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In Düsseldorf erfolgt in unmittelbarer Rheinnähe der Bau eines ca. 20 m × 36 m großen Regenklär-/Regenrückhaltebeckens, das rd. 13 m tief in den Baugrund einbindet. Der Baugrund im Bereich des Baufelds besteht aus fluviatilen Sanden und Kiesen, die von marinen Feinsanden unterlagert werden. Das Grundwasser bewegt sich innerhalb der stark wasserdurchlässigen Sande und Kiese und weist Schwankungen in Abhängigkeit vom Rheinwasserstand von bis zu 8 m auf. Zur Stützung der technisch wasserdichten, 80 cm dicken Schlitzwand wurden erstmals im Düsseldorfer Baugrund Staffelanker BBV-multibond eingesetzt. Durch den Einsatz der patentierten Multibond-Anker konnte nicht nur die Gesamtanzahl der Anker, sondern auch die im Zuge des Ausschreibungsentwurfs vorgesehenen zwei bis vier Ankerlagen auf eine Ankerlage oberhalb des bauzeitlichen Grundwasserstands reduziert werden. Zur Schaffung belastbarer Planungsgrundlagen und zum Nachweis der Tragfähigkeit der Multibond-Anker wurden im Zuge der Baumaßnahme umfangreiche Eignungsprüfungen durchgeführt.

Use of step anchors BBV-multibond in the subsoil of Düsseldorf
Currently a new stormwater retention tank is constructed nearby the river Rhine in Düsseldorf with dimensions of 36 m × 20 m. The average depth of the required excavation pit is about 13 m. In the area of the working panel, the general subsoil profil consists of fluvial sand and gravel underlain by marine fine sands. The groundwater flows through the porous sandy and gravelly aquifer. The fluctuation rate of the groundwater directly corresponds with the water level of the close by river Rhine and is up to 8 m. A waterproof diaphragm wall with a thickness of 80 cm is necessary for a dry excavation and construction of the tank-building. The patent multibond anchor system from the company BBV-Systems GmbH is used to ensure the stability of the diaphragm wall. In comparison of the basic design, which includes up to four layers of conventional grouted anchors, only one layer of multibond anchors, placed above the in-situ groundwater level, is needed to achieve similar stabilisation effects. Extensive performance tests were successfully carried out and documented during the execution process for the purpose of proving and verifying the load-bearing capacity of the multibond anchors compared to conventional grouted anchors within the subsoil in Düsseldorf.

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Das HZ/AZ-System wird weltweit als effiziente und robuste Stützwandlösung, vorzugsweise für Kaimauern im Hafenbau und als Stützwand bei tiefen Baugruben, eingesetzt. Diese Form einer kombinierten Wand wird aus der wechselweisen Anordnung von HZ-M-Profilen als Tragpfähle mit AZ-Profilen als Füllbohlen gebildet. Wird eine kombinierte Wand durch einen hohen Wasserüberdruck belastet, so ist dies für das Tragverhalten der Wand von Bedeutung. Die endgültige Lage der Tragpfähle führt zu einer tatsächlichen Wandgeometrie, die den Spannungszustand und somit auch das Tragverhalten der durch Wasserüberdruck beanspruchten Wandelemente beeinflusst. Zulässige Imperfektionen für das Einbringen einer kombinierten Spundwand werden zwischen den Vertragsparteien vereinbart. In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Auswirkung von Einbringimperfektionen auf das Tragverhalten sowie ein Modell zur Abschätzung des aufnehmbaren Wasserüberdrucks der Füllbohlen von HZ-M/AZ-kombinierten Wänden unter Berücksichtigung von Einbringimperfektionen vorgestellt.

The influence of driving imperfections on the water pressure resistance of HZ/AZ walls
The HZ/AZ wall system is widely used around the world as an efficient and robust retaining wall solution, mainly used in port structures and deep excavations. The system consists of alternating HZ-M king piles with or without intermediary double AZ sheet pile sections as infill sheets. If a combined wall is subjected to high water pressure, its load-bearing behavior and resistance is influenced. The final position of the piles leads to an actual wall geometry, which influences the state of stress and thus may also affect the load-bearing behavior of the wall elements subjected to water pressure. Permissible driving imperfections of a combined sheet pile wall are agreed between the contracting parties.This article presents studies on the effects of pile driving imperfections on the load-bearing behavior as well as a model for estimating the allowable water pressure of the intermediate piles of HZ/AZ combined walls, taking these pile-driving imperfections into account.

Um die Grundlagen für die in diesem Jahrzehnt erforderlichen Bauwerksprüfungs-, Planungs- und Baumaßnahmen für die Infrastruktur im Bereich der Wasserstraßen zu verbessern, wird seit Dezember 2018 das mit Forschungsmitteln des BMVI geförderte Projekt 3D HydroMapper für die Erfassung und Nutzung der 3-D-Scandaten von Bestandsbauwerken durchgeführt. Durch 3D HydroMapper sollen neuartige Positionierungs- und Routingverfahren in Verbindung mit einer aktiven Objektausrichtung der Sensorik genutzt werden, um BIM-fähige 3-D-Bauwerksdaten zu erzeugen. Erste Ergebnisse zeigen, dass durch die 3-D-Aufnahme von Bestandsbauwerken und Baustellen erhebliche Verbesserungen für alle Beteiligten erzielt werden können. Durch die mit einer innovativen Messplattform und einem speziellen Multi-Sensorsystem aufgenommenen Informationen können den Betreibern, den Planern und den ausführenden Bauunternehmen vollständige, zuverlässige und dreidimensionale Bestandsdaten und die daraus prozessierten Bestandsmodelle zur Verfügung gestellt werden.

Innovative methods for digital measuring of waterway structures
Since December 2018 the research project “3D HydroMapper”, funded by BMVI, is operated to improve the basic concepts of the data acquisition to be carried out in structural inspection, design and construction activities for waterway structures using scanned 3-D data. Based on 3D HydroMapper, novel positioning and routing methods in connection with an active object sensor alignment should be used in order to create BIM capable inventory data of structures. First results show that the 3-D scanning of structures and construction sites are very beneficial. Thanks to the information collected with the innovative measuring platform and a special multi-sensor system, the operators, planners and construction companies can be supported by complete, reliable and three-dimensional as-built data and their obtained BIM models.

Es wird über die Verlegung in offener Dükerbauweise gegenüber anderen Methoden des Dükerbaus berichtet. Die technischen Möglichkeiten und Vorteile gegenüber grabenlosen Verfahren werden erläutert. Als Beispiel hierzu dient der Bau des Dükers durch den Rhein zwischen den Orten Wallach und Ork im Rahmen der Zeelink-Leitung.

The culvert construction in the open construction: using the example rhine culvert Zeelink between the places Wallach and Ork
It is reported on the laying in open culvert construction compared to other methods of culvert construction. The technical possibilities and advantages over trenchless processes are explained. An example of this is the construction of the culvert through the Rhine between the villages of Wallach.

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Beim Studium historischer Erläuterungsberichte, wie bspw. zum Bau des Erfurter Flutgrabens in den Jahren 1890-1898, stößt man immer wieder auf die sog. “Kuttersche Formel” und damit auf die Frage, wer eigentlich der Namensgeber dieser hydraulischen Abflussformel war. In den allgemeinen, frei zugänglichen Quellen findet man hierzu nur begrenzte Hinweise, welche im Wesentlichen den wissenschaftlich-technischen Hintergrund erläutern. Unterzieht man sich aber der Mühe, die familiären Beziehungen über vier Generationen hinweg zu recherchieren, und hat man dabei noch das Glück, mit Samuel Kutter einen promovierten Physiker als Ururenkel zu finden, so kann man auch heute noch ein beeindruckendes Portrait von Wilhelm Rudolf Kutter nachzeichnen.

Wilhelm Rudolf Kutter - portrait of a hydraulic engineer
When studying historical explanatory reports, such as the construction of the Erfurt flood ditch between 1890 and 1898, one repeatedly comes across the so-called “Kuttersche Formula” and thus the question of who actually gave this hydraulic discharge formula its name. In the general, freely accessible sources, there are only limited references to this, which essentially explain the scientific and technical background. But if you take the effort to research family relationships over four generations and if you are lucky enough to find a doctorate in physics as a great-great-grandson in Samuel Kutter, you can still trace an impressive portrait of Wilhelm Rudolf Kutter today.

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Nachrichten:
Neue Nationalgalerie Berlin: Guten Morgen, du Schöne

Wettbewerbe:
Deutscher Architekturpreis 2021 entschieden

Veranstaltungen:
3DK-Seminar “Additive Fertigung von Keramik”

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Experimentell ermittelte Bruchlastwechselzahlen druckschwellbeanspruchter Betone weisen im Allgemeinen große Streuungen auf. Als Hauptursache wird die Streuung der tatsächlichen Probekörperdruckfestigkeit vermutet, da die im Ermüdungsversuch aufgebrachten Ober- und Unterspannungen stets auf die mittlere Druckfestigkeit bezogen werden. Demnach versagen Probekörper, die tatsächlich höhere Druckfestigkeiten besitzen, bei höheren Lastwechselzahlen als Probekörper mit geringeren tatsächlichen Druckfestigkeiten. Um diese Vermutung zu überprüfen, wird im folgenden Artikel ein Konzept zur stochastischen Berücksichtigung der Druckfestigkeitsstreuung bei der Herleitung von Versuchswöhlerkurven präsentiert. Das Konzept wird auf Grundlage umfangreicher Ermüdungsuntersuchungen an Betonen der Festigkeitsklassen C100/115 und C80/95 für Windenergieanlagentürme erarbeitet und führt in den durchgeführten Untersuchungen zu nahezu glatten streuungsbereinigten Versuchswöhlerkurven. Das deutet darauf hin, dass die ursprüngliche, in den Wöhlerkurven inhärente Streuung tatsächlich allein auf die Streuung der Druckfestigkeit innerhalb der untersuchten Betonchargen zurückgeführt werden kann. Die Anwendung dieses Konzepts grenzt sich zunächst auf die Randbedingungen ein, unter denen die experimentellen Untersuchungen durchgeführt wurden. In ergänzenden Untersuchungen werden die unter Betrieb herrschenden Feuchte-, Temperatur- und Frequenzbedingungen in einem Windenergieanlagenturm beleuchtet und mit den Bedingungen verglichen, unter denen die Laborergebnisse erzielt wurden. Abschließend wird für die untersuchten Betone ein Bemessungskonzept formuliert, welches die Anwendung der Wöhlerkurven gemäß fib Model Code 2010, inklusive einer angepassten Formulierung für die Bemessungsdruckfestigkeit bei Ermüdungsbeanspruchungen fcd,fat, empfiehlt.

Influence of compressive strength scatter on the fatigue resistance of concrete under compression
Experimentally determined load cycles to failure of concrete specimens under compression generally show a large scatter. The main cause is assumed to be the scatter of the real compressive strength, since the upper and lower stresses applied in the fatigue test are always related to the average compressive strength. Accordingly, specimens that really have higher compressive strengths fail at higher numbers of load cycles than specimens with lower real compressive strengths. In order to verify this assumption, the following article presents a concept for the stochastic consideration of compressive strength scatter in the derivation of S-N curves from tests. The concept is developed on the basis of extensive fatigue investigations on concrete of strength classes C100/115 and C80/95 for wind turbine towers and leads to almost smooth, scatter-corrected S-N curves. This indicates that the original scatter inherent in the S-N curves can be explained by the scatter of the compressive strength. The application of this concept is limited to the boundary conditions under which the experimental investigations were carried out. In supplementary investigations, the prevailing humidity, temperature and frequency conditions in a wind turbine tower during operation are investigated and compared with the conditions under which the laboratory results were obtained. Finally, a design concept is formulated for the investigated concretes, which recommends the application of the S-N curves according to fib Model Code 2010 including an adapted formulation for the design compressive strength at fatigue loads fcd,fat.

In den vergangenen Jahren nahm der Einsatz von nichtmetallischer Bewehrung im Bauwesen immer weiter zu. Vor allem in Deutschland lag dabei das Augenmerk der Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten hauptsächlich auf dem Einsatz textiler Bewehrungsstrukturen. Seit einiger Zeit gewinnen jedoch stabförmige Bewehrungselemente ebenfalls an Bedeutung. Um diese auch in Strukturen mit ermüdungswirksamen Belastungen einsetzen zu können, ist es erforderlich, deren Ermüdungsverhalten genauer zu untersuchen.
Der vorliegende Beitrag gibt daher einen Überblick über die Untersuchung von Carbonstäben unter Zugschwellbelastung. Neben der Erstellung von Last-Schwingspiel (S-N)-Linien und der Untersuchung der Resttragfähigkeit von Durchläufern werden auch die Stabdehnungen und Steifigkeiten während der Ermüdungsbelastung betrachtet. Letztendlich kann festgestellt werden, dass das Ermüdungsverhalten der Carbonstäbe, welche den Faserverbundkunststoffen (FVK) zugeordnet werden können, im Großen und Ganzen auch dem bekannten Ermüdungsverhalten von FVK entspricht.

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 4: fatigue behaviour - tensile fatigue of carbon rebars
During the last years, the use of non-metallic reinforcement in the building industry increased significantly. However, especially in Germany, the research focus was lied on textile reinforcement during the last two decades. But now rebars are taken into account as well. For the use of these reinforcing elements in structures, characterized by fatigue loading, the fatigue behaviour of carbon rebars has to be investigated.
In the presented study, the tensile fatigue behaviour of carbon rebars was investigated. Hereby, stress-number of cycles to failure (S-N) curves were created and residual strengths of runouts were examined. Furthermore, the elongation and stiffness of the rebars during fatigue loading were regarded. Finally, it can be stated that the fatigue behaviour of the carbon rebars, which can be assigned to fiber-reinforced polymers (FRP), also corresponds by and large to the known fatigue behavior of FRP.

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Im Beitrag wird die Reduktion des Schwindens von hochfestem Beton durch eine Wärmebehandlung untersucht. Betone werden wärmebehandelt, um die Erhärtung zu beschleunigen und ein frühes Ausschalen zu ermöglichen. Durch eine geeignete Wahl der maximalen Behandlungstemperatur, der Aufheiz- und Abkühlrate sollen Schädigungen des Betongefüges minimiert werden. Dies führt zu Wärmebehandlungsdauern von mehr als 24 h, was für eine serielle Fertigung von Betonfertigteilen zu lange ist. Für eine minimal kurze Wärmebehandlung wird auf eine Vorlagerungszeit sowie eine reglementierte Aufheizrate verzichtet, sodass das Aufheizen direkt nach dem Betonieren beginnt. Diese Verkürzung hat Einfluss auf das Schwindverhalten. Es wird hier an Prismen mit und ohne Stahlfasern sowie an Balken mit einem Stabstahlbewehrungsgrad von 1,8 % und 3,1 % untersucht. Alle Proben werden bei 80 °C und 60 % rel. Luftfeuchte für 1, 2, 4, 6 und 24 h wärmebehandelt. Proben ohne Wärmebehandlung dienen als Referenz. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Wärmebehandlungsdauer die Schwinddehnung deutlich reduziert wird. Sie wird zudem mit zunehmendem Bewehrungsgrad geringer. Um das Schwindverhalten in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung zu prognostizieren, werden datenbasierte Antwortflächen abgeleitet und validiert. Dabei steigt die Vorhersagequalität mit zunehmendem Betonalter.

Experiments on shrinkage reduction of high-performance concrete components by heat treatment
The paper investigates the shrinkage reduction of high-performance concrete by heat treatment. Concretes are heat treated to accelerate hardening and to allow early stripping. Damage to the concrete structure is to be minimized by a suitable choice of maximum treatment temperature, heating and cooling rate. This leads to temperature durations of more than 24 h, which is not suitable for a serial production of precast concrete parts. For a minimally short heat treatment, a pre-storage time and a regulated heating rate are omitted so that the heating starts directly after concreting. This shortening of the temperature duration has an influence on the shrinkage behavior. It is investigated here on prisms with and without steel fibers, as well as on beams with rebar ratios of 1.8 % and 3.1 %. All specimens are heat treated at 80 °C and 60 % relative humidity for 1, 2, 4, 6, and 24 h. Specimens without heat treatment serve as reference. The results show that the shrinkage strain is significantly reduced with increasing temperature duration. It also decreases with an increasing rebar ratio. In order to predict the shrinkage behavior as a function of temperature duration, data-based response surfaces are derived and validated. Thereby, the prediction quality increases with increasing concrete age.

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Aus ultrahochfestem Beton (UHPC) lassen sich extrem filigrane Strukturen errichten. Strukturoptimiert sind diese material- und ressourceneffizient. Die Querschnitte sind nicht mehr zwangsläufig massige Vollquerschnitte, sondern können beliebige Formen annehmen. Durch geometrische Ungenauigkeiten, die für bewehrte Bauteile aus Normalbeton inhärent im Teilsicherheitskonzept berücksichtigt werden, können bei sehr schlanken UHPC-Querschnitten die tatsächlichen Tragfähigkeiten überschätzt werden. Für eine Bemessung gegen Biegung (M) mit Längskraft (N) werden dazu M-N-Interaktionsdiagramme hergeleitet, welche die Materialmodelle der in Entstehung befindlichen DAfStb-Richtlinie “Ultrahochfester Beton” adaptieren. Es zeigt sich, dass in biege- und druckdominanten Dehnungsbereichen der Einfluss von geometrischen Ungenauigkeiten maßgeblichen Einfluss auf die Tragfähigkeit besitzt. Daher müssen bei der Herstellung von schlanken UHPC-Bauteilen die Anforderungen an die Qualitätssicherung höher ausfallen, z. B. durch eine qualitätsgesicherte automatisierte Vorfertigung. Alternativ sind konservativ reduzierte Querschnitte anzusetzen. Für hochbewehrte Bauteile wird zusätzlich der Ansatz von Nettoquerschnittswerten empfohlen.

M-N design for slender UHPC sections
Ultra-high performance concrete (UHPC) allows for extremely slender structures to be built. Due to structural optimization, these are material- as well as resource-efficient. Cross-sections are no longer solid and heavy, but become freely formable. Due to geometric inaccuracies - inherently considered by the partial safety factor concept for components made of normal strength reinforced concrete, the actual load-bearing capacities might be overestimated for very slender cross-sections made of UHPC. To design sections subjected to combined bending (M) and axial forces (N), M-N design charts are derived, which adapt the material models of the DAfStb guideline “Ultra-High-Strength Concrete” being currently developed. In bending- and compression-dominant strain regions, geometric inaccuracies decide on the load-bearing capacity. Therefore, the requirements for quality assurance, e.g. in lean production for fabrication of slender UHPC components must be higher. Alternatively, conservatively reduced cross-sections should be used. For highly reinforced components, the use of net sectional properties is strongly recommended.

Der Beitrag befasst sich mit dem gebetteten Spannbogen, einer neuartigen Unterstützungskonstruktion zur Erstellung einer freitragenden Gewölbebewehrung für die Tunnelinnenschale im bergmännischen Tunnelbau. Dabei wird der üblicherweise verwendete Tragbogen durch einen Spannbogen ersetzt, welcher sich über Abstandhalter gegen die Tunnellaibung verspannt und somit planmäßige Druckkräfte auf das Abdichtungssystem bzw. den Spritzbeton als Abdichtungsträger überträgt. Im Wesentlichen resultieren diese Druckkräfte aus dem Vorspannen des Spannrings und dem Eigengewicht der angeknüpften Bewehrung. Die Größenordnung dieser Druckkräfte wurde bisher lediglich überschläglich abgeschätzt. Im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen werden diese messtechnisch erfasst und hinsichtlich ihres Gefährdungspotenzials genauer beurteilt. Weiterhin wurden diverse Detailpunkte dieser Konstruktion im Labor untersucht.

The embedded prestressed arch, a new approach for self-supporting vaulted reinforcements
The paper discusses the embedded prestressed arch, a new approach for a free-spanned vaulted reinforcement in tunneling. In this approach, the usually used supporting arch is replaced by a prestressed arch, which is braced against the tunnel lining via spacers and thus transferring compressive loads to the sealing system. The compressive forces result from the prestressing of the arch and the dead weight of the attached reinforcement. The magnitude of these compressive forces has so far only been roughly estimated and was measured in the course of the investigations presented here and evaluated more precisely with regard to the hazard potential. Furthermore, various details of this construction are being investigated in the laboratory.

Die intensive Nutzung der Verbindungstechnik der Trockenfugen im Bereich der Türme von Windenergieanlagen und des Fertigteilbrückenbaus macht es notwendig, die Berechnungsmodelle dieser Verbindungen zu verbessern. Dieser Artikel beschreibt die Entwicklung eines Interaktionsmodells zur Bestimmung der Torsionstragfähigkeit unter Querkraft- und Biegebeanspruchungen an Kreisringsegmenten. Das Modell berücksichtigt nicht nur die Interaktion mit allen Beanspruchungszuständen, sondern auch die Wechselwirkung in den klaffenden Fugen durch die Biegebeanspruchung. Bisherige Modelle beschreiben die Tragfähigkeit der Kreisringsegmentfugen ungenügend oder lediglich ohne die Interaktion mit der Querkraft oder dem Biegemoment. Abschließend erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse der entwickelten Modellberechnungen mit numerischen Simulationen, der eine gute Übereinstimmung zeigte.

Advanced torsional bearing model of external prestressed circular ring segments with dry joints
The frequent application of dry joints as connection technology in the field of wind turbine towers and prefabricated bridge construction demands improvement of the calculation model of these connections. This article describes the development of an interaction model for the determination of torsional load-bearing capacity under shear forces and bending loads applied on circular ring segments. The model considers both the interaction with all loading conditions and the alternating effect of gaping joints due to the bending load. Previous models describe the load-bearing capacity of circular ring segment joints insufficiently or without considering interactions with shear forces or the bending moment. Finally, the results of the developed model are compared to numerical calculations showing satisfactory agreement.

Nachrichten:
Startschuss zur neuen Runde im Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft”!
BIM das Pubertier
Austarierte Lastpfade

Bücher:
Making of: Alles ist Bauen, ohne Bauen ist alles nichts

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Zum Titelbild:
Stahl-, Metall- und Komplettbauer planen und steuern komplexe Aufträge, die mit erheblichen Investitionen einhergehen. Diese anspruchsvolle Aufgabe transparent zu lösen, ist die Kernaufgabe der Branchenlösung ams.erp STEEL. Mit ams.erp STEEL ist ein durchgängiges Informationssystem verfügbar, das die Anwenderunternehmen zu allen kaufmännischen und technischen Fragen ihrer Projekte verlässlich informiert - und zwar in Echtzeit. Dabei reicht das abgedeckte Prozessspektrum von CRM, Vertrieb und Kalkulation über CAD-Integration bis hin zu Baustellenabwicklung sowie Querschnittsfunktionen wie z. B. DSTV-Standards und BIM-Integration. (Foto: ams.Solution AG)