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Der Deutsche Ingenieurbaupreis 2022 ging nach Stuttgart. Das Ingenieurbüro schlaich bergermann partner sbp erhielt den mit 30.000 Euro dotierten Staatspreis für die Konzeptidee der 2021 fertiggestellten Stadtbahnbrücke für die SSB Stuttgarter Straßenbahnen AG. Die neue zweigleisige Brücke der Stadtbahnlinie U6 zum Flughafen ist Teil der künftigen Anbindung des Fernbahnhofs. Hierfür muss diese in exponierter Höhe stützenfrei zehn Fahrspuren der Autobahn A 8 und der Zubringerstraßen überqueren (Quelle: sbp/Andreas Schnubel). Siehe Beitrag auf S. 57.

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Stützen und Träger aus Stahlprofilen können in Fundamente oder Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken in der Regel wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden wird eine verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlprofile aus gewalzten I-Profilen, geschweißten I-Profilen, runden Hohlprofilen, eckigen Hohlprofilen und einzelligen Kastenquerschnitten vorgestellt. Für Beanspruchungen infolge einachsiger Biegung um die starke und schwache Profilachse werden der profilabhängige Ansatz der Betondruckspannungen im Einspannbereich und die Ermittlung der Einspanntiefe behandelt. Unter Berücksichtigung der Normalkraft werden an den maßgebenden Stellen Tragfähigkeitsnachweise für die Stahlprofile geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Bemessungshilfen zur Verfügung gestellt, die die Wahl der mitwirkenden Breiten und der Einspanntiefen erleichtert.

Generalized calculation method for steel profiles embedded in concrete - embedment depths, design at the ultimate limit state and design aids
Columns and beams made of steel can be concreted into reinforced foundations or walls. Corresponding connections are in general treated as moment resisting restraints, however, requiring a sufficient embedment depth. In the following, a generalized calculation method for restrained steel profiles made of rolled I-sections, welded I-sections, circular hollow sections, rectangular hollow sections, and single-celled box sections is presented. For uniaxial bending about the strong and weak section axis, the profile-dependent approaches for considering the concrete compression within the restraint and the determination of corresponding embedment depths are discussed. Taking axial normal force into account, the load-bearing capacity of the steel profiles is verified at relevant positions. Design aids are provided to supplement the calculation formulae and to facilitate the selection of the required effective widths and the embedment depths.

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Im Stahlbau werden Schraubverbindungen entweder aus Gründen der Tragfähigkeit oder der Gebrauchstauglichkeit vorgespannt. Ein- und mehrschnittige Verbindungen in Brücken, Funkmasten und Turmbauwerken von Windenergieanlagen gehören zu den typischen Einsatzgebieten. Eine Spaltbildung, hervorgerufen durch fertigungs- und montagebedingte Imperfektionen, stellt ein Risiko z. B. für das kontrollierte Aufbringen des erforderlichen Vorspannkraftniveaus sowie zur Vermeidung von Spaltkorrosion dar. Dies kann die Tragfähigkeit sowie die Dauerhaftigkeit der Verbindung erheblich beeinträchtigen und sogar zu einem vorzeitigen Versagen führen. Die Spaltbildung ist daher auf ein Minimum zu begrenzen, wobei DIN EN 1090-2 dazu Maßnahmen wie z. B. den Einsatz von Futterblechen vorsieht. Eine mögliche Alternative für den Ausgleich von Spalten stellen Zweikomponenten-Reaktionsharzsysteme auf Epoxidharzbasis dar, die zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit speziellen metallischen Werkstoffen gefüllt sind. Im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts “Bri-San-T - DuroFüllSta” wurden systematische Untersuchungen zum Einsatz des duroplastischen Spaltausgleichsmaterials MM1018 der Firma Diamant Polymer GmbH in vorgespannten geschraubten Verbindungen durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die experimentell bestimmten Haftreibungszahlen sowie die zu erwartenden Vorspannkraftverluste vorgestellt.

The application of duroplastic gap filling material DIAMANT MM1018 in preloaded bolted connections
In steel construction, bolted connections are preloaded either for load-bearing capacity reasons or for serviceability reasons. Single and multi-section connections of wind turbines, offshore plants, bridges etc. are typical application examples. Gap formation, caused by imperfections due to fabrication and assembly, poses a risk e. g. for the controlled application of the required preload level as well as for the prevention of cavity corrosion. This can significantly impair the load-bearing capacity and the durability of the connection and even lead to a premature failure. Therefore, the formation of gaps must be kept to a minimum, whereby DIN EN 1090-2 provides possible measures such as the use of packing plates for this purpose. Two-component reaction resin systems based on epoxy resins, which are filled with special metallic materials to improve the mechanical properties, are a possible alternative for gap filling. Within the framework of the ZIM cooperation project “Bri-San-T - DuroFüllSta”, systematic investigations were carried out into the use of the gap-filling material MM1018 of the company Diamant Polymer GmbH for use in preloaded bolted connections. In this contribution, experimentally determined slip factors as well as the expected preload losses over the service life are presented and discussed.

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Im Vorhaben “Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden” sind umfangreiche Untersuchungen an Zugstäben verschiedener Herstellungsarten (geschnitten, gerollt, mit und ohne Feuerverzinkung) durchgeführt worden. Dabei wurden die Durchmesser M16, M48, M68 und M100 untersucht. Die Ergebnisse der 214 Ermüdungsversuche zeigen erhöhte Ermüdungsfestigkeiten für gerollte Zugstäbe. Für geschnittene Gewinde wird der Kerbfall 50 bestätigt. Der Einfluss von Produktions- und Montagetoleranzen wurde mit dem Kerbdehnungskonzept untersucht. Auf Basis der Untersuchungen wird ein Vorschlag der Einordnung des Kerbdetails “Zugstäbe mit Endgewinden” aus Baustahl unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens und einer Feuerverzinkung formuliert.

Fatigue strength of tension rods with threads
In the project “Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden”, extensive fatigue tests have been carried out on tension rods of different manufacturing types (cut, rolled, with and without hot-dip galvanizing). The diameters M16, M48, M68 and M100 were investigated. The results of the 214 fatigue tests show increased fatigue strengths for tension rods with rolled threads. Fatigue detail category 50 is confirmed for cut threads. The effect of production and assembly tolerances were investigated using the strain notch concept. A proposal for the classification of the fatigue detail “tension rods with threads” made of structural steel is provided as an outcome of the research project. Fatigue detail categories dependent on the manufacturing process type of thread and on whether hot-dip galvanization is performed or not are proposed.

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Im Zuge der Errichtung eines Ersatzneubaus des Luisenturms auf dem Atzelberg bei Kelkheim-Eppenhain im Taunus löst eine Stahlkonstruktion den bisherigen Aussichtsturm in Holzbauweise ab. Das 27 m hohe Bauwerk zeichnet sich durch schlanke Tragelemente aus geradlinigen und gekrümmten Stahlrohren aus, die in Off-Knot-Bauweise hergestellt und gefügt sind, wobei sich die Stoßstellen außerhalb der Stabwerksknoten befinden und so die komplett geschweißten Knoten frei bleiben von zusätzlichen Laschen, Stoßdeckungen und Verschraubungen. Die Rohrfügungen bestehen aus vierteiligen, passgeformten Laschen aus Rundrohrausschnitten, die im Inneren angeschraubt werden und nur an der Stoßfuge und den außenliegenden Schraubenköpfen erkennbar sind. Die neuartige Konstruktionsweise unterstreicht die Filigranität des Tragwerks und setzt einen eleganten Akzent in die umgebende gebirgige Taunuslandschaft.

The Luisenturm on the Atzelberg
In the context of the construction of a replacement for the Luisenturm tower on the Atzelberg near Kelkheim-Eppenhain in the Taunus region, a steel structure is replacing the previous wooden observation tower. The 27 m high structure is characterized by slender load-bearing elements made of curved steel tubes, which are manufactured and joined using the off-knot construction method, whereby the joints are located outside the beam intersections, leaving the fully welded knots free of additional plates, joint parts and bolted connections. The pipe joints consist of four-part, fit-formed plates made from round pipe sections, which are screwed on internally and can only be seen by looking at the butt joint and the screw heads on the outside. The novel construction method emphasizes the filigree of the supporting structure and sets an elegant accent in the surrounding mountainous landscape of the Taunus.

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland
Ingenieurbaukunst 2023 an Staatssekretär Rolf Bösinger übergeben
Das neue bauingenieur24

Persönliches:
Markus Knobloch neuer Chairman CEN/TC 250/SC 3 Eurocode 3

Tagungen & Veranstaltungen:
4. Symposium Ingenieurbaukunst - Bauen mit und im Bestand

Wettbewerbe:
Deutscher Ingenieurbaupreis 2022 verliehen

REVIEWER

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Ressourcenplanung und Mitarbeiterführung im Planungsbüro - Aktuell sind Führende besonders gefordert: Personalengpässe im eigenen Büro und auf der Baustelle treffen auf Materialknappheit, Preiserhöhungen und einen massiven Fachkräftemangel. Gute Mitarbeiter zu gewinnen und zu halten wird immer schwieriger. Mithilfe von digitalen Tools können Führende auch im dynamischen Projektgeschehen klar strukturierte Einsatzpläne entwerfen. Zudem können sie die Auslastung eines Mitarbeiters, der einzelnen Teams und des gesamten Büros berücksichtigen.
Lesen Sie im Artikel auf Seite A4, wie Sie ihre Mitarbeiterführung mit der Wahl einer geeigneten Software-Lösung effizient unterstützen. (Foto: Projekt Pro)

Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

Assessment of verification concepts acc. to EC7 for excavation retaining walls in sand based on the finite element method
The current draft of the new version of EN 1997 distinguishes for the numerical calculations of retaining structures between verification approaches with different application of partial safety factors: either on the effects of actions, or on the shear strength parameters of the soil. Comprehensive numerical studies based on the finite element method for representative system geometries were carried out and the results were evaluated. Various systems with different boundary conditions with regard to support, groundwater level, excavation depth and embedment depth were considered. Internal forces were determined for all systems. Overall, it was found that both verification methods deliver similar values for shear forces and bending moments along the wall. The two variants for the approach using reduction factors for the shear strength of the soil were compared; both variants yielded different results due to the different initial conditions with an a priori reduction of the shear parameters of the soil on the one hand and a reduction only in decisive calculation phases on the other. A comparison with the current analytical method according to Blum in accordance with the recommendations of the EAB showed that other embedment lengths are necessary in the FEM due to different stress distributions along the wall in order to fulfill the verification of the embedment length. The degree of earth support fixity in the FEM calculations is less than in an analytical calculation acc. to Blum.

Das Hochwasserereignis vom Juli 2021 hat besonders in den betroffenen Gebieten von Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen außerordentlich schwere strukturelle Schäden an der allgemeinen Bebauung und der Infrastruktur hinterlassen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse einer Schadensdokumentation, die unmittelbar nach dem Hochwasser im Ahrtal und Bad Münstereifel durchgeführt wurde. Diese setzt eine Linie von Hochwasserschadensanalysen fort, die in den letzten 20 Jahren vom Erdbebenzentrum der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführt wurden und in der Entwicklung eines Hochwasserschadensmodells resultierten, mit welchem derartig schwere strukturelle Schäden prognostiziert werden können. Mit der Schadensdokumentation ließen sich die vom EDAC gewonnenen Erkenntnisse über das Verhalten der verschiedenen Bauweisen unter dem Einfluss einer extremen Hochwassereinwirkung vertiefen und plausibilisieren. Die vorgefundenen Schadensbilder des Hochwassers bestätigen die Ansätze des EDAC-Hochwasserschadensmodells und zeigen die Notwendigkeit für eine Erweiterung auf, um die Besonderheiten der Überflutungsbedingungen und des Bauwerksbestands zu berücksichtigen. Es wird die Verbindung zu weiteren Auswertungen hergestellt, indem drohnenbasierte Techniken zur schnellen Zustandserfassung der von einer Naturkatastrophe betroffenen Gebiete und des Bauwerksbestands mit dem Ziel der Generierung von realitätsgetreuen und leicht interpretierbaren Lagebildern vorgestellt werden.

The 2021 flood: engineering analysis of building damage
The flood event of July 2021 left extremely severe structural damage to the general buildings and infrastructure especially in the affected areas of Rhineland-Palatinate and North Rhine-Westphalia. The article gives an overview of the results of a damage documentation that was carried out immediately after the flood in the Ahr valley and Bad Münstereifel. The survey continues a line of flood damage analyses carried out over the past 20 years by the Earthquake Damage Analysis Center at the Bauhaus-Universität Weimar, which has resulted in the development of an engineering-based flood damage model that can takes into account such severe structural damage. With the documentation of the damage, the knowledge gained by EDAC about the behavior of the various building types under the influence of extreme flooding conditions could be deepened and checked for plausibility. The flood damage patterns found confirm the approaches of the EDAC flood damage model and show the need for an extension to take into account the special features of the building stock and the flooding conditions that occurred. A connection is given to ongoing studies, in which drone-based techniques for rapid assessment of the status of areas affected by a natural disaster and the existing buildings are presented with the aim of generating realistic and easily interpretable situation images.

Das Instandhaltungsmanagement von Bauwerken der Infrastruktur ist eine herausfordernde Aufgabe. Ingenieurbauwerke auf Straßen und Schienenwegen sind charakterisiert durch lange Nutzungszeiten von 100 Jahren und mehr. Im Rahmen der Nutzungszeit ergeben sich daher besondere Anforderungen an eine lebenszyklusorientierte Datenorganisation, die Informationen aus Planung und Bau, aber insbesondere aus dem Betrieb erfassen muss. Hierfür stehen den Betreibern i. d. R. Bauwerksmanagementsysteme (BMS) zur Verfügung, die eine bauwerksbezogene Datenorganisation ermöglichen. Durch den Einsatz neuer digitaler Methoden, wie Building Information Modeling (BIM), können insbesondere die Datenorganisation und die Prozesse der Zusammenarbeit in der Instandhaltung unterstützt werden. Grundlage bilden objektorientierte Bauwerksmodelle, die neben der Geometrie die semantischen Informationen strukturieren und Verknüpfungen zu weiteren Datenplattformen ermöglichen. Der Aufsatz stellt dar, wie diese Modelle möglichst effizient als geometrisch vereinfachte Bauwerksmodelle - sog. abstrakte Bauwerksmodelle - erstellt werden und somit Anwendungsfelder für eine digitale Instandhaltung geschaffen werden können. Die geometrische Abstraktion ermöglicht es insbesondere für Bestandsbauwerke, effizient digitale Bauwerksmodelle zu erzeugen und mit semantischen Informationen anzureichern. Diese können die Grundlage für eine Informationsanreicherung, eine weitere Detaillierung oder eine strukturierte Schadensverortung am digitalen Modell bilden.

Abstraction of digital building models as a basis for sensor-based maintenance management
The maintenance management of infrastructure is a challenging task. Engineering structures like roads and bridges are characterized by long service lives of 100 years and more. Within the framework of the period of use, special requirements therefore arise for a life-cycle-oriented data organization that records information from both planning and construction, but especially from operation. For this purpose, operators usually have building management systems at their disposal that enable building-related data organization. The use of new digital methods, such as Building Information Modeling (BIM), can support the organization of data in particular and also the processes of cooperation in maintenance. The basis is formed by object-oriented building models, which structure semantic information and enable links to further data platforms. The article provides a contribution on how geometrically abstract building models can already be used to intelligently structure data for maintenance processes. Geometric abstraction makes it possible to efficiently generate digital building models, especially for existing buildings, and to enrich them with semantic information. This can form the basis for linking information with other data platforms or for damage localization on the digital model.

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Aufgrund der gestiegenen Anforderungen durch höhere Einwirkungen aus Wind und Erdbeben ist eine Verbesserung und Optimierung der Berechnungs- und Bemessungsansätze für Mauerwerksbauten erforderlich. Eine bessere Ausnutzung der Tragwerksreserven ist durch die Berücksichtigung der Rahmentragwirkung mit einer Aktivierung der Deckenscheiben in den Rechenmodellen möglich, die in der Praxis aufgrund der Komplexität der Wand-Decken-Interaktion bislang nicht ausgenutzt wird. Im vorliegenden Aufsatz wird ein vereinfachter Ansatz auf Grundlage der mitwirkenden Plattenbreite von Schubwänden aus Mauerwerk vorgestellt, der die wesentlichen Einflussfaktoren in parametrisierten Tabellen erfasst. Damit steht den Tragwerksplanern ein einfach anwendbares Werkzeug zur Verfügung, um die Rahmentragwirkung in der Mauerwerksbemessung anzusetzen.

Simplified consideration of framing effects in masonry buildings
Due to the increased requirements resulting from higher wind and earthquake loads, it is necessary to improve and optimise the calculation and design approaches for masonry structures. An important contribution to a better utilisation of the structural load-bearing reserves is the consideration of the framing effects through the activation of the floor slabs in the calculation models, which has not been utilised in practice so far due to the complexity of the wall-slab interaction. The paper presents a simplified approach based on the contributory slab width, which captures the essential influencing factors in parameterised tables. This provides structural engineers with a simple tool to exploit the frame load-bearing effect in masonry design.

Seit November 2020 haben sich die Zeppelin Rental GmbH und das Institut für Bauwirtschaft und Baubetrieb der TU Braunschweig in gemeinsamer Forschungsarbeit der Fragestellung gewidmet, wie sich baulogistische Planungsprozesse für Hochbauten durch die BIM-Methode verändern und durch die Nutzung digitaler Bauwerksmodelle optimiert werden können. Auf Grundlage der erzielten Forschungsergebnisse ist Ende Juni 2022 dieser Aktionsplan entstanden. Der Plan sieht erforderliche Handlungsschritte vor, die zur Implementierung der modellbasierten Baulogistikplanung zu berücksichtigen sind.

Action plan for model-based construction logistics planning
Since November 2020, Zeppelin Rental GmbH and the Institute for Construction Management and Construction Operations at the Technical University of Braunschweig have been working in close collaboration to investigate how construction logistics planning processes can be changed by the BIM method and optimized through the use of digital building models. Based on the research results, this action plan was developed at the end of June 2022. It provides necessary steps that need to be taken into account in order to increase the implementation of model-based construction logistics planning.

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Bauabfälle lassen sich im Hinblick auf Energieeinsparungen bei der Verwertung in drei Gruppen einteilen: 1. Asphaltabfälle: Durch seine thermoplastischen Eigenschaften ermöglicht das im Asphaltbruch bzw.-fräsgut vorhandene Altbitumen Einsparungen an neuem Bitumen im Mischgut. Dadurch können erhebliche Energieeinsparungen erreicht werden. 2. Abfälle der mineralisch gebundenen Baustoffe Beton, Kalksandstein, Porenbeton: Zurzeit können keine Energieeinsparungen, die sich aus den Baustoffeigenschaften oder dem Ablauf der Herstellung ergeben, erkannt werden. Subjektive Einflüsse wie sie z. B. aus den Transportentfernungen resultieren, wurden hier nicht betrachtet. 3. Ziegelabfälle und Mauerwerkbruch: Energieeinsparungen gegenüber den Primärbaustoffen sind bei Verwertungen in thermischen Prozessen möglich. Beispiele sind ein partieller Rohstoffersatz bei der Ziegelherstellung oder die Herstellung von leichten Gesteinskörnungen unter Verwendung von Mauerwerkbruch anstelle von Ton.

Energy savings from recycling of construction and demolition waste?
Construction waste can be divided into three groups in terms of energy savings during recycling: 1. Asphalt waste: Due to its thermoplastic properties, the waste bitumen present in broken or milled asphalt allows savings in new bitumen in the mix. This can result in significant energy savings. 2. Waste of the mineral-bound building materials concrete, sand-lime brick, aerated autoclaved concrete: At present, no energy savings resulting from the building material properties or the manufacturing process can be identified. Subjective influences such as those resulting from transport distances were not considered here. 3. Brick waste and masonry rubble: Energy savings compared to primary building materials are possible when the materials are recycled in thermal processes. Examples are the partial raw material substitution in the brick production or the production of lightweight aggregates using masonry rubble instead of clay.

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Firmen und Verbände:
Jahresbericht des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen

Veranstaltungen:
Rückschau auf das 26. Dresdner Baustatik-Seminar (hybride Veranstaltung)
Festveranstaltung 100 Jahre KIT Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine

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