Der Bau des Viadukts über das Tarntal bei Millau in Mittelfrankreich begann im Oktober 2001 und war im Dezember 2004 vollendet. Der Viadukt mit einer Gesamtlänge von 2460 m umfaßt sechs 342 m lange Hauptfelder, die an sieben Pylonen verankert sind und stellt einen bedeutenden Fortschritt im Entwurf von Schrägseilbrücken dar. Die Autobahn verläuft 270 m über dem Fluß, zwei ihrer Pfeiler sind höher als 230 m. Mit den 87 m hohen Pylonen über der Fahrbahn überragen sie den Eiffelturm. Ausgearbeitet wurden zwei Lösungen, eine in Spannbeton und eine in Stahlbauweise.

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Entwicklung der Verbundbrücken in Frankreich mit sehr traditionellen, gleichzeitig aber auch innovativen Lösungen. Er zeigt die Vielzahl und die Eleganz, die mit effizienten baulichen Lösungen einhergehen, und die notwendige Zusammengehörigkeit von Stahl und Beton für den besten Einsatz im modernen konstruktiven Ingenieurbau. Die umfangreichen Erfahrungen, die wir in Frankreich und international mit Verbundbrücken gemacht haben, sollen hiermit der deutschen Fachöffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Der vorliegende Beitrag behandelt hauptsächlich technische Aspekte, berücksichtigt aber auch Ästhetik und architektonische Gestaltung, weil wir der Ansicht sind, daß eleganter Ingenieurbau nur durch konstruktive Effizienz und Kreativität erreicht werden kann. Diese Gedanken verbinden uns auch mit berühmten deutschen Ingenieuren wie Leonhardt und Schlaich; wir hoffen, mit diesem Beitrag gegen nicht sinnvolle und teure Bauwerke Position zu beziehen, da diese leider oft durch die Medien unterstützt werden. Ferner beabsichtigt dieser Aufsatz, die Ergebnisse einer systematischen Vorgehensweise darzustellen, die auf technischem Fortschritt beruht, und die wir während der vielen Jahre bei SETRA mit der Unterstützung der Straßenbaudirektoren, die die eigentlichen Sponsoren für Forschung und Technologie waren, entwickeln konnten.

Der Autor befaßt sich mit der Mitwirkung von Architekten und Ingenieuren beim Gestalten von Bauten, überwiegend Brücken. Dabei bezieht er sich im wesentlichen auf französische Bauwerke.

Es wird über den Stand des Brückenbaus mit externer (ausserhalb des Betonquerschnitts angeordneter) Vorspannung berichtet. Im Vordergrund stehen die Überlegungen zur Austauschbarkeit der Spannglieder. Die insgesamt bei diesem Verfahren zu bewältigenden Probleme werden kurz, aber eindringlich angesprochen.

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When it comes to the efficient design of reinforced concrete beams and frames, moment redistribution is used to: reduce the absolute maximum magnitude of the moment in the critical region, equalize the critical moments on either side of interior columns and fully utilize the capacity of the non-critical regions of a member. Although important, historically, moment redistribution has proved to be difficult to quantify due to the complexity of quantifying hinge rotations. Although numerous empirical expressions exist for plastic hinge lengths, i.e. the length over which the ultimate curvature can be integrated in order to give hinge rotations, a comparison with a global dataset yields poor results. Using a recently developed mechanics-based moment-rotation approach, it is possible to quantify the moment-rotation characteristics of reinforced concrete hinges. In the tension region, the approach applies partial interaction theory directly to simulate the mechanisms associated with slip of the reinforcement relative to the surrounding concrete as cracks widen, whereas in the compression region, partial interaction shear-friction theory is used to describe the formation and failure of concrete softening wedges. It is shown how the moment-rotation approach explicitly allows for the size dependency. Furthermore, mechanics-based solutions for moment redistribution are then derived and it is shown how these can be simplified at the ultimate limit state for use in the design office.

Die Tendenz, immer höher zu bauen, bedroht das Windklima in unseren Städten. Es ist von großer Wichtigkeit, diese Entwicklungen zu verfolgen und bei jedem Hochbauvorhaben die Folgen für das lokale Mikroklima zu untersuchen. Im Entwurfsstadium lassen sich ungünstige Wirkungen oft noch berichtigen oder wenigstens beherrschbar machen. In diesem Beitrag wird erörtert, wie der Windkomfort beeinträchtigt wird und worauf man achten soll, um mögliche Windprobleme bereits auf dem Reißbrett erkennen zu können. Anschließend wird beschrieben, wie man bei Gebäuden und im städtischen Bereich das Windklima bestimmen kann. Für eine erste Erkundung der möglichen Windempfindlichkeit eines Gebäudes kann oft das Computerprogramm KnoWind eingesetzt werden. Wenn es sich herausstellt, daß bei einem Gebäude der Windkomfort beeinträchtigt werden kann, sollte jedoch in einem atmosphärischen Grenzschicht-Windkanal eine eingehendere Untersuchung durchgeführt werden. Als Faustregel gilt, daß Bauten mit einer Höhe von mehr als 50 m im Modell einer Windkanaluntersuchung unterzogen werden sollten.

Die Windlasten eines Gebäudes lassen sich anhand von Normen entwickeln. Bei diesen Normen mußten Vereinfachungen vorgenommen werden, weil es zum Beispiel nicht möglich ist, alle möglichen Gebäudeformen und -abmessungen in Normen aufzunehmen. Bei einer von der Norm abweichenden Gebäudeform muß dieses Gebäude zu einer Form schematisiert werden, die in der Norm beschrieben wird. Im allgemeinen führt dies zu einer konservativen Bestimmung der Bemessungswindlasten. Auch der Einfluß eines komplexen städtischen Umfelds oder eines Hochhauses in der unmittelbaren Nähe läßt sich nicht anhand der Norm errechnen. In bestimmten Fällen, wie bei zwei unmittelbar benachbartn Gebäuden, können die Windlasten höher sein als eine Norm angibt. Wenn dann anhand der Nrom vorgegangen würde, könnte dies zu einer unsicheren Konstruktion führen. In Windkanaluntersuchungen lassen sich die Wechselwirkungen sofort ermitteln. Die können dann im Entwurf mit einbezogen werden. Hier wird angegeben, wie eine solche Windkanaluntersuchung durchzuführen ist und wie die Ergebnisse zu Bemessungswindlasten verarbeitet werden können. Aus einigen hier gegebenen Beispielen geht hervor, daß die Bemessungswindlasten an Gebäuden, die nicht unmittelbar in Normen beschrieben werden oder die nur nach starker Schematisierung mit Normen berechnet werden können, sich hervorragend in Windkanaluntersuchungen ermitteln lassen. Dadurch kann die Berechnung und damit die Baukonstruktion von Gebäuden optimal vorgenommen werden.

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Zuschrift zu
Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 2, S. 66-79. DOI:10.1002/best.200600532
Erwiderung der Autoren

Die DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton wird voraussichtlich Mitte dieses Jahres erscheinen und die Normenreihe DIN 1045 hinsichtlich Bemessung und Ausführung von Stahlfaserbeton ergänzen. Durch die dann einheitliche Regelung des Baustoffes Stahlfaserbeton ist mit einer breiteren Anwendung zu rechnen. Wesentliche Grundlage ist die Klassifizierung der Nachrissbiegezugfestigkeit.
Von besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang sind eine sachgerechte Prüfkörperherstellung und Durchführung der Prüfung sowie die richtige Interpretation der Last-Verformungskurven. Nachfolgend sind daher die aus Sicht des Verbandes deutscher Stahlfaserhersteller e.V. wichtigsten Punkte zusammengefasst.

Die Sanierung der Bahnsteighallen des historischen Dresdner Hauptbahnhofes ist aufgrund der Größe des neuen Membrandaches als Projekt Bauen im Bestand unter laufendem Betrieb einzigartig. Der Entwurf des Architekten Lord Norman Foster beinhaltet die Eindeckung der rund 30000 m2 Dachfläche der gesamten Bahnsteighallen mit einer PTFE-beschichteten Glasfaserhaut, wobei das vorhandene Eisentragwerk saniert und ertüchtigt wird. Eine der schwierigsten ingenieurtechnischen Herausforderungen bestand darin, die Lasten des neuen Membrandaches in das historische Stahltragwerk ein- und in die Fundamente abzuleiten. Die Erneuerung der Hallendächer sowie der im Zusammenhang stehenden Metallfassaden erfolgte dabei mit dem Grundsatz, authentische Elemente zu erhalten und instand zu setzen. Für die Bereiche, in denen die ursprüngliche Gestaltung nicht mehr vorhanden war, wurden zeitgemäße Lösungen gewählt, die dem Charakter der Bahnsteighallen gerecht werden. Es entsteht somit ein Gesamtkonzept, das den Bestand und die Geschichte des Bahnhofes respektiert und bestärkt, aber auch aktuelle und zukunftsweisende Konzeptionen einbringt und die Entwicklung der Bahn repräsentiert (Bild 1).

Der Beitrag formuliert die Querkrafttragfähigkeit von Flachdecken mit und ohne Durchstanzbewehrung im Bereich von Rand- und Eckstützen. Der Einfluß des Biegemoments auf die Tragfähigkeit in diesem Bereich wird wirklichkeitsnaher erfaßt als in der DIN 1045-1 und ein praxisbezogener Vergleich mit DIN 1045-1 läßt den Vorteil dieses Ansatzes erkennen.

Brücken zu bauen und instandzuhalten war zu allen Zeiten eine Herausforderung für Baumeister, Ingenieure und Architekten. Der vorliegende Beitrag soll nach einem kurzen Blick auf die Geschichte des Brückenbaus im Allgemeinen und die der Krämerbrücke im Speziellen, die grundhafte Instandsetzung der Gewölbetragkonstruktion in den Jahren 1985/86 in Erinnerung bringen, ohne die die Krämerbrücke aus dem heutigen Stadtbild sicherlich bereits verschwunden wäre.

Krämer Bridge in Erfurt  -  History of the structure and restoration of the arch supports in 1985/86. Building and repairing bridges has always been a challenge for builders, engineers and architects. This report is designed to provide a glimpse of the history of bridge building in general and that of the Krämer Bridge in particular and recall the fundamental repair work on the arch supports that took place in 1985/86. Without this work, the Krämer Bridge would certainly have disappeared from the current cityscape.

Im Rahmen des Ausbaus des Stadtbahnnetzes der Stadt Erfurt wurde 1998/99 die 1895 als Ziegelsteingewölbe errichtete Krämpfertorbrücke über den Flutgraben instandgesetzt und erweitert. Das besondere dieser Baumaßnahme bestand in der Komplexität und der damit verbundenen, notwendigen Integration verschiedenartiger Problemklassen aus den Fachbereichen Brückenneubau, Spezialtiefbau und Instandsetzung historischer Bauwerke.

Nach Erläuterung des Modellansatzes zur Ermittlung der Bauwerksmitteltemperatur von Betonbrückenüberbauten als Grundlage für eine exakte Voreinstellung von Lager- und Übergangskonstruktionen wird die praktische Umsetzung dieser Verfahrensweise am Beispiel der Rekonstruktion des östlichen Widerlagers der Fußgängerbrücke am Verkehrsknoten Schmidtstedter Brücke in Erfurt gezeigt.

Bogen- und Gewölbebrücken verfügen erfahrungsgemäß über beträchtliche Tragreserven, welche im Rahmen von Lasteinstufungsberechnungen oftmals nur ungenügend erschlossen werden können. Gelingt der rechnerische Nachweis nicht, besteht die Möglichkeit einer experimentellen Tragfähigkeitsanalyse. Für eine überschüttete Bogenbrücke in Erfurt, welche hinsichtlich Bauwerksalter, Geometrie und Baustoffe typisch für viele derartige Bauwerke im Bestand der Länder und Kommunen ist, wird die erfolgreiche Umsetzung einer auf Bogentragwerke abgestimmten Versuchskonzeption beschrieben.

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

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

Eng mit der Stadt Erfurt und ihrer Geschichte verbunden haben die Baumeister des Mittelalters mit den Stiftskirchen St. Marien und St. Severi zwei Gotteshäuser auf dem Domberg geschaffen, die weit über die Grenzen Thüringens ein beeindruckendes Zeugnis gotischer Kirchenbaukunst geben. Die Besonderheit hier der Domhügel “mons Sancti Severi - Berg des heiligen Severus”, welcher nach Osten hin steil abfällt und durch großartige mehrgeschossige gewölbte Substruktionen, die Kavaten, umbaut ist. Dieser Beitrag beschreibt neben der beeindruckenden Baugeschichte aktuelle Instandsetzungsmaßnahmen zum Erhalt der Kavaten. Nach einer Analyse des Bauwerkszustands und Formulierung der Instandsetzungsziele werden die gesteinsrestauratorische Instandsetzung und die Erneuerung des Oberbaus erläutert. Abschließend wird auf die im Rahmen der Baumaßnahme durchgeführte experimentelle Tragfähigkeitsbewertung eingegangen.

Cathedral Church of St Mary, Erfurt - repair and restoration of the vaulted arches
The medieval master builders of Erfurt created two churches that are inseparately linked with the city and its history - the collegiate churches of St Mary and Severus - on the Cathedral Hill, or Domberg, both impressive examples of Gothic church design that are famous far beyond the borders of Thuringia. What is unusual here is the Cathedral Hill, “mons Sancti Severi - mountain of Saint Severus”, sloping away steeply to the east and enclosed by massive, multi-storey substructures in the form of vaulted arches. In addition to the impressive history of the construction, this article also describes the latest repair measures to support the vaulted arches. After an analysis of the structural condition and the formulation of the repair objectives, the stone restoration and the renewal of the upper structure are explained. Finally, the experimental load-bearing capacity evaluation carried out as part of the building measures is discussed.

Die Errichtung des Bedienungsstegs zum Entnahmeturm der Talsperre Schönbrunn im Jahre 1974 ist hinsichtlich Planung und Bauausführung sowie der darin realisierten Innovationen ein Stück Technikgeschichte. Dieser Beitrag dient rückblickend ihrer Bewahrung und beschreibt aktuelle Instandsetzungsmaßnahmen zum Erhalt des Bauwerks unter besonderen bautechnologischen Bedingungen.

Operating bridge to the outlet tower of Schönbrunn Dam - construction and maintenance - inventiveness and innovation
The construction of the operating bridge to the Schönbrunn Dam outlet tower in 1974 is a milestone in technological history in terms of the planning and construction work and the innovations required. This article aims to record this in retrospect and describes current repair measures for the maintenance of the structure under particular technical building conditions.

Betrachtet man die städtebauliche Entwicklung der Stadt Erfurt in der Gründerzeit, so stehen oftmals nur die Architektur und die künstlerische Intension ihrer Schöpfer im Vordergrund. Die bautechnische Leistung der Ingenieure jener Zeit, die auf natur- und technikwissenschaftlicher Grundlage planten, entwarfen, konstruierten und berechneten, bleibt im Hintergrund. Dieser Beitrag soll daher die Erfurter Brücken der Gründerzeit und die Ingenieure, die sie erschufen, würdigen.

Erfurt - Bridges of the 19th Century
If we examine the town planning development of the City of Erfurt during Germany's period of expansion in the 19th century, we often focus solely on the architecture and the artistic intentions of its creators. The structural achievements of the engineers of that time, who planned, designed, built and calculated on a scientific and technical basis, are often ignored. This article therefore aims to pay tribute to the Erfurt bridges of this part of the 19th century and the engineers who created them.

Die bewohnten und bebauten Brücken sind bis auf denkmalgeschützte Ausnahmen weitestgehend aus unserem heutigen Stadtbild verschwunden. Dieser Beitrag soll an vergangene und noch bestehende Bauwerke einschließlich damit verbundener menschlicher Schicksale und Begegnungen als Teil der europäischen Brückenbaukultur erinnern.

Ponts habités - a part of European bridge-building culture.
Apart from a few exceptions listed as national monuments, habitable bridges - bridges incorporating houses and shops - have largely disappeared from our present cityscapes. This article aims to recall past and present structures and the human fates and encounters associated with them as a part of European bridge-building culture.

Im Kontext einer nachhaltigen Entwicklung konnten in den letzten Jahren vor allem im Neubaubereich eine Reihe von Fortschritten erzielt werden. Besonders hervorzuheben ist die Weiterentwicklung von Technologien zur Nutzung regenerativer Energien und neuer Baustoffe mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit. Parallel wurden Konzepte für Niedrigheizenergie- bis hin zu Passiv- und sogar Plusenergiehäuser entwickelt und umgesetzt. Diese Gebäudestandards weisen einen geringen Heizenergiebedarf auf und ermöglichen so erhebliche Energieeinsparungen während der Gebäudenutzungsphase. Es stellt sich die Frage, ob sich durch die Verwendung von neuen Technologien und Baustoffen ein Teil des Gesamtprimärenergiebedarfs von der Nutzungs- in die Erstellungs- und Instandhaltungsphase verlagert. Fraglich ist dabei auch, welche Mehrinvestitionen den erwarteten Betriebskosteneinsparungen gegenüberstehen. Um dies zu untersuchen, wurden exemplarisch für ein freistehendes Einfamilienhauses mehrere Ausführungsvarianten geplant und eine Lebenszyklusanalyse mit dem Programmwerkzeug LEGEP durchgeführt. Auf dieser Grundlage können für das exemplarische Einfamilienhaus Aussagen hinsichtlich des lebenszyklusübergreifenden Primärenergiebedarfs sowie der Kostenentwicklung getroffen werden. Die Ergebnisse haben jedoch keinen allgemeingültigen Charakter. Sie machen deutlich, dass im Sinne eines nachhaltigen Ressourceneinsatzes für den Einzelfall nur eine ganzheitliche Betrachtung zielführend ist.

Analysis and comparison of energy standards based on a typical single-family house in terms of energy demand and costs over the entire life cycle.
Over recent years significant progress has been made with regard to sustainable development, particularly for new buildings. Particularly noteworthy are the advancement of renewable energy technologies and new building materials with very low thermal conductivity. In parallel, solutions for lowenergy, passive and even surplus-energy homes were developed and implemented. These building standards are characterised by low heating energy consumption and therefore enable significant energy savings during the building utilisation phase. The question is whether the application of new technologies and building materials results in a partial shift of the total primary energy demand from the utilisation phase to the construction and maintenance phase. It is also questionable, however, what additional investments are required to achieve the savings in operating costs. In order to answer this question a number of different design and construction options for a free-standing single-family house were examined and subjected to a life cycle analysis using the LEGEP software tool. Based on this analysis a number of statements regarding the primary energy demand over the life cycle of the exexemplary single-family house and also for the cost trend can be made. However, the results are not universally applicable. They indicate that a holistic analysis is required for each individual case in order to achieve sustainable resource use.

Der Artikel beschäftigt sich mit der historischen Entwicklung des Nachhaltigkeitsgedankens und zeigt die sich daraus ergebenden Anforderungen und Qualitäten für das Nachhaltige Bauen auf. Ökonomische, ökologische und soziokulturelle Aspekte sind im Rahmen des Nachhaltigen Bauens über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes “von der Wiege bis zur Bahre” gleichwertig zu betrachten. Daraus ergeben sich vielfältige Wechselwirkungen und Abhängigkeiten, die mit den Methoden einer ganzheitlichen Planung optimiert werden können. Für verschiedene ökologische, ökonomische und soziokulturelle Aspekte werden exemplarisch diese Abhängigkeiten und die sich daraus ergebenden Konsequenzen beschrieben.

Historical development of sustainable building.
This article deals with the historical development of sustainability and it depicts on the resulting requirements und qualities for sustainable building. Ecological, economical und socio-cultural aspects have to be regarded as equal considering the whole life-cycle of the building from ”cradle to grave”. Due to this several interdependencies arise that can be optimised by means of ecological and economical life cycle analysis. Regarding several ecological, economical und socio-cultural aspects this article identifies those dependencies and reveals the resulting implications.

Dem Klimawandel kann mit zwei Strategien begegnet werden: der Vermeidung des Klimawandels und der Anpassung an den Klimawandel. Aus diesen Strategien, die nicht als “Entweder-oder-Szenario“ sondern als “Sowohl-als-auch-Szenario“ zu verstehen sind, leiten sich insbesondere Anforderungen an den Wärmeschutz und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Extremwetterereignissen ab.
Das Ergebnis des Artikels ist, dass Mauerwerksbauten in besonderem Maße geeignet sind, beide Strategien zu erfüllen: einen Beitrag zur Reduzierung der Umweltwirkungen sowie zur Ressourcenschonung zu vertretbaren Kosten zu leisten und gleichzeitig ohne wesentlichen ökonomischen oder ökologischen Mehraufwand eine Vorsorge durch klimawandelgerechte Konstruktionen zu bieten. Damit erweisen sich Mauerwerkskonstruktionen aus Sicht der Bauphysik auch über 2020 hinausgehend als zukunftsfähig.

Masonry structures in 2020 from the perspective of building physics.
The climate change can be met by two strategies: the prevention of the change or the adaption to the change. From these strategies, which are not to be understood as a ‘Either-or-scenario’ but as a ‘As-well-as-scenario’, derive particularly requirements for thermal insulation and resistance to extreme weather events.
It is the result of this article, that masonry structures are to a particularly high degree suitable to comply with both strategies: To contribute to the reduction of environmental impacts and the conservation of resources at a reasonable cost while providing constructions which measure up to the challenges of climate change without additional economic or environmental expenses. Thereby from the building physics point of view brickwork constructions prove to be fit for the future well beyond the year 2020.