Der Sylvensteinspeicher - Bayerns ältester staatlicher Wasserspeicher - wurde 1954-1959 gebaut und liegt ca. 60 km südlich von München. Die Talsperre, ein 48,5 m hoher Erddamm, schützt die Unterlieger vor Hochwasser, sichert eine ausreichende Niedrigwasseraufhöhung und liefert umweltfreundlichen Strom aus Wasserkraft. Um die Betriebssicherheit der Anlage zu erhalten, wurde bereits 1994 mit umfangreichen Nachrüstungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen begonnen. Diese umfassen den Neubau einer zusätzlichen Hochwasserentlastung, eine Dammerhöhung um 3 m, den Einbau einer zusätzlichen Dichtwand in Damm und Untergrund sowie ein an den Stand der Technik angepasstes neues Sickerwassermesssystem. Die Erneuerung des gesamten Stahlwasserbaus ist derzeit in der letzten Phase. Die besonderen Herausforderungen, speziell für den Stahlwasserbau, waren das Bauen im Bestand unter sehr beengten Platzverhältnissen sowie die zwingenden Vorgaben des laufenden Betriebs der Talsperre.

Hydraulic steel construction renewal of the Sylvenstein reservoir
The Sylvenstein reservoir - Bavaria's oldest state-run reservoir - was erected between 1954 and 1959 and is located about 60 km south of Munich. The dam, a 48.5 m high earth dam, protects the lower reaches of the river from flooding, ensures adequate minimum water flow and delivers green hydropower. In order to maintain the operational safety of the Sylvenstein reservoir, extensive retrofitting and upgrading measures were started as early as 1994. These include the construction of an additional spillway, a dam heightening of 3 m, the installation of an additional sealing wall in the dam and underground, and a new leakage water measuring system adapted to the state of the art. The renewal of the entire hydraulic steel construction is currently in its final phase. The special challenge, especially for the hydraulic steel construction, was to perform the work under very limited space conditions as well as to meet the mandatory requirement of continued operation of the dam.

Die beweglichen Strukturen an Schleusen und Stauanlagen sind Bauteile, die sich an der Schnittlinie zwischen Maschinenbau und Bauwesen befinden. Diese Stahlwasserbauten haben besondere Anforderungen an die Abwicklung. Dies beginnt mit der technischen Bearbeitung - es sind unterschiedliche Lagerungszustände, unterschiedliche statische Systeme und Bewegungen zu berücksichtigen, Schwingungsanregungen stellen ebenfalls eine Herausforderung dar. Die Behandlung dieser Randbedingungen in einem Planungsprozess führt dazu, dass Stahlwasserbauten zu den aufwendigsten Tragstrukturen gehören. Hier wird von den allgemeinen Randbedingungen von Wehranlagen und im Besonderen dieses Projekts berichtet. Dabei werden die daraus resultierenden Strukturen vom Oberwasserrevisionsverschluss zur Baugrubenumschließung und dem eigentlichen Wehrkörper betrachtet. Die durchgängige Bearbeitung mit BIM bietet für diese Klasse von Bauwerken spezifische Chancen und Randbedingungen, deren Lösungsansätze hier gezeigt werden.

Viereth weir: advantages of continuous processing with BIM in the complex design of hydraulic steel structures
The movable structures on locks and weirs are components located at the interface between mechanical and civil engineering. The handling requirements of hydraulic steel structures are special. It starts with technical processing - different bearing conditions, different static systems and movements are to be considered; vibration may also be a challenge. Dealing with these conditions in a planning process makes hydraulic steel structures the most complex supporting structures. The following is a report on the general conditions relating to weirs and especially the given project. The resulting structures ranging from the upstream inspection gate to the construction pit confinement and the actual weir body are contemplated. The consistent application of BIM offers specific opportunities and conditions for this category of structures; approaches for solutions are described below.

An den etwa 90 Jahre alten Wehrwalzen von Hengstey- und Baldeneysee standen erstmals in ihrer Betriebszeit grundlegende Sanierungsarbeiten an. Hierzu werden die Walzen zunächst vollständig entschichtet, dann defekte Stahlbauteile ausgetauscht und anschließend ein neuer Korrosionsschutz aufgetragen. Zudem werden Antriebsketten erneuert und vorhandene Dichtungskonstruktionen ersetzt. Zu den Herausforderungen bei der Sanierung zählen u. a. voneinander abweichende Angaben in alten Statiken und Bestandsplänen, problematische Schadstoffgehalte in der alten Korrosionsbeschichtung sowie die Wiederherstellung eines dichten Anschlusses zwischen Walzen und Sohlbalken.

Rehabilitation of the roller drum gates at Lake Hengstey and Lake Baldeney
For the first time in their operating time of approximately 90 years, there was a major rehabilitation of the roller drum gates at the lakes Hengstey and Baldeney required. For this purpose, the roller drum gates were first completely decoated, then defective steel components were replaced and finally a new corrosion coating was applied. In addition, chains have been renewed and existing seal designs replaced. The challenges in the rehabiltation included divergent information in old statics and inventory plans, problematic pollutant levels in the old corrosion coating as well as a tight connection between the roller drum gates and the weir structure.

Das Wehr Horkheim befindet sich am Neckar und bildet gemeinsam mit der Schleuse, dem Kraftwerk und einem Hochwassersperrtor die stromaufwärts nächste Staustufe nach Heilbronn. Das Wehr selbst liegt am oberen Ende im Horkheimer Altneckar und wurde in den Jahren 1927-1929 errichtet.
Im Jahr 2008 wurde durch die WSV (Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes) auf Grundlage des altersgemäßen Bauwerkszustands beschlossen, eine Grundinstandsetzung des Wehrs vorzunehmen und dem Amt für Neckarausbau Heidelberg (ANH) die Planungshoheit bezüglich dieser Maßnahme übertragen.
Das ANH hat hierzu im Jahr 2008 die Planungsgemeinschaft aus den beiden Ingenieurbüros IRS Stahlwasserbau Consulting AG (Würzburg) und Weber-Ingenieure GmbH (Heilbronn) mit der Planung der Grundinstandsetzung beauftragt.
Die Planung erfolgte im Wesentlichen gemäß der DIN 19704 (Stahlwasserbau), DIN 18800 Teil 1-3 (Stahlbau, damals gültige Norm) und für die Fischbauchklappe nach EN 1993-1-1 für den Nachweis auf Ermüdung.

Horkheim weir on the Neckar River - general refurbishment
Horkheim weir is located on the Neckar River and represents - in combination with the lock, the power station and a flood control gate - the next upstream barrage towards Heilbronn. The weir itself is located at the upstream end in the Horkheim Altneckar river section. The weir was built from 1927 to 1929.
In 2008, the WSV (Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes [Federal Waterways and Shipping Authorities]) decided on a general refurbishment of the weir due to the structures age-related condition and transferred the planning authority for this project to the Amt für Neckarausbau Heidelberg (ANH [office for Neckar development, Heidelberg]).
For this purpose, the ANH commissioned the planning consortium consisting of the two engineering firms IRS Stahlwasserbau Consulting AG (Würzburg) and Weber-Ingenieure GmbH (Heilbronn) to plan the general refurbishment activities.
Planning was primarily based on DIN 19704 (Hydraulic steel structures), DIN 18800 Part 1-3 (Steel structures, applicable standard at that time), and EN 1993-1-1 for the fatigue analysis of the fishbelly flap.

In diesem Beitrag werden die Grundsätze der mehrstufigen Finite-Elemente-Modellierung für die Bemessung von Stahlverbindungen beschrieben. Der wesentliche Bestandteil der Bemessung durch finite Elemente ist die Validierung und Verifizierung des Modells und seiner Ergebnisse. Für Modelle mit Schalen- und Volumenkörpern handelt es sich um eine Untersuchung der Netzsensitivität. Bei der komponentenbasierten Finite-Elemente-Methode (CBFEM) werden die Stahlplatten mittels nichtlinearer Materialanalyse (MNA) untersucht. Ihre Tragfähigkeit im plastischen Zustand wird durch die Dehnungen begrenzt. Das Verhalten der Komponenten, z. B. von Schrauben, Ankerschrauben, Schweißnähten usw., wird durch die Einführung nichtlinearer Federn berücksichtigt, die das Verhalten der Komponenten in Bezug auf Anfangssteifigkeit, Zugtragfähigkeit und Verformungskapazität darstellen. Zur Erläuterung dieses Vorgehens wird ein Überblick über die Erfolgsgeschichte der Finite-Elemente-Analyse (FEA) in Stahlbauverbindungen zusammengestellt. Dieser Beitrag zeigt Unterschiede zwischen den forschungs- und bemessungsorientierten Modellen und den aktuellen Erkenntnissen in der Modellierung von Verbindungskomponenten. Beide haben ihre Berechtigung in weiterführenden Untersuchungen. Die Validierung und Verifizierung wird am Modell des Blockversagens aufgrund des Versagens für die Knotenblechverbindung und für die durch Biegemomente um beide Achsen belasteten Grundplatten dargestellt. Die Schlussfolgerung zeigt das Potenzial bei der Bemessung von Bauteilen, einschließlich ihrer Anschlüsse.

Component based finite element design of steel joints
This paper describes the principles of multi-level finite element modelling for design of structural steel joints. The internal part of the design by finite elements is the validation and verification of the model and its results. For models by shell and solid elements is mesh sensitivity study. In component bases finite element design (CBFEB) are the steel plates considered by geometrically and materially non-linear analysis (GMNA). Its resistance in elastoplastic stage is limited by strains. The behaviour of components, e. g. of bolts, anchor bolts, welds etc., is treated by introducing nonlinear springs representing its behaviour in term of initial stiffness, ultimate resistance and deformation capacity. To show this process a contribution is prepared, which summarises the history of achievements of finite element analyses (FEA) in structural steel connections. This paper shows differences of the research-oriented and design-oriented models and the currents trends in modelling of connection components. Both have their roles in advanced analyses. The validation and verification is demonstrated on model of block shear during potential failure mode for gusset plate connection and for the base plates loaded by bending moments to both axes. The summary shows the potential in design of elements including its connection.

Im Gespräch:
Im Gespräch mit Reiner Nagel zum Konvent der Baukultur 2020

Persönliches: Bernhard Hauke für Verlag Ernst & Sohn in Konvent der Baukultur 2020 berufen

Wettbewerbe: Deutscher Nachhaltigkeitspreis sucht Vorbilder der Transformation im Bausektor

Tagungen und Veranstaltungen: Verbundbau nach Eurocode 4 - Seminar wird Webinar
Münchener Kranbahntag 2020 - Planung, Bemessung und Ausführung am 24. September
Eurosteel Conference verschoben auf 1. bis 3. September 2021

Rezension: Rezension

Einen Besuch wert: Einen Besuch wert: RömerMuseum Xanten

ÖSTV news: Metallschutztage Korrosionsschutz und Brandschutz auf Oktober verschoben

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Zum Titelbild:
Im Norden von Bonn wurde die Kindertagesstätte “Rhein-Dampfer” nach dem sogenannten “Bonner Modell” des Städtischen Gebäudemanagements Bonn (SGB) errichtet. Bei der Planung legten das Büro rheintreuearchitekten, Köln und der Bauherr besonderen Wert auf Nachhaltigkeit. Die Gebäudeeinheiten wurden in Holzbauweise mit vorgefertigten Bauelementen realisiert. Mit einem energetischen Gesamtkonzept nach der aktuellen Energieeinsparverordnung (EnEV) wurde der Standard KfW-Effizienzhaus 55 erreicht, siehe Meldung S. 205 (©Foto: P. Prior).

Das Wasseraufnahmeverhalten von Fassadenkonstruktionen historischer Gebäude spielt für deren Dauerhaftigkeit eine wesentliche Rolle. Für die Bestimmung des Wasseraufnahmeverhaltens von Fassadenbaustoffen können nach dem Stand der Technik lokal Proben entnommen und im Labor untersucht werden. Im Hinblick auf den Denkmalschutz oder den Einfluss von Mörtelfugen bei Sichtmauerwerk ist diese Vorgehensweise nicht immer sinnvoll. In-situ-Messgeräte arbeiten zerstörungsfrei und direkt am Gebäude, liefern jedoch häufig nur beschränkt aussagekräftige Ergebnisse. Dieser Aufsatz enthält Teile der Ergebnisse der Dissertationsschrift Stelzmann [1] und Ansätze für die Abschätzung verschiedener Effekte, die In-situ-Prüfungen zum Wasseraufnahmeverhalten beeinflussen können. Hierzu zählen die Korrektur dreidimensionalen Saugens im Bereich des Randes der Benetzungsfläche, abweichende Wassertemperaturen oder vorhandene Startfeuchtegehalte der Fassadenbaustoffe. Nach physikalischer Herleitung wurden drei Fassadenkonstruktionen in einer umfangreichen Studie mit dem in [1] entwickelten Wasseraufnahmemessgerät insgesamt 274 In-situ-Einzelprüfungen untersucht. Die statistische Auswertung der Daten gibt einen Eindruck der jeweiligen Anteile der verschiedenen Effekte an der Messunsicherheit bei In-situ-Messungen.

In situ-measurement of the water absorption behaviour of facades - Evaluation of measurement results on three façade constructions.
The water absorption behaviour of façade constructions of historical buildings is an important aspect for their durability. To determine the water absorption coefficient of façade construction materials, samples can be taken on site and examined in the laboratory according to the state of the art. With regard to the protection of historical buildings or the influence of mortar joints in fair-faced masonry, this procedure is not appropriate in all cases. In situ measuring instruments work non-destructively and directly at the building, but often provide only limited results. This paper contains parts of the dissertation Stelzmann [1]. It contains approaches for the estimation of various effects that can influence in situ tests on water absorption behaviour. These include the correction of three-dimensional suction in the area of the edge of the wetting surface, varying water temperatures or initial moisture content of the facade materials. After physical derivation, three façade constructions were examined in a comprehensive study with the water absorption measuring instrument developed in [1]. The statistical evaluation of the data gives an indication of the respective proportions of the various effects of in situ measurements.

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Die Berechnung des bewerteten Norm-Trittschallpegels im Bau L'n, w erfolgt aktuell in der DIN 4109-2:2018 sowohl für den Massivbau als auch für den Holz-, Leicht- und Trockenbau unter Berücksichtigung relativ pauschaler Korrekturen für die flankierende Schallübertragung. Darüber hinaus unterliegen die derzeitigen Verfahren einigen weiteren gravierenden Beschränkungen des Anwendungsbereiches, die eine Überarbeitung der Verfahren wünschenswert erscheinen lassen. Basierend auf dem neuen vereinfachten Verfahren der DIN EN ISO 12354-2:2017 werden deshalb Berechnungsverfahren auf der Basis von Einzahlangaben vorgestellt, mit denen die direkte und die flankierende Trittschallübertragung, wie beim Luftschall, getrennt berechnet und anschließend aufsummiert werden. Hierdurch ergeben sich deutlich bessere Möglichkeiten, die tatsächliche Bausituation im Rechenmodell abzubilden und somit eine bessere Übereinstimmung zwischen dem prognostizierten und einem gemessenen Wert zu erhalten. Im Massivbau kann beispielsweise eine Vorsatzkonstruktion im Empfangsraum vor dem trennenden oder dem flankierenden Bauteil entsprechend ihrer schalltechnischen Wirkung berücksichtigt werden. Weiterhin können auch horizontale oder diagonale Übertragungssituationen oder die Trittschallübertragung von Treppen abhängig von der jeweiligen baulichen Situation berechnet werden. Die neuen Berechnungsverfahren ermöglichen damit eine wirtschaftlichere Dimensionierung der Bauteile.

New calculation method for impact sound transmission
In Germany, the weighted normalized impact sound pressure level, L'n, w, in both massive and lightweight buildings, is currently calculated according to DIN 4109-2: 2018. Although this approach takes flanking sound transmission into account, it only does so by applying general correction terms, which lead to serious limitations. In a more modern approach, based on the simplified model in DIN EN ISO 12354-2:2017, single number quantities are calculated for the direct and for each flanking impact sound transmission path separately and are then added up energetically. This later approach has many advantages over the former, and is therefore proposed here to be used in Germany as the “new calculation method" for impact sound transmission. This proposed approach leads to a significantly greater understanding and more accurate mapping of impact sound transmission in the actual building situation and thus results in an improved match between the predicted and the measured results. In massive construction, for example, a wall or floor lining applied on the separating or a flanking building element in the receiving room can be taken into account according to its acoustical properties. Furthermore, horizontal and diagonal transmission of floor impact sound and impact sound transmission from stairs can be calculated dependent on the actual construction details. The new calculation model thus enables dimensioning the building components more economically.

Mit ehrendem Gedenken an Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Fasold geschrieben
Für Räume, die eine mühelose und ungestörte Sprachkommunikation ermöglichen sollen, gelten erhöhte akustische Anforderungen. Als besondere Herausforderung hat sich hierbei eine Dämpfung der tieffrequenten Schallanteile erwiesen. Hierfür geeignete, genügend breitbandig wirksame Absorber wie Verbundplatten-Resonatoren belegen jedoch eine große Wand- oder Deckenfläche und sind für viele Anwendungen zu sperrig und teuer. Das hier vorgestellte, neuartige Modul, das allseitig stabil von einem nur teilweise perforierten Metallgehäuse umschlossen ist, weist demgegenüber nicht nur eine höhere Wirksamkeit auf, sondern eignet sich aufgrund seiner modularen Bauweise und geringer Herstellungskosten für eine Vielzahl von Raumtypen, auch für eine Nachrüstung bei laufendem Betrieb. Messwerte aus dem Hallraum und von ersten raumakustischen Sanierungen bestätigen die theoretischen Erwartungen und stellen eine praktikable Lösung für ein allgegenwärtiges Problem der Bauphysik in Aussicht.

Broadband sound absorber for rooms with special acoustic requirements
For rooms that should allow effortless and undisturbed speech communication, increased acoustic requirements apply. The damping of low-frequency sound components has proven to be a particular challenge. However, suitable absorbers with sufficient broadband effectiveness such as composite panel resonators occupy a large wall or ceiling area and are too bulky and expensive for many applications. In contrast, the new module presented here, which is enclosed on all sides by a partially perforated metal housing, is not only more effective but, due to its modular design and low manufacturing costs, is also suitable for a large number of room types, including acoustic renovation during ongoing operation. Measured values from the reverberation room and from the first room acoustic refurbishments confirm the theoretical expectations and hold out the prospect of a practicable solution to an omnipresent problem of building physics.

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In dieser Studie wird auf Grundlage einer Literaturanalyse der aktuelle Forschungsstand zu autochthonen Bauten und deren Beitrag zur klimagerechten Gestaltung der gebauten Umwelt auf globaler sowie regionaler Ebene ausgewertet und zusammengefasst. Dabei wird insbesondere der Einsatz und die Auswirkung von Vegetation im Außenraum, zur Anpassung an das Klima, analysiert. Laut diversen Studien zeichnen sich autochthone Bauten nicht nur durch einen schonenden Umgang mit Ressourcen aus, sondern tragen durch die sensible Eingliederung in den geographischen und topographischen Kontext auch einer bioklimatischen Gestaltungsdoktrin Rechnung. Zusätzlich werden anhand der Literaturauswertung bestehende Forschungslücken hinsichtlich der Themenstellung, insbesondere für den regionalen Kontext, identifiziert und formuliert. Die wissenschaftliche Analyse autochthoner Bauten ist im deutschen Raum noch unterrepräsentiert und erfordert weitere Untersuchungen.

Use and effect of vegetation in autochthonous buildings
Based on a literature analysis, this study evaluates and summarizes the current state of the art of autochthonous buildings and their contribution to a climate-responsive design of the building environment on a global and regional level. The use and the effect of green structures in outdoor spaces for climate adaption is analyzed in a focused way. According to various studies, autochthonous buildings are not only characterized by a responsible resource management, but also take into account a bioclimatic design doctrine through a sensitive integration into the geographical and topographical context. Furthermore, existing research gaps, especially for the regional context, will be identified and formulated on the basis of the literature evaluation. In Germany the scientific analysis of autochthonous buildings is still underrepresented and requires further research.

In dem vorliegenden Beitrag wird die Anwendung von VOC-Sensoren zur luftqualitätsgeführten Volumenstromregelung bei Dunstabzugshauben untersucht. Bei Koch- und Garprozessen müssen die VOC-Sensoren hohe Verunreinigungen sowie schnelle und teilweise sprunghafte Signaländerungen detektieren. Untersucht werden fünf unterschiedliche VOC-Sensoren von vier Herstellern. Durch Messungen werden die spezifischen Eigenschaften der VOC-Sensoren analysiert und untereinander verglichen. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass ein Vergleich der absoluten Sensorsignale nicht zielführend ist. Werden die Messsignale der einzelnen VOC-Sensoren als Prozentwerte bezogen auf die Differenz von maximalem und minimalem Messwert einer Zeitreihe dargestellt (normiert), weisen vier der fünf Sensoren bei gleicher Verunreinigungslast ähnliche Signalverläufe auf. Zwei VOC-Sensoren werden detailliert untersucht und zeigen einen plausiblen Signalverlauf bei Koch und Bratvorgängen, aber auch in einem Vorlesungssaal und in einem Büro.

Comparative investigation of VOC sensors:
In this article the use of VOC sensors for air quality-controlled volume flow control in extractor hoods will be examined. In cooking processes the VOC sensors have to detect high levels of contamination as well as rapid and sometimes sudden signal changes. Five different VOC sensors from four manufacturers are examined. The specific properties of the VOC sensors are analyzed and compared with each other by measurements. The measurements carry out that a comparison of the absolute sensor signals is not expedient. If the measurement signals of the individual VOC sensors are represented as percentages based on the difference between the maximum and minimum measurement values of a time series (standardized), four of the five sensors have similar signal curves with the same contamination load. Two VOC sensors are examined in detail and show a plausible signal course during the cooking processes, but also in a lecture hall and in an office.

Aktuell:
Bundesstiftung Baukultur und Bundesarchitektenkammer fordern Innovationsprogramm
Deutscher Fassadenpreis für Vorgehängte Hinterlüftete Fassaden (VHF)
Neubau einer Kita nach Bonner Modell
2. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction
FDB-Merkblatt zur Planung vorgefertigter Stahlbetonfassaden
FLiB begrüßt dichte Gebäudehülle im GEG

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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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