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Über die 4000-t-Wolke, die außergewöhnlichen Dachkonstruktion der BMW-Welt, dem neuen High-Tech und Auslieferungscenter für die Nobelkarossen von BMW, wurde schon des öfteren berichtet.
So wurde in der Juli-Ausgabe 2005 der Zeitschrift Stahlbau ausführlich über die schwebende Stahlkonstruktion des Regeldaches und über den Doppelkegel referiert.
Der nun folgende Artikel soll auf das Kernstück der wenigen aussteifenden Elemente, die zentrale Kundenlounge, eingehen. Wir erinnern, die rund 25000 m2 nahezu freitragende Dachkonstruktion der BMW-Welt wird über drei Kerne (Bild 1) ausgesteift, den Doppelkegel, als integraler Bestandteil der Stahlkonstruktion, dem Gastrokern, einer vorgespannten Stahlbetonkonstruktion und der Kundenlounge, einer räumlich tragenden Stahlskelettverbundkonstruktion.

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Dieser Artikel befasst sich mit der Erstellung eines Planungshilfsmittels für Mischquartiere im Kontext des Projekts “EnEff:Stadt - Bottrop, Welheimer Mark“. Bei der Welheimer Mark handelt es sich um ein Mischgebiet innerhalb der InnovationCity Ruhr in Bottrop. Ziel war die energetische Optimierung des Quartiers zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Hierfür wurden Methoden zur Modellierung von komplexen Quartieren entwickelt und auf die Welheimer Mark angewandt. Simulierte thermische und elektrische Bedarfswerte einer Wohnsiedlung wichen um 6,4 % von den Verbrauchswerten ab. Während für die elektrische Profilgenerierung von Nichtwohngebäuden kein hinreichendes, vereinfachtes Verfahren identifiziert wurde, wies die Methodik zur Erzeugung thermischer Lastprofile eine gute Übereinstimmung zwischen generierten und gemessenen Profilen auf. Aus einer Optimierung gingen Vorschläge für eine verbesserte Energieanlagenverteilung hervor. Bei moderaten Kostensteigerungen von 6 % bis 11 % wäre eine Reduktion von CO2-Emissionen um bis zu 50 % in bestimmten Bereichen der Welheimer Mark möglich.

Modeling and optimization of mixed use areas.
This article deals with the development of a planning tool for mixed use areas within the project “En-Eff:Stadt - Bottrop, Welheimer Mark”. The city district Welheimer Mark is a mixed use area within the InnovationCity Ruhr of Bottrop, Germany. The main aim was the energetic optimization of the city district to reduce greenhouse gas emissions. Thus, methods for complex city district modeling has been developed and used within Welheimer Mark district. Simulated thermal and electrical demands only showed a difference of 6.4 % related to energy consumption values. While a sufficient method for generation of electrical load profiles of non-residential buildings could not be identified, a method for generation of thermal load profiles shows a good fit between generated and measured loads. An optimization model has been used to identify an optimized energy system distribution. A greenhouse gas emission reduction up to 50 % is possible at cost increase of 6 % to 11 %.

Die integrale Bauweise bietet für Betonbrücken kleiner und zunehmend auch mittlerer Bauwerkslänge in vielen Fällen die optimale Lösung. Die fugen- und lagerlose Konstruktion ermöglicht wartungsarme, robuste und ästhetisch ansprechende Bauwerke. Bei der statischen Berechnung und konstruktiven Durchbildung integraler Bauwerke sind die Interaktionen zwischen Überbau, Unterbauten und Baugrund im Rahmen einer Optimierungsaufgabe zu lösen. Zum Nachweis der Ausführbarkeit einer semi-integralen Konstruktion werden am Beispiel der in Bau befindlichen Fahrbachtalbrücke grundsätzliche Betrachtungen angestellt und deren Relevanz für die Entwurfs- und Ausführungsplanung untersucht. Daraus leiten sich Empfehlungen, Bemessungshilfen und einzuhaltende Randbedingungen für die Bearbeitung semi-integraler Brücken ab. Insbesondere die Gründung hat einen wesentlichen Einfluß auf die Bemessung und das Verformungsverhalten des Gesamtsystems. Während die Beanspruchungen infolge der äußeren Einwirkungen (Eigengewicht und Verkehrslasten etc.) eine möglichst steife Gründung fordern, werden im Gegensatz dazu die Zwangsbeanspruchungen (Temperatur und unterschiedliche Stützensetzungen etc.) mit einer zunehmenden Nachgiebigkeit der Gründung abgebaut. Für die statischen Nachweise ist daher eine realistische Beschreibung der Bodenkennwerte des Baugrundes durch die Berücksichtigung von unteren und oberen Grenzwerten erforderlich.

The method of TripelBudgetierung (TriB) empowers to show, that only sustainable coping with natural hazards provides durably maximum safety at lowest risk and cost. “Triple” means economic, ecologic and social. TriB results in the scenario-specific time curves of the triple value of the case-specific system. Based on these curves, the Portfolio Theory (Markowitz) elaborates in respect to return and risk the most efficient mix of measures, thus, the optimal allocation of a given budget. A case study shows the practical application of such an approach.

Chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung ist die Hauptursache für umfangreiche Schäden an Stahlbetonbrücken. Umgebungseinflüsse, wie der Feuchtigkeitsgehalt des Betons, die Chloridkonzentration oder der Sauerstoffgehalt der angrenzenden Betonporenlösung, sind maßgebend für die Größe des Schadenfortschritts. Daher sind die Leitfähigkeit des Überdeckungsbetons, die Chloridkonzentration in der Porenlösung, der Korrosionsstrom der Bewehrung sowie die Temperatur wichtige Parameter, die über eine längere Zeit verfolgt werden sollten. Im vorliegenden Beitrag wird win neues Monitoring-System vorgestellt, das aus verschiedenen, in Beton- oder Mörtelkörpern eingebetteten Sensoren zur kontinuierlichen Erfassung obiger Parameter besteht. Ergebnisse von Feldversuchen an unterschiedlich exponierten Stahlbetonbauteilen von Brücken erlauben die Bestimmung von Zeitabschnitten mit erhöhter als auch reduzierter Korrosionsaktivität und helfen dadurch, die Prognosen über das langfristige Korrosionsverhalten von Stahlbetonbrücken zu verbessern.

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Solarthermische Kraftwerke müssen schon bald einen wesentlichen Beitrag zum drastisch steigenden Energiebedarf leisten. Sie können dies auch, denn die Entwicklung der verschiedenen Technologien ist sehr weit fortgeschritten. Der letzte aufwendige Schritt der großtechnischen Erprobung steht aber noch aus. Der Beitrag beschreibt die Kraftwerkskonzepte, an deren Entwicklung Schlaich Bergermann und Partner wesentlichen Anteil hat: das Aufwindkraftwerk, das Dish-Stirling-System zur dezentralen Stromerzeugung, die europäische Version der Parabolrinnen-Kraftwerke sowie das Turm-Solarkraftwerk, für das neue Heliostaten entwickelt wurden.

In den letzten Jahren wurden mehrere große solarthermische Kraftwerke in Spanien und Nordafrika gebaut und in Betrieb genommen. Bis Ende 2013 werden allein in Spanien solarthermische Kraftwerke mit einer Leistung von insgesamt ca. 2,5 GW am Netz angeschlossen sein. Die meisten dieser Anlagen sind sogenannte Parabolrinnenkraftwerke, die zurzeit am weitesten fortgeschrittene solarthermische Technologie. Diese Kraftwerke bestehen aus großen Kollektorfeldern mit hunderttausenden Quadratmetern Kollektorflächen, die die erforderliche Wärme für den Betrieb eines konventionellen Kraftwerksblocks bereitstellen. Die Kosten dieser solarthermischen Technologie werden im Wesentlichen durch die Kosten des Kollektorfeldes bestimmt. Um in Zukunft mit fossilen Kraftwerken vergleichbare Stromerzeugungskosten zu erzielen, sind weitere Entwicklungsarbeiten der solarspezifischen Komponenten im Hinblick auf Kostensenkung und Effizienzsteigerung erforderlich, insbesondere beim Solarkollektor.

Collector dvelopment for solar parabolic trough power plants
In the last years several solar thermal power plants were constructed and successfully put into operation in Spain and North Africa. By the end of 2013, a total of 2, 5 GW solar thermal power plants will be in operation in Spain alone. Most of these plants are parabolic trough power plants, which is currently the most highly developed solar thermal technology. These power plants consist of a large solar collector field with hundreds of thousands of m2 collector areas, which generate the required warmth for the operation of a conventional power block. The costs of this technology are primarily determined by the costs of the collector field. In order to achieve electricity generation costs that are competitive to fossil power plants, further developments of the solar components with regard to cost reduction and increased efficiency are necessary, especially for the solar collector.

Die beiden klassischen direkten Lösungsverfahren von Gauß und Cholesky werden so kombiniert, daß beliebige reelle symmetrische Matrizen verarbeitet werden können und nur eine Dreiecksmatrix zu speichern ist. Das gleiche Verfahren wird auf blockweise Auflösung an Hyper-Matrizen ausgedehnt.

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Eine denkmalgeschützte Kulturstätte, die im Jahr 1957 fertiggestellt wurde, wurde baulich und energetisch saniert. Die tragenden Stahlbetonbauteile waren zum Teil mit Holzwolleleichtbauplatten verkleidet bzw. geschalt. Von Holzwolleleichtbauplatten ist bekannt, dass diese bis in die 1960er-Jahre teilweise unter Verwendung chloridhaltiger Ausgangsmaterialien (z. B. Magnesiabinder) hergestellt wurden, von denen ein Korrosionsrisiko für die angrenzenden Stahlbetonbauteile ausgehen kann. Nach lokaler Entfernung der Holzwolleleichtbauplatten wurden deshalb Bauteiluntersuchungen an den betroffenen Stahlbetonbauteilen (Rippendecken, Unterzüge, Stützen) durchgeführt. Es wurden zum einen erhebliche Mängel in der Ausführungsqualität festgestellt (Kiesnester, Betondeckung lokal nicht vorhanden) und zum anderen Chloridgehalte im Beton bestimmt, die über dem nach Rili-SIB 2001 definierten unteren Schwellenwert für den kritischen Chloridgehalt lagen. Bereichsweise wurden an der Bewehrung Querschnittsverluste von bis zu rd. 10 % festgestellt. Da von Seiten des Bauherrn aufgrund des Denkmalschutzes des Gebäudes eine minimalinvasive Instandsetzung gewünscht war, wurde ein individuelles Instandsetzungskonzept entwickelt, bei dem unter Beachtung der vorliegenden Randbedingungen und in Zusammenarbeit mit dem Tragwerksplaner und dem Bauphysiker die Chloride zum Teil im Bauteil belassen wurden. Dieses Vorgehen war möglich, da durch Bauteiluntersuchungen belegt wurde, dass trotz vorhandener Chloridbelastung aufgrund der trockenen Umgebungsbedingungen im Innenbereich des Bauwerks nach anfänglicher Korrosionsinitiierung kein weiterer nennenswerter Korrosionsfortschritt stattfindet.

Chloride contamination in 60 year-old reinforced concrete elements with wood wool building panels used as lost formwork
A historically protected cultural center was built in 1957. The bearing concrete members were partly shuttered with wood wool building panels. Until up to the 1960s these panels were produced with basic materials containing chlorides (e.g. magnesia binder) which may cause a corrosion risk for the adjacent reinforced concrete members. In the examined cultural center local removal of the panels and analysis of the concrete showed significant construction defects (honeycombing, rock pockets, no concrete cover above reinforcement) und chloride contents higher than the normatively defined critical values. The reinforcement without concrete cover showed area losses up to 10 %. Since the contractor wanted a minimally invasive repair measure an individual concept was developed with all technical planers (building physicists, structural engineer, qualified repair specialist with prefunded corrosion knowledge). The principle was to leave the chlorides in the concrete members with no corrosion risk. This approach is only possible when certain conditions are met.

An verschiedenen Verkehrsbauwerken (Tunnelbauwerke und Brücken) wurden nach nur relativ kurzer Nutzung (rd. 20 Jahre) sehr hohe Chloridgehalte in den chloridexponierten Bauteilen (Tunnelwände, Notgehwege, Brückenpfeiler, Widerlager und Brückenkappen) festgestellt. An manchen Bauteilen war die daraus resultierende Bewehrungskorrosion zum Teil schon so weit fortgeschritten, dass ein Austausch/Abbruch der entsprechenden Bauteile vorgenommen werden musste. Um zukünftig dauerhaftere Betonbauwerke planen und erstellen zu können, wurde das sogenannte 3-Stufen-Konzept entwickelt, bei dem insgesamt drei Lösungsansätze zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit zur Verfügung stehen und den einzelnen Bauteilen in Abhängigkeit von der Beanspruchungsintensität zugewiesen werden können.
Zur Herleitung des 3-Stufen-Konzepts wurden zunächst verschiedene dauerhaftigkeitsrelevante Schäden an Verkehrsbauwerken analysiert, um die Bereiche zu identifizieren, die durch die normativen Dauerhaftigkeitsanforderungen noch nicht ausreichend geschützt werden. Parallel dazu wurden die dauerhaftigkeitsrelevanten Einflussfaktoren auf der Einwirkungsseite (Streusalzaufkommen, Verkehrsintensität, Entfernung der Chloridquelle vom Bauteil, Bauteilausrichtung) erarbeitet, sodass unter Kenntnis der Schäden und Einwirkungen eine sinnvolle Einteilung der Bauteile vorgenommen werden konnte. In Anlehnung an die Einflussfaktoren der Widerstandsseite (Betondeckung, Materialwiderstände von Beton und Stahl, Oberflächenschutzsystem) wurden dann drei Lösungsstrategien entwickelt, mit denen die Dauerhaftigkeit von chloridexponierten Betonbauteilen verbessert werden kann. Im Wesentlichen ist dies eine Verlangsamung des Chloridtransports durch betontechnologische Maßnahmen, eine Erhöhung des kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalts durch Verwenden von Bewehrungsstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand und das Unterbinden des Chlorideintrags in den Konstruktionsbeton durch Aufbringen einer Tiefenhydrophobierung. Im letzten Schritt konnten den jeweiligen Bauteilkategorien die Maßnahmen zugeordnet werden, die zur Erzielung einer über die Lebensdauer ausreichenden Dauerhaftigkeit notwendig sind.

100 years durability for bridge and tunnel constructions - The variable 3-stage concept
After a relatively short period of use (about 20 years), very high levels of chloride were detected in the components of traffic structures (tunnel walls, emergency walkways, bridge piers, abutments, bridge caps) exposed to chloride impact. On some components, the resulting reinforcement corrosion had already progressed to such an extent that an exchange/demolition of the corresponding components had to be made. In order to be able to plan and execute more durable structures in the future, the so-called 3-step-concept was developed in which a total of three approaches to increase the durability are available and can be assigned individually to the different components.
In the derivation of the variable 3-step concept, various durability-related damages of traffic structures were first analyzed in order to identify the areas that are still not adequately protected by the normative durability requirements. At the same time, the factors influencing the durability (salt, traffic intensity, removal of the chloride source from the component, component orientation) were worked out, so that a meaningful classification of the components could be made with knowledge of damages and impacts. Based on the factors influencing the resistance side (concrete cover, material resistance concrete and steel, surface protection system), three solution strategies were developed with which the durability of components exposed to chlorides can be improved. Essentially, this is a slowdown in chloride transport through concrete-technological measures, an increase in critical corrosion-inducing chloride content by using reinforcing steel with increased corrosion resistance, and inhibiting chloride entry into the structural concrete by applying hydrophobic treatment. In the last step, it was possible to assign the measures necessary to the respective component categories to achieve a durability that is sufficient over the entire service life.

Im Jahre 1983 beschloß der Deutsche Ausschuß für Stahlbeton, einen Sachstandsbericht und darauf aufbauend eine Richtlinie zu Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen zu erarbeiten. Zu diesem Zeitpunkt existieren mehr als 70 deutsche Merkblätter und Richtlinien zum Thema Schutz und Instandsetzung von Betonbauten von unterschiedlichster Autorenschaft. Wegen seiner speziellen Fachkenntnis und Erfahrung auf diesem Gebiet bat der DAfStb Herrn Sasse, den zunächst mit "Kunststoffe im Betonbau" bezeichneten Ausschuß zu leiten. Unter seiner Obmannschaft entstand die "Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen" des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton. Sie hat im Bereich Schutz und Instandsetzung von Betonbauten weltweit Maßstäbe gesetzt, indem die anstehenden Fragestellungen erstmals auf ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen aufbauend gelöst werden. Zwischenzeitlich hat dieses Konzept auch Eingang in die Europäische Normung gefunden.

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In drei Versuchsreihen wurde die Drillsteifigkeit von Fertigplatten mit statisch mitwirkender Ortbetonschicht untersucht. Durch die von der Beanspruchungsrichtung abweichende Bewehrungsrichtung wird die Drillsteifigkeit im Stadium II gegenüber der Biegesteifigkeit im Feld stark abgemindert. Dieses Ergebnis ist nicht Ferigplatten-spezifisch und gilt auch für Ortbetonplatten. Durch Fertigplattenfugen im Drillbereich werden die Drillsteifigkeit und auch das aufnehmbare Drillmoment deutlich verringert. Die Horizontalfuge zwischen Fertigplatten und Ortbeton ist ohne Einfluß. Günstig wirkende Drillmomente dürfen bei der Bemessung berücksichtigt werden, wenn sich keine Fertigplattenfugen im Drillbereich befinden.

Bei der Errichtung einer mehrgeschossigen Tiefgarage in Deckelbauweise kamen 12 m lange Fertigteilstützen aus hochfestem Beton (B90 bzw. C70) zum Einsatz. Der statische Nachweis erfolgte nach EC 2. Es wurden Belastungsversuche an Probestützen durchgeführt.

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Dem Lebensdauermanagement von Infrastrukturbauwerken kommt vor dem Hintergrund knapper Ressourcen eine steigende Bedeutung zu. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Bausteine eines modernen Lebensdauermanagementsystems für Stahlbetonbauwerke vorgestellt. Zentrales Element ist eine Lebensdauerbemessung, die in Abhängigkeit von den maßgebenden Schädigungsmechanismen mit unterschiedlichen Detaillierungsgraden durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine Ausnutzung von Optimierungspotentialen durch Rezepturoptimierung und Bindemittelwahl. Durch geeignete Methoden während der Ausführung und nach Fertigstellung kann die tatsächliche Qualität kontrolliert werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen während der Planungs- und Ausführungsphase werden in einem Geburtszertifikat zusammengefasst, das die Grundlage für den Wartungsplan bildet. Die Ergebnisse der Inspektionen werden herangezogen, um die Prognose der Zustandsentwicklung während der Nutzung kontinuierlich zuzuschärfen.

Life Cycle Management of Concrete Structures
On the background of scarce public resources, life cycle management of infrastructure systems has gained increasing importance. This paper presents the core components of a state-ofthe-art life cycle management system for reinforced concrete structures. A service life design is one of the key elements. Depending on the governing deterioration mechanisms, it can be carried out on different levels of detail and thus enables an optimisation of durability by means of optimised concrete composition and choice of binder. Quality control tools during construction and after completion allow for an assessment of the actual quality. The results of the design and construction stage are then summarised in a so-called birth certificate which forms the basis for future inspection and maintenance planning. The results of the inspection again can be used to update the original service life design throughout the service life of the structure.

Aus Gründen des Korrosionsschutzes werden die Abfangekonstruktionen der Außenschale von zweischaligem Mauerwerk üblicherweise in Edelstahl ausgeführt. Zur Kostenersparung werden Alternativen mit beschichtetem Baustahl untersucht. Die an ein- oder zweilagigen Epoxidharz- bzw. Zink-Epoxidharzbeschichtungen durchgeführten Untersuchungen mit mechanischen und chemischen Beanspruchungen lassen die Eignung der sog. "DUPLEX" - Systeme mit einer Verzinkung als Grundbeschichtung und einer Epoxidharzbeschichtung als Deckschicht als Korrosionsschutzsysteme erkennen.

Es wird der Stand der technischen Entwicklung und der Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Beschichtung von Bewehrungsstäben mit Epoxidharz zur Verbesserung des Korrosionsschutzes erläutert.

Die Rissbreite unterhalb einer kritischen Grenze von 0.5 mm beeinflusst die Korrosion nicht entscheidend. Eine feine Abstufung der tolerierbaren Rissbreiten in Abhängigkeit von Umweltbedingungen ist nicht begründbar. Wenn Rissbreiten über 0.5 mm Breite beobachtet werden, so liegt der Grund hierfür meist in nicht berücksichtigten Zwangsbeanspruchungen, welche die Bewehrung über die Streckgrenze hinaus beanspruchen. Diese Überlegungen fanden in der Neufassung des Abschnitts 17.6 ihren Niederschlag.