Während das Instandsetzungsprinzip W bei carbonatisierungsinduzierter Korrosion seit vielen Jahren als Standardverfahren etabliert ist, wird seine Anwendbarkeit bei chloridinduzierter Korrosion (W-Cl) in der Fachwelt bis heute kontrovers diskutiert. Zwar ergeben sich aus seiner Anwendung gegenüber anderen Instandsetzungsverfahren auf den ersten Blick u. U. deutliche wirtschaftliche Vorteile, allerdings besteht bei diesem Verfahren ein deutlich höheres Risiko, dass das Instandsetzungsziel nicht erreicht wird.
Im vorliegenden Beitrag werden die technischen Grundlagen des Instandsetzungsprinzips W-Cl sowie der aktuelle Kenntnisstand - sowohl für den gerissenen als auch für den ungerissenen Beton - dargestellt und baurechtliche Konsequenzen, die sich aus dem erhöhten Ausführungsrisiko ergeben, diskutiert. Korrosionsmonitoring als Element zum Nachweis des Instandsetzungserfolgs bei Anwendung des Prinzips W-Cl wird vorgestellt. Anhand von Anwendungsbeispielen werden sowohl die Risiken, die mit dem Verfahren verbunden sind, als auch das Potenzial bei erfolgreicher Anwendung veranschaulicht.

The repair principle IR - state of knowledge, regulatory consequences, current research
While the repair principle IR (increasing resistivity) has become a standard procedure for the repair of carbonation-induced reinforcement corrosion, its applicability to chloride-induced reinforcement corrosion is still under discussion. In many cases, IR may display economic advantages at first glance, but its application is linked with an increased risk of failure.
This contribution presents the fundamentals of the repair principle IR in case of chloride-induced corrosion and the current state of knowledge both for uncracked and cracked concrete. Regulatory consequences that arise from the higher failure risk are being discussed. Corrosion monitoring is introduced as a possible means to monitor the performance of the repair measure. Finally, case studies illustrate both the risks of this repair principle and the benefits when applied successfully.

Die geplante Lebensdauer von Stahlbetonbauwerken wird häufig aufgrund von chloridinduzierter Bewehrungskorrosion erheblich reduziert. Chloride aus Tausalzbeaufschlagung oder Meeresexposition dringen in den Beton ein und sobald ein kritischer Chloridgehalt an der Bewehrung angekommen ist, wird Korrosion initiiert. Die Folgen von Bewehrungskorrosion sind Risse und Abplatzungen des Betons, wodurch zunächst die Verkehrssicherheit und in einem fortgeschrittenen Schädigungsgrad auch die Tragfähigkeit eingeschränkt werden kann. Im Zuge der Bauwerksinspektion von chloridexponierten Bauwerken ist daher die Detektion der Bewehrungskorrosion unerlässlich, um zu klären, ob Korrosion bereits initiiert wurde und in welchem Umfang das Bauwerk davon betroffen ist. Erst auf Basis dieser Daten können Inspektionsintervalle und Instandsetzungsmaßnahmen zielgerichtet, nachhaltig und ökonomisch geplant werden. Die konventionelle Methode zur Detektion von Bewehrungskorrosion ist die Potentialfeldmessung, bei der das Potential zwischen der Bewehrung und einer auf dem Beton aufgesetzten Bezugselektrode ermittelt wird. Zudem wurde in den letzten Jahren an der University of South Florida eine innovative Art der Korrosionsdetektion entwickelt, die auf dem Messprinzip der Kelvinsonde basiert. Die Methode hat den großen Vorteil, dass kein physischer Kontakt zum Beton erforderlich ist. Die Lage und die Verteilung der mit der Kelvinsonde gemessenen Oberflächenpotentiale zeigen in Vergleichsmessungen sehr gute Übereinstimmung mit Messwerten aus der Potentialfeldmessung. Beide Methoden zur Korrosionsdetektion werden hier vorgestellt und diskutiert.

Corrosion detection on reinforced concrete structures: conventional and innovative
The designed service life of reinforced concrete structures is often shortened due to chloride-induced reinforcement corrosion. The ingress of chlorides from sources such as de-icing salts or marine environment can cause corrosion as soon as a critical chloride threshold reaches the first reinforcement layer. The consequence of corrosion are cracks and spalling of the concrete cover which impairs the serviceability and in an advanced stage the load bearing capacity of a structure. Thus, corrosion inspection is highly recommended for chloride-exposed structures to clarify (i) if corrosion is initiated and (ii) to which extent. The determination of further inspection intervals and/or repair measures relies on reliable corrosion condition assessment. The conventional corrosion inspection method is the half-cell potential measurement where a reference electrode is placed on the concrete surface and the potential is measured between the reference electrode and the reinforcement in the concrete. Recently an innovative corrosion inspection method has been developed at the University of South Florida, which is based on the principle of the Kelvin probe. The advantage of this method is that it does not require physical contact to the concrete. The resulting potentials of both methods show very good correlation. Hereinafter, the paper describes and discusses both corrosion inspection methods.

Der maßgebliche Korrosionsschutz von nicht rostendem Stahl in Beton basiert, anders als bei unlegiertem Betonstahl, auf der Ausbildung einer Chromoxidschicht. Die Chromoxidschicht ist in alkalischem und in karbonatisiertem Beton beständig, sodass nicht rostende Stähle in einem passiven Zustand vorliegen. Die Initiierung von Lochkorrosionserscheinungen ist dagegen auch an nicht rostenden Stählen in Beton möglich. Der korrosionsauslösende Chloridgehalt ist neben dem Gehalt an Legierungselementen (insbesondere dem Chromgehalt) und der Oberflächenbeschaffenheit auch vom Konzentrationsverhältnis von OH- zu Cl- im Elektrolyten abhängig. Daher ist prinzipiell zu erwarten, dass in karbonatisierten Betonen geringere Chloridgehalte Korrosion initiieren können als in Betonen mit höheren pH-Werten. Dies gilt in besonderem Maße für nicht rostende Betonstähle mit geringen Chromgehalten, wie z. B. Produkte aus dem Werkstoff 1.4003 (X2CrNi12) mit seiner im Vergleich zu den Standardausteniten geringen Beständigkeit. Um den kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalt am Beispiel eines am Markt verfügbaren ferritischen Chromstahls zu bestimmen, wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) umfangreiche Untersuchungen zu beschleunigten Korrosionsversuchen in alkalischen und karbonatisierten Mörteln durchgeführt. Mittels Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) konnten die korrosionsauslösenden Chloridgehalte im Phasengrenzbereich Betonstahl-Mörtel ermittelt werden.

Determination of the corrosion-inducing chloride content of stainless ferritic reinforcing steels in mortar
The corrosion protection mechanism for stainless steel in concrete is different than for unalloyed steel. In carbonated concrete, stainless steels are in a passive state and do not have any uniform corrosion. The chloride content for the initiation of pitting corrosion on stainless steels in concrete depends not only on the content of alloying elements (above all chromium) and the surface condition. It also depends on the concentration ratio between OH- and Cl- in the electrolyte. It can be expected that lower chloride contents can initiate corrosion in carbonated concretes than in concretes with higher pH values. This ap-plies especially to stainless steel with low chromium contents such as products made of the material 1.4003 (X2CrNi12). In order to determine the critical corrosion-inducing chloride content using the example of a pickled ferritic chromium steel available on the market, extensive laboratory tests were carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). In accelerated corrosion tests in alkaline and carbonated mortars, the critical chloride contents in the phase boundary between reinforcing steel and mortar were determined and evaluated by means of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS).

Ist ein Stahlbetonbauteil instand zu setzen, so ist die Grundlage für eine sachgerechte Instandsetzungsplanung die Klärung der Schadensursache und des -umfangs. Wurde der festgestellte Schaden durch eingedrungene Substanzen hervorgerufen, werden am Bauwerk i. d. R. Proben entnommen und im Labor nasschemisch untersucht. Dabei hängt die örtliche Auflösegenauigkeit direkt vom Beprobungs- und Analyseaufwand ab. Durch die sog. LIBS-Analyse ist es möglich, vergleichsweise schnell die Elementverteilung an einer Messfläche von Probekörpern zu ermitteln und diese Informationen anschaulich darzustellen. Die hoch aufgelösten grafischen Auswertungen unterstützen die Darstellung ggf. komplexerer Sachverhalte, sodass diese auch für fachfremde Beteiligte wie Eigentümer/Auftraggeber leichter nachvollziehbar werden. Dies kann bei notwendigen, ggf. kostenintensiven Instandsetzungsmaßnahmen zur Verdeutlichung der Relevanz hilfreich sein. Auch im Rahmen der Forschung kann die Kombination einer hohen Informationsdichte in Verbindung mit der schnellen Messmethode und einem geringen Präparationsaufwand der Probe hilfreich sein, um den heterogenen Baustoff Beton abzubilden und den darin stattfindenden Ionentransport genauer nachzuvollziehen.

Application possibilities of LIBS analysis for reinforced concrete
For reinforced concrete the basis of a proper repair planning is the identification of the damage cause. If the damage determined was caused by substances to which the structure was exposed, the penetration depth has to be known in order to enable the competent planner to determine the scope of repair. The samples taken from the structure are usually analyzed wet-chemically and the results are presented as profile pictures over the depth, whereby the resolution depends strongly on the analysis effort and thus on the analysis costs. By the so-called LIBS procedure, it is possible to gain comparatively fast a high additional information content from the samples and to represent this descriptively. The high-resolution images help to recognize complicated facts and to make problems easier to understand even for external participants due to the excellent visualization. The combination of a high information density in connection with a fast measuring method is also helpful in the context of research in order to be able to map the heterogeneous building material concrete and the ion transport within the cement paste.

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Die zuverlässige Bestimmung des Korrosionsrisikos an Stahlbeton-Bauwerken ist eine der großen Ingenieur-Herausforderungen unserer Zeit. Bisher beruht die Abschätzung des Korrosionsrisikos auf der Bestimmung von Chloridprofilen am Bauwerk, welche mit festgesetzten Grenzwerten, dem kritischen, korrosionsauslösenden Chloridgehalt Ccrit, verglichen werden. Dieser Ccrit ist mangels einer anwendbaren Testmethode ein in Normen festgesetzter Wert, der mit min. Anpassungsmöglichkeiten für alle Bauwerke Gültigkeit hat. Dadurch bleiben wesentliche objektspezifische Einflussfaktoren unberücksichtigt; die Resultate bleiben erfahrungsbasiert und können lediglich der Orientierung dienen. Die hier beschriebene Testmethode ermöglicht die Bestimmung des spezifischen Ccrit für Bauwerke. Dazu werden 150-mm-Bohrkerne mit jeweils einem zentrischen, noch nicht korrodierenden Bewehrungsstahl entnommen und im Labor einer konzentrierten Chloridlösung ausgesetzt. Bei Korrosionsinitiierung kann Ccrit als statistische Verteilung bestimmt werden.
Aus einer Vielzahl von Proben haben die Autoren eine Ccrit-Datenbank etabliert. Diese zeigt eine deutliche Variation des Ccrit verschiedener Bauwerke: die Werte liegen teilweise unter-, teilweise oberhalb des Normwerts. Damit können objektspezifische Restlebensdauern berechnet werden. Im Falle eines tieferen spezifischen Ccrit erlaubt dies, dass Instandsetzungsarbeiten noch vorgenommen werden können, bevor die Korrosionsschäden diese maßgeblich verteuern oder gar verunmöglichen. Dagegen können im Falle eines höheren Ccrit die Instandsetzungsarbeiten ohne bedeutende Kostenfolge (und unter gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit) auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden.

The critical chloride content - determination at structures and the influence on service life
The reliable determination of the corrosion probability at reinforced concrete structures is one of the major challenges in engineering in our time. Until today, the assessment of corrosion probability is based on the measurement of chloride profiles at structures. These profiles are compared to fixed threshold values, the critical chloride content Ccrit. Due to the lack of an applicable test method, this Ccrit is defined in codes for all structures with marginal possibilities for adjustment. Therefore, substantial, structural dependent parameters are neglected; the results of the condition assessment remain experience-based guidelines. The test method, described in this article, enables the determination of structural dependent Ccrit. 150 mm drilling cores are taken from structures containing one centrally located reinforcing steel, which is not yet corroding. The drilling cores are exposed to a chloride solution in the lab. At corrosion initiation, Ccrit can be determined as statistical distribution.
With a large number of specimens, we established a database of Ccrit. This database shows clear differences of the Ccrit of several structures: The values are partially below, partially above the Ccrit given in Codes. With those values, remaining service life can be calculated structure dependent. In case of a lower specific Ccrit, maintenance work can be conducted, before the costs increase due to heavy corrosion damage. In case of a higher Ccrit, maintenance work can be postponed without increasing costs and still guaranteeing the structural safety.

Ein wesentlicher Faktor, der die Dauerhaftigkeit von Infrastrukturbauwerken negativ beeinflusst, ist das Eindringen von tausalzbelastetem Wasser in den Konstruktionsbeton infolge von Undichtigkeiten in der Abdichtungsebene. Innerhalb des Verbundforschungsvorhabens SMART-DECK, das als Beitrag der Initiative “HighTechMatBau” vom BMBF gefördert wurde, wurde ein multifunktionales System zur Instandsetzung und zum Schutz von Infrastrukturbauwerken erarbeitet. SMART-DECK wurde von sieben Partnern, die die gesamte Wertschöpfungskette von SMART-DECK abbilden, erarbeitet. Mitwirkend war auch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), die SMART-DECK aus Nutzersicht im Hinblick auf seine Funktionalität und Praxistauglichkeit beurteilte. Das System bietet drei Funktionalitäten. Es können ein vollflächiges Echtzeit-Feuchtemonitoring, ein abschnittsweise steuerbarer präventiver kathodischer Korrosionsschutz (pKKS) und eine Erhöhung der Querkrafttragfähigkeit bei Bestandsbrücken realisiert werden. Mit dem Monitoring können Schäden in der Abdichtungsebene frühzeitig erkannt und, in Kombination mit dem pKKS, Verkehrsbehinderungen infolge von Instandsetzungsarbeiten vermieden werden, da die Instandsetzung in verkehrsgünstigere Perioden verschoben werden kann. Alle drei Funktionalitäten werden mittels Textilbeton realisiert. Der Aufsatz stellt das System und die innerhalb des Verbundforschungsvorhabens realisierten zwei Demonstratoren zur Demonstration der Leistungsfähigkeit des Systems vor.

SMART-DECK: concept and realization
The ingress of chloride contaminated water through defects in the sealant layers is one of the major factors, which leads to a decrease of the life-time of infrastructure constructions made out of reinforced concrete as well as prestressed concrete. Within the research project SMART-DECK a multi-functional system is developed which can be used to repair and protect infrastructure constructions. The research project is founded by the “HighTechMatBau” program issued by the German ministry of education and research. The system is developed by seven research partners which cover all aspects of the realization of such an innovative produced, including the German BASt (Federal highway research institute), which judges the system by its performance in respect to the requirements of road building authorities. SMART-DECK enables a real-time monitoring of water ingress into the structure, a preventive cathodic protection system as well as an increase of the load bearing capacity. The monitoring delivers the current status of the construction in respect of water ingress thru the sealant and, if necessary, the preventive cathodic protection system allows a protection of the reinforcement until the sealant is repaired. This repair work can then be carried out in a feasible time-slot due to the protection enabled by the preventive cathodic protection system. All three functions are realized by using textile reinforced concrete. Within the research project a large number of laboratory test are performed as well as two demonstrating objects were realized. This article gives an overview of SMART-DECK and presents two different real-size demonstrating objects which were realized by the research partners in order to demonstrate the functionalities of the system.

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Das Jugendstil-Kaufhaus in Görlitz gilt als letztes baulich erhaltenes Zeugnis der deutschen Warenhausarchitektur des frühen 20. Jh. Im Zuge der Sanierung des Gebäudes musste die Tragfähigkeit der Geschossdecken aufgrund erhöhter Lasten und zusätzlicher Anforderungen aus heutiger Normung neu beurteilt werden. Bei den Decken handelt es sich um Steineisendecken, sog. Reformhohlsteindecken - ein typisches System dieser Bauepoche - mit Spannweiten von bis zu 9 m. Das Otto-Mohr-Laboratorium des Instituts für Massivbau der TU Dresden führte dazu Traglastversuche an insgesamt zehn Deckenfeldern in unterschiedlichen Gebäudebereichen des Kaufhauses durch. Mit einer Belastungsrahmenkonstruktion konnten die Geschossdecken experimentell durch Probebelastungen für eine Flächenlast von 10,2 kN/m2 nachgewiesen werden. Die max. gemessenen Durchbiegungen blieben deutlich unterhalb der Grenzwerte, außer feinen Haarrissen konnten während der Belastungsprüfung keine Schäden oder Beeinträchtigungen festgestellt werden. Für die weitere Sanierung des Kaufhauses können somit aufwändige Verstärkungsmaßnahmen entfallen.
Teile des hier vorliegenden Beitrags wurden erstmals im Tagungsband zum 10. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB) veröffentlicht.

Load testing on slabs of the department store in Görlitz
The art nouveau department store in Görlitz is considered the last remaining architectural testimony to the German department store architecture of the early 20th century. The entire building will undergo a complete renovation 106 years after its original opening date. Due to increased loads and additional requirements of current technical standards, the permissible loads of the existing slabs had to be reassessed. The Otto Mohr Laboratory of the Institute of Concrete Structures at TU Dresden carried out load tests on a total of ten slab sections of the department store. The structural slabs consist of so called “Reformhohlsteindecken” which are a reinforced concrete slab with ribs on top of shaped hollow bricks, a system commonly used during this area. The necessary load bearing capacity could be verified experimentally with especially designed steel trusses and hydraulic presses.

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Nachrichten:
adidas Arena - Ein Gebäude kann schweben

Rezensionen: Brücken und Tunnel der Bundesfernstraßen 2019

Wettbewerbe: Heinze ArchitektenAWARD 2019
Bautechnikpreis 2020

Veranstaltungen: 64. BetonTage

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Zum Titelbild:
Mehr Zeit für Kreativität: Die Controlling- und Management-Lösungen von PROJEKT PRO werden speziell für Ingenieur- und Architekturbüros entwickelt. Die Software bildet die Strukturen der spezifischen Workflows gemäß der Leistungsphasen innerhalb des Planungsprozesses ab. Die Anwendung resultiert - je nach Auswahl der Bestandteile - in Effizienz- und Rentabilitätssteigerung, Professionalisierung sowie Risiko- und Kostenreduktion. Mehr Information auf www.projektpro.com. (Foto: PROJKET PRO)

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Brandschutz scheint durch permanent neue Regelwerke, Richtlinien, Normen und gesetzliche Vorschriften immer komplexer zu werden. Darüber hinaus erfordern neue Baustoffe und moderne Bauweisen von den Akteuren ständig neues Fachwissen. So soll beispielsweise ab 2019 die Produktnorm EN 16034 in Kombination mit Innentüren anwendbar sein. Dann können Ausschreibungen und Angebote in den anwendbaren Bereichen der EN 16034 und nach Ergänzung der fehlenden Normen in den gängigsten Produktbereichen für Innen-/Außentüren und Tore erfolgen. Mit dem zunehmenden Holzbau insbesondere im mehrgeschossigen Wohnungsbau und bei Aufstockungen wird ein weiterer Brandschutzschwerpunkt immer wichtiger.

Diese und weitere Themen wollen wir in dem im Dezember erscheinenden Sonderheft Brandschutz aufgreifen. Das Brandschutz-Special informiert über neue Material- und Bauteilentwicklungen sowie über aktuelle normative Regelungen und stellt Anwendungsbeispiele aus der Praxis für Neubau und Sanierung verschiedener Gebäudearten vor.

Aktuelle Produkt-und Objektberichte von marktteilnehmenden Unternehmen runden den Fachteil wie gewohnt ab.

Digitale Bauwerksmodelle zur Unterstützung der relevanten Prozesse in der Wertschöpfungskette Bau erobern zunehmend den Infrastrukturbau. Während im Hochbau 3-D-Planung und BIM gebräuchlich sind, werden die Planungsunterlagen von Infrastrukturbauwerken derzeit noch mehrheitlich in 2-D ausgearbeitet. Falls die Planung dreidimensional erfolgt, werden in den wenigsten Fällen den Volumenkörpern Eigenschaften zugeordnet. Diese Zuordnung wäre jedoch eine Grundvoraussetzung für die “BIM-Arbeitsweise”.
Ein weiterer Unterschied zum Hochbau ist die wesentlich stärkere Interaktion der gewählten Baumethoden mit dem Baugrund. Dies trifft in speziellem Maße auf den Tunnelbau zu, da das Baugrundverhalten primär von der Interaktion des gewählten Bauverfahrens mit dem Baugrund abhängig ist. Trotz umfassender Vorauserkundungsmaßnahmen sind die geotechnischen Eigenschaften und das Baugrundverhalten im Voraus nie vollständig bekannt.
Bei der Anwendung von BIM im Infrastrukturbau ergeben sich somit spezielle Anforderungen an das digitale Baugrundmodell, um dieses als umfassende Basis für die typischen Anwendungsfälle wie Simulation und Auswahl von Bauverfahren, Massen- und Kostenermittlungen, Beobachtung und Dokumentation des Baugrundverhaltens während dem Vortrieb verwenden zu können. Im vorliegenden Beitrag wird ein prototypischer Weg aufgezeigt, wie ein Baugrundmodell in einer BIM-fähigen Software erstellt und verarbeitet werden kann.

Application possibilities of a digital ground model in tunnel construction
Digital building models to support the relevant processes in the construction value chain are increasingly being implemented in infrastructure construction. While the use of BIM are quite common in building construction, the design documents of infrastructure structures are still frequently prepared in 2-D. Even when the design is done in 3-D, properties are rarely assigned to the volume bodies. Only in this case it can be called a “BIM working method”.
Another difference to the building construction is the much stronger interaction of the selected construction methods with the ground. This applies in particular to underground constructions, as the ground behavior during tunnel drive is primarily dependent on the chosen tunnelling method. Despite extensive exploratory measures, however, the geotechnical properties and the ground behavior are never completely known in advance.
Therefore, 3-D-digital ground models have to fulfil special requirements in order to create with BIM-ground models a comprehensive basis for typical use cases such as the simulation and selection of the construction method, quantity surveys and cost estimation, real time monitoring of the ground behavior during the excavation phase. This paper shows a prototypical way in which a ground model can be created and processed in a BIM software.

Adaptive Tragwerke sind mit Verschiebungen und Kräfteumlagerungen in der Zeit verbunden. Als Ziel der Adaption bzw. der Kräfteumlagerungen wird in der einschlägigen Literatur die gleichmäßige volle Ausnutzung des Materials definiert. Die gleichmäßige volle Ausnutzung des Konstruktionsmaterials wird seinerseits mit der Effektivität des Leichtbaus verknüpft.
Im vorliegenden Aufsatz analysiert der Autor zunächst aus Sicht der Baustatik den Adaptivitätsmechanismus anhand des aus der Literatur bekannten selbstanpassenden Tragwerks: Stuttgarter Träger. Durch den Adaptivitätsmechanismus, bestehend aus Sensoren und Aktuatoren, manipulieren die Erfinder des Stuttgarter Trägers die inneren und äußeren Kräfte anhand eines Modells (Computermodell und gebautes Miniaturmodell).
Im Anschluss werden Grundlagen der linearen Theorie der Kräfteumlagerungen in Tragwerkssystemen aufgezeigt. In diesen Systemen wird die Steuerung der Kräfteumlagerungen dem Material selbst überlassen.

Adaptive structures
Adaptive structures are associated with shifts and force redistributions over time. Relevant literature defines the even full utilization of material as the aim of the adaptation respectively the force redistributions. The even full utilization of construction material itself is linked to the effectiveness of lightweight construction.
In the present essay, the author first analyses the adaptive mechanism from a statics viewpoint using the self-adapting and from literature known supporting structure Stuttgarter Träger. Through the adaptive mechanism, consisting of sensors and actuators, the inventors of the Stuttgarter Träger manipulate the internal and external forces based on a model (computer model and built miniature model).
Subsequently, fundamentals of the linear theory of force redistribution in structural systems are shown. In these systems the control of force redistributions is left to the material itself.

Der Einsatz von Faltungen beschränkt sich im Bauwesen auf Longitudinalfaltungen (Trapezbleche) und regelmäßige Faltungen. Raumfaltwerke und Faltleichtbauplatten, räumlich gekrümmte und dreidimensionale Flächentragwerke sind Desiderate eines Leichtbaus mit Stahlblechen. Raumfaltwerke bestehen vorwiegend aus regelmäßigen Faltmustern, die auf Tesselierung mit Primitivflächen (Drei- und Vierecke) basieren. Um die Effizienz dieser Leichtbaustrukturen zu verbessern, liegt es nahe, statt regelmäßige und auf geometrischen Prinzipien basierende Faltmuster umzusetzen, Faltmuster nach Maßgabe der Beanspruchungen bzw. der Beanspruchungsverteilung anzuwenden. Hierzu ist ein Formfindungsprozess zu entwickeln, der auf der Generierung eines Trajektoriennetzes basiert, das aus dem maßgeblichen Lastfall (formgebenden Lastfall) abgeleitet wird. Der Vergleich des Masseneinsatzes und der Traglast der Faltungen, die auf geometrischer Basis erzeugt wurden, mit einer auf Basis des Trajektoriennetzes entwickelten Faltung zeigt die Veränderung der Effizienz.

Stress adapted steel folding's for self-supporting spatial structures
The use of folds in civil engineering is limited to longitudinal folds (trapezoidal sheets) and regular folds. Spatial folding structure and foldcoreplates, spatially curved and three-dimensional shell structures are desiderata of lightweight construction with steel sheets. Spatial fold structures consist mainly of regular folding patterns based on tessellation with primitive faces (triangles and squares). In order to improve the efficiency of these lightweight structures, it makes sense to use folding patterns in accordance with the stresses or stress distribution instead of regular folding patterns based on geometric principles. For this purpose a form finding process has to be developed, which is based on the generation of a trajectory mesh, which is derived from the formative load case. The comparison of the mass input and the load bearing capacity of the folds, which were generated on a geometric basis, with a fold developed on the basis of the trajectory mesh shows the change in efficiency.

Vor 30 Jahren wurde die erste BAM-Zulassung für ein Geokunststoffprodukt in der Deponietechnik ausgestellt. Seither wurden immer wieder eigene wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt, neue Forschungsergebnisse herangezogen und die Prüftechnik weiterentwickelt, um die Eignung und Funktionsdauer von Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Kunststoff-Dränelementen, geotextilen Filtern oder Bewehrungsgittern beurteilen zu können. Einige dieser Entwicklungen werden hier diskutiert.

30 years of BAM approvals (in landfill technology): material and testing developments
The first BAM approval for geosynthetics in landfill technology was issued 30 years ago. Since then, own scientific investigations were carried out, new research results used and the testing technology improved to assess the suitability and service life of geomembranes, protective layers made of geotextile containers, plastic drainage elements, geotextile filters or a reinforcement grids made of plastic, some stages of this development are recalled.

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Böschungs-, Ufer- und Sohlsicherungen aus Naturstein erfreuen sich als naturnahe konstruktive Maßnahmen zunehmender Beliebtheit. Hinsichtlich ihrer Wirkungsweise können Steinkonstruktionen unterschieden werden in (1) solche mit stützender Wirkung, welche durch Schlichten oder Setzen errichtet werden, und in (2) Steinkörper und Berollungen, deren Herstellung durch Schütten oder Werfen erfolgt und die rein durch ein Beschweren der Böschung wirken. Bei Steinstützkörpern handelt es sich generell um vergleichsweise flexible Konstruktionen, die Verformungen im Dezimeterbereich aufnehmen können. Dabei erfolgt die Kraftübertragung im unvermörtelten Zustand von Stein zu Stein bzw. bei Versetzen der Steine im Mörtelbett über die Mörtelfuge. Durch die Reibung bzw. Reibungskraft zwischen den Steinen bzw. Mörtel und Stein können Schubkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden, die bspw. einem auftretenden Erddruck entgegenwirken.
Für Steinstützkörper gibt es bislang einige bestehende Ansätze für deren Bemessung, es wird jedoch nicht spezifisch auf den Nachweis der inneren Standsicherheit (Gleiten und Kippen in der Lagerfuge, mechanisches Steinversagen) eingegangen. Bei gegenständlichem Forschungsvorhaben wird versucht, Kennwerte für die Bemessung von Steinstützkörpern experimentell zu erfassen, um in einem nächsten Schritt Rückschlüsse auf die innere Standsicherheit von Steinstützkörpern ziehen zu können.

Experimental determination of friction coefficients in the context of natural stone structures
Protection constructions for slopes, banks and riverbeds using natural stones are becoming increasingly popular. When considering their operating principle, (1) natural stone structures with a supporting effect and (2) stone structures, that function solely by their weight, can be distinguished. The former is erected by exact placement of the individual stones, while weight effects can also be achieved by a thrown or dumped stone mass. Nevertheless, natural stone structures show a comparatively flexible design that can endure displacements in the order of some decimeters. Transmission of forces takes place stone to stone in case of non-mortared construction or via mortar material in case of mortared joints. Friction forces are transferred accordingly between the rocks or rock and mortar and can counteract possibly occurring earth pressure.
There are a few approaches concerning structural design and dimensioning of natural stone structures, specific static analysis and calculations regarding the inner stability (sliding and toppling in the horizontal joint as well as mechanical rock failure) of these structures are missing. In this research project, attempts are made to experimentally deduce characteristic values for the design of natural rock structures and drawing conclusions about the inner stability of rock protection structures in a subsequent step.

Mit dem 3-D-Drucken (Additive Fertigung) steht eine digital gesteuerte Fertigungstechnologie bereit, die das Potenzial hat, spezifisch für das Bauwesen entwickelt, zu einer Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung der Bauwirtschaft zu werden. Bei der Additiven Fertigung erfolgt der Bauteilaufbau allein durch einen digital gesteuerten, schichtenweisen Werkstoffauftrag, ohne Formenbau oder Umformprozesse. Dies stellt einen Paradigmenwechsel zu den noch überwiegend handwerklichen, formgebenden Bauprozessen dar. Um das Potenzial dieser Technologie voll auszuschöpfen, müssen Strukturdesign, Materialverhalten und Fertigungsprozess integrativ aufeinander abgestimmt werden. Dies ermöglicht Bauwerke von hoher Gestaltungsfreiheit und einen ressourceneffizienten Einsatz von Werkstoffen. Am Institut für Tragwerksentwurf (ITE) und am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig wird seit mehreren Jahren an Verfahren für den 3-D-Druck von großformatigen Betonbauteilen geforscht. In einem interdisziplinären Verbundvorhaben wurde das sog. Shotcrete-3-D-Printing-Verfahren (SC3DP) entwickelt. Bei der SC3DP-Technologie handelt es sich um ein automatisiertes robotisches, additives Fertigungsverfahren, das Betonbauteile unter kontrollierter Zugabe von Druckluft Schicht für Schicht aufbaut. In dem vorliegenden Bericht werden erste 3-D-gedruckte und bewehrte Betonbauteile vorgestellt, die das Potenzial der SC3DP-Technologie aufzeigen.

Additive manufacturing in construction: first 3-D-printed reinforced concrete components using Shotcrete 3-D Printing (SC3DP) technology
3-D printing (additive manufacturing) is a digitally controlled manufacturing technology, that has the potential to be specifically developed for the construction industry and to become a key technology for the digitalization in building industry. In additive manufacturing (AM), the component construction is done solely by a digitally controlled layer-by-layer material application, without mold construction or forming processes. This represents a paradigm shift to the still predominantly manual shaping construction processes. In order to fully exploit the potential of AM structural design, material behavior and manufacturing processes must be integratively aligned. This enables buildings with a high degree of design freedom and resource-efficient use of materials. At the Institute of Structural Design (ITE) and at the Institute of Building Materials, Concrete Construction and Fire Safety (iBMB) at the Technische Universität Braunschweig, research has been carried out for several years into processes for the 3-D printing of large-format concrete components. The so-called Shotcrete 3-D Printing (SC3DP) technology was developed in an interdisciplinary research project. The SC3DP technology is an automated robotic, additive manufacturing process that builds up concrete components layer by layer with the controlled addition of compressed air. This report presents the first 3-D-printed and reinforced concrete components that demonstrate the potential of SC3DP.

Im Windschatten der Digitalisierung hat sich ein Trend zu einer präzisen Regelung und Normierung einzelner Planungsschritte entwickelt - weg von einem Werksverständnis, bei dem der Werkerfolg im Vordergrund steht und die Planungsmethode selbst den Planern überlassen ist. Nach einer Umfrage des DIN 2017 haben ca. 85 % der Befragten die Entwicklung neuer Normen als “sehr dringend” oder “dringend” eingestuft. Diese Normen werden den Planungsteams in Zukunft die Planungsmethode vorgeben. Gerade die freiberuflichen Planer müssten sich an der Ausgestaltung dieser Normen und der damit verbundenen Frage “Wie wollen wir in Zukunft planen?”stärker beteiligen. Für den Flughafen in Shenzhen, die Nachhallgalerie der Staatsoper Unter den Linden in Berlin, den mehrgeschossigen Holzbau The Cradle in Düsseldorf und die neue Elefantenwelt in Stuttgart hat das Büro Knippers Helbig mit seinen Planungspartnern projektspezifische Prozessketten entwickelt, die nicht normativ erfassbar sind.

Free choice - the project determines the planning method
In the wake of digitalisation, a trend towards precise regulation and standardisation of individual steps has developed, far removed from an understanding of working in which the success of the work is paramount, and where the planners themselves decide upon the actual planning method. According to a survey carried out by DIN in 2017, around 85 % of those questioned rated the development of new standards as either “very urgent” or “urgent”. In future, these standards will dictate to planning teams how they must undertake their planning work. Freelance planners in particular need to play a more active role in the shaping of these standards, along with the related question: “How would we like to plan in future?”. For Shenzhen airport, the 'Nachhallgalerie' at the Berlin State Opera, the multistorey timber construction 'The Cradle' in Düsseldorf and the new 'Elephant World' in Stuttgart, the Knippers Helbig practice, together with its planning partners, has developed project-specific process chains that cannot be recorded normatively. This shows how important it is that, in future too, planners retain the freedom to help shape the processes.

Der folgende Beitrag beleuchtet die Hintergründe und Motivationen für die Digitalisierung der Bauindustrie. Zunächst wird beschrieben, warum sich ein Bauunternehmen digitalisiert und was Digitalisierung aus Sicht des Autors bedeutet. Es folgt die Erläuterung, wie sich Bauunternehmen digitalisieren und worauf hierbei der Fokus liegt. Beispielhaft werden die Entwicklungen und Aufgaben der Abteilung BIM 5D der Strabag SE aufgezeigt. Zentrale Punkte sind hier die Planung und das Bauen mit der Building-Information-Modelling(BIM)-Methode und die Herausforderungen der Digitalisierung bei der Implementierung in Produktion und Betrieb.

Motivation and focus of digitalization
The following article expands on backgrounds and motivations for digitalization in the construction industry. It begins by describing why a construction company should digitizes its processes and what “digitalization” means from the authors point of view. The article continues describing how construction companies digitize their processes. Developments and tasks of the BIM 5D department of the Strabag Group are outlined as an example. The main aspects are planning and building with Building Information Modelling (BIM) method and challenges of digitalization regarding the implementation of BIM in production and operation.