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Titelbild: Bautechnik 7/2019Bautechnik7/2019Titelbild

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Zum Titelbild: Vom 3D-Laserscan zum BIM-Modell - Ein Erfahrungsbericht aus dem Stahlbrückenbau
Im Zuge der Instandsetzungsplanung eines historischen Hochbahnviaduktes in Hamburg wurden vom Ingenieurbüro Grassl die derzeitigen Möglichkeiten der Digitalisierung im Bauwesen untersucht. Im Vordergrund der Untersuchung stand die Erfassung der Geometrie des bestehenden Brückenbauwerks mit einem 3D-Laserscan, die Verarbeitung der resultierenden Punktwolke zu einem virtuellen Bauwerksmodell (BIM-Modell) und schließlich die Ableitung eines statischen Modells aus dem BIM-Modell. Lesen Sie auf den Seiten 564-571 den praxisnahen Erfahrungsbericht aus dem Ingenieurbüro Grassl über ausgewählte Anwendungsfälle der BIM-Methodik. (Foto/Abb.: Grassl)

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Inhalt: Bautechnik 7/2019Bautechnik7/2019Inhalt

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Krispel, Stefan; Peyerl, Martin; Maier, GeraldErhöhung der Sicherheit und Energieeinsparung in Tunnelbauwerken durch Optimierung der Materialauswahl von FahrbahndeckenBautechnik7/2019499-508Aufsätze

Kurzfassung

Dauerhaftigkeit und Langlebigkeit von Fahrbahndecken aus Beton sind allgemein bekannt. Aufgrund dieser Eigenschaften ist, bei Beachtung der wesentlichen Konstruktions- und Herstellungsprinzipien, der Instandhaltungs- bzw. Instandsetzungsbedarf sehr stark reduziert. Dies führt zur Vermeidung von Verkehrsstörungen bzw. Verkehrsstaus und deren Folgekosten. Daneben existieren noch weitere positive Eigenschaften des Betons, welche sich über die gesamte Nutzungsdauer der Betondecke verstärkt auswirken, jedoch weniger bekannt sind. Dies wären u. a. der geringere Kraftstoffbedarf (und damit verbunden eine Reduktion der CO2-Belastung) von Lastkraftwagen aufgrund der nicht verformbaren Betondecke, die Aufnahme und Speicherung von CO2 im erhärteten Beton und Vorteile infolge der hellen Oberflächen des Baustoffs. Ein Forschungsprojekt der Smart Minerals GmbH beschäftigt sich mit dem Aspekt der Helligkeit des Werkstoffs Beton in Fahrbahndecken von Tunnelbauwerken. Durch die guten lichttechnischen Eigenschaften des Betons und die daraus resultierende erhöhte Helligkeit von Fahrbahn und Tunnelwand lässt sich das subjektive Sicherheitsgefühl der Verkehrsteilnehmer erhöhen und der für eine adäquate Beleuchtung notwendige Energieaufwand beträchtlich senken. Um die geforderte Leuchtdichte der Fahrbahn sicherzustellen, benötigen Betonfahrbahnen weitaus geringere Lampenleistungen. Dabei kann theoretisch die Lampenleistung gegenüber Asphaltbelägen um zwei Drittel reduziert werden.

Enhancing safety whilst saving energy in tunnels due to an optimised choice of road surface materials
The durability and longevity of concrete pavements is well known everywhere. Due to these characteristics the overhaul and maintenance requirements, provided the major construction and production principles are respected, are sharply reduced. This results in a prevention of transport disruptions respectively traffic jams and their subsequent costs. However, there are many more positive characteristics of concrete, which become more and more effective during the entire operating life of concrete surfaces, which are widely unknown. Among other things, concrete pavements can reduce the fuel consumption of lorries (resulting in a reduction of CO2 emission), due to non-deformable pavements. Furthermore hardened concrete is able to absorb and store CO2 and there are advantages caused by the bright surface of the material. The Smart Minerals GmbH examines the aspect of brightness of concrete for the road surface of tunnels in the course of a research project. Due to the good photometric characteristics of concrete and the resulting higher brightness of the pavement, the road users have a subjective higher sense of safety and the bright surface of concrete causes a reduction of energy-consumption for lighting. To ensure the required brightness of the pavement, concrete surfaces need much less powerful light sources. Therefore it is theoretically possible to reduce the power of the light source, compared to the asphalt surface, to an extent of two thirds.

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Neue DBV-Arbeitstagung "Typische Schäden im Stahlbetonbau"Bautechnik7/2019508Firmen und Verbände

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Bigelow, Hetty; Hoffmeister, Benno; Feldmann, MarkusVereinfachte Simulation von Zugüberfahrten - Dynamische Bemessung von WiB-Eisenbahnverbundbrücken mit äquivalenten EinmassensystemenBautechnik7/2019509-520Aufsätze

Kurzfassung

Die Bemessung balkenartiger, einfeldriger Eisenbahnbrücken in WiB-Bauweise ist maßgeblich an Fragestellungen zur zuverlässigen Abschätzung möglicher Resonanzrisiken gekoppelt. Bekanntlich verhalten sich WiB-Brücken in der Realität deutlich günstiger als anhand von Berechnungen prognostiziert. In vielen Fällen kann der vereinfachte rechnerische Resonanznachweis gemäß DIN EN 1991-2 für Überfahrtsgeschwindigkeiten vö ≤ 200 km/h nicht erbracht werden, sodass eine Vielzahl von Zugüberfahrten anhand numerischer Modelle zu simulieren ist. Bei vö > 200 km/h sind immer Simulationsrechnungen erforderlich.
Der vorliegende Beitrag zeigt, wie anhand äquivalenter Einmassensysteme Zugüberfahrten simuliert werden können. Am äquivalenten System werden zunächst vertikale Durchbiegungen und Beschleunigungen in Feldmitte des Ausgangsbalkensystems ermittelt. Aus den Ergebnissen lassen sich alle bemessungsrelevanten Zustandsgrößen ermitteln. Die signifikante Zeitersparnis im Vergleich zur Berechnung mit einem Balkensystems resultiert daraus, dass die entsprechenden Zustandsgrößen lediglich an relevanten Stellen im System ermittelt werden.
In diesem Beitrag werden ideal gelenkig gelagerte Balkensysteme und Balkensysteme mit zusätzlichen Drehfedern an den Auflagern (Abbildung der Einspannwirkung von über die Brückenenden hinauslaufenden Gleisen) in äquivalente Einmassensysteme überführt. Die am äquivalenten System ermittelten Ergebnisse werden durch Vergleichsrechnungen an Balkensystemen verifiziert.

Simplified simulation of train crossings - dynamic design of filler beam railway bridges using an equivalent SDOF system
Design of simply supported longitudinal filler beam bridges is strongly linked with questions regarding reliable estimation of a possible resonance risk. As is generally known, filler beam bridges behave much better in reality than predicted by calculation. In many cases, a simplified formula based resonance check provided by EN 1991-2 for crossing velocities vö ≤ 200 km/h cannot be fulfilled. Thus, a high number of train crossings have to be simulated with numerical models. For vö > 200 km/h, simulations always have to be performed.
This paper demonstrates, how to simulate train crossings with an equivalent single-degree-of-freedom (SDOF) system. With the equivalent system vertical deflections and accelerations are calculated in mid-span of the original beam system. From these results all parameters required for design can be derived. This significantly saves time as respective parameters are only calculated and evaluated for relevant spots in the system.
An ideally hinged beam system and a beam system with additional rotational springs, (where the springs represent the restraining effect of tracks overlapping the bridgés ends) are transformed into equivalent SDOF systems. Results obtained with an equivalent model are verified by comparison with results obtained with a beam model.

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Ney, Laurent; Burgmann, KarlFußgängerbrücke Dejima, Nagasaki, JP - Eine Gegenüberstellung von MaßstäbenBautechnik7/2019521-527Berichte

Kurzfassung

Die neue Dejima-Fußgängerbrücke hat eine Länge von 38,50 m und eine Breite von 4,40 m. Es handelt sich um eine Stahlkonstruktion. Der Gehwegbelag besteht aus Holz. Der zurückhaltende Entwurf und der verwendete Maßstab wurden durch den historischen Kontext beeinflusst.

Footbridge Dejima, Nagasaki (JP) - a confrontation of scales
The new Dejima Footbride is a 38.50 m long steel pedestrian bridge with a timber deck. It's restrained design is influenced by its material context and the intention to build modestly in this place of historical importance.

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Purtak, FrankNachweisverfahren zum Erhalt des gemauerten Chemnitztal-Viadukts - 22. Dresdner Baustatik-Seminar - "Realität - Modellierung - Tragwerksplanung"Bautechnik7/2019528-548Berichte

Kurzfassung

Am Beispiel der gemauerten neunfeldrigen Eisenbahn-Bogenbrücke in Chemnitz werden für den Nachweis der Standsicherheit verschiedene Verfahren gegenübergestellt. Die maßgebende Stützlinie wird mithilfe einer speziellen FE-Berechnungssoftware ermittelt, welche die Strukturnichtlinearität von gemauerten Konstruktionen berücksichtigt. Die Bemessungsfestigkeit des Mauerwerks unter ausmittiger Beanspruchung wird mit verschiedenen Verfahren ermittelt. Zur Kalibrierung des Berechnungsmodells wurden Belastungsversuche mit einem 600-t-Schwertransport durchgeführt. Der Erhalt des Chemnitztal-Viadukts soll Ziel der Untersuchung sein.

Analysing the masonry Chemnitztal-Viaduct with the aim of preservation of the railway bridge
Using the example of a nine-field railway arch bridge in Chemnitz different methods for the verification of the structural stability are compared. The determination of the relevant thrust line is determined using a special FE calculation software, which takes into account the structural non-linearity of masonry constructions. The design resistance of the masonry under eccentric stresses is determined by various methods. For the calibration of the calculation model load tests were carried out with a 600 t heavy load. The preservation of the Chemnitztal Viaduct should be the aim of the analysis.

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Seismische Isolationstechnologie als Bauteil in neuen olympischen AustragungsortenBautechnik7/2019548Firmen und Verbände

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Baum, Nikolas; Boxheimer, Sascha; Krause, Daniel; Renz, Florian; Hoffmann, Björn; Wächter, Jörg; Klingeberg, ThorstenSprengvortrieb und Spezialtiefbau in GöteborgBautechnik7/2019549-557Berichte

Kurzfassung

Die wachsende Wirtschaft und die Bevölkerung in der Metropolregion Göteborg machen Infrastrukturmaßnahmen für die zweitgrößte Stadt Schwedens unumgänglich. Als Teilprojekt der westschwedischen Vereinbarung, die u. a. auch den Bau des Marienholmtunnels und den Neubau der Hising Brücke beinhaltet, wird im Zuge der “Westanbindung Göteborg” (Göteborg Västlänken) eine neue Eisenbahnlinie für Pendler- und Regionalzüge erstellt und voraussichtlich im Jahr 2026 in Betrieb gehen. Neben den zwei neuen Stationen Haga und Korsvägen wird die bestehende Station Centralen durch das 8 km lange Infrastrukturprojekt erweitert. Die drei Bahnhöfe befinden sich in Lockergesteinsbereichen, die zum einen aus dem Lera-Ton und zum anderen aus eiszeitlichen Ablagerungen und Moräne bestehen, während 6 km der Strecke in Tunnellage im Sprengvortrieb im schwedischen Metabasit, Gneis und Pegmatit zu erstellen sind. Auftraggeber ist die schwedische Transportbehörde Trafikverket.
Dieser Bericht fokussiert sich auf die Bauausführung des Loses Korsvägen, welches von der Bietergemeinschaft West Link Contractors (WLC), bestehend aus dem schwedischen Bauunternehmen NCC und der deutschen BAM-Tochter Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, gewonnen wurde. Hierbei wird auch Einblick in die Anwendung der BIM-Methode sowie weiterer Digitalisierungsansätze zur Prozessoptimierung gewährt.

Drill & blast and special foundation in Gothenburg
Growing economies and populations in the Gothenburg metropolitan area make infrastructure measures inevitable for Sweden's second largest city. As a sub-project of The West Swedish Agreement, which also includes the construction of the Marienholm Tunnel and the new Hising Bridge, a new railway line for commuter and regional trains will be built as part of the “Gothenburg West Link” (Gothenburg Västlänken) and is expected to go into operation in 2026. In addition to the two new stations Haga and Korsvägen, the existing station Centralen will be extended by the 8 km long infrastructure project. The three stations are located in loose rock areas consisting of varved clay, glacial deposits and moraines, while 6 km of the line will be tunneled through Swedish metabasite, gneiss and pegmatite. The client is the Swedish transport administration Trafikverket.
This report focuses on the construction and case record of the project unit Korsvägen, which was won by the bidding community consisting of the Swedish construction company NCC and the German BAM subsidiary Wayss & Freytag Ingenieurbau AG. This article also provides insight into the application of the BIM method and other digitization approaches for process optimization.

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Gesetzentwurf verfehlt KlimaschutzvorgabenBautechnik7/2019557Firmen und Verbände

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Wilhelm, Viktor; Brixner, RobertZum Entwerfen im Schalenbau: der neue Bistro-Pavillon "Subway" in Kelley Barracks, StuttgartBautechnik7/2019558-563Berichte

Kurzfassung

Die Verwendung von modularen Holzschaltischen ermöglicht die Wiederbelebung des Betonschalenbaus in Form von Faltwerken. Während einer “Stagnationsphase” im Schalenbau haben sich jedoch die normativen bauphysikalischen und bautechnischen Anforderungen an die Betonbauten verändert. Am Beispiel der Dachschale des neuen “Subways” innerhalb der “Kelley Barracks” Stuttgart-Möhringen werden im nachfolgenden Bericht die wesentlichen Aspekte des Entwerfens und Realisierens moderner Faltwerke angesprochen. In Zusammenhang mit der höheren Fertigungsfreundlichkeit ihrer Formen konnte unter Verwendung eines Faltwerks ein wirtschaftliches Ergebnis erzielt werden. Ihr Vorteil liegt des Weiteren in der einfachen Durchbildung von Temperaturstößen bzw. Temperaturblöcken. Nicht zuletzt haben die Autoren beim Entwurf der Dachschale die Einbaubarkeit von linearen thermischen Isokörben mitentwickelt.

On designing concrete shell construction: the new “Subway” bistro pavilion in Kelley Barracks, Stuttgart
The use of modular timber formwork allows for the revival of concrete shell construction in the form of folding structures. During a “period of stagnation” in concrete shell construction, however, the normative requirements in terms of the physical and technical construction of concrete structures changed. Taking the example of the roof shell of the new “Subway” bistro in the Kelly Barracks in Stuttgart-Möhringen, this report addresses the essential aspects of the design and implementation of modern folding structures. Combined with a greater ease of production of the moulds, a good economic result was achieved using a folding structure. A further advantage is the simple design of temperature shocks or temperature blocks. Finally, the authors helped to develop linear thermal isokorbs when designing the roof shell.

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Mischo, Hendrik; Seifried, Jörg; Thiele, Klaus; Schanzenbach, Stephan; Grassl, MartinVom 3-D-Laserscan zum BIM-Modell - Ein Erfahrungsbericht aus dem StahlbrückenbauBautechnik7/2019564-571Berichte

Kurzfassung

In den kommenden Dekaden erfordern die deutschen Brückenbauwerke eine erhöhte Aufmerksamkeit, da für einen großen Anteil des Bestands die vorgesehene Lebensdauer erreicht ist. Einige dieser Bauwerke haben neben ihrer Bedeutung für die Infrastruktur einen hohen baukulturellen Wert und fordern daher große Sorgfalt seitens der Bauwerkserhaltung.
Für die anstehenden Aufgaben im Bereich bestehender Brückenbauwerke wurde anhand eines Beispiels die Anwendung der Planungsmethodik BIM auf ihre derzeitigen Möglichkeiten untersucht. Im Vordergrund der Untersuchung stehen die Erfassung der Geometrie einer bestehenden Brücke mit einem 3-D-Laserscan, die Verarbeitung der resultierenden Punktwolke zu einem virtuellen Bauwerksmodell (BIM-Modell) und schließlich die Ableitung eines statischen Modells aus dem BIM-Modell.

3-D laserscan to BIM model - a field report from steel bridge construction
With a growing number of bridges reaching their anticipated lifespan, increased maintenance will be required during the next decades. Due to the high infrastructural and cultural importance that some of these structures hold, specific attention needs to be given to their maintenance.
To assess the challenges that existing bridges bear, the BIM method and its possibilities was investigated against an example of a historic steel bridge. Special focus was given to capturing the geometry of the bridge with a 3-D laserscan, converting the point cloud into a virtual BIM model and conveying it into a structural calculation model.

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Zwei Neuzugänge im DGNB PäsidiumBautechnik7/2019571Firmen und Verbände

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Höhl, Patrick; Schüßler, Svenja; Rudolf, Martin; Lauterbach, AndreBauwerksuntersuchungen und Belastungsversuche an der Fuldatalbrücke Bergshausen - 22. Dresdner Baustatik-Seminar - "Realität - Modellierung - Tragwerksplanung"Bautechnik7/2019572-579Berichte

Kurzfassung

Parallel zu der Nachrechnung in den Stufen 1-3 wurden im Jahr 2016 an der Fuldatalbrücke Bergshausen umfangreiche Bauwerksuntersuchungen durchgeführt.
Bei der Fuldatalbrücke Bergshausen handelt es sich um eine siebenfeldrige Talbrücke im Zuge der BAB 44, die südlich der Stadt Kassel das Fuldatal überspannt. Die ca. 700 m lange Stahlbrücke besteht aus zwei Teilbauwerken, die in den Jahren 1962 und 1971 fertiggestellt wurden.
Es wurden zahlreiche Materialproben am Grundwerkstoff, an den Nieten und an den Pfeilern entnommen, um im Labor die mechanisch-technologischen Kennwerte zu ermitteln. Nach statistischer Auswertung konnten angepasste Materialkennwerte für die statischen Berechnungen angesetzt werden.
In zwei nächtlichen Vollsperrungen wurden an beiden Überbauten Belastungsversuche unter definierter Verkehrsbelastung durchgeführt. Dabei wurden Dehnungen und Beschleunigungen gemessen und anschließend mit den rechnerischen Ergebnissen abgeglichen. Die Auswertung der Messergebnisse diente insbesondere zur Kalibrierung des Berechnungsmodells.
Der Bestand wurde bereichsweise sehr detailliert vermessen, unter anderem mittels 3-D-Laserscan.
Der Gesamtplanungsauftrag hat die Anhebung der Tragfähigkeit für die verbleibenden zwölf Jahre Restlebensdauer zum Ziel. Die im Bericht erläuterten Untersuchungsergebnisse flossen in den Planungsprozess dieser Ertüchtigung ein.

Construction analysis and test loading at the Fuldatalbrücke Bergshausen
Extensive construction analysis and testing were carried out in the course of the recalculation (level 1-3) of the Fuldatalbrücke Bergshausen in 2016.
The Fuldatalbrücke Bergshausen is a seven span viaduct of the autobahn A 44 south of Kassel. The steel bridge with a total length of approx. 700 m consists of two separate constructions which were completed in 1962 and 1971.
To determine the mechanical and technological parameters, numerous material samples of the base materials, the rivets and the piers were taken. Based on a statistical evaluation, modified characteristic values could be considered for the structural analysis.
During two nightly traffic cuts, test loadings under predefined traffic loads were carried out at both superstructures. Strains and accelerations were measured and compared to the results of the structural analysis. The evaluation particulary helped to calibrate the FE model.
A locally very detailed survey of the existing bridge, partly realised with 3-D laser scanning, was performed.
The complete design contract aims at the enhancement of the bearing capacity for the remaining service life of twelve years. The results of the studies explained in this report were integrated in the planning process of the strengthening.

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Händler, Kai; Walz, MarcusInstandsetzung und Ertüchtigung der Vogelsangbrücke in Esslingen am NeckarBautechnik7/2019580-584Berichte

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Die Instandsetzungsarbeiten an der Vogelsangbrücke in Esslingen am Neckar stellen die ausführenden Unternehmen vor besondere Herausforderungen. Neben der Instandsetzung der geschädigten Bereiche ist zudem noch eine Verstärkung des Tragwerks notwendig. Da es sich um eine Hauptverkehrsverbindung zwischen zwei Stadtteilen der Stadt Esslingen handelt und neben dem Neckar und der Bundestraße B 10 auch Gleise der Deutschen Bahn überquert werden, sind besondere Anforderungen an den Bauablauf gestellt. Die Arbeiten an der Vogelsangbrücke müssen die weitere Nutzung der Brücke während das Bauablaufs gewährleisten. Zudem muss die Beeinträchtigung des Schiffs- und Bahnverkehrs während des Bauablaufs auf ein Minimum reduziert bzw. vollständig vermieden werden. Dafür sind neben der Optimierung des Bauablaufs zahlreiche Schutzmaßnahmen notwendig.

Redevelopment and strengthening the Vogelsang Bridge in Esslingen am Neckar
The redevelopment on the Vogelsang Bridge in Esslingen am Neckar poses special challenges for the executing companies. In addition to repairing the damaged areas, reinforcement of the structure is also necessary. Since it concerns a main link between two districts of the city Esslingen and in addition to the Neckar, the federal road B 10 also tracks of the Deutsche Bahn are crossed, special demands are made on the construction process. The work on the Vogelsang Bridge must ensure the continued use of the bridge during the construction process. In addition, the impairment of shipping and rail traffic during the construction process must be reduced to a minimum or completely avoided. In addition to the optimization of the construction process, numerous protective measures are necessary.

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Unternehmenskultur fördert MitarbeiterzufriedenheitBautechnik7/2019584Nachrichten

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Bühler, DirkBrücken in Lateinamerika - die GeschichteBautechnik7/2019585-592Berichte

Kurzfassung

Diese Betrachtung der Geschichte des Brückenbaus in Lateinamerika beginnt mit der vorspanischen Zeit, als die Hochkulturen der Azteken und Mayas in Mittelamerika und der Inkas in den Andenländern erblühten. Die Baustoffe aus der Natur wurden mit geschickten Techniken zum Bauen verwendet. Aus Steinplatten wurden Kraggewölbe gefertigt; Lehmziegel wurden beim Pyramidenbau eingesetzt; Naturfasern aus Gras, Schilf, Lianen wurden zu tragfähigen Seilen geflochten oder zu Schwimmkörpern gebündelt; Holz und Bambus ermöglichten Balkenkonstruktionen.
Mit dem Eintritt der Spanier in die Geschichte des Kontinents kommen ab 1492 mit den - bis dahin mangels Rohstoffen unbekannten - Werkzeugen aus Eisen auch neue Bautechniken hinzu, die von der einheimischen Bevölkerung gerne als Verbesserung aufgenommen wurden: Jetzt werden auch Steinbögen beim Bau von Brücken und Aquädukten eingesetzt und europäische Zimmertechniken ermöglichen neue Holzkonstruktionen.
Die ab 1810 einsetzenden Unabhängigkeitsbewegungen gingen Hand in Hand mit den technischen Neuerungen der industriellen Revolution und der ersten Globalisierungswelle um 1900. Der Aufbau eines Eisenbahnnetzes ist ein entscheidendes Merkmal dieser vom Baustoff Eisen bestimmten Zeit.
Heute ist der Kontinent wie selbstverständlich Teil unserer auch im Technischen globalisierten Welt.

Bridges in Latin America - their history
These reflexions on the history of bridge building in Latin America begin with the pre-Hispanic period, when the advanced civilizations of the Aztecs and Mayans in Central America and the Incas in the Andean countries flourished. The building materials taken from nature were used with skilful building techniques. Stone slabs were employed to make corbelled arches; clay bricks were used even to build pyramids; natural fibres from grass, reeds and lianas were braided into load-bearing ropes or bundled into floating bodies; wood and bamboo made beam constructions possible.
With the entry of the Spaniards into the history of the continent in 1492, new construction techniques, along with imported iron tools - previously unknown due to a lack of raw materials -, were welcomed by the local population as improvements: Now stone arches are also used to build bridges and aqueducts, and European new carpentry techniques improved wooden constructions.
The independence movements that began in 1810, went hand in hand with the technical innovations of the industrial revolution and the first wave of globalization around 1900. The construction of a railway network is a crucial characteristic of this period, determined by iron as a building material.
Today, the continent is part of our globalized world, also in terms of technology.

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Bautechnik aktuell 7/2019Bautechnik7/2019593Bautechnik aktuell

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Veranstaltungen
: “Auf IT gebaut” Bautalente 2020 gesucht!

Firmen und Verbände: Neuerscheinung in der AHO-Schriftenreihe

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik7/2019594Veranstaltungskalender

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 7/2019Beton- und Stahlbetonbau7/2019Titelbild

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Zum Titelbild: Betonoase: Infraleichtbeton mit feuerverzinkter Bewehrung -
In Berlin-Lichtenberg wurde die sogenannte “Betonoase” errichtet. Der Ersatzneubau für einen seit den 1970er Jahren existierenden Jugendclub wurde mit Infraleichtbeton gebaut, der mit einer Rohdichte von unter 800 kg/m3 deutlich weniger wiegt als Normalbeton und hervorragende Dämm-Eigenschaften bietet. Mit seinen einschaligen Sichtbetonwänden erreicht der von Gruber + Popp Architekten entworfene und in Zusammenarbeit mit Prof. Mike Schlaich, TU Berlin und schlaich bergermann partner realisierte Bau den Passivhausstandard. Faktoren wie die hohe Porosität von Infraleichtbeton führen zu einer um ein Vielfaches größeren Carbonatisierung im Vergleich zu Normalbeton. Der Betonstahl wurde deshalb feuerverzinkt ausgeführt, um dauerhaft Bewehrungskorrosion zu verhindern. (Foto: Alexander Blumhoff, Berlin)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 7/2019Beton- und Stahlbetonbau7/2019Inhalt

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Mechtcherine, ViktorNeue Baustoffe als Innovationsmotor des BetonbausBeton- und Stahlbetonbau7/2019447Editorials

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Reinhardt, Hans-Wolf; Mielich, Oliver; Müller, BurkhardZum Kriechen von Beton mit Superabsorbierenden Polymeren unter DruckbeanspruchungBeton- und Stahlbetonbau7/2019448-453Fachthemen

Kurzfassung

Superabsorbierende Polymere (SAP) speichern im Beton Wasser und geben es während der Hydratation des Zements ab, was eine innere Nachbehandlung darstellt, oder stellen es zur Aktivierung von nicht hydratisiertem Zement in Mikrorissen zur Verfügung, was einer Selbstheilung gleichkommt. Der zweite Effekt liegt den Untersuchungen zugrunde, da Kriechen von Beton, neben viskosen Verformungen des Zementsteins, auch durch Mikrorisse verursacht wird. In einer Versuchsreihe wurden fünf Betonzusammensetzungen einer Druckspannung unterworfen und die dabei auftretenden Verformungen gemessen. Es zeigte sich, dass geringe Mengen von SAP das Kriechen signifikant vermindern.

Creep of SAP modified concrete under compressive stress
Superabsorbent polymers (SAPs) take up water and release the water during hydration of the cement. This behavior can support internal curing as well as activation of non-hydrated cement in microcracks (self-healing). The second effect forms the basis of investigations since creep is caused by viscous deformations and microcracks. A series of tests has been performed on five concrete mixtures subjected to compressive stress and the resulting deformations were measured. It was found that small amounts of SAP significantly reduce creep.

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Wolf, Benjamin; Glomb, Daniel Sebastian; Kustermann, Andrea; Dauberschmidt, ChristophUntersuchung des Zug- und Verbundverhaltens von Basaltfaserverstärkter Kunststoff-Stabbewehrung in BetonBeton- und Stahlbetonbau7/2019454-464Fachthemen

Kurzfassung

Bei der Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen muss, um die Dauerhaftigkeit sicherzustellen, die Betondeckung hinreichend groß gewählt werden. Der Einsatz alternativer Bewehrungsmaterialien wie z. B. Basalt als Faserverbundstab bietet durch die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Karbonatisierung und Chlorideinwirkung die Möglichkeit, die Betondeckung zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit zu minimieren und gleichzeitig korrosionsresistente Bauteile zu erstellen. Nachfolgend werden - als Auszug aus einem Forschungsprojekt zur Untersuchung zur Instandsetzung von Sichtbetonfassadenelementen mittels Basaltstabbewehrung und Spritzbeton - Untersuchungen zum Tragverhalten von basaltbewehrten Verbundkörpern präsentiert. Die geprüften “Basaltfaserverstärkten Kunststoff-Bewehrungsstäbe” (BFVK-Stab) weisen am reinen Stab höhere Zugfestigkeiten bei geringeren E-Moduln als vergleichbare Betonstähle auf. Im zentrischen Zugversuch an bewehrten Betonknochenproben zeigen sich bei den Prüfkörpern mit der BFVK-Stabbewehrung Längsrisse infolge hoher Spannungen im Verbundbereich sowie eine höhere Anzahl an breiteren Querrissen als im betonstahlbewehrten Referenzprüfkörper. Mithilfe numerischer Simulationen kann das Zug-Verformungsverhalten der Prüfkörper gut nachgebildet werden. Bei der lichtmikroskopischen Untersuchung präparierter Prüfkörper nach der Zugprüfung zeigten sich verstärkt Mikrorisse, ausgehend von der Kontaktzone zwischen BFVK-Stab zur Betonmatrix. Bei den Auszugsversuchen versagte stets der Beton, nicht die BFVK-Stabbewehrung.
Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass der Einsatz von Basaltstabbewehrung in Beton die Herstellung dauerhafter Bauteile mit geringen Betondeckungen ermöglicht. Weitere Versuche wurden bereits zum Biegetragverhalten, zur Dauerschwingfestigkeit und Dauerhaftigkeit durchgeführt. Derzeit werden weitere Basaltbewehrungsstäbe anderer Geometrien untersucht.

Investigation on tension and bonding behaviour of basalt fibre reinforced polymers in concrete structures
For retrofitting of RC structures, the concrete cover of the renewed reinforcement has to be sufficient to ensure the durability. Alternative reinforcement like rebars of basalt fibre reinforced polymers (BFRP) gives the possibility to minimize the concrete cover ensuring durable structures due to their resistance against carbonation and chlorides. In this paper investigations on load-bearing behaviour of BFRP reinforced test specimens as an excerpt from a research project on basalt fibre reinforced concrete as repairing material with shotcrete and also basalt rebars as additional strengthening reinforcement for fair faced concrete facades are presented. The tested BFRP rebars show higher tension strength and lower Young's Modulus as comparable steel reinforcement bars. In centrical tension tests on the BFRP reinforced concrete specimen longitudinal cracking due to high tension in the contact zone and a higher number and also higher widths of crosswise cracking appear. The load bearing behaviour can be confirmed by numerical simulation. The results of the investigation with the incident light microscope on prepared specimen after tension tests show an enhanced number of microcracks in the contact zone between BFRP rebar and cement matrix. In pull out tests always the concrete failed, never the BFRP rebars.
The results of this investigation confirm the possibility to ensure durable concrete structures using BFRP reinforcement. Further tests have been carried out on the flexural strength behaviour, the fatigue strength and durability. At the moment BFRP rebars of various designs are tested.

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Bielak, Jan; Bergmann, Sarah; Hegger, JosefQuerkrafttragfähigkeit von Carbonbeton-Plattenbrücken mit C-förmiger Querkraftbewehrung - Theoretische und experimentelle Untersuchungen für zwei Straßenbrücken in GaggenauBeton- und Stahlbetonbau7/2019465-475Fachthemen

Kurzfassung

Anders als die Biegebemessung stellt die Querkraftbemessung von Carbonbeton Planer und Forscher noch vor grundlegende Fragen. Während für dünne Platten ohne Querkraftbewehrung bereits zahlreiche Anwendungen und erste bauaufsichtliche Zulassungen vorliegen, besteht für den technischen und wirtschaftlichen Praxiseinsatz von Bauteilen mit Querkraftbewehrung aus nichtmetallischen Textilien noch Forschungsbedarf. Für den Neubau zweier schiefwinkliger Straßenbrücken aus Carbonbeton wurden statische und zyklische Versuche an Plattenstreifen mit C-förmiger Querkraftbewehrung am Institut für Massivbau der RWTH Aachen durchgeführt. Die Ergebnisse überraschen mit einer sehr geringen Streuung und einem gutmütigen Ermüdungsverhalten. Insgesamt sind deutliche Parallelen zum Querkraftversagen bei Stahlbeton oder Beton mit stabförmiger Faserverbundkunststoff(FVK)-Bewehrung erkennbar. Der Beitrag zeigt praxisnah die Anwendungsmöglichkeit und die weiteren Herausforderungen für den Einsatz von Carbonbeton auch abseits von filigranen Einzelanwendungen und architektonischen Kunstobjekten.

Shear capacity of carbon reinforced concrete slab bridges with c-shaped shear reinforcement - Theoretical and experimental investigations for two road bridges in Gaggenau
In contrast to design for bending, both engineers and researchers are still confronted with fundamental questions regarding shear design of carbon reinforced concrete. While numerous applications for slabs and thin façade panels without shear reinforcement, some with first general approvals, already exist, there is still a need for research into the technical and economic application of components with shear reinforcement made of non-metallic textiles. For the construction of two road bridges made of carbon concrete with c-shaped shear reinforcement, static and cyclic tests were carried out at the Institute of Structural Concrete at RWTH Aachen University. The results show surprisingly low scatter and an excellent fatigue behavior. Overall, there are clear parallels to the shear failure of reinforced concrete or concrete with Fiber-Reinforced Polymer (FRP) rebars. This paper highlights the application potential and further challenges for the use of carbon concrete apart from filigree individual applications and mere objects of art.

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