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

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

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

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

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

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

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International liegen verschiedene Schadensmodelle vor, um die strukturelle Schädigung des Bauwerksbestands und die daraus resultierenden Verluste infolge Erdbebeneinwirkung zu quantifizieren. Die Anwendung der verschiedenen Schadensfunktionstypen für eine realitätsnahe Ermittlung der Schäden setzt eine detaillierte Kenntnis des Bauwerksbestands und seiner Verletzbarkeit sowie der standortspezifischen Untergrundbedingungen voraus. Das am Zentrum für die Ingenieuranalyse von Erdbebenschäden der Bauhaus-Universität Weimar im Rahmen des Deutschen Forschungsnetzes Naturkatastrophen (DFNK) entwickelte intensitätsbasierte Schadensmodell für die allgemeine Bebauung wurde an den gemeldeten Verlusten des Albstadt-Erdbebens von 1978 validiert. Eine Betrachtung der Streubreiten und Unsicherheiten in der Verteilung der Schadensgrade Di sowie die Spiegelung an vergleichbaren Schadensmodellen stand bisher noch aus. Die Re-Evaluation der untersuchten Modellansätze erfolgt im Beitrag an den durch unterschiedliche Standortintensitäten gekennzeichneten Erdbebenereignissen (Albstadt 1978, L'Aquila 2009) anhand der real aufgetretenen Bauwerksschäden. Im Rückblick auf die DFNK-Studie werden die Ergebnisse für den Großstadtraum Köln nochmals mit neuen Bauwerksdaten und dem erweiterten Schadensmodell überprüft. Die im DFNK aggregiert beschriebene Bauwerksverletzbarkeit wird auf den Einzelbauwerksbestand übertragen und der Einfluss auf die Erdbebenszenarien untersucht. Die Streuung der strukturellen Schäden und der Verluste wird durch Monte-Carlo-Simulationen berücksichtigt. Die Veränderungen der Ergebnisse gegenüber der DFNK-Studie werden ausgewiesen und diskutiert.

Simulative earthquake damage modeling based on EMS-98 - reliability and predictability
Internationally, various damage models exist to quantify the structural damage to the structure and the resulting losses due to seismic action. The application of the different types of damage functions for a realistic assessment of damage requires a detailed knowledge of the structure and its vulnerability and site-specific conditions. The intensity-based damage model for general building stock, developed at the Earthquake Damage Analysis Center of the Bauhaus-Universität Weimar within the framework of the German Research Network Natural Disasters (DFNK), was validated on the mean damage grades Dm and the reported losses of the 1978 Albstadt earthquake. A consideration of the spreads and uncertainties in the distribution of damage grades Di as well as the mirroring of comparable damage models was still pending. The validation and evaluation of the investigated model approaches is carried out in the paper on the basis of the distribution of the actually occurred structural damages of the seismic events characterized by different site intensities (e.g. Albstadt 1978, L'Aquila 2009). Looking back at the study of DFNK, the results for the metropolitan area of Cologne will be examined again with new building data and the extended damage model. The building vulnerability, aggregated in the DFNK, is transferred to the individual building stock and the influence on the earthquake scenarios is examined. The scatter of structural damage and losses are taken into account by Monte Carlo simulations. The changes in the results compared to the DFNK study are identified and discussed.

In den letzten Jahren kam es in Österreich vermehrt zu Schäden durch Hochwasser bzw. Hangwasserabflüssen, die von kurzzeitigen, starken Niederschlägen ausgelöst wurden. Im Rahmen einer Modellierung und Analyse von realen Starkregenereignissen mit Schadensfolgen, wie sie sich 2016 in Laakirchen/Oberösterreich ereigneten, wird die Zuverlässigkeit von Hangwassersimulationen im Vergleich zu realen Abflussaufzeichnungen untersucht und das Simulationsmodell validiert. Darauf aufbauend werden die festgestellten Übereinstimmungen und Abweichungen, welche zwischen den Ergebnissen aus den Simulationsrechnungen und den realen Ereignissen erkannt werden, dargelegt und genauer untersucht. Ziel dieser Analyse ist, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie zu erwartende Gebäudeschäden durch Hangwasserabflüsse im Vorfeld mit validierten Hangwassersimulationen erkannt werden können bzw. wo die Simulationsrechnung Limitierungen hat.

Modelling of pluvial flooding and its possibilities to estimate potential risks to buildings
In recent years, there has been an increasing amount of damage in Austria due to pluvial floods which were triggered by short-term, high-intensity precipitation. As part of a modelling and analysis of real, heavy rainfall events with damaging effects in the year 2016 in Laakirchen, Upper Austria, the reliability of pluvial flooding simulations is investigated by means of real runoff records. Based on these validations, it is shown how to identify potential buildings at risk with the help of pluvial flood simulation tools. The aim of this combined risk assessment is to analyze identification of buildings at risk as well as to demonstrate limitations of current, commonly-used pluvial flood simulation tools.

In Gebieten mittlerer und hoher seismischer Gefährdung werden in Stahlbetonskelettkonstruktionen bei Erdbebenereignissen häufig die Rahmenknoten (Anschluss Stütze/Riegel) beschädigt und müssen anschließend für eine weitere Nutzung der Konstruktion instand gesetzt werden.
Im Folgenden werden ein neues Sanierungsverfahren und experimentelle Untersuchungen hierzu vorgestellt. Prüfkörper mit zuvor erzeugter moderater Vorschädigung werden mit hochfestem Reparaturmörtel und Filamentbündelverbindungen (C-FRP) im Knotenpunkt Stütze/Riegel verstärkt. Es werden die Versuchsergebnisse eines Prüfkörpers im Maßstab 1:1 im ungeschädigten Zustand (JA1V) sowie im nach Vorschädigung verstärkten Zustand (JA1FXb) ausgewertet und verglichen. Zur Simulation der Erdbebenwirkungen wird dabei zunächst der ungeschädigte Prüfkörper auf dem Prüfstand zyklisch belastet. Anschließend wird derselbe, durch den ersten Versuch vorgeschädigte Prüfkörper mit Filamentbündelverbindungen (C-FRP) im Knoten und im Unterzugbereich verstärkt und auf dem Prüfstand erneut den identischen zyklischen Belastungen ausgesetzt. Die wesentlichen Messergebnisse beider Versuche werden aufgezeichnet und hinsichtlich Tragfähigkeit, Steifigkeiten und absorbierter Energie (Fähigkeit zur Energiedissipation) miteinander verglichen. Des Weiteren wird die angewendete Sanierungstechnik im Detail vorgestellt.

Strengthening of seismically damaged reinforced concrete beam-column joints by means of FRP rope connections through the joint area
In areas of medium and high seismic hazard, reinforced concrete frame structures in seismic events often are damaged at the joints (beam-column connections) and then need to be repaired for further use of the structure. In the following, a new strengthening procedure and experimental investigations will be presented. Test specimens with previously generated moderate pre-damage are repaired with high-strength repair mortar and Carbon Fiber filament bundles (C-FRP) at the beam-column connection. The test results of a test specimen on a scale of 1:1 in the undamaged state (JA1V) as well as in the pre-damaged rehabilitated state (JA1FXb) are evaluated and compared. To simulate the earthquake effects, the undamaged test specimen is first cyclically loaded on the test bench. Subsequently, the same test specimen pre-damaged by the first test is strengthened with C-FRP in the node and beam area and again exposed to identical cyclic loads on the test bench. The essential measurement results of both tests are recorded and compared with each other with regard to load-bearing capacity, stiffness, absorbed energy (ability to dissipate energy). Furthermore, the applied rehabilitation technique is presented in detail. On the basis of the investigations carried out, it is shown that rapid and efficient rehabilitation of joints by high-strength cement without high-pressure injection is possible.

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Bisher schließt die abZ zur Instandsetzung mit Carbonbeton den Einsatz unter feuchten Bedingungen und unter Wasser aus. Der Einsatz von Carbonbeton gerade im frei bewitterten Außenbereich und unter Wasser, wie im Bereich von Kanälen, bietet allerdings viel Potenzial für Sonderlösungen im Bereich der Instandsetzung. Neue Versuchsergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Carbonbeton unter Wasser durchaus möglich ist. So konnte eine Kanalinstandsetzung mit Carbonbeton als Pilotprojekt erfolgreich durchgeführt werden.
Das Pilotprojekt stellte die einsturzgefährdete Bachverrohrung in zentraler Ortslage von Feldafing dar. In kurzer Bauzeit, unter höchstmöglicher Aufrechterhaltung der Überfahrbarkeit und Zugänglichkeit der Grundstücke konnte der Kanal in geschlossener Bauweise standsicher saniert werden. Zum ersten Mal wurde hierzu das genormte Spritzbetonverfahren mit der noch sehr jungen Carbonbetontechnologie kombiniert und im Wasser- und Kanalbereich dauerhaft eingesetzt. Hierzu waren umfangreiche Untersuchungen zum Einsatz von Carbongelegen im Wasser nötig.
Durch die statischen Eigenschaften und die sehr glatte, fugenlos hergestellte neue Rohrlaibung wurde bei einer zusätzlichen Gesamtauftragsstärke von nur ca. 70 mm das Bauwerk wieder ertüchtigt und gleichzeitig auch die Fließgeschwindigkeit erhöht.

Concrete repair of the Starzenbach duct in Feldafingen with carbon concrete
Repairing concrete structures with carbon reinforced textile concrete under wet conditions or even underwater is not yet taken in to account according to the German abZ. Nonetheless, it can be assumed that there is a high potential for application in outdoor areas /facilities like channels or sewers which are fully exposed to weathering or even partially flooded with water. Recent research already shows that there are possibilities of applying textile reinforced carbon concrete under such conditions, which finally led to the entitled pilot project that has already successfully been completed.
This project was a highly damaged duct liable to collapse in the centre of Feldafingen. The repair must be performed as quickly as possible while traffic and thus access to the adjacent properties must be granted. To meet these requirements, it was necessary to combine the standardised shotcrete method with still developing carbon concrete technology and perform extensive underwater tests prior to the project itself.
It was possible to restore the duct with an additional layer of only 70 mm thickness. Furthermore, the flow speed of the water was improved by the seamless and smooth surface of the carbon concrete.

Gemäß dem Stufenplan Digitales Planen und Bauen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) ist ab 2020 die ganzheitliche Anwendung von Building Information Modeling (BIM) für Projekte im Infrastrukturbereich vorgesehen. Ansätze und Strategien zum Einsatz von BIM in Betrieb und Erhaltung von Brückenbauwerken liegen nur begrenzt vor. Das Ziel des Projekts ist es, die Möglichkeiten zur Erstellung von BIM-fähigen As-Built-Modellen für Bestandsbrücken an einem Bauwerk zu untersuchen, anzuwenden und Empfehlungen zur Nutzung dieser Modelle in der Betriebsphase zu geben. Es wurden zwei Bauwerksmodelle anhand der Punktwolke eines Laserscans und der konventionellen Modellierung auf Grundlage von Bestandsunterlagen erstellt. Der geometrische Abgleich beider Modelle zeigt die Unterschiede von Plan- und Ist-Zustand der Bestandsbrücke auf. Die Anwendungsbereiche der verschiedenen Modelle und der Aufwand zur Erstellung der Modelle werden erläutert.

Methods for generating of as-built models for existing bridges
According to the BMVI's 'Road Map for Digital Design and Construction', the holistic application of Building Information Modeling (BIM) for infrastructure projects is planned for 2020. Approaches and strategies for the use of BIM in the operation and maintenance of bridge structures are limited. The aim of the project is to investigate and apply the possibilities for the creation of BIM-capable As-Built models for existing bridges on a structure and to give recommendations for the use of these models in the operating phase. Two building models were created on the basis of the point cloud of a laser scan and the conventional modelling based on existing documents. The geometric comparison of both models shows the differences between the planned and actual condition of the existing bridge. The fields of application of the different models and the effort to create the models are explained.

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Die Instandsetzungsarbeiten in der Tiefgarage am Hofgarten in Bonn stellten das ausführende Unternehmen, die Ed. Züblin AG, Direktion Bauwerkserhaltung, vor besondere Herausforderungen. Neben einer umfangreichen Betoninstandsetzung der Tiefgaragenkonstruktion galt es den Rohbau für eine bis dato nicht vorhandene Aufzugsanlage zu realisieren. Im Zuge von Ausschachtungsarbeiten für die Rohbauerstellung wurden historische Mauerwerksüberreste im Boden vorgefunden. Es stellte sich heraus, dass es sich bei den Funden um Überreste der alten Stadtmauer Bonns handelt. Im Folgenden galt es die Fragmente der Stadtmauer in den Rohbau für die neue Aufzugsanlage zu integrieren und für den späteren Publikumsverkehr sichtbar zu machen. Dies brachte zahlreiche planerische sowie bauausführungstechnische Änderungen mit sich, die im Verlauf der Baumaßnahme erfolgreich umgesetzt werden konnten.

A greeting from the past
The repair work in the underground car park at the Hofgarten in Bonn posed special challenges for the executing company, Ed. Züblin AG, Direktion Bauwerkserhaltung. In addition to an extensive concrete repair of the underground garage construction, the structural work for a previously non-existent elevator system had to be carried out. In the course of excavation work for the basic structure of the building, historical masonry remains were found in the ground. It turned out that the finds were remnants of the old city wall of Bonn. In the following, the fragments of the city wall had to be integrated into the basic structure of the new elevator system and made visible to the public. This resulted in numerous planning and constructional changes, which were successfully implemented in the course of the construction project.

Nachrichten:
Im Gespräch mit Matthias Kraus und Rolf Kindmann zu “FEM im Stahlbau”
Datenmanagement in der Bauwirtschaft durch Künstliche Intelligenz
Neuauflage von FBS-Fachinformationen: FBS überarbeitet Richtlinien zum Einbau und zur Dichtheitsprüfung grundlegend

Persönliches: Prof. Steffen Marx tritt die DB Netz AG-Stiftungsprofessur für Ingenieurbau an
Veranstaltungen
Das war die erste digitalBAU in Köln
Neueste Testing-Lösungen für den Prüfstand: Eventreihe “HBK Solution Days”

Wettbewerbe: Deutscher Ingenieurbaupreis 2020

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Zum Titelbild:
Das Titelfoto zeigt ein Parkhaus mit 312 Stellplätzen, erstellt in 2013 in Hamburg. Die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ist beim Bau und Betrieb von Parkhäusern eine wesentliche Aufgabe. In diesem Zusammenhang laufen seit einigen Jahren Forschungsarbeiten zur Entwicklung leistungsbezogener Konzepte, die eine differenziertere Abschätzung des Bauteilwiderstands unter verschiedenen Umgebungsbedingungen möglich machen. Im Beitrag auf den Seiten 312 bis 323 wird auf aktuelle Forschungsergebnisse zur Beurteilung der Bewehrungskorrosion in Stahlbetonbauteilen speziell vor dem Hintergrund der Beanspruchungen in Parkbauten eingegangen sowie auf Chancen und Risiken bei der Anwendung leistungsbezogener Dauerhaftigkeitskonzepte aufmerksam gemacht. Darüber hinaus wird der aktuelle Wissensstand zur Korrosionsintensität von Betonstahlbewehrung in Rissen zusammengefasst, in die über maximal eine Wintersaison Chloride aus Tausalz eingedrungen sind. Diese Frage ist essenziell für die Stahlbetonbauweisen in Parkbauten mit und ohne Oberflächenschutzsystemen, insofern wurde sie auch im DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” aufgegriffen. (Foto: BREMER AG, www.bremerbau.de)

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