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Applications of seismic measurements for the prediction of hazard zones are applied practice in many tunnel drives in rock mass today. Next to a large exploration range and accurate localisation of discontinuities, seismic data provide attributes for a comprehensive characterisation of the ground conditions. A good synchronisation of all technical components is required to obtain optimum data quality and quantity while the tunnel excavation is not obstructed thereby. Firstly, the signal source must feed as much energy as possible into the rock in a very short time. Secondly, continuity of the signal generation with constant quality and its precise timing by means of wireless data transmission also ensure a reliable measurement process. Artificial intelligence is used to determine the quality of the recorded data already in the tunnel and feedback is given to the user keeping the data quality high. From the tunnel site, recorded raw data can be transferred to a cloud, from where an authorised processor collects them, wherever in the world. An immediately started data processing delivers a result within an hour that includes a geological forecast of up to 150 m of heading, depending on the rock mass condition. In addition to data quality, the quality of the results is crucial. Therefore, techniques are currently under development using machine learning to correlate and analyse seismic attributes with geological properties. This should lead to a more objective evaluation of the geological forecast in the future.

Auf dem Weg zur Integration intelligenter Techniken für seismische Tunnelanwendungen
Seismische Messungen zur Gefahrenzonenvorhersage sind heute gängige Praxis in vielen Tunnelvortrieben. Neben einem großen Erkundungsbereich und der genauen Lokalisierung von Diskontinuitäten liefern seismische Daten eine umfassende Charakterisierung des Gebirges. Um eine optimale Datenqualität und -quantität während des Tunnelvortriebs störungsfrei zu erhalten, ist eine gute Synchronisation der Technik erforderlich. Erstens muss die Signalquelle in kürzester Zeit möglichst viel Energie in das Gestein einspeisen. Zum anderen sorgen die Kontinuität der Signalerzeugung mit konstanter Qualität und deren präzises Timing durch die drahtlose Datenübertragung für einen zuverlässigen Messvorgang. Künstliche Intelligenz bestimmt die Qualität der aufgezeichneten Daten bereits im Tunnel und gibt dem Anwender ein Feedback, um die Datenqualität hochzuhalten. Von der Tunnelbaustelle können die aufgezeichneten Rohdaten in eine Cloud übertragen werden, aus der ein autorisierter Benutzer sie abholt, egal wo auf der Welt. Eine sofort gestartete Datenverarbeitung liefert innerhalb einer Stunde ein Ergebnis, das je nach Gebirgsbeschaffenheit eine geologische Prognose von bis zu 150 m Vortrieb enthält. Neben der Datenqualität ist auch die Qualität der Ergebnisse entscheidend. Daher werden derzeit Techniken entwickelt, die mittels maschinellen Lernens die seismischen Attribute mit geologischen Eigenschaften korrelieren und analysieren. Dies soll in Zukunft zu einer objektiveren Bewertung der geologischen Vorhersage führen.

This paper describes the design and construction of a high-rise steel building in Bucharest. The steel structure was designed according to the recently adopted Eurocodes and its performance was investigated using advanced techniques, including seismic performance-based methodology and wind tunnel tests. Robustness under extreme loading conditions was also investigated. The ECCS awarded the project a European Steel Design Award in 2007.

This paper describes the design and construction of a high-rise steel building in Bucharest. The steel structure was designed according to the recently adopted Eurocodes and its performance was investigated using advanced techniques, including seismic performance-based methodology and wind tunnel tests. Robustness under extreme loading conditions was also investigated. The ECCS awarded the project a European Steel Design Award in 2007.

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As part of the project “PPP Ostregion Paket 1”, a tunnelling project is being constructed on the basis of a performance specification for the first time in Austria, with the entire geological risk being borne by the contractor. The two-tube Tradenberg tunnel, each tube carrying one traffic direction, is in the S1-West section of the 51 km long Y-Trasse to be constructed by the consortium Bonaventura. The overall length of the tunnel is 2,457 m or 2,423.5 m, of which 1,403.6 m or 1,359 m are to be mined underground. The entire section is to open for traffic in early 2010. The contract model has the effect of transferring competence to the contractor. This opens a wide range of organisational possibilities for the construction consortium, but accompanied by an enormous increase in responsibility and commercial risk.

Im Rahmen des Projekts "PPP Ostregion Paket 1" wird erstmalig in Österreich ein Tunnelbauvorhaben auf Basis funktionaler Leistungsvorgaben realisiert, bei dem auch das gesamte geologische Risiko im Verantwortungsbereich des Auftragnehmers liegt. Der zweiröhrige, im Richtungsverkehr geführte Tradenbergtunnel, ist ein auf der S1-West liegender Teilabschnitt der vom Konsortium Bonaventura zu errichtenden 51 km langen Y-Trasse. Die Gesamtlänge des Tunnels beträgt 2.457 m bzw. 2.423,5 m, wovon auf die bergmännische Bauweise 1.403,6 m bzw. 1.359 m entfallen. Der gesamte Streckenabschnitt soll im Frühjahr 2010 in Betrieb gehen. Durch das Vertragsmodell findet eine Kompetenzverlagerung in Richtung des Bauausführenden statt. Dem Bauausführenden eröffnet sich dadurch ein weites Spektrum an Gestaltungsmöglichkeiten, dieses wird jedoch begleitet von einem enormen Zuwachs an Verantwortung und wirtschaftlichem Risiko.

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The Committee on the Design, Construction and Production of Aesthetic Architecture, established by the Japanese Society of Steel Construction (JSSC), has for a long time stood for the promotion of appealing architecture - particularly in steel-glass structures. Such aesthetic architecture, despite being very modern, often expresses the tradition of the particular location and its culture. The choice of structural configuration is one of the tools for achieving relevant architecture. This paper, introducing attractive and innovative steel structures combined with glass, shows several examples typical of this trend in Japan.

In diesem Beitrag wird ein Abriß der 100jährigen Geschichte dieses technisch-wissenschaftlichen Vereins gegeben. Es folgen eine Beschreibung der heutigen Vereinsstruktur und eine Schilderung seiner Arbeitsbereiche - Foschungsförderung, Bearbeitung von und Mitwirkung an Regelwerken, Veranstaltungen und Veröffentlichungen, Schulung und Bauberatung. Die Rolle des Deutschen Beton-Vereins für die Entwicklung des Betonbaus und ein Ausblick auf die künftigen Aufgaben im Lichte der Veränderungen in der Bauwirtschaft bilden den Abschluß.

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Tunnels within primary road networks are complex systems. The prerequisite of a good level of service is the seamless interaction of the various tunnel components (structural elements and technical equipment). Due to their heterogeneous nature, electrical and structural components are subject to divergent aging processes which require recurring maintenance procedures and rehabilitation measures. Considering the diversity of specifications and requirements among electrical/mechanical and structural components, it is evident that there is a considerable mismatch of maintenance cycles among them. Hence, tunnel asset management faces the challenge to develop strategies to integrate both the necessary functional integrity of the individual components over their respective lifecycle and the requirement of an optimized management for the overall system. Yet, the synchronization of measures towards maximizing system availability must not contradict positive wear-and-tear contingencies of the various tunnel components. Evidence based forecasting and reliability centred decision models are key elements of modern life cycle management. They must include interdependencies between the diversity of components and their manifold maintenance cycles.
Verkehrstunnel sind komplexe Systeme, die erst in einem gut abgestimmten Zusammenwirken unterschiedlichster Komponenten einen sicheren und verfügbaren Verkehrsweg gewährleisten. Diese teils sehr heterogenen elektromaschinellen und baulichen Komponenten unterliegen eigenen Alterungsprozessen, die wiederkehrender Erhaltungsmaßnahmen bedürfen. Die Mannigfaltigkeit der Eigenschaften und Anforderungen an elektromaschinelle und bauliche Komponenten setzt sich auch in sehr ungleichen Erhaltungszyklen fort. Ein zeitgemäßes Lifecycle-Management kommt an datenbasierten Zustandsprognosemodellen und zuverlässigkeitsorientierten Entscheidungsmodellen, welche die Wechselwirkungen der im Verkehrstunnel vorhandenen Gewerke und deren divergierenden Maßnahmenzyklen abbilden, nicht vorbei. Das Asset Management steht dabei vor der Herausforderung, Strategien zu entwickeln, die sowohl dem notwendigen Funktionserhalt der Einzelkomponenten über deren jeweiligen Lebenszyklus als auch dem Anspruch einer optimierten Bewirtschaftung des Gesamtsystems gerecht werden. Eine Synchronisierung von Maßnahmen im Sinne einer maximierten Verfügbarkeit darf jedoch nicht auf Kosten nicht ausgeschöpfter Abnutzungsvorräte gehen.

At the preliminary design stage for a highway bridge 81 m long, a three-span continuous girder, including a span of about 30 m, is preferable from the point of construction cost. Generally, the concern is that girder bridges with spans of 30 m, which have a fundamental natural frequency of about 3 Hz, have large traffic-induced vibrations due to the coupling dynamic response with heavy vehicles having a bouncing natural frequency of about 3 Hz. Furthermore, large traffic-induced vibration in girder bridges causes low-frequency sound (LFS) as one of the environmental vibration problems. Two kinds of girder bridge with a length of 81 m - a concrete hollow slab bridge and an eight-girder steel bridge with the same spans - are proposed. For assessing the low-frequency sound radiated from bridges, firstly, the traffic-induced vibrations of two kinds of girder bridge are compared with each other by analysing the coupling dynamic response of bridges due to moving heavy vehicles in a dynamic system.

Neue interessante Verbundquerschnitte aus Stahlbeton und Baustahl im Hoch- und Brückenbau führen unter Berücksichtigung konstruktiver, fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte zu einer liegenden, d. h. randnahen Anordnung von Kopfbolzendübeln. Infolge des geringen Abstands der Dübelreihe zum freien Plattenrand ergeben sich gegenüber stehenden bzw. randfernen Kopfbolzen unterschiedliche Bettungseigenschaften der Dübel im umgebenden Stahlbeton und somit auch ein abweichendes Trag- und Ermüdungsverhalten der Verbundfuge. Im Hinblick auf zukünftige Anwendungen von liegenden Kopfbolzendübeln werden auf Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen einfache Bemessungs- und Konstruktionsregeln für den Nachweis der Verbundfuge unter ruhendem Querschub, ruhendem Quer- und Längsschub und nicht ruhendem Längsschub vorgestellt.

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Die Leistungsfähigkeit moderner Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton wird maßgeblich durch das Trag- und Verformungsverhalten sowie das Verformungsvermögen der Verbundfuge mitbestimmt. Die weitere Entwicklung hinsichtlich der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit verlangt ein tieferes Verständnis der Tragmechanismen, um auch die Verformungen und Verformbarkeiten der Tragelemente besser berücksichtigen zu können. Dabei haben die Verbundmittel und ihre Nachgiebigkeit eine enorme Rolle für das Trag- und Verformungsverhalten der Verbundkonstruktionen. Neben den Verschiebungen parallel zur Verbundfuge, die in den bestehenden Untersuchungen zur Theorie des verschieblichen Verbundes berücksichtigt werden, sollen auch die Abhebungen zwischen den Fügepartnern in die Untersuchungen eingehen. Das neuartige Berechnungsmodell von Verbundträgern wird zunächst auf die elastische Verformbarkeit von Kopfbolzendübeln aufgebaut. Das Bemessungsmodell mit seinen relevanten Parametern wird erläutert. Die Lösungsergebnisse werden mit Versuchsergebnissen und Simulationsberechnungen verglichen.

Load bearing and deformation behavior of bonding joints with elastic composites.
The performance of modern composite structures made of steel and concrete is decisively influenced by the bearing and deformation behavior as well as the deformation capacity of the composite joint. Further development with regard to safety and efficiency requires a deeper understanding of the load transfer mechanisms in order to respect the deformations and deformability of the load bearing elements more accurately. The composite connectors and their ductility decisively affect the load bearing and deformation behavior of the composite structures. In addition to the displacement parallel to the composite joint, which is taken into account in the existing investigations on the theory of the elastic composite action, the uplift between the composite partners should also be included in the investigations. The new calculation model of composite beams is primary designed for the elastic deformability of headed studs. The design model with its relevant parameters is explained. The calculated results are compared to test results and the numerical simulations.

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Der folgende Beitrag ist eine Kurzfassung der Dissertation “Tragverhalten von einschaligem Natursteinmauerwerk unter zentrischer Druckbeanspruchung”. In einer der nächsten Ausgaben werden ausgewählte Aspekte detaillierter vorgestellt.
Mauerwerk ist eine alte Konstruktionsweise, die ohne großen technologischen Aufwand hergestellt werden kann. Allerdings ist die Materialantwort auf mechanische Beanspruchung äußerst komplex, so daß allgemein gültige und technisch anerkannte Formeln zur Berechnung der Druckfestigkeit von Natursteinmauerwerk bis heute nicht existieren. Die Kenntnis der Druckfestigkeit ist aber die Voraussetzung für eine substanzschonende und denkmalgerechte Instandsetzung historischer Mauerwerkskonstruktionen.

Das vorgestellte Spaltenmessgerät ermöglicht ein schnelles und gleichzeitiges Messen von drei Komponenten der relativen Rissbewegung des Bauwerks in einem lokalen Koordinatensystem.

Die nachfolgenden Darlegungen zeigen die Ergebnisse der baustofflichen und statisch-konstruktiven Untersuchungen zur Entwicklung von neuartigen Plattenelementen aus Polymerbeton. Hierbei handelt es sich um eine Gemeinschaftsarbeit des Fachbereiches Bauingenieurwesen der Universität Rostock und dem Mineralgußzentrum Neubukow. Das Ziel der baustofflichen Betrachtungen bestand in der kennwertorientierten Analyse des Werkstoffes Polymerbeton. Dazu gehörte die Optimierung der Mischung aus einem polymeren Bindemittel mit einem mineralischen Zuschlag sowie die Ermittlung mechanischer temperaturabhängiger Festbetonkenngrößen. Im Rahmen der statisch-konstruktiven Untersuchungen wurde das Tragverhalten von Plattenstreifen unter Kurzzeit- und Dauerlast untersucht. Die so gewonnenen Ergebnisse bildeten die Grundlage zur Erarbeitung eines Nachweiskonzeptes. Das Ergebnis ist eine 3,5 cm dicke dauerbeständige, oberflächenfertige sowie vermarktungsfähige Balkonbodenplatte.

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Der Beitrag nimmt Bezug auf die Frage, inwieweit aus Sicht der Tragwerksplanung der rasante Fortschritt im Bereich des 3D-Drucks auch auf die Verbindungstechnik im Bauwesen (Metallbau) übertragen werden kann und welche neuen Möglichkeiten sich für den Tragwerksplaner hieraus ergeben. Dabei hilft der Ansatz der digitalen Fabrikation, nämlich Entwurf und Berechnung digital parametrisch vorab bereits so aufzuarbeiten, dass die 3D-Geometrien dann direkt vom 3D-Drucker eingelesen werden können - von der frühen Entwurfsphase bis hin zur Werkbank ist alles vernetzt. Je nach Projekt lassen sich Freiformen wirtschaftlich programmieren, da auch Verschraubung und weitere Anschlusselemente zu benachbarten Konstruktionsschichten direkt mit integriert werden können und somit Fabrikationsschritte reduzieren. Derzeit gibt es erst wenig mit 3D-Printknoten gebaute Beispiele, von denen einige temporäre Projekte hier beschrieben werden. Ebenfalls werden erste axiale Zug- und Dreipunktbiegeversuche an Kunststoffproben ohne und mit Faserverstärkung samt ihrer beobachteten Versagensformen vorgestellt. Aus Sicht des Metallbaus sind noch viele offene Fragen zu Materialfestigkeit, Dauerhaftigkeit, Langzeit-Witterungsbeständigkeit und Brandschutz solcher 3D-Druckteile zu erforschen, damit geeignete Materialien und verlässliche Druckprozesse in der nahen Zukunft auch bauaufsichtlich zugelassen werden können, um eine breitere Praxisanwendung zu ermöglichen.

Load-carrying 3D printed nodes for connecting metal members
This contribution takes reference to the question from a structural design point of view how rapid advances in 3D printing might be also transferred to the domain of structural connection design in buildings (metal construction) and which new opportunities may follow for the designing structural engineer. In this context, the approach of digital fabrication, design and calculations is proofing useful namely via a digital software parametric design, where 3D geometries can directly be processed by the 3D printing device - a seamless link from early design all the way to the work bench. Dependent on the project, also free-form structures might be programmed economically, because also screwing and other connecting parts to adjacent construction layers can directly be integrated, hence reducing fabrication steps. Currently only few built examples with 3D printed nodes are available, with some temporary ones described further below. In addition, initial axial tension and three- point- bending tests for synthetic probes without and with fiber reinforcement are presented, including their observed failure modes. From a metal construction point of view therefore a variety of open questions related to material strength, durability, long-term weather resistance and fire protection of such 3D printed nodes need to be researched further, such that suitable materials and reliable printing processes in the near future can also be officially approved by the building authorities to allow for broader industry applications.

Bei den Planern von tragenden Bodenplatten von Tiefgaragen herrscht derzeit eine gewisse Verunsicherung: auf der einen Seite wird auf Planerseite versucht, durch strenge Vorgaben an die zulässigen Rissbreiten und Ansatz des späten Zwangs den Vorgaben an Wasserundurchlässigkeit und Dauerhaftigkeit gegenüber einer Chloridbelastung gerecht zu werden. Dies führt zu meist hohen Bewehrungsgraden, wie eine Parameterstudie im Rahmen dieses Papers aufzeigt. Zum anderen ist der Planer angehalten, wirtschaftlich zu planen. Einen möglichen Ausweg aus diesem Dilemma stellen die im Entwurf des DBV-Merkblatts Parkhäuser und die in der WU-Richtlinie dargestellten Entwurfsgrundsätze (EGS) dar: bei Ansatz des EGS “Risse planen” kann z. B. durch gezielte Anordnung von Sollriss-Elementen und einer abgestimmten Bewehrungsanordnung Mindestbewehrung eingespart werden. Ein weiterer beleuchteter Aspekt dieses Beitrags ist die Überprüfung der Chloriddichtheit von unterschiedlichen Betonen. Dabei zeigt sich, dass der in der Norm gewählte deskriptive Ansatz, durch hohe geforderte Betondruckfestigkeiten auch eine hohe Dauerhaftigkeit sicherzustellen, nicht zielführend ist. Es ist vielmehr zu empfehlen, bei Wahl eines geeigneten Bindemittels die Betonfestigkeiten möglichst zu reduzieren.

Load bearing base plates of underground car parks - Aspects in the planning and possibilities for an effective reinforcement design
There is a certain insecurity existent among planners of load bearing base plates for underground car parks: on the one hand they try to meet the requirements in regard to water impermeability and durability against chloride exposure by fulfilling strict requirements in regard to maximum crack width and late restraints. This leads to high reinforcement contents of the base plates, as shown in a parameter study. On the other hand the planner is obliged to plan economically. A possible way out of this dilemma is shown in the draft of the DBV fact sheet “Car Parks” and the watertight guideline: the design principle (EGS) “planning cracks” allows the reduction of the minimum reinforcement by e. g. targeted placement of crack-inducing elements and reinforcement design. Another discussed aspect of this paper is to verify the tightness against chloride ingress of different concrete mixtures. It is proven that the approach of the standard to ensure the durability by using high strength concrete is not constructive. It is rather to suggest to reduce the strength of the concrete with choosing a suitable binder.

Im vorliegenden Aufsatz werden Entwurf und Berechnungsansatz von zwei Glasstützen eines dreiseitig verglasten Bauwerks der Innenstadt von Göppingen aufgezeigt. Die Glasstützen sind zum ersten Mal in der Bundesrepublik Deutschland als tragende Bauteile realisiert worden. Sie bestehen aus jeweils einem Schwert und aus zwei Flügeln, die kreuzförmig daran angeschlossen sind. Beide Elemente bestehen aus Verbundsicherheitsglas, aus jeweils drei teilvorgespannten Scheiben. Nach einer kurzen baukonstruktiven Beschreibung werden die statischen Nachweise, der Tragfähigkeit der Stützen, der Resttragfähigkeit der Stützen und des Gesamttragwerks bei möglichen Schadensszenarien der Tragelemente, erläutert. Durch dieses Projekt wird die Anwendung von Glas für primäre Tragglieder vom Gebäude belegt.

Der Werkstoff Glas ist in den letzten Jahren zu einem sehr wichtigen und verbreiteten Baustoff geworden. Nachdem Glas bis dahin in erster Linie als transparentes raumabschließendes Element verwendet wird, erfolgt in jüngster Zeit vermehrt der Einsatz als eigentliches Tragelement. In einer Einführung werden die verschiedenen Glassorten sowie Spezialgläser näher beschrieben. Diese Einführung ist sowohl für den Architekten als auch für den Bauingenieur interessant. Es wird auch kurz auf die Bemessung von Glas eingegangen, indem die gegenwärtige Technik aufgezeigt wird und Hinweise auf neuere Methoden gegeben werden. Ferner wird auf den Entwurf von europäischen Normen eingegangen. Nach einer Umschreibung des Begriffs tragendes Glas anhand des Eurocodes 1 werden einige Beispiele von Bauten, wo tragendes Glas Verwendung findet, beschrieben. Es sind Objekte, an denen der Autor selbst mitgewirkt hat.