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Digitalisierung als Schlüssel zum effizienten Bauen
Nichttragende innere Trennwände - eine bewährte Lösung im Massivbau
Baugenehmigung für die Errichtung des weltweit ersten Gebäudes aus Carbonbeton

Firmen und Verbände: Bundesvereinigung Mittelständischer Bauunternehmen e. V. (BVMB): Rahmenbedingungen für Mittelstand verbessern!

Veranstaltungen: FEM im Stahlbau: Tragsicherheitsnachweise auf Grundlage des Eurocode 3 -Fortbildungsseminar zum Buch
BAUKONGRESS 20 in Wien

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Die vollintegrierte parametrische Modellierung definiert ein neues Optimum von Zeit- und Arbeitsaufwand sowie Präzision und Fehlerreduktion. So sind etwa Änderungen in der Trassierung, welche früher die mühsame, komplette Neukonstruktion einer Brücke nach sich zogen, nun kein Problem mehr. Ändern sich Parameter in der Trassierung, passen sich sämtliche Brückenelemente - inklusive des statischen Modells - dem automatisch an. Damit leistet BIM im Brückenbau endlich das, was es soll: maximale Effizienz. Mit Allplan Bridge 2020 steht nur erstmalig eine vollintegrierte Lösung zur Verfügung, in der ein gemeinsames parametrisches Modell sowohl für die statische Berechnung als auch für die Konstruktion genutzt wird. (Abb.: ALLPLAN Infrastructure)

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Die Systemsteifigkeiten von Eisenbahnbrücken werden durch die über die Brückenenden hinauslaufenden Gleise positiv beeinflusst. Gemäß aktueller Normenlage lässt sich dieser Effekt im Modell durch ein separat vom Überbau modelliertes Gleis abbilden, das über nichtlineare Längsfedern mit dem Überbau bzw. dem anschließenden Dammbereich verbunden wird. Eine Systemvereinfachung mit einer linearen horizontalen Ersatzfeder, welche den Beitrag des Dammbereichs abbildet und sich für die Modellierung eines Einfeldsystems mit Balken- oder Plattenelementen in eine Drehfeder am gelenkigen Auflager umrechnen lässt, wurde im 1. Teil dieses Beitrags in der Bautechnik 07/2016 hergeleitet.
Der vorliegende Beitrag behandelt den Einfluss und die Berücksichtigung des Durchrutschens des Gleises im Schotterbett, die durch eine nichtlineare horizontale Ersatzfeder bzw. Drehfeder am Auflager (nichtlineare Charakteristik gemäß Normung) modelliert werden.
Die Notwendigkeit der Einbeziehung der nichtlinearen Effekte wird exemplarisch für zwei reale WiB-Brückenbauwerke in Einfeldbauweise mit Schotteroberbau diskutiert. Dazu werden numerische Überfahrtssimulationen mit äquivalenten Einmassensystemen durchgeführt.

Restraining effects of railway tracks - part 2: non-linear spring characteristics
System stiffnesses of railway bridges are enhanced by the tracks overlapping the bridges' ends. In accordance with current standards, this effect can be accounted for in numerical models where tracks are modelled as separate elements which are connected to the bridge and adjacent embankments by non-linear longitudinal springs. A simplified approach, where the contribution of the embankment is represented by an equivalent elastic horizontal spring element, which can be converted to a rotational spring for single span systems with beam or plate elements, was derived in the 1st part of this contribution in Bautechnik 07/2016.
The current work represents non-linear spring characteristics of the longitudinal springs in the combined track/structure system according to code with non-linear characteristics of the equivalent horizontal and rotational springs.
The importance of considering the non-linear effects in numerical models is discussed based on numerical simulations of two real single-span filler beam bridges with ballast bed. The simulations are carried out using equivalent single degree of freedom systems.

Die effiziente Planung und Errichtung dauerhafter Bauwerke wird durch die Anwendung von Regelwerken, die auf dem aktuellen Stand der Technik basieren, ermöglicht. Im Brückenbau stehen umfangreiche Richtlinien für Stahlbeton-, Spannbeton-, Stahl- und Stahl-Beton-Verbundbrücken zur Verfügung. Für Holzbrücken gilt das nicht. Für die materialgerechte Planung, den Bau, die Unterhaltung und die Prüfung von Holzbrücken fehlen Regelwerke. Um den daraus resultierenden erheblichen Wettbewerbsnachteil für den Holzbrückenbau aufzuheben, wurde an der Fachhochschule Erfurt das Forschungsvorhaben “Protected Timber Bridges (ProTimB)” initiiert. Ziel des Vorhabens war die Erarbeitung einheitlicher Richtlinien für den Entwurf, die Baudurchführung und die Erhaltung geschützter Holzbrücken in Anlehnung an die für die anderen Baustoffe anerkannten und eingeführten Regelwerke.
In zwei Beiträgen werden die wichtigsten Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens vorgestellt. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über die Inhalte des gesamten Projekts und präsentiert die neuen Richtlinien für den Entwurf geschützter Holzbrücken. Im Fokus stehen dabei die neuen Musterzeichnungen und Hinweise zum konstruktiven Holzschutz. Die neuen Richtlinien für den Entwurf geschützter Holzbrücken unterstützen zukünftig die planenden Ingenieure bei der Konstruktion langlebiger Brücken aus Holz und leisten damit einen Beitrag zur Renaissance des Holzbrückenbaus.

Design, construction and maintenance of modern timber bridges - part 1: design
Efficiency in planning and construction of durable structures is achieved by using regulations based on the current state of the art. In bridge construction, a comprehensive set of rules exists for bridges made of reinforced and prestressed concrete or of steel and steel-concrete-composites. For timber bridges, such rules are lacking. There are no regulations for the design, construction, maintenance and inspection of timber bridges. The research project “Protected Timber Bridges (ProTimB)” has been initiated at the University of Applied Sciences Erfurt to reduce the considerable competitive disadvantages for timber bridges. The project aimed at the development of a unified set of rules for the design, the construction and the maintenance of protected timber bridges according to the existing regulations for other materials.
Two articles are presenting the most important results of this project. The present article gives an overview over the content of the whole project und shows the new set of design rules for protected timber bridges. It focuses on the new sample drawings and the structural protection rules. The new design guidelines support the planning engineers to develop durable and sustainable timber bridges. They contribute to the renaissance of bridge construction using the great material timber.

Bisher gab es für den Bau von Holzbrücken nur unzureichende Vorgaben in den nationalen und europäischen Regelwerken, woraus für den Holzbrückenbau ein erheblicher Wettbewerbsnachteil entstand. An der Fachhochschule Erfurt wurde daher das Forschungsprojekt “Protected Timber Bridges (ProTimB)” initiiert. Ziel dieses Projekts war es, einheitliche Richtlinien für den Entwurf, die Baudurchführung und die Erhaltung geschützter Holzbrücken in Anlehnung an die für die anderen Baustoffe anerkannten Regelwerke zu erarbeiten.
Der erste Teil des Beitrags gibt einen Überblick über die Inhalte des gesamten Forschungsvorhabens und erläutert die neuen Richtlinien für den Entwurf. Der vorliegende zweite Teil fokussiert auf die Bauausführung und die Überwachung, Wartung und Prüfung geschützter Holzbrücken. Damit werden alle Phasen von der Planung über den Bau bis zur Erhaltung einer Holzbrücke ganzheitlich unter den Aspekten der größtmöglichen Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit betrachtet.
Für die Bauausführung wurden “Empfehlungen für Technische Vertragsbedingungen für Holzbrücken - ETV-HolzBr” erarbeitet. Die ETV-HolzBr definieren Anforderungen an das zu verwendende Material sowie an den Holz- und Korrosionsschutz. Der Schwerpunkt liegt in der Zusammenstellung von Vertragsbedingungen für Herstellung, Transport, Lagerung, Lieferung und Montage von Holzbrücken. Ergänzend sind Hinweise zum Bau von Holz-Beton-Verbund- und Grünbrücken aus Holz enthalten.
Zum Thema “Erhaltung” entstanden Musterhandbücher für die Wartung und Prüfung von Holzbrücken, Empfehlungen für die Durchführung einer objektbezogenen Schadensanalyse sowie ein Konzept für einen Weiterbildungslehrgang für das Bauwerksprüfpersonal.

Design, construction and maintenance of modern timber bridges - part 2: construction and maintenance
German and European guidelines contain only insufficient regulations for timber bridges. That lack causes a considerable competitive disadvantage for the construction of timber bridges. Therefore, the research project “Protected Timber Bridges (ProTimB)” has been initiated at the University of Applied Sciences Erfurt. The project aimed to develop unified guidelines for the design, construction and maintenance of protected timber bridges in line with the approved set of rules for engineered structures consisting of other materials.
The first part of the article presents the content of the whole research project and discusses the new guidelines for the design. The second part focuses on the construction, quality control, maintenance and inspection of protected timber bridges. Thereby, the whole life cycle of a timber bridge will be investigated holistically considering maximum durability and high cost-effectiveness.
“Recommendations for technical contractual terms for timber bridges - ETV-HolzBr” have been developed for the construction. That set of rules defines demands on material as well as protection measures for timber and against corrosion. A summary of contractual terms for the production, transport, delivery and assembly of timber bridges represents the main content. Information about the construction of timber-concrete-composite and wildlife bridges complete the regulations.
Concerning the maintenance topic, sample handbooks for maintenance and inspection, recommendations for the analysis of special defects and a further training course for bridge inspectors have been worked out.

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Building Information Modeling (BIM) bietet sowohl während des Planens und Bauens als auch während des Betreibens eines Bauwerks die Chance, moderne Großprojekte termin- und kostengerecht zu realisieren. Denn über den gesamten Prozess können konsistente Daten die Effizienz und Qualität eines Bauwerks steigern.
Hier stellt insbesondere der Brückenbau eine besondere Herausforderung dar, da trotz wiederkehrender Typologie die Abhängigkeiten der einzelnen Bauteile zur Trassierung jedes Bauwerk individuell werden lassen. Diesem Problem wird mit der Parametrisierung der Bauwerksmodelle Einhalt geboten. Konkret heißt das, dass jedes Bauteil mind. eine Abhängigkeit zur Trassierung der über- oder unterführten Straße/Bahn anhand der Raumkurve erhält. Verändert sich die Trassierung, so passt sich auch das Bauwerk an. Diese dauerhafte Verbindung ermöglicht es auch, dass Mengen, Bauteillisten und 2-D-Pläne automatisch angepasst werden. Auch Abhängigkeiten der Bauteile untereinander oder zum Geländemodell sind möglich. Somit können bereits während der Planung bauwerksinterne Kollisionen vermieden werden.
Intelligente Datenmodelle können dazu beitragen, die Qualität, Effizienz und Produktivität bei der Realisierung von Bauten projektspezifisch zu steigern.
Sowohl bei der Qualitätsprüfung/-sicherung als auch der forcierten Produktivitätssteigerung ergeben sich durch den modellbasierten Ansatz neue Möglichkeiten. So lassen sich Modelle automatisiert und regelbasiert nach verschiedenen Gesichtspunkten auswerten. Während Planungs-, aber auch Modellierungsqualität heute oft subjektiv bewertet wird, können mithilfe von Modellen Qualitätsmerkmale erhoben werden, die eine objektivere Bewertung zulassen.
Nachdem Modelle und damit einhergehend Planungen heute mehr oder weniger manuell erstellt werden, teilautomatisiert ausgewertet und bewertet werden können, muss die Technologie im nächsten Schritt dazu genutzt werden, regelbasierte Mechanismen und Prozesse zu entwickeln, um ganze Planungen (teil-)automatisiert zu erstellen. Hierzu stehen Technologien wie Knowledge Based Engineering und Machine Learning zur Verfügung, die in der Wissenschaft derzeit vertieft untersucht werden. Es gilt zu klären, wie diese Methoden in den Planungsalltag Einzug halten können.

Innovative and modern planning methods in bridge construction
Building Information Modeling (BIM) offers the opportunity to realize modern large-scale projects on schedule and within budget during the planning, construction and operation of a building. Because consistent data throughout the entire process can increase the efficiency and quality of a building.
Bridge construction in particular poses a special challenge here, since despite recurring typology, the dependencies of the individual components for routing make each structure individual. This problem can be solved by parameterizing the building models. In concrete terms, this means that each structural element is given at least one dependency for the routing of the road/railway above or below the bridge on the basis of the space curve. If the route changes, the structure will also adapt. This permanent connection also allows quantities, component lists and 2-D plans to be adapted automatically. Dependencies of the components on each other or on the terrain model are also possible. This means that collisions within the building can be avoided during the planning phase.
Intelligent data models can help to increase the quality, efficiency and productivity in the realisation of project-specific buildings.

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Die Digitalisierung im gesamten Bauwesen schreitet weiter voran. Im Dezember 2015 wurde der “Stufenplan Digitales Planen und Bauen” durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) ins Leben gerufen. Auslöser war eine Reihe von Großprojekten, bei denen es zu erheblichen Verzögerungen und Mehrkosten kam. Ziel des Stufenplans ist es, das digitale Planen und Bauen bundesweit ab Ende 2020 im Leistungsniveau 1 zum Standard zu machen und die gesamte Wertschöpfungskette im Bauwesen auf ein insgesamt höheres Niveau zu heben. Mit dem BIM-Kompetenzzentrum des Bundes wurde Mitte 2019 eine Institution gegründet, die als zentrale öffentliche Anlaufstelle des Bundes für Fragen zum Thema Digitalisierung des Bauwesens und zur Qualitätssicherung und Koordination der BIM-Aktivitäten des Bundes dient.
Die Anwendung der Methode Building Information Modeling (BIM) hat natürlich auch im konstruktiven Ingenieurbau und in der Infrastrukturplanung Einzug gehalten. Nach einer umfassenden Implementierungsphase und ersten Pilotprojekten nutzt die DEGES die BIM-Methodik mittlerweile regelmäßig. Zu den größten BIM-Projekten der DEGES gehören der Umbau des Autobahndreiecks Funkturm (A 100/A 115) Berlin, der Ersatzneubau der Westendbrücke (A 100) in Berlin, der Ersatzneubau der Schwelmetalbrücke (A 1) in Nordrhein-Westfalen und der Neubau der B 31 in Baden-Württemberg. Die ersten positiven Effekte sind vielfältig und das Potenzial der Methodik ist bestechend. Dennoch sind auf dem Weg zu einer flächendeckenden Nutzung von BIM noch verschiedene Herausforderungen zu bewältigen.
Die Digitalisierung des Bauwesens bedeutet einen tief greifenden methodischen - aber auch kulturellen - Wandel im Planungs- und Ausführungsprozess. Das Projekt rückt wieder in den Mittelpunkt. Die Anpassungen der erforderlichen Technologie, wie z. B. der Hard- und Software, sind groß, erscheinen aber auf den zweiten Blick als die kleinere Herausforderung. Viel größer dagegen sind die Anstrengungen, die zur Anpassung der Prozesse und der Standards noch vor uns liegen. Zweifelsohne kann aber auch festgehalten werden, dass die Anforderungen an die beteiligten Menschen - Qualifikation, Veränderung, Bereitschaft und Mut für neue Wege - zu den größten Herausforderungen zählen, die noch zu bewältigen sind.

BIM in civil engineering - a field report from DEGES
The digitisation of the entire building industry is progressing. In December 2015, the “Digital Planning and Construction Step-by-Step Plan” was launched by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure (BMVI). This was triggered by a number of large-scale projects which led to considerable delays and additional costs. The aim of the step-by-step plan is to make digital planning and construction nationwide the standard at performance level 1 from the end of 2020 and to raise the entire value-added chain in the construction industry to an overall higher level. With the BIM Competence Centre of the Federal Government, an institution was founded in mid-2019, which serves as the central public point of contact for the Federal Government for questions on the digitisation of the construction industry and for quality assurance and coordination of the Federal Government's BIM activities.
The application of the Building Information Modeling (BIM) method has of course also made its way into civil engineering and infrastructure planning. Following a comprehensive implementation phase and initial pilot projects, DEGES now regularly uses the BIM methodology. DEGES' largest BIM projects include the reconstruction of the motorway junction Funkturm (A 100/A 115) Berlin, the replacement of the bridge Westendbrücke (A 100) in Berlin, the replacement of the bridge Schwelmetalbrücke (A 1) in North Rhine-Westphalia and the new construction of the B 31 in Baden-Württemberg. The first positive effects are manifold, and the potential of the methodology is impressive. Nevertheless, a number of challenges still have to be overcome on the way to the widespread use of BIM.
The digitalisation of the construction industry means a profound methodical - but also cultural - change in the planning and implementation process. The project is moving back into the centre of attention. The adaptations of the required technology, such as hardware and software, are large, but at second glance appear to be the smaller challenge. On the other hand, the task efforts still ahead of us to adapt processes and standards are much greater. Without a doubt, however, it can also be said that the demands placed on the people involved - qualification, change, willingness and courage for new paths - are among the greatest challenges that still have to be overcome.

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Zyklische, handnahe Inspektionen nach DIN 1076 bilden die Datenbasis für die Instandhaltungsplanung unserer Ingenieurbauwerke, die Berechnung von Zustandsnoten erfolgt dabei auf Grundlage erkannter Schäden. Die Dokumentation der Prüfung erfolgt überwiegend im Programmsystem SIB-BW. Das System sorgt für einen vergleichsweise einheitlichen Bewertungsstandard und ermöglicht in begrenztem Umfang retrospektive und prospektive Betrachtungen für die Instandhaltungsplanung. Neuere Entwicklungen wie BIM oder die in anderen Wirtschaftszweigen etablierte kontinuierliche, sensorbasierte Zustandserfassung bleiben bislang konzeptionell unberücksichtigt.
Vor dem Hintergrund der digitalen Transformation stellt sich die Frage, wie sich die etablierte manuelle und die digitale Zustandsbeurteilung sowie BIM-generierte Daten in eine durchgängige digitale Prozesskette integrieren lassen und welcher Nutzen sich so generieren lässt. Die Hamburg Port Authority (HPA) hat daher das Projekt “smartBridge Hamburg” initiiert, das prototypisch, anhand der Köhlbrandbrücke in Hamburg das Konzept des digitalen Zwillings pilotiert.
Der digitale Zwilling dient dazu, BI-Modell sowie analoge und elektronische Zustandserfassung konzeptionell zu vereinigen und die über mehrere Schichten aggregierten Daten unterschiedlichsten Nutzergruppen bedarfsgerecht bereitzustellen. Der Beitrag stellt Prämissen und Grundüberlegungen zur Projektinitiierung vor.

smartBridge Hamburg - prototypical piloting a digital twin
Cyclic inspections by hand according to DIN 1076 are the basis for planning maintenance and repair measures for our engineering structures. The calculation of condition ratings is performed based on detected deficiencies. The documentation of the inspection is done primarily within the program system SIB-BW. The system offers a comparably uniform rating standard and enables a limited retrospective and prospective view for maintenance planning. New developments like BIM or continuous, sensor-based monitoring, which is established in other branches, are not yet conceptually integrated.
In light of the digital transformation the question arises how the well established manual and the digital assessment as well as BIM generated data can be unified within one continuous process chain and which benefits can by created by doing so. Therefore, the Hamburg Port Authority (HPA) has initiated the “smartBridge Hamburg” project which prototypically tests the concept of the digital twin using the Koehlbrandbruecke in Hamburg.
The digital twin is used to conceptually unify the BI-model as well as analogue and electronic assessment data and to provide aggregated data in a form that meets the needs of different user groups.
This paper presents premises and basic considerations prior to project initiation.

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Infrastrukturbauwerke sind grundlegend für die Zukunft von Städten und das urbane Wachstum. Zentraler Aspekt auf dem Weg in die Zukunft ist die Nachhaltigkeit. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, in welche Richtung sich Werkstoffe im Brückenbau dahingehend in absehbarer Zukunft entwickeln können. Wie kann die Leistung optimiert, zur Nachhaltigkeit beigetragen und das Umsetzungspotenzial aufgezeigt werden? Wie kann der Verbrauch von Primärbaustoffen verringert, wie durch den Einsatz innovativer Methoden die Lebensdauer von Brücken verlängert werden? Dazu werden Pilotprojekte vorgestellt, die das Potenzial haben, den Brückenbau nachhaltig zu verändern.

Materials in bridge engineering: in the near future
Building infrastructures are essential to the future of cities and urban growth. Since material is the gateway to the realization of bridge design concepts, it plays a significant role in bridge engineering. The journey towards future encompasses a key leading driver, sustainability, that will influence our world in the future and shape the future to a more sustainable, efficient and resilient one.
In this paper, we present possibilities that will show in which direction is the foreseeable future of materials in bridge construction heading to. For examples, how to optimize materials performance, how materials can contribute positive influence on sustainability, how to implement the potential concepts, how to reduce materials consumption and how to extend the life span of bridges by using innovative construction designs/methods? Pilot projects are presented to showcase the possibilities to change bridge construction in a sustainable way.

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Wettbewerbe:
Deutscher Brückenbaupreis 2020

Nachrichten:
Fraunhofer WKI ist Teil des transregionalen Sonderforschungsbereichs “3-D-Druck im Bauwesen”
Neues Heft in der AHO-Schriftenreihe - “Architekten- und Ingenieurvertragsrecht - Anwendungshilfe zu Vergütungsfolgen und Verträgen”

Veranstaltungen:
2. Kolloquium - Fachkreis “Kommunale Brücken”
DBV-Arbeitstagung “Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen mit Praxisteil”

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Blick auf die Ränge des neuen Puskás-Stadions in Budapest. Im mit einem Fassungsvermögen von über 67.000 Zuschauern größten öffentlichen Bauwerk Ungarns, das nach dem legendären ungarischen Fußballer Ferenc Puskás benannt wurde, sind 15.000 m2 Bodenfläche auf den Tribünen mit MC-Floor TopSpeed flex, der flexibilisierten Rollbeschichtung mit rissüberbrückenden Eigenschaften auf Basis der KineticBoost-Technology®, ausgeführt worden. Auch bei ungünstigen Klimabedingungen wie 2 °C und 100 % relativer Luftfeuchte lassen sich hochbelastbare und ästhetische Bodenbeläge umsetzen. Wie bei kaum einem anderen Bodenbeschichtungswerkstoff lassen sich damit auch Härte und Elastizität von gering bis sehr hoch einstellen. Diese Vorteile machten sich die Bauherren und Planer des neuen Puskás-Stadions in Budapest zunutze, die diese Arbeiten im Winter durchführen mussten. (Foto: MC-Bauchemie)

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2.050 Unternehmen tummeln sich hierzulande im Bereich von Rohrleitungs- und Kanalbau sowie in der Abwasserbeseitigung. Aber keine Angst! - sie werden im 2020er Special: Kanal- und Rohrleitungsbau nicht alle zur Darstellung kommen können. Dass im Thema aber Musik ist, zeigt der Umstand, dass im letzten Jahr 68 Unternehmen in der Branche neu gegründet wurden, aber nur 6 Insolvenz anmelden mussten.

Unter den Straßen einer Stadt wie Hannover liegen etwa 2.500 km öffentliche Kanäle, die einer Strecke von dort bis Lissabon entsprechen (und damit nach Berlin und Hamburg das drittlängste Kanalsystem ergeben). Vergegenwärtigt man sich sodann, noch, dass allein von allen Abwasserkanälen ca. 75 % defekt sind, wird sonnenklar, dass es hier um eines der Bauthemen schlechthin geht.

Das Heft beweist das mit Fachbeiträgen, u. a. unter Mitwirkung von Autoren des Güteschutz? Kanalbau und anderer relevanter Verbände und Unternehmen. Es wirft einen abschließenden Blick auf das Emschersystem, bringt Objektberichte von der Kanal- und Rohrsanierung wie dem Neubau derselben, über Regenüberlaufsysteme und deren Sanierung, grabenlose Verfahren, Verfüllbaustoffe, Pumpensysteme und natürlich über die IFAT 2020. Aktuelle - besonders an Umweltschutz und Monitoring orientierte - Produktvorstellungen runden das vielfältige Themen-Spektrum ab.

Das Heft bietet die Gelegenheit, eines der brisantesten und auch ökonomisch aussichtsreichsten Bauthemen überhaupt aus dem Boden zu holen - und es sicht- und lesbar zu machen.

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