die Übertragung von horizontalen Bettungskräften auf den Trog wird durch die Herstellung eines Ringspalts verhindert. Im Wesentlichen soll in dem folgenden Bericht auf die Planung der Baugruben und die damit verbundenen Schnittstellen im Rahmen des Projekts S21 PfA 1.3a eingegangen werden. Hierzu ist eine gesamtheitliche Betrachtung der Ausführungsplanungen erforderlich.

S21 PfA 1.3a - construction planning of the airport connection
The construction project “S21 airport connection PfA 1.3a” is part of the major project Stuttgart-Wendlingen-Ulm and includes about 5 km of the high-speed line along the A8 motorway as well as the connection to Stuttgart Airport. The construction work includes, among other things, 1.4 km of troughs and tunnels in open construction, 3.5 km of tunnels in mining construction, twelve bridges and culvert structures as well as the incision and dam structures of the new line. With the execution of the excavation pits as well as the special foundation engineering work, numerous interfaces to the civil engineering, the railway construction and the existing structures are created. In the transition area between tunnels in open construction and mining construction, complex combined pit systems with ground anchors, rock nailing, bracings and “Totmann” constructions result due to the construction process. The railway line is based on the backfilling and the engineering structures of the troughs and tunnels in open construction. The challenging task in the production of the piles for the foundation of the railway overpass on the B312 was the immediate proximity of the foundation piles to the existing trough. The transfer of horizontal bedding forces to the trough is prevented by the creation of an annular gap between the foundation pile and the subsoil. Essentially, the following report will reflect the planning of the excavation pits and the associated interfaces within the framework of the S21 PfA 1.3a airport tunnel project. For this purpose, a holistic view of the execution planning is required.

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Der Arbeitskreis “Baugruben” der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) veröffentlicht seit 1968 regelmäßig Empfehlungen für die Berechnung, Bemessung und Konstruktion von Baugrubenumschließungen. Die Empfehlungen liegen mit der EAB in geschlossener Form in der aktuell 6. Auflage vor. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über die aktuellen und zukünftigen Arbeiten des Arbeitskreises. Im Berichtszeitraum erfolgten in der Hauptsache die Mitwirkung bei der Kommentierung der Entwürfe des neuen Eurocode 7, die Bewertung aktueller Erkenntnisse zur Ermittlung des Erdruhedruckbeiwerts und die Identifikation zukünftiger Themen für die weitere inhaltliche Bearbeitung der EAB.

Report of the working group for recommendations on excavations: current and future works
The working group for excavations of the German Geotechnical Society (DGGT) has since 1968 regularly published recommendations for analysis, design and construction of excavations. The recommendations are published in closed form with the EAB in the current 6th edition. The present report provides an overview of current and future works of the working group. In the reporting period, the focus is on the participation in commenting on the drafts of the new Eurocode 7, the evaluation of current findings on the determination of the at-rest earth pressure coefficient and the identification of topics for further processing of the EAB.

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