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Quartz, asbestos and chromium (VI) compounds can be found again and again in tunnel construction, especially quartz dust is an everyday companion at tunnel construction sites in Austria. The dusts from quartz, asbestos and chromium (VI) compounds are clearly carcinogenic, so measures to avoid and minimize dust exposure for employees are accordingly important. In the 2021 limit value ordinance, the limit value for fine quartz dust was reduced to 0.05 mg / m3, i.e. to a third of the previous value. Reaching this limit value represents a new challenge for everyone involved in underground projects, and the new RVS 09.01.53 is meant to provide a guideline for the planning of appropriate protective measures. The RVS 09.01.53 is expected to be published in autumn 2021.
Quarz, Asbest und Chrom(VI)-Verbindungen sind im Tunnelbau immer wieder anzutreffen, insbesondere Quarzstaub ist in Österreich alltäglicher Begleiter im Tunnel. Die Stäube von Quarz, Asbest und Chrom(VI)-Verbindungen gelten als eindeutig krebserzeugend, entsprechend wichtig sind Maßnahmen zur Vermeidung und Minimierung der Staubbelastung für die Arbeitnehmer. In der Grenzwerteverordnung 2021 wurde der Grenzwert für Quarzfeinstaub auf 0,05 mg/m3 herabgesetzt, d. h. auf ein Drittel des davor gültigen Werts. Das Erreichen dieses Grenzwerts stellt für alle an Untertageprojekten Beteiligten eine neue Herausforderung dar, zu deren Bewältigung die neue RVS 09.01.53 eine Hilfestellung und eine Anleitung zur Planung von Schutzmaßnahmen bieten soll. Die RVS 09.01.53 wird voraussichtlich im Herbst 2021 veröffentlicht.

The railway line from Graz to Klagenfurt, section Mittlern-Althofen/Drau, is part of the Austrian high-speed network and a partial section of the trans-European railway network (TEN in the EU, Pan-European corridor in the eastern countries). With the Koralmbahn line from Graz to Klagenfurt, capacity on the north-south connection Vienna-Tarvis will be considerably increased and the journey times noticeably shortened. The St. Kanzian tunnel chain is the most important part of the section Mittlern-Althofen/Drau in southern Carinthia, in the immediate vicinity of the tourist region of Klopeiner See/St. Kanzian. The St. Kanzian tunnel chain consists of six tunnels with lengths between 230 and 2, 100 m, which are under construction by various methods. Despite the short distances between the tunnels, the inhomogeneous geological conditions ranging from silty-sandy lacustrine sediments to phyllites are a great challenge. The topography also leads to consistently shallow overburden. The stated conditions lead to the necessity of extensive specialised civil engineering and ground improvement measures.
Die Eisenbahnstrecke Graz-Klagenfurt, Abschnitt Mittlern-Althofen/Drau, ist ein Bestandteil des österreichischen Hochleistungsstreckennetzes und Teilabschnitt der gesamt-europäischen Eisenbahnnetze (TEN in der EU, Paneuropäische Korridore in den Oststaaten). Mit der Koralmbahn Graz-Klagenfurt werden die Kapazitäten auf der Nord-Süd-Achse Wien-Tarvis deutlich angehoben und die Fahrzeiten spürbar verkürzt. Die Tunnelkette St. Kanzian bildet das Herzstück des Abschnitts Mittlern-Althofen/Drau in der Region Südkärnten in unmittelbarer Nähe zur Tourismusregion Klopeiner See/St. Kanzian. Die Tunnelkette St. Kanzian besteht aus sechs Tunnelbauwerken mit Längen zwischen 230 und 2.100 m, die in unterschiedlichen Bauweisen errichtet werden. Besonders herausfordernd sind die trotz der geringen Abstände zwischen den Tunneln inhomogenen geologischen Verhältnisse, die von schluffig-sandigen Stillwassersedimenten bis zu Phylliten reichen. Zudem ergibt sich aus der Topographie eine durchwegs geringe Überlagerung. Aus den oben genannten Rahmenbedingungen ergibt sich die Notwendigkeit von umfangreichen Spezialtiefbau- und Bodenverbesserungsmaßnahmen.

Stahlbau in der DDR
Im vorliegenden Beitrag wird ein kurzer Überblick über die Entwicklung der Stahlbaubetriebe in der DDR im Zeitraum 1945-1997 am Beispiel des Metallleichtbaukombinats gegeben. Die Entstehung, Entwicklung und Profilierung des Kombinats, realisierte Vorhaben und Auslandsaktivitäten, die Wende und der gemeinsame deutsche Markt sowie die Arbeit im Deutschen Stahlbau-Verband DSTV werden aus der Sicht des Zeitzeugen beschrieben.

Beiträge der Forscher des 21. DASt-Kolloquiums
Tragfähigkeit von Mischverbindungen aus normalfestem und höherfestem Stahl im Stahlbau
Eignung des Fügeverfahrens Schweißen für eine nachhaltige Instandsetzung bestehender Tragwerke aus alten Baustählen
Zur Querkrafttragfähigkeit von Stahlverbunddecken des Hochbaus

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Die EN 1993-1-2 sieht für die Bemessung von Stahlkonstruktionen im Brandfall unterschiedliche Nachweisformate vor. In diesem Beitrag wird eine Level 3-Analyse nach DIN EN 1993-1-2 anhand eines konkreten Beispiels vorgestellt. Die betrachtete Industriehalle mit einer Grundrissfläche von ca. 8000 m2, einer Höhe von 19,0 m und schweren Kranlasten von bis zu 200 t Nutzlast war für eine Feuerwiderstandsdauer von 30 min (R30) zu bemessen und nachzuweisen. Hierfür sollte die Einheits-Temperatur-Zeit-Kurve (ETK) [1] angesetzt werden. Vom Tragwerksplaner wurde die Heißbemessungssoftware VULCAN [3] eingesetzt und für die unabhängige Vergleichsrechnung durch den Prüfingenieur das Softwarepaket SAFIR [4]. Die maßgebenden Verbindungen wurden per Handrechnung nach DIN EN 1993-1-2, Anhang D nachgewiesen. Durch beide Berechnungen konnte eine ausreichende Feuerwiderstandsdauer von 30 min für die Stahlkonstruktion aufgezeigt werden, so dass auf einen konstruktiven Brandschutz der Stahlkonstruktion komplett verzichtet werden konnte. Der nachfolgende Beitrag beschreibt die Vorgehensweise bei der Bemessung und Prüfung, das angewandte Konzept der Teilmodelle und die Berechnung der maßgebenden Anschlüsse. Während der Berechnung zeigte sich, dass der Ansatz eines Vollbrandes mit einem Brandverlauf nach ETK - im konkreten Fall - nicht nur ein extrem unrealistisches Brandszenario darstellt, sondern auch zu erheblichen numerischen Schwierigkeiten bei der Tragwerkssimulation führte. Die Anwendung von “Worst-Case”-Naturbrandszenarien wäre hierfür vorzuziehen und würde mehr Erkenntnis über das tatsächliche Verhalten der Tragstruktur im Brandfall liefern.
Der Inhalt des nachfolgenden Beitrags wurde bereits auf verschiedenen Konferenzen vorgestellt und beruht auf den Quellen [10] und [11].

Fire design for steel structures - Level 3 application of an industrial building according to DIN EN 1993-1-2.
The paper presents a Level 3 application of EN 1993-1-2 [2] for an industrial building in Germany. Due to national building regulations the fire design of a large steel hall (8000 m2 area, 19,0 m height and heavy load cranes with service loads up to 200 t) had to be designed for R30 using the ISO-fire. The design was performed by using the software package VULCAN [3]. For independent checking the prove engineers used the software SAFIR [4] to partially reassess the building. The connections were designed via hand calculation according to EN 1993-1-2. Both designs show, that 30 minutes fire resistance could be achieved. During the fire design it became obvious, that, caused by the ISO-fire scenario [1], the structural response became highly non-linear, which complicated the assessment. The paper describes the process of design and prove engineering, the concept of sub-modeling, which was used for the design, and the design of main connections. A major experience of the project was that the application of Level 3 calculation methods in combination with the standard ISO-fire curve is suboptimal. The application of worst case realistic natural fires is preferable and will lead to a more detailed knowledge about the behavior of the structure in fire.

Im Rahmen des Forschungsprojektes P881 “Nachhaltige Büro- und Verwaltungsgebäude in Stahl und Stahlverbundbauweise“ werden von einem interdisziplinären Forschungsteam Planungshilfsmittel und Methoden für den Entwurf und die Bewertung dieser Gebäude entwickelt. Neben ökologischen und ökonomischen werden auch architektonische, soziokulturelle und soziotechnologische Kriterien berücksichtigt. Der Nutzen der Flexibilität und deren Bewertung bilden einen besonderen Schwerpunkt, da sich hieraus wesentliche Konsequenzen für die Baukonstruktionen und die spätere Vermarktungsfähigkeit der Gebäude ergeben.
Im folgenden Beitrag werden relevante Themen und Fragestellungen für den nachhaltigen Entwurf von Büro- und Verwaltungsgebäuden erörtert. Ausgehend von den verschiedenen Nutzungsformen, Entwicklungen und Trends der strukturellen Organisation von Bürogebäuden werden soziotechnologische und soziokulturelle Anforderungen formuliert. Es werden Strategien zur lebenszyklusorientierten ökonomischen Bewertung unter Einbeziehung der Wertschöpfungsrechnung beschrieben. Zu den baukonstruktiven Themenfeldern gehören die Einflüsse aus Fassade, Bauphysik, technischer Gebäudeausstattung und die Entwicklung nachhaltiger Tragstrukturen in Stahl- und Stahlverbundbauweise. Es werden die vorgesehenen Instrumente für die Planung von Tragwerksentwürfen und deren ökologische und ökonomische Bewertung vorgestellt.

Sustainable office buildings in steel construction.
Within the research project P881 “Sustainable office and administration buildings in steel and steel-composite construction” planning tools and methods for the design and evaluation of such buildings are being developed by an interdisciplinary research team. In addition to ecological and economic issues, also architectural, socio-cultural and socio-technological criteria are being considered. The benefit from flexibility and its evaluation constitute main aspects influencing the structure and the future marketability of the buildings.
Relevant topics and issues for sustainable design of office buildings are being discussed in this paper. Based on diverse ways of usage, development and trends in the structural organization of office buildings, socio-technological and socio-cultural requirements are formulated. Strategies for the life cycle-oriented economic evaluation are being described including an added value assessment. Related research fields in building construction such as façade, building physics, technical building equipment as well as the development of sustainable structures in steel construction are being discussed. The intended instruments for the planning phase of design concepts and their ecological and economic evaluation are being introduced.

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Bei der Bemessung von in Plattenebene beanspruchten Brettsperrholzträgern müssen Schubspannungen in den Brettlamellen und in den Kreuzungsflächen zwischen rechtwinklig miteinander verklebten Längs- und Querlagen berücksichtigt werden. Insgesamt werden dabei drei Versagensmechanismen unterschieden. Für den Nachweis der Tragfähigkeit müssen die Schubspannungen im Brutto- und im Nettoquerschnitt und in den Kreuzungsflächen berechnet und mit entsprechenden Festigkeiten verglichen werden. Zur Berechnung der Schubspannungen in Abhängigkeit des Trägeraufbaus werden analytische Lösungen vorgestellt und es wird eine vom Trägeraufbau abhängige effektive Schubfestigkeit unter Berücksichtigung der verschiedenen Versagensmechanismen angegeben. Zur Berechnung der Schubverformungen wird ein effektiver Schubmodul in Abhängigkeit des Trägeraufbaus vorgestellt, der Verformungsanteile in den Brettlamellen und in den Kreuzungsflächen berücksichtigt.

CLT-beams loaded in-plane direction - Part 1: Effective strength and stiffness properties for the shear design
In the design of CLT-beams loaded in-plane, shear stresses in the lamellae and in the crossing areas between orthogonally bonded boards of longitudinal and transversal layers need to be considered. A total of three different failure modes can be distinguished. For the design in the ultimate limit states, shear stresses in the gross and in the net cross section and shear stresses in the crossing areas need to be calculated and compared to respective strength properties. Analytical solutions for the calculation of shear stresses, taking into account the board width and the layup of CLT-beams, are presented. The effective shear strength of CLT-beams loaded in-plane is derived from the load carrying capacities of the different failure modes. For the calculation of the shear deformation an effective shear modulus is specified in dependence of the cross-sectional structure taking into account shear strain in the lamellae and in the crossing areas.

Das Potential der NMR-MOUSE® als mobiles zerstörungsfreies Messsystem im Bereich der Bauwerkserhaltung wird anhand zweier Beispiele erläutert. Das erste Beispiel behandelt den Feuchtetransport in Feinbetonen während im zweiten die Bestimmung der Schichtdicken ausgewählter Oberflächenschutzsysteme dargestellt wird.
Mit dem angewendeten Messsystem wurden aussagekräftige Feuchteprofile für Feinbetone bis in eine Messtiefe von 5 mm mit einer Ortsauflösung von 250 µm erstellt. Der zeitliche Verlauf der kapillaren Wasseraufnahme unterschiedlicher Feinbetone kann anhand dieser Feuchteprofile differenziert betrachtet und darüber der Einfluss von Polymerzugaben zum Bindemittel beurteilt werden.
Anhand von Tiefenprofilen wurden die Schichtdicken eines Modellsystems und zweier OS 11a-Beschichtungen zerstörungsfrei mit hoher Auflösung ermittelt. Die Messungen zeigen, dass Schichtdicken von ca. 50 bis 200 µm bei entsprechend gleichmäßigem Auftrag mit einer Standardabweichung von aufgerundet 5 µm bestimmbar sind.

Application of a mobile NMR sensor as a non-destructive measurement system in the field of maintenance.
The potential to use the NMR-MOUSE® as non-destructive analytical tool in building maintenance is demonstrated on two examples. The first one covers moisture transport through fine grained concrete matrices, whereas in the second one the NMR-MOUSE is used to determine the layer thickness of selected coating systems for concrete protection.
In using this NMR technique, significant moisture profiles have been determined in fine grained concrete matrices with a maximum measuring depth of 5 mm and a depth-resolution of 250 µm. The NMR technique also allows observing the time depended progress of capillary water uptake and evaluating the effects of polymer modifications of the concrete matrix.
Furthermore, the layer thickness of one model coating system and two OS 11a-coating systems were determined on the basis of depth profiles. The results show, that layer thickness between 50 and 200 µm can be determined with a standard deviation of about 5 µm.

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Für den Teilrückbau von Beton- oder Verbundbrücken wird oftmals die quer vorgespannte Fahrbahnplatte in Längsrichtung durchschnitten. Während eine Hälfte durch einen Neubau ersetzt wird, bleibt der Verkehr auf dem halben Bestandsüberbau aufrechterhalten. Aus statischen Gründen kann es erforderlich werden, die Quervorspannung in der Fahrbahnplatte über einen Zeitraum von wenigen Jahren zu erhalten. Der Beitrag stellt dazu ein Verankerungskonzept vor, das im Rahmen des Ersatzneubaus einer Autobahnbrücke in Verbundbauweise entwickelt wurde. Dabei verankert sich das glatte Stabspannglied über Verbund in einem neu eingebrachten Betonelement. Das System wurde in einem mehrstufigen experimentellen Programm entwickelt und durch theoretische Betrachtungen zur Verbundverankerung begleitet. Dabei wurden neben der statischen Verankerung auch zyklische Belastungen, Verbundkriechen und die Rissbildung untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass sich die Stabspannglieder (St80/105, 26 mm) auf einer Länge von 1,45 m vollständig in dem verwendeten hochfesten Vergussbeton verankern. Ohne Betrachtung rechnerischer Sicherheiten erfolgt die wesentliche Kraftübertragung auf wenigen Dezimetern. Zudem behandelt der Beitrag die baupraktische Umsetzung und Überwachung sowie spezifische zu beachtende Randbedingungen.

Temporary post-anchoring of bar tendons by bond - Development of an anchoring system for transversely pre-stressed deck-slabs
For the partial deconstruction of concrete or composite bridges, the transversely pre-stressed deck-slab is often cut through in the longitudinal direction. While one half is replaced by a new structure, traffic shall be maintained on the other half. For structural reasons, the transverse pre-stressing in the deck-slab is to be maintained for a limited period of time.
The paper presents an anchoring system in which the plain bar tendons are anchored via bond in a new concrete block that partially replaces the existing concrete. The system was developed for the replacement of a composite highway bridge in Germany. The results base on a multi-stage experimental program and theoretical considerations on bond anchorage. In addition to the static anchorage, cyclic loading, bond creep and cracking were considered.
The experiments show that complete anchorage of the bar tendons (St80/105, 26 mm) can be realized over a length of 1.45 m with the grouted concrete used. Without considering safety factors, the essential load transfer is achieved over a few decimeters. In addition, the paper deals with the practical implementation, surveillance, and structural boundary conditions to be considered.

Persönliches:
Hans-Ulrich Litzner 75 Jahre

Nachrichten:
Zementindustrie stellt sich umwelt- und klimapolitischen Herausforderungen

VÖB Konjunkturbarometer:
Stabile Auftragslage und positiver Ausblick trotz Corona

Für ein Gebäude mit Wandscheiben als aussteifenden lotrechten Bauteilen lässt sich für Biegebeanspruchungen mithilfe der Labilitätszahlen &agr;y2 und &agr;z2 auf einfache Weise beurteilen, ob eine Berechnung nach Theorie II. Ordnung erforderlich ist. Zum Nachweis von Verdrehbeanspruchungen ist der Aufwand erheblich größer. In den Normen und der Literatur sind Konstruktionsprinzipien angegeben, bei deren Einhaltung auf einen entsprechenden Nachweis verzichtet werden kann. Diese Regeln werden durch eine mechanisch anschauliche Ableitung ersetzt: Wenn bei einem für Biegebeanspruchungen genügend ausgesteiften Gebäude der Wölbradius größer als der Last-Trägheitsradius ist, kann auf weitergehende Nachweise nach Theorie II. Ordnung verzichtet werden, das Gebäude ist gegen Verdrehbeanspruchungen ausreichend ausgesteift.
Die Vorgehensweise ist durch Beispiele erläutert. Hinweise zu den Normen und baupraktische Angaben vervollständigen die Abhandlung.

Torsional stiffness by wall panels braced buildings
The bending stress of a building with wall panels of stiffening vertical components, can be assessed in a simple manner with the support of lability numbers &agr;y2 and &agr;z2 to verify whether a calculation according to theory II. order is required. The effort to verify twisting stress is considerably greater. The principal design is given in standard as well as in literature and can be dispensed with, in compliance to the supporting evidence. These rules are replaced by a mechanically illustrative derative: in case the warping radius is greater than the load-radius of gyration in a, for bending stress, sufficiently braced building, it is possible to dispense with further evidence. The building is braced sufficiently against torsional stress.
The procedure is illustrated by means of examples. Notes on the standard and practical construction details complete the treatise.

Ankergruppen in Beton kommen als Befestigungsmittel häufig am Rand zur Anwendung. Bei der Verbindung der Stahlanker mit der Montageplatte kommt es wegen des Lochspiels zu einer zufälligen Ankerstellung in den Durchgangslöchern der Montageplatte. Dadurch werden bei einer Querbelastung nicht alle Anker gleichzeitig aktiviert, was die Tragfähigkeit der Gruppenbefestigung beeinflusst. Bei randnahen Vierfachbefestigungen unter Querlast ist die für die Bruchlast ungünstigste Ankerstellung dann erreicht, wenn die randnäheren Anker zuerst belastet werden. Ausgehend davon berücksichtigt die derzeitige Bemessung nach ETAG 001 für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) ausschließlich die randnähere Ankerreihe. Unter anderem wird hier gezeigt, dass Versuche gängiger Geometrien mit ungünstigster Ankerstellung im Vergleich dazu wesentlich höhere Bruchlasten aufweisen.
Zu Beginn dieser Arbeit werden randnahe Vierfachversuche ungünstigster Ankerstellung mit der derzeitigen Bemessung verglichen. Anschließend werden Einzelversuche durchgeführt, um mittels elektronischer Speckle-Interferometrie (ESPI) die Beeinflussung des einzelnen Ankers auf die umgebende Betonoberfläche zu untersuchen. Abschließend zeigen Kraftflussüberlegungen einer finiten Elemente Simulation die Auswirkungen auf den inneren Spannungszustand.