In den Jahren 2017 und 2018 sind die neuen Normen EN 1090-4 und EN 1090-5 für die Herstellung und Anwendung von tragenden Bauteilen und tragenden Profiltafeln des Metallleichtbaus erschienen. Diese Normen basieren auf den bekannten deutschen technischen Regeln DIN 18807-3, DASt-Richtlinie 016 und DIN 18807-9 in aktualisierter Form. EN 1090-4 und EN 1090-5 repräsentieren heute erstmals europaweit einen einheitlichen technischen Standard für die Herstellung und die Ausführung von Tragwerken des Metallleichtbaus. Weitere europäische Produktnormen für Bauelemente aus Metall, wie z. B. EN 14782, regeln zum Teil andere Anwendungsbereiche dieser Produkte. Dieser Beitrag soll eine Hilfestellung zur richtigen Anwendung und Abgrenzung der Normen geben.

DIN EN 1090-4 & -5 Standards for lightweight metal construction
In 2017 and 2018, the new standards EN 1090-4 and EN 1090-5 have been published for the manufacture and use of structural members and load-bearing profiled sheets of lightweight metal construction. These standards are based on the well-known German technical rules DIN 18807-3, DASt guideline 016 and DIN 18807-9 in updated form. For the first time in Europe, EN 1090-4 and EN 1090-5 represent a uniform technical standard for the manufacture and installation of lightweight cold-formed profiled sheets and members. Other European product standards for metal components, like e.g. EN 14782, regulate in part other applications of these products. This article is intended to provide guidance on the correct application and delimitation of these standards.

Die Interaktion von Biegung und Querdruck wird bei Sandwichelementen im Versuch bestimmt. Dafür sieht die aktuelle Normung, DIN EN 14509 [1], einen 3-Punkt-Biegeversuch vor, bei dem die Spannweite indirekt von der Paneeldicke abhängt. Die Spannweite ist ein entscheidender Einflussfaktor, da sie das Verhältnis zwischen Biegung und Querdruck bestimmt. Aus diesem Grund wurde untersucht, wie groß die Spannweite sein müsste, damit reale Systeme vollständig abgebildet werden. Die dafür durchgeführte Parameterstudie kam zu dem Ergebnis, dass die Spannweite im Ersatzträgerversuch zwischen 1 m und 12 m liegen müsste, um realistische Ergebnisse zu erhalten. DIN EN 14509 [1] führt dagegen zu Spannweiten, die zumeist zwischen 4 m und 6 m liegen. Zur Einordnung dieser Diskrepanz wurden Versuchsergebnisse der Autoren herangezogen [2-5]. Die Über- bzw. Unterschätzung der Spannweite führt demnach beim Gebrauchstauglichkeitsnachweis zu Abweichungen von bis zu ± 20 % (Wand) bzw. ± 30 % (Dach). Abschließend wird eine Handlungsempfehlung gegeben, wie mit diesen Abweichungen in der praktischen Bemessung umgegangen werden sollte.

Examination of the interaction of bending and compression at the support of sandwich panels
The interaction of bending moment and the compression at the support of sandwich panels is assessed experimentally. DIN EN 14509 [1] gives a 3-point-bending-test in which the span depends indirectly on the thickness of the panel. The span is the decisive factor since it gives the ratio of moment to compressive force. Therefore, it was analysed how long the span shall be to represent real systems well. The parameter-study led to the conclusion that the span might be between 1 m and 12 m for realistic results. DIN EN 14509 [1] usually asks for 4 m to 6 m. Tests were performed to improve the understanding of the relevant mechanisms [2-5]. The over- resp. under-estimation of the span leads to deviations in the serviceability criterion of up to ± 20 % (wall) and ± 30 % (roof). Finally, a recommendation is given to consider these deviations in practical design.

Gewindeformschrauben werden im Bauwesen nahezu ausschließlich im Bereich des Stahlleichtbaus zur Befestigung von dünnwandigen Profilen auf Unterkonstruktionen aus Stahl oder Aluminium verwendet. Die Nenndurchmesser variieren meist zwischen 4,2 mm und 6,3 mm. Gewindeformschrauben mit Nenndurchmessern von über 10 mm sind wenig bekannt und bergen ein bislang ungenutztes Potenzial als Alternative zu metrischen Schrauben M10 bis M14. Die Gewindeformschraube hat gegenüber der metrischen Schraube den großen Vorteil, dass die Verbindung nicht beidseitig zugänglich sein muss. Dadurch werden Verbindungen möglich, die bislang meist durch ein Verschweißen der Bauteile realisiert wurden. Eine Nachweisführung auf Grundlage des Eurocode 3 1-8 existiert für Gewindeformschrauben bislang nicht. Der vorliegende Beitrag beschreibt die zu beachtenden Besonderheiten bei der Verwendung von Gewindeformschrauben als Alternative zu metrischen Schrauben. An der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des Karlsruher Instituts für Technologie KIT wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um Lösungsansätze für die technischen Herausforderungen derartiger Verbindungen zu präsentieren.

Thread forming screws as an alternative to metric bolts
Thread-forming screws are used in the building industry almost exclusively in the field of lightweight steel construction for fastening thin-walled profiles to steel or aluminium substructures. The nominal diameters usually vary between 4.2 mm and 6.3 mm. Thread forming screws with nominal diameters of more than 10 mm have the potential to be used as an alternative to metric bolts M10 to M14. Compared to the metric bolt, the thread-forming screw has the great advantage that the connection does not have to be accessible from both sides. This allows connections that were previously usually achieved by welding.
A verification based on the Eurocode 3 1-8 is currently not available for such connections. This paper describes the special characteristics when using thread-forming screws as an alternative to metric bolts. At the Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine at the Karlsruhe Institute of Technology KIT numerous tests were performed to present solutions for the technical challenges of such connections.

Ein neuartiger Ansatz, den Wärmebrückeneffekt von Kassettenwandkonstruktionen zu reduzieren, ist es, den Steg des Kassettenprofils mit Schlitzen zu versehen, um so den Wärmestrom durch den Kassettensteg zu vermindern. Diese Schlitzung führt zu einer deutlichen Reduktion des Wärmedurchgangskoeffizienten der Kassettenwandkonstruktion, hat jedoch gleichzeitig eine Verminderung der Tragfähigkeit des Kassettenprofils zur Folge.
Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich zum einen mit der wärmeschutztechnischen Optimierung der notwendigen Schlitzgeometrie, um einen Wärmedurchgangskoeffizienten von U ≤ 0,25 W/(m2 · K) zu erreichen. Zum anderen werden die charakteristischen Tragfähigkeitswerte der neuartigen Kassettenprofile durch Bauteilversuche ermittelt.

Innovative liner tray profiles for the improvement of the energy efficiency of industrial buildings
A novel approach to reduce the thermal bridge effect of liner tray wall constructions is to provide the web of the liner tray profile with slots to reduce the heat flow through the web. This slotting leads to a significant reduction in the heat transfer coefficient of the wall construction, but at the same time reduces the load-bearing capacity of the liner tray profile.
This work deals on the one hand with the thermal insulation optimisation of the necessary slot geometry in order to achieve a heat transfer coefficient of U ≤ 0,25 W/(m2 · K). On the other hand, the load-bearing capacity of the innovative liner tray profiles is determined.

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Die Blindniettechnik gilt als ein sehr schnelles und prozesssicheres Fügeverfahren. Blindniete werden überall dort eingesetzt, wo klassische Fügeverfahren, wie bspw. das Schweißen oder Schrauben, technologisch oder konstruktiv bedingt nicht eingesetzt werden können oder unwirtschaftlich sind. Zu den klassischen Anwendungsgebieten im Stahlleichtbau gehören die Befestigungen von Dach- und Wandverkleidungen. Darüber hinaus werden weitere Anwendungsfelder wie z. B. Hochregallager und Wohncontainer von der Blindniettechnik erobert. Leider bestehen seitens der Ausführung und Bemessung von Verbindungen mit Blindnieten im Stahlleichtbau für zuvor genannte Konstruktionen einige Hürden, sodass bislang immer auf einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis zurückgegriffen werden muss. Dieser kann meist nur durch zeit- und kostenintensive Einzelfalluntersuchungen erlangt werden. Darüber hinaus ist die bestehende normative Regelung durch DIN EN 1993-1-3 sowie DIN EN 1090-4 nach Meinung der Verfasser unzureichend, was einem breiteren Einsatz der Blindniettechnik momentan noch entgegensteht.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse aus systematischen Untersuchungen zur Abscher- und Lochleibungstragfähigkeit von Blindnieten und den damit hergestellten Verbindungen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen war die Überprüfung und Erweiterung der im EC 3 bestehenden Bemessungs- und Ausführungsregeln für Blindnietverbindungen, um zukünftig einen rein rechnerischen Nachweis der DIN EN 1993-1-3 für querkraftbeanspruchte Blindnietverbindungen zu erlauben und somit den erforderlichen Aufwand für eine versuchsgestützte Bemessung zu reduzieren.

Design and execution of shear loaded blind rivet joints in steel lightweight constructions
Blind rivet technology as a robust, fast and reliable joining technology is used wherever common joining technologies like welding and bolted connections cannot be used because of technological and design reasons or inefficiency. The areas of application for blind rivet technology in steel lightweight constructions are roof and wall claddings as well as the construction of high-rack-buildings and residential containers, which have emerged in recent years. Due to normative restrictions concerning the execution of joints with blind rivets in steel lightweight construction and the missing of appropriate design rules according to DIN EN 1993-1-3, these constructions fall under the supervision of building authorities. Therefore exists the demand from the building authorities for an experimental proof of usability.
This paper presents results from systematic investigations of the shear and bearing resistance of blind rivets and joints produced with them. These investigations should serve as a generally valid extension of the previous design and execution rules of DIN EN 1993-1-3 in order to allow a safe design for shear loaded blind rivet joints and at the same time to reduce the time and effort for experimental investigations.

Bedingt durch ein großes Parameterfeld und instationäre Temperatur- und Dehnungsverteilungen erscheint der Prozess des Flammrichtens relativ komplex. So basiert das Flammrichten bis heute insbesondere hinsichtlich der erzielbaren Verformungen eher auf - wenn auch plausiblen - Erfahrungswerten als auf ingenieurtechnischen Ansätzen. Hinsichtlich der Materialbeeinflussung existieren hingegen technische Regeln, die Festigkeits- und Zähigkeitseinbußen ausschließen sollen. Bei Einsatz hochfester Sorten verändern sich jedoch die Verhältnisse im Vergleich zu normalfesten Stählen, denn mit zunehmender Streckgrenze werden die erzielbaren Verformungen kleiner. Zum Ausgleich dieses Effekts werden oft höhere Temperaturen und Haltezeiten gewählt, was jedoch das Risiko einer Materialbeeinflussung erhöht. Für das Flammrichten hoch- und höchstfester Stähle sind also solche Konstellationen zu erforschen, die zu einem nach wie vor einfachen und sicheren Ergebnis führen. Dies zeigt der vorliegende Beitrag in zwei Teilen, indem er die werkstofftechnischen Mechanismen für das Flammrichten auch bei hohen Streckgrenzen klärt. Ausgehend davon werden Anwendungskorridore abgeleitet und Vorschläge für die Verbesserung bestehender Regeln gemacht.
Im ersten Teil dieses Beitrags in der Stahlbau [1] wurden das Prinzip des Flammrichtens normal- und hochfester Stähle nebst den Zusammenhängen zwischen Thermodynamik, Metallurgie und Mechanik vorgestellt sowie die experimentelle und numerische Ermittlung des Wärmeeintrags und der Temperaturfelder gezeigt.
Der nun vorliegende zweite Teil widmet sich den Verformungen und Zwangsmomenten aus dem Flammrichtprozess, der Beeinflussung des Materials durch die Temperaturzyklen und einem Beispiel zur Vorhersage der Flammrichtergebnisse.

Flame straightening of normal and high strength steels - part 2
Due to many parameters and transient temperature and strain distributions, the process of flame straightening appears to be rather complex. In practice, flame straightening actually bases on experience rather than on engineering approaches. In contrast, regarding the impact on material, technical rules are existing deemed to exclude strength and toughness reduction. However, compared to mild steels, high strength structural steels require more detailed or even additional guidance. For the achievable remaining deformations are getting smaller the higher the yield strength is. To compensate this effect, one often chooses higher temperatures and longer holding times. This however increases the risk of material degradation. Consequently, if we strive at an easy and efficient flame straightening also for high strength steels, suitable parameter constellations need to be investigated leading to safe results as before. The paper consists of two parts and explains how to achieve this by first explaining the material related mechanisms of flame straightening and then showing application corridors. In addition, it suggests improved guidance when using high strength steels.
In the first part [1], the principles of flame straightening of normal and high strength steels and the interrelation of thermodynamics, metallurgy and mechanics are presented. Furthermore, the determination of heat input and temperature by experimental and numerical means are shown.
The second part deals with the deformations and forces arising from the flame straightening process, the influence on the material and the prediction of relevant parameters of the flame straightening process.

Das Rheinstahl-Hochhaus war das erste Hochhaus in Essen und prägte mit seinem International Style als Fortführung der Moderne die Vorstellung von zurückhaltenden Unternehmenssitzen. Ausgehend vom architektonischen Kontext [1] wird hier insbesondere auf Statik und Konstruktion des Stahlskelettbaus sowie der Fassade eingegangen, basierend auf der Arbeit des Ingenieurs Heinrich Schulte-Ebbert [2]. Weiterhin wird die Revitalisierung kurz erläutert.

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Im Gespräch:
Ortwin Goldbeck

Aktuelles:
Umdenken und Umlenken: Ettersburger Gespräch setzt sich für die Erreichung der Klimaziele beim Bauen ein

Wettbewerbe:
Tomá Vraný SDSS Award für experimentelle Studie zum Biegeknicken von Schweißprofilen
Professor Eduardo de Arantes e Oliveira Award zur XII. Conference on Steel and Composite Construction in Coimbra
Bernt Johansson Outstanding Paper Award für Studie zum Einfluss von Imperfektionen auf das Nachknickverhalten von Quadrathohlprofilen

Dissertationen:
Ermüdungsbewertung sehr großer Schraubenverbindungen für Tragstrukturen von Windenergieanlagen
Einen Besuch wert: Merck Modulares Gebäude Darmstadt

BAUFORUMSTAHL news:
Erfolgreicher Fachtag Brückenbau 2019
100 Jahre Temme Stahl- und Industriebau

IFBS news:
Erste Promotion im Metallleichtbau an der RWTH Aachen
Brandschutzhinweise für Sandwichelemente als Wand- und Dachbauteile VdS 2244 überarbeitet
IFBS im Leichtbauatlas des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
Erratum

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Zum Titelbild:
Mehr Zeit für Kreativität: Die Controlling- und Management-Lösungen von PROJEKT PRO werden speziell für Ingenieur- und Architekturbüros entwickelt. Die Software bildet die Strukturen der spezifischen Workflows gemäß der Leistungsphasen innerhalb des Planungsprozesses ab. Die Anwendung resultiert - je nach Auswahl der Bestandteile - in Effizienz- und Rentabilitätssteigerung, Professionalisierung sowie Risiko- und Kostenreduktion. Mehr Information auf www.projektpro.com. (Foto: PROJKET PRO)

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Brandschutz scheint durch permanent neue Regelwerke, Richtlinien, Normen und gesetzliche Vorschriften immer komplexer zu werden. Darüber hinaus erfordern neue Baustoffe und moderne Bauweisen von den Akteuren ständig neues Fachwissen. So soll beispielsweise ab 2019 die Produktnorm EN 16034 in Kombination mit Innentüren anwendbar sein. Dann können Ausschreibungen und Angebote in den anwendbaren Bereichen der EN 16034 und nach Ergänzung der fehlenden Normen in den gängigsten Produktbereichen für Innen-/Außentüren und Tore erfolgen. Mit dem zunehmenden Holzbau insbesondere im mehrgeschossigen Wohnungsbau und bei Aufstockungen wird ein weiterer Brandschutzschwerpunkt immer wichtiger.

Diese und weitere Themen wollen wir in dem im Dezember erscheinenden Sonderheft Brandschutz aufgreifen. Das Brandschutz-Special informiert über neue Material- und Bauteilentwicklungen sowie über aktuelle normative Regelungen und stellt Anwendungsbeispiele aus der Praxis für Neubau und Sanierung verschiedener Gebäudearten vor.

Aktuelle Produkt-und Objektberichte von marktteilnehmenden Unternehmen runden den Fachteil wie gewohnt ab.

Digitale Bauwerksmodelle zur Unterstützung der relevanten Prozesse in der Wertschöpfungskette Bau erobern zunehmend den Infrastrukturbau. Während im Hochbau 3-D-Planung und BIM gebräuchlich sind, werden die Planungsunterlagen von Infrastrukturbauwerken derzeit noch mehrheitlich in 2-D ausgearbeitet. Falls die Planung dreidimensional erfolgt, werden in den wenigsten Fällen den Volumenkörpern Eigenschaften zugeordnet. Diese Zuordnung wäre jedoch eine Grundvoraussetzung für die “BIM-Arbeitsweise”.
Ein weiterer Unterschied zum Hochbau ist die wesentlich stärkere Interaktion der gewählten Baumethoden mit dem Baugrund. Dies trifft in speziellem Maße auf den Tunnelbau zu, da das Baugrundverhalten primär von der Interaktion des gewählten Bauverfahrens mit dem Baugrund abhängig ist. Trotz umfassender Vorauserkundungsmaßnahmen sind die geotechnischen Eigenschaften und das Baugrundverhalten im Voraus nie vollständig bekannt.
Bei der Anwendung von BIM im Infrastrukturbau ergeben sich somit spezielle Anforderungen an das digitale Baugrundmodell, um dieses als umfassende Basis für die typischen Anwendungsfälle wie Simulation und Auswahl von Bauverfahren, Massen- und Kostenermittlungen, Beobachtung und Dokumentation des Baugrundverhaltens während dem Vortrieb verwenden zu können. Im vorliegenden Beitrag wird ein prototypischer Weg aufgezeigt, wie ein Baugrundmodell in einer BIM-fähigen Software erstellt und verarbeitet werden kann.

Application possibilities of a digital ground model in tunnel construction
Digital building models to support the relevant processes in the construction value chain are increasingly being implemented in infrastructure construction. While the use of BIM are quite common in building construction, the design documents of infrastructure structures are still frequently prepared in 2-D. Even when the design is done in 3-D, properties are rarely assigned to the volume bodies. Only in this case it can be called a “BIM working method”.
Another difference to the building construction is the much stronger interaction of the selected construction methods with the ground. This applies in particular to underground constructions, as the ground behavior during tunnel drive is primarily dependent on the chosen tunnelling method. Despite extensive exploratory measures, however, the geotechnical properties and the ground behavior are never completely known in advance.
Therefore, 3-D-digital ground models have to fulfil special requirements in order to create with BIM-ground models a comprehensive basis for typical use cases such as the simulation and selection of the construction method, quantity surveys and cost estimation, real time monitoring of the ground behavior during the excavation phase. This paper shows a prototypical way in which a ground model can be created and processed in a BIM software.

Adaptive Tragwerke sind mit Verschiebungen und Kräfteumlagerungen in der Zeit verbunden. Als Ziel der Adaption bzw. der Kräfteumlagerungen wird in der einschlägigen Literatur die gleichmäßige volle Ausnutzung des Materials definiert. Die gleichmäßige volle Ausnutzung des Konstruktionsmaterials wird seinerseits mit der Effektivität des Leichtbaus verknüpft.
Im vorliegenden Aufsatz analysiert der Autor zunächst aus Sicht der Baustatik den Adaptivitätsmechanismus anhand des aus der Literatur bekannten selbstanpassenden Tragwerks: Stuttgarter Träger. Durch den Adaptivitätsmechanismus, bestehend aus Sensoren und Aktuatoren, manipulieren die Erfinder des Stuttgarter Trägers die inneren und äußeren Kräfte anhand eines Modells (Computermodell und gebautes Miniaturmodell).
Im Anschluss werden Grundlagen der linearen Theorie der Kräfteumlagerungen in Tragwerkssystemen aufgezeigt. In diesen Systemen wird die Steuerung der Kräfteumlagerungen dem Material selbst überlassen.

Adaptive structures
Adaptive structures are associated with shifts and force redistributions over time. Relevant literature defines the even full utilization of material as the aim of the adaptation respectively the force redistributions. The even full utilization of construction material itself is linked to the effectiveness of lightweight construction.
In the present essay, the author first analyses the adaptive mechanism from a statics viewpoint using the self-adapting and from literature known supporting structure Stuttgarter Träger. Through the adaptive mechanism, consisting of sensors and actuators, the inventors of the Stuttgarter Träger manipulate the internal and external forces based on a model (computer model and built miniature model).
Subsequently, fundamentals of the linear theory of force redistribution in structural systems are shown. In these systems the control of force redistributions is left to the material itself.

Der Einsatz von Faltungen beschränkt sich im Bauwesen auf Longitudinalfaltungen (Trapezbleche) und regelmäßige Faltungen. Raumfaltwerke und Faltleichtbauplatten, räumlich gekrümmte und dreidimensionale Flächentragwerke sind Desiderate eines Leichtbaus mit Stahlblechen. Raumfaltwerke bestehen vorwiegend aus regelmäßigen Faltmustern, die auf Tesselierung mit Primitivflächen (Drei- und Vierecke) basieren. Um die Effizienz dieser Leichtbaustrukturen zu verbessern, liegt es nahe, statt regelmäßige und auf geometrischen Prinzipien basierende Faltmuster umzusetzen, Faltmuster nach Maßgabe der Beanspruchungen bzw. der Beanspruchungsverteilung anzuwenden. Hierzu ist ein Formfindungsprozess zu entwickeln, der auf der Generierung eines Trajektoriennetzes basiert, das aus dem maßgeblichen Lastfall (formgebenden Lastfall) abgeleitet wird. Der Vergleich des Masseneinsatzes und der Traglast der Faltungen, die auf geometrischer Basis erzeugt wurden, mit einer auf Basis des Trajektoriennetzes entwickelten Faltung zeigt die Veränderung der Effizienz.

Stress adapted steel folding's for self-supporting spatial structures
The use of folds in civil engineering is limited to longitudinal folds (trapezoidal sheets) and regular folds. Spatial folding structure and foldcoreplates, spatially curved and three-dimensional shell structures are desiderata of lightweight construction with steel sheets. Spatial fold structures consist mainly of regular folding patterns based on tessellation with primitive faces (triangles and squares). In order to improve the efficiency of these lightweight structures, it makes sense to use folding patterns in accordance with the stresses or stress distribution instead of regular folding patterns based on geometric principles. For this purpose a form finding process has to be developed, which is based on the generation of a trajectory mesh, which is derived from the formative load case. The comparison of the mass input and the load bearing capacity of the folds, which were generated on a geometric basis, with a fold developed on the basis of the trajectory mesh shows the change in efficiency.

Vor 30 Jahren wurde die erste BAM-Zulassung für ein Geokunststoffprodukt in der Deponietechnik ausgestellt. Seither wurden immer wieder eigene wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt, neue Forschungsergebnisse herangezogen und die Prüftechnik weiterentwickelt, um die Eignung und Funktionsdauer von Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Kunststoff-Dränelementen, geotextilen Filtern oder Bewehrungsgittern beurteilen zu können. Einige dieser Entwicklungen werden hier diskutiert.

30 years of BAM approvals (in landfill technology): material and testing developments
The first BAM approval for geosynthetics in landfill technology was issued 30 years ago. Since then, own scientific investigations were carried out, new research results used and the testing technology improved to assess the suitability and service life of geomembranes, protective layers made of geotextile containers, plastic drainage elements, geotextile filters or a reinforcement grids made of plastic, some stages of this development are recalled.

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Böschungs-, Ufer- und Sohlsicherungen aus Naturstein erfreuen sich als naturnahe konstruktive Maßnahmen zunehmender Beliebtheit. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können Steinkonstruktionen unterschieden werden in (1) solche mit stützender Wirkung, welche durch Schlichten oder Setzen errichtet werden, und in (2) Steinkörper und Berollungen, deren Herstellung durch Schütten oder Werfen erfolgt und die rein durch ein Beschweren der Böschung wirken. Bei Steinstützkörpern handelt es sich generell um vergleichsweise flexible Konstruktionen, die Verformungen im Dezimeterbereich aufnehmen können. Dabei erfolgt die Kraftübertragung im unvermörtelten Zustand von Stein zu Stein bzw. bei Versetzen der Steine im Mörtelbett über die Mörtelfuge. Durch die Reibung bzw. Reibungskraft zwischen den Steinen bzw. Mörtel und Stein können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die bspw. einem auftretenden Erddruck entgegenwirken.
Für Steinstützkörper gibt es bislang einige bestehende Ansätze für deren Bemessung, es wird jedoch nicht spezifisch auf den Nachweis der inneren Standsicherheit (Gleiten und Kippen in der Lagerfuge, mechanisches Steinversagen) eingegangen. Bei gegenständlichem Forschungsvorhaben wird versucht, Kennwerte für die Bemessung von Steinstützkörpern experimentell zu erfassen, um in einem nächsten Schritt Rückschlüsse auf die innere Standsicherheit von Steinstützkörpern ziehen zu können.

Experimental determination of friction coefficients in the context of natural stone structures
Protection constructions for slopes, banks and riverbeds using natural stones are becoming increasingly popular. When considering their operating principle, (1) natural stone structures with a supporting effect and (2) stone structures, that function solely by their weight, can be distinguished. The former is erected by exact placement of the individual stones, while weight effects can also be achieved by a thrown or dumped stone mass. Nevertheless, natural stone structures show a comparatively flexible design that can endure displacements in the order of some decimeters. Transmission of forces takes place stone to stone in case of non-mortared construction or via mortar material in case of mortared joints. Friction forces are transferred accordingly between the rocks or rock and mortar and can counteract possibly occurring earth pressure.
There are a few approaches concerning structural design and dimensioning of natural stone structures, specific static analysis and calculations regarding the inner stability (sliding and toppling in the horizontal joint as well as mechanical rock failure) of these structures are missing. In this research project, attempts are made to experimentally deduce characteristic values for the design of natural rock structures and drawing conclusions about the inner stability of rock protection structures in a subsequent step.

Mit dem 3-D-Drucken (Additive Fertigung) steht eine digital gesteuerte Fertigungstechnologie bereit, die das Potenzial hat, spezifisch für das Bauwesen entwickelt, zu einer Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung der Bauwirtschaft zu werden. Bei der Additiven Fertigung erfolgt der Bauteilaufbau allein durch einen digital gesteuerten, schichtenweisen Werkstoffauftrag, ohne Formenbau oder Umformprozesse. Dies stellt einen Paradigmenwechsel zu den noch überwiegend handwerklichen, formgebenden Bauprozessen dar. Um das Potenzial dieser Technologie voll auszuschöpfen, müssen Strukturdesign, Materialverhalten und Fertigungsprozess integrativ aufeinander abgestimmt werden. Dies ermöglicht Bauwerke von hoher Gestaltungsfreiheit und einen ressourceneffizienten Einsatz von Werkstoffen. Am Institut für Tragwerksentwurf (ITE) und am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig wird seit mehreren Jahren an Verfahren für den 3-D-Druck von großformatigen Betonbauteilen geforscht. In einem interdisziplinären Verbundvorhaben wurde das sog. Shotcrete-3-D-Printing-Verfahren (SC3DP) entwickelt. Bei der SC3DP-Technologie handelt es sich um ein automatisiertes robotisches, additives Fertigungsverfahren, das Betonbauteile unter kontrollierter Zugabe von Druckluft Schicht für Schicht aufbaut. In dem vorliegenden Bericht werden erste 3-D-gedruckte und bewehrte Betonbauteile vorgestellt, die das Potenzial der SC3DP-Technologie aufzeigen.

Additive manufacturing in construction: first 3-D-printed reinforced concrete components using Shotcrete 3-D Printing (SC3DP) technology
3-D printing (additive manufacturing) is a digitally controlled manufacturing technology, that has the potential to be specifically developed for the construction industry and to become a key technology for the digitalization in building industry. In additive manufacturing (AM), the component construction is done solely by a digitally controlled layer-by-layer material application, without mold construction or forming processes. This represents a paradigm shift to the still predominantly manual shaping construction processes. In order to fully exploit the potential of AM structural design, material behavior and manufacturing processes must be integratively aligned. This enables buildings with a high degree of design freedom and resource-efficient use of materials. At the Institute of Structural Design (ITE) and at the Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety (iBMB) at the Technische Universität Braunschweig, research has been carried out for several years into processes for the 3-D printing of large-format concrete components. The so-called Shotcrete 3-D Printing (SC3DP) technology was developed in an interdisciplinary research project. The SC3DP technology is an automated robotic, additive manufacturing process that builds up concrete components layer by layer with the controlled addition of compressed air. This report presents the first 3-D-printed and reinforced concrete components that demonstrate the potential of SC3DP.

Im Windschatten der Digitalisierung hat sich ein Trend zu einer präzisen Regelung und Normierung einzelner Planungsschritte entwickelt - weg von einem Werksverständnis, bei dem der Werkerfolg im Vordergrund steht und die Planungsmethode selbst den Planern überlassen ist. Nach einer Umfrage des DIN 2017 haben ca. 85 % der Befragten die Entwicklung neuer Normen als “sehr dringend” oder “dringend” eingestuft. Diese Normen werden den Planungsteams in Zukunft die Planungsmethode vorgeben. Gerade die freiberuflichen Planer müssten sich an der Ausgestaltung dieser Normen und der damit verbundenen Frage “Wie wollen wir in Zukunft planen?”stärker beteiligen. Für den Flughafen in Shenzhen, die Nachhallgalerie der Staatsoper Unter den Linden in Berlin, den mehrgeschossigen Holzbau The Cradle in Düsseldorf und die neue Elefantenwelt in Stuttgart hat das Büro Knippers Helbig mit seinen Planungspartnern projektspezifische Prozessketten entwickelt, die nicht normativ erfassbar sind.

Free choice - the project determines the planning method
In the wake of digitalisation, a trend towards precise regulation and standardisation of individual steps has developed, far removed from an understanding of working in which the success of the work is paramount, and where the planners themselves decide upon the actual planning method. According to a survey carried out by DIN in 2017, around 85 % of those questioned rated the development of new standards as either “very urgent” or “urgent”. In future, these standards will dictate to planning teams how they must undertake their planning work. Freelance planners in particular need to play a more active role in the shaping of these standards, along with the related question: “How would we like to plan in future?”. For Shenzhen airport, the 'Nachhallgalerie' at the Berlin State Opera, the multistorey timber construction 'The Cradle' in Düsseldorf and the new 'Elephant World' in Stuttgart, the Knippers Helbig practice, together with its planning partners, has developed project-specific process chains that cannot be recorded normatively. This shows how important it is that, in future too, planners retain the freedom to help shape the processes.

Der folgende Beitrag beleuchtet die Hintergründe und Motivationen für die Digitalisierung der Bauindustrie. Zunächst wird beschrieben, warum sich ein Bauunternehmen digitalisiert und was Digitalisierung aus Sicht des Autors bedeutet. Es folgt die Erläuterung, wie sich Bauunternehmen digitalisieren und worauf hierbei der Fokus liegt. Beispielhaft werden die Entwicklungen und Aufgaben der Abteilung BIM 5D der Strabag SE aufgezeigt. Zentrale Punkte sind hier die Planung und das Bauen mit der Building-Information-Modelling(BIM)-Methode und die Herausforderungen der Digitalisierung bei der Implementierung in Produktion und Betrieb.

Motivation and focus of digitalization
The following article expands on backgrounds and motivations for digitalization in the construction industry. It begins by describing why a construction company should digitizes its processes and what “digitalization” means from the authors point of view. The article continues describing how construction companies digitize their processes. Developments and tasks of the BIM 5D department of the Strabag Group are outlined as an example. The main aspects are planning and building with Building Information Modelling (BIM) method and challenges of digitalization regarding the implementation of BIM in production and operation.