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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Flachdächer 2022Bautechnik4/20221-60Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Innovative Fassadentechnik 1/2022Bautechnik4/20221-68Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Messtechnik im Bauwesen 2022Bautechnik4/20221-36Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Regenwasser-Management 2022Bautechnik4/20221-100Sonderheft

Abstract

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Spezialfälle und Sonderlösungen 2022Bautechnik4/20221-52Sonderheft

Abstract

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Grassl, MartinWas machen wir mit unseren Brücken?Bautechnik4/2022237Editorials

Abstract

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Krill, Alfred; Zehetmaier, GerhardSpannbetonkastenquerschnitte mit Stegspanngliedern und verbundloser QuervorspannungBautechnik4/2022238-248Aufsätze

Abstract

Mit Einführung der Regelungen und Richtlinien für die Bemessung von Ingenieurbauten (BEM-Ing) speziell zur Berechnung und Bemessung von Betonbrücken (Teil 1, Abschnitt 2) wird sich der Straßenbrückenbau in Spannbetonbauweise verändern. Erstmals seit dem Jahr 1999 ist dann wieder die Anordnung interner Spannglieder in den Stegen von Kastenträgern zugelassen. Um jedoch die bei manchen Straßenbrücken beobachteten Unzulänglichkeiten zu vermeiden, die u. a. aus einer mangelhaften Verdichtung des Stegbetons herrühren, sind zukünftig schärfere Randbedingungen zum Einsatz der Stegspannglieder im Straßenbrückenbau verankert, während deren Einsatzmöglichkeiten im Bahnbrückenbau unverändert bleiben. Zudem wird ausdrücklich empfohlen, Fahrbahnplatten großer Breite mit Quervorspannung auszubilden. Zur Durchbiegungsbegrenzung quervorgespannter Fahrbahnplatten ist in der BEM-Ing die maximale Quervorspannkraft begrenzt, über die sich mit dem Dekompressionsnachweis die erforderliche Plattendicke ermitteln lässt. Der vorliegende Aufsatz gibt Hinweise zu Entwurf und Konstruktion von Spannbetonkastenbrücken nach neuer BEM-Ing und zeigt auf, welche Bauteildimensionen sich mit den neuen Regeln ergeben.

Prestressed concrete box girders with web tendons and unbonded transverse prestressing
With the introduction of regulations and guidelines for the design of civil engineering structures (BEM-Ing) especially for the calculation and design of concrete bridges (part 1, section 2), road bridge construction using prestressed concrete will change. For the first time since 1999 the arrangement of internal tendons in webs of box girders, it is permitted again. However, in order to avoid the shortcomings observed in some road bridges, which result, among other things, from a insufficient compaction of the concrete in the webs, stricter boundary conditions for the use of the bridge tendons in road bridge construction will be anchored in the future, while their possible applications in railway bridge construction will remain unchanged. In addition, it is strongly recommended to design road slabs of large width with transverse prestressing. For the deflection limitation of transversely prestressed road slabs, the maximum prestress force is limited in BEM-Ing, which can be used to determine the required plate thickness by controlling of the concrete tension stresses. This article provides hints on the design and construction of prestressed concrete box bridges according to the new BEM-Ing and shows which component dimensions result from the new rules.

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Efthymiou, Georgia; Vrettos, ChristosNumerische Untersuchungen zur Abschirmwirkung von Einzelpfählen und Pfahlgruppen im Wellenfeld einer stationären oder bewegten harmonischen LastBautechnik4/2022249-261Aufsätze

Abstract

In dem Beitrag werden Ergebnisse aus Finite-Elemente-Berechnungen zur kinematischen Interaktion von Einzelpfählen und Pfahlgruppen vorgestellt. Der Fokus liegt in der Ermittlung der erzielbaren Schwingungsreduktion bei einer Beanspruchung durch eine stationäre oder bewegte harmonische vertikale Punktlast. Eine bewegte konstante Last wird ebenfalls betrachtet. Der Boden in Form eines Halbraums oder einer Bodenschicht wird als lineares visko-elastisches Kontinuum abgebildet. Das FEM-Modell wird hinsichtlich Abmessungen und Diskretisierung optimiert. Die erzielbare Genauigkeit wird anhand von Vergleichen mit genauen Lösungen für das Nah- und Fernfeld beurteilt. Untersucht wird ein Frequenzbereich zwischen 20 und 40 Hz. Die Ergebnisse zur vertikalen Antwort zeigen, dass die Pfahlkopfschwingungen generell kleiner als die zugehörigen Freifeldwerte sind und dass diese Minderung bei höheren Frequenzen stärker ist. Die Verbindung der Pfähle über eine starre masselose Kopfplatte führt zu einer weiteren Reduktion des Schwingungseintrags in die Pfahlgruppe. Bei einer bewegten Last ist die Abschirmwirkung mit Ausbildung von Schattenzonen stärker, wenn die Last in minimalem Abstand vorbeifährt.

Numerical investigations on the shielding efficiency of single piles and pile groups in the wave field of a stationary or moving harmonic load
This article presents results from finite-element analyses on the kinematic interaction of single piles and pile groups. The focus lies on the assessment of the resulting transfer functions due to an excitation with a stationary or moving harmonic vertical point load. A moving constant load is also considered. The soil is modelled as a linear viscoelastic continuum, and further distinguished between a half-space and a stratum on rigid base. The finite-element model has been optimised with respect to its size and the fineness of the discretization. The achieved accuracy is assessed on the basis of comparisons with exact solutions for the near- and the far-field. A frequency range between 20 and 40 Hz is examined. The results on the vertical response show that the vibrations of the pile head are considerably smaller than those of the free-field and that this reduction is more pronounced at higher frequencies. The connection of the piles through a rigid massless cap leads to an additional reduction of the vibration level in the pile group. In the case of a moving load, the shielding efficiency, as indicated by the emanating shadow zones, becomes stronger as the load passes by at minimum distance.

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Zaidman, Igor; Schumm, Marc; Kotz, Peter; Steigerwald, TobiasAußergewöhnliche Eisenbahnbrücke über das Filstal - Entwurf, Planung und Ausführung des neuen Wahrzeichens von Baden-WürttembergBautechnik4/2022262-271Berichte

Abstract

Die EÜ Filstal ist Teil des Projektabschnitts Albaufstieg der Neubaustrecke Wendlingen-Ulm und stellte die Beteiligten mit der Abfolge Tunnel - Brücke - Tunnel in der vorhandenen Topografie mit den steilen Talflanken des Filstals vor besondere Randbedingungen, denen im Brückenentwurf sowie in der Bauausführung Rechnung getragen werden musste. Aufgrund der anschließenden Tunnel mit 30 m Gleisabstand waren zwei unabhängige Brückenbauwerke erforderlich. Daher wurden zwei eingleisige Brückenbauwerke als fugenlose Durchlaufträger mit 485 m bzw. 472 m Länge über sechs Felder in semiintegraler Bauweise entworfen. Im Bereich der Y-förmigen Hauptpfeiler ist die Voute in aufgelöster Form mit flach geneigten Schrägstielen ausgebildet. Der Überbau ist ein einzelliger Hohlkastenquerschnitt, in Längsrichtung vorgespannt und in Querrichtung schlaff bewehrt. Die dritthöchste Eisenbahnbrücke Deutschlands überquert das Filstal in einer lichten Höhe von 75 m. Große Herausforderungen in der Planung und Bauausführung waren u. a. die Ausbildung der monolithischen Anschlüsse sowie die Längskraftabtragung des semiintegralen Bauwerks mit seinen schlanken Pfeilern. Im Rahmen der Bauausführung erfolgte zunächst die abschnittsweise Herstellung des Überbaus mit oben laufender Vorschubrüstung auf Hilfstürmen zur bauzeitlichen Zwischenunterstützung. Nach der Fertigstellung des Überbaus wurden die Schrägstiele auf einem abgehängten Traggerüst unterbetoniert, wobei am Überbauanschluss selbstverdichtender Beton (SVB) zum Einsatz kam. Die Gesamttonnage der Bauhilfskonstruktionen belief sich auf ca. 3500 t je Brücke.

Extraordinary railroad bridge over the Filstal valley - basic and detailed design of the new landmark of Baden-Württemberg
The Viaduct Filstal is part of the Albaufstieg project section of the new railway line Wendlingen-Ulm, and its tunnel-bridge-tunnel sequence within the existing topography and the Filstal's steep valley slopes presented the project participants with special conditions that had to be taken into account in the bridge design as well as during construction work. The adjoining tunnels with 30 m track spacing required two independent bridge structures. Therefore, two single-tracked bridge structures were designed as jointless continuous girders with a length of 485 m and 472 m respectively, running over six spans and built as semi-integral structures. In the area of the Y-shaped main piers, the haunch is designed in a dissolved form with shallow inclined struts. The superstructure is a single-cell box girder section prestressed in longitudinal direction and mildly reinforced in transverse direction. The third-highest railroad bridge in Germany crosses the Filstal valley at a clear height of 75 m. A major challenge for design and construction of the semi-integral structure with its slender piers was, among other things, the design of the monolithic connections and the longitudinal force transfer due to breaking loads. The selected construction method envisaged to initially build the superstructure in sections with top-running launching truss on auxiliary towers for temporary support during construction. After completion of the superstructure, the inclined piers were concreted underneath on a suspended scaffolding, and self-compacting concrete (SCC) was used at the superstructure connection. The total tonnage of the auxiliary construction structures amounted to approx. 3500 t per bridge.

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Grassl, Martin; Benz, ThomasOkavango River Bridge in Botsuana, Afrika - steile Zähne am DeltaBautechnik4/2022272-279Berichte

Abstract

Der Fluss Okavango im afrikanischen Botsuana mündet in ein inländisches Delta. Die dadurch entstehenden fruchtbaren Gebiete bilden die Grundlage für den einmaligen Artenreichtum der Flora und Fauna - ein Anziehungspunkt für Touristen aus aller Welt. Um die Erschließung des nordöstlichen Teils des Deltas zu erleichtern, wurde entschieden, die bestehende Fährverbindung durch eine feste Brückenverbindung als Schrägseilbrücke zu ersetzen. Die Pylone wurden, um den Symbolcharakter des Bauwerks zu unterstreichen, in einer speziellen Gestaltungsidee als A-Pylone in der Form von sich kreuzenden Elefantenzähnen entworfen. Dieser Beitrag beschreibt die Entwurfsgeschichte sowie die Umsetzung des Sondervorschlags der Ausführung mit seinen wichtigen Details. Die Bauausführung erfolgt vor Ort seit dem Jahre 2018. Die feierliche Eröffnung und die Verkehrsfreigabe erfolgen ungefähr zeitgleich mit dem Erscheinen der vorliegenden Ausgabe der Bautechnik. Das Bauwerk wird einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung und Entwicklung der Infrastruktur des Okavango-Deltas leisten.

Okavango River Bridge in Botswana, Africa - elephant tusks for the Okavango
The Okavango River in Botswana, Africa, flows into an inland delta. The resulting fertile areas are the basis for the unique richness of flora and fauna - a point of attraction for tourists from all over the world. To facilitate access to the northeastern part of the delta, it was decided to replace the existing ferry connection with a fixed bridge connection as a cable-stayed bridge. To emphasize the symbolic character of the structure, the towers were designed in a special design idea as A-towers in the shape of crossing elephant tusks. This article describes the design history as well as the implementation of the special proposal of the execution with its important details. Construction has been underway on site since 2018, with the ceremonial opening and traffic clearance taking place at approximately the same time as the publication of this journal issue. The structure will make a significant contribution to the improvement and development of the infrastructure of the Okavango Delta.

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Sprinke, Peter; Giesing, Laura; Lambracht, ChristianMuss denn immer alles neu sein? - Teilerneuerung der Brücke Viersener Straße in MönchengladbachBautechnik4/2022280-287Berichte

Abstract

Die im Jahre 1968 erbaute Brücke Viersener Straße liegt im innerstädtischen Bereich von Mönchengladbach und überführt die B 57 (Hermann-Piecq-Anlage). Aufgrund von Tragfähigkeitsdefiziten des Spannbetonüberbaus mit einhergehenden verkehrlichen Einschränkungen der Viersener Straße war eine Erneuerung des Überbaus unabdingbar. Neben den gängigen Varianten von einer Ertüchtigung der Brückenkonstruktion bis hin zur Kompletterneuerung wurden hier zudem neue Wege begangen und auch eine Teilerneuerung - Ersatzüberbau mit Weiternutzung der Unterbauten - untersucht. Der neue Überbau, auf alten Unterbauten, sichert heute den innerstädtischen Verkehrsfluss.

Does everything always have to be new? Partial renewal of the bridge Viersener Straße
The bridge, built in 1968, is located in the inner-city of Mönchengladbach and crosses the B 57 (Hermann-Piecq-Anlage). Due to load capacity deficiencies of the prestressed concrete superstructure, a short-term replacement was required. In addition to the common method of strengthening the prestressed concrete superstructure and a complete renewal, a partial renewal - replacement superstructure with further use of the substructure - was analyzed. Today, the new superstructure, on top of the old substructure, secures the inner-city traffic flow.

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Behrmann, Tilo; Fröhlich, Manuel; Wenger, Philipp; Hierl, MartinTechnische Herausforderungen bei der Planung von Spannbetonfertigteilträgern mit trockenen und geschliffenen Stoßfugen im BrückenbauBautechnik4/2022288-295Berichte

Abstract

Am Frankfurter Flughafen wird derzeit ein drittes Terminal errichtet. Die Anbindung des Terminals 3 an den Hauptkomplex des Flughafens erfolgt durch ein neues, autonomes Passagiertransportsystem (PTS), welches auf einer Länge von ca. 2, 5 km in Hochlage auf einem Brückenzug fahren wird. Für den Brückenzug sind u. a. neuartige, bis zu 40 m lange Tragwerke als vorgespannte Betonfertigteilträger vorgesehen. Die Besonderheit besteht hier in der Art der Fügung der Trägersegmente - die Segmente werden als Vollfertigteile mit geschliffenen, trockenen und unverzahnten Fugen im Werk hergestellt und mittels Vorspannung mit nachträglichem Verbund zusammengefügt. Im Gegensatz zu üblichen, verzahnten Fugen mit entsprechend formschlüssiger Querkraftübertragung wird der Kraftschluss bei den plangeschliffenen Fugen ausschließlich über die durch die Vorspannung erzeugte Reibung in der Stoßfuge erzeugt. Zwar gibt es zu geschliffenen, über Reibung lastabtragenden Fugen bereits Erkenntnisse und Erfahrungen (z. B. bei Windenergieanlagen), die Besonderheit beim PTS in Frankfurt besteht jedoch in der erstmaligen Anwendung dieses Konstruktionsprinzips im Brückenbau durch die Firma Max Bögl für einen hoch frequentierten Fahrweg mit entsprechend hohen ermüdungsrelevanten Beanspruchungen. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den Besonderheiten der Bemessung und Nachweisführung sowie den hohen Anforderungen an die geschliffene Fuge beim Herstellungsprozess.

Technical challenges in the design of prestressed concrete precast beams with dry and smooth joints in bridge construction
A third terminal is currently being built at Frankfurt Airport. The connection of Terminal 3 to the main complex of the airport will be by means of a new, autonomous passenger transport system (PTS), which is to run on an elevated viaduct over a length of about 2.5 km. As one type of construction form for the viaduct, up to 40 m long girders are designed as prestressed concrete precast beams. Their special feature is the way in which individual girder elements are joined - the segments are fully precast with smooth, dry and non-toothed joints in the factory and joined together by means of post-tensioning. Unlike the load transfer in conventional, keyed joints with shear keys arranged on the segment face, the shear resistance in plane, smooth joints is generated exclusively by the friction generated by the clamping force across the joint. Even though there already are findings and experiences with smooth joints which are transferring loads via friction (e. g. in wind turbines), the special feature of the PTS in Frankfurt is the first application of this design principle in bridge construction by Max Bögl for a highly frequented track with high fatigue loads. This paper deals with the special features of design and verification as well as the high demands on the smooth joint in the manufacturing process.

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Keil, Andreas; Linden, Sebastian; Weber, JakobDie Kampmannbrücke über die Ruhr in EssenBautechnik4/2022296-304Berichte

Abstract

Die neue Kampmannbrücke über die Ruhr verbindet die Essener Stadtteile Heisingen und Kupferdreh und dient als Ersatz für eine Stahlbeton-Verbundbrücke aus den 1950er-Jahren, die aufgrund fortschreitender Korrosionsschäden abgerissen werden musste. Die neue Hauptbrücke ist als einhüftige, selbstverankerte Schrägseilbrücke mit Verbundfahrbahnplatte ausgeführt. Die bestehenden Stützen und Pfahljoche der alten Brücke konnten als Auflager für ein Traggerüst zur Herstellung der Stahlkonstruktion und des Seiltragwerks verwendet werden, wodurch eine aufwendigere Herstellung im Freivorbau vermieden wurde. Entstanden ist ein ingenieurtechnisch prägnantes und wirtschaftliches Bauwerk, das sich elegant in das umliegende Naturschutzgebiet einfügt. Das liegt auch an der Entwicklung eines innovativen Spannverfahrens, das es ermöglichte, die Seilverankerungen besonders kompakt zu entwerfen. Dadurch treten diese am Brückendeck in den Hintergrund und bieten einen freien Blick auf die Ruhr und den Baldeneysee.

The Kampmann bridge across the river Ruhr in Essen
The new bridge Kampmann bridge over the river Ruhr connects the Essen districts of Heisingen and Kupferdreh replacing a steel-concrete composite bridge from the 1950s, which had to be torn down. The new main bridge is designed as a self-anchored cable-stayed bridge with a composite deck. The existing columns and pile trestles of the old bridge served as supports for a shoring for the steel and cable construction, thus avoiding a more complex construction with the free cantilever method. The result is a distinctive and economical structure that fits in elegantly into the surrounding area. This is also due to the development of an innovative tensioning method for the stay cables, allowing for the design of the cable anchorages to be particularly compact. As a result, they fade into the background, providing an unobstructed view on the river Ruhr.

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Endres, Bernd; Wagner, MarkusDie Chance des großen Ganzen - Ganzheitliche Gestaltung, Planung und Umsetzung des Autobahnabschnitts der BAB A 3 zwischen Erlangen und WürzburgBautechnik4/2022305-313Berichte

Abstract

Autobahnen sind - mit ihren zahlreichen Bauwerken - nicht nur elementare Grundlage unserer mobilen Zivilisation, sondern auch unübersehbarer und damit prägender Bestandteil unserer gebauten Umwelt und Landschaftsräume. Rund 100 Jahre nach dem Bau der ersten kreuzungsfreien Straßen präsentiert sich das gewachsene Autobahnnetz als Ansammlung meist rein funktionaler Bauwerke aus unterschiedlichen Dekaden. Das ÖPP-Großprojekt “Ausbau der A 3 zwischen den Autobahnkreuzen Würzburg/Biebelried und Fürth/Erlangen” ist eine nahezu einmalige Chance, eine der am stärksten befahrenen europäischen Fernstraßenverbindungen auf einem ca. 80 km langen Abschnitt nach einheitlichen Kriterien zu erneuern: zeitlose Gestaltung mit harmonischer Einbindung in stark variierende Landschaftsräume, hohe Materialeffizienz, Dauerhaftigkeit und bestmögliche konstruktive Durchbildung aller Bauteile. Vorzeitige Obsoleszenz durch konstruktive Mängel, Vandalismus oder kurzlebige Gestaltung gilt es zu vermeiden. 2015 begann auf Initiative des Bauherrn eine intensive, interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Architekten, Bauingenieuren und Landschaftsplanern. Das Resultat war 2017 ein umfassendes Gestaltungshandbuch und, darauf aufbauend, Pflichtenhefte und -pläne für die Gestaltung und Konstruktion sämtlicher Brücken und Lärmschutzanlagen des gesamten Projekts. 113 Brücken werden erneuert und mehr als 45 km Lärmschutzanlagen gebaut. Eine ganzheitliche Betrachtung der auszubauenden Autobahnstrecke statt der Summierung zahlreicher Einzelmaßnahmen von unterschiedlicher Qualität und Erscheinung, ausgezeichnet mit dem Polis Award in Silber und einer Auszeichnung bei dem Deutschen Brückenbaupreis 2020.

The chance of the big picture - holistic design, planning and implementation of the A 3 motorway section between Erlangen and Würzburg
Highways are - with their numerous structures - not only the elementary basis of our mobile civilization, but also a conspicuous and thus formative component of our built environment and landscape. Some 100 years after the construction of the first intersection-free roads, the evolved highway network presents itself as a collection of mostly purely functional structures from different decades. The major PPP project “Expansion of the A 3 between the Würzburg/Biebelried and Fürth/Erlangen interchanges” is an almost unique opportunity to renew one of the most heavily trafficked European trunk roads on an approx. 80 km long section according to uniform criteria: Timeless design with harmonious integration into highly variable landscapes, high material efficiency, durability and the best possible structural design of all components. Premature obsolescence due to structural defects, vandalism or short-lived design must be avoided. In 2015, on the initiative of the client, an intensive, interdisciplinary collaboration with architects, civil engineers and landscape planners began. The result in 2017 was a comprehensive design manual and, building on this, specifications and plans for the design and construction of all bridges and noise barriers for the entire project. 113 bridges will be renewed and more than 45 km of noise protection facilities will be built. A holistic view of the highway section to be upgraded instead of the summation of numerous individual measures of varying quality and appearance, honored with the Polis Award in silver and an award at the German Bridge Construction Prize 2020.

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Gesella, HeikoNeubau der Patton Brücke über die SauerBautechnik4/2022314-322Berichte

Abstract

Im Zuge der Umsetzung des Infrastrukturprojekts “Umsteigebahnhof Ettelbruck” - etwa 30 km nördlich der Landeshauptstadt Luxemburg gelegen - wurde die neue Patton Brücke elegant über die Sauer und die Eisenbahnlinie Luxemburg-Troisvierges geschlagen. Die Stahlverbundbrücke mit einer Länge von 170 m führt die Nationalstraße N 7 mit drei Fahrstreifen und breitem Fahrradweg als Zubringer zum Umsteigebahnhof. Das Bauwerk fügt sich harmonisch in seine Umgebung ein, die von der Lage zwischen einem Naturschutzgebiet Natura 2000 im Norden und der Industriezone “um Dreieck” im Süden sehr konträr geprägt wird. Das wartungsarme und dauerhafte semiintegrale Bauwerk aus wetterfestem Baustahl weist infolge der doppelt im Raum gekrümmten Straßenachse eine komplexe Geometrie auf, die von einer starken Grundrisskrümmung bestimmt wird. Der Entwurf ordnet sich vollständig dem integralen Tragwerksgedanken unter. Damit kommt der Ausbildung der konstruktiven Details als Schnittstellen zwischen den Tragwerksteilen besondere Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang werden insbesondere die monolithischen Anschlüsse der Y-förmigen Pfeiler zum Überbau und deren Fortsetzung im Baugrund als Pfahlbock beleuchtet, die im Zusammenspiel mit der gesamthaften Steifigkeitsabstimmung das gewünschte Verhalten des Tragwerks gewährleisten. Im Folgenden wird von der diesbezüglichen Planung und von der darauf abgestellten Bauausführung berichtet.

Construction of the new Patton Bridge over the Sauer
The new Patton Bridge was built over the Sauer and the Luxembourg-Troisvierges railway line as part of the implementation of the “Interchange Station Ettelbruck” infrastructure project, located 30 km north of Luxembourg City. The 170 m long steel composite bridge carries the national road N 7 with three lanes and a wide bicycle path as a feeder for the transfer station. The bridge is well integrated into the environment, which is strongly characterized by the nature reserve Habitate Natura 2000 in the north and the industrial zone “um Dreieck” in the south. The low maintenance and durable semi-integral structure made of weathering structural steel has a complex geometry due to the twice curved road axis in space, which is determined by a pronounced curve in plan. The global design completely follows the integral structural concept. In this overall concept, special attention is paid to the coherent design of the details as interfaces between the structural parts. In particular, the monolithic connections of the Y-shaped piers to the superstructure and their continuation in the subsoil are illuminated, which, in conjunction with the overall rigidity coordination, determine the desired behavior of the overall structure. The following is a report on the relevant planning and construction work.

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Bautechnik aktuell 4/2022Bautechnik4/2022323-326Bautechnik aktuell

Abstract

Nachrichten:
Building Information Modeling durch Kurzfilme kennenlernen
Innovationen für die Zukunft

Veranstaltungen:
Digitaler DGNB Jahreskongress beleuchtet aktuelle Debatten zu Nachhaltigkeit im Bauen
8. Deutschen Geotechnik-Konvent - Digital am Bau

Wettbewerbe:
Carbonfasern aus Holz des DITF gewinnen Cellulose Fibre Award

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik4/2022327Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 4/2022Beton- und Stahlbetonbau4/2022Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Auf dem früheren Gelände des Axel Springer Verlags in der Innenstadt von Hamburg wurde das denkmalgeschützte ehemalige Verlagshochhaus instand gesetzt und dazu ein Neubaukomplex errichtet. Auf dem Titelbild zu sehen ist die erneuerte Fassade von Bauteil A. Die Herausforderungen für die Tragwerksplaner waren vielfältig und komplex. Details zu Rückbau, Teilabbruch, Komplettabbruch, Baugrube und Hochbau lesen Sie im Bericht auf S. 265-271. (Foto: WTM Engineers)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 4/2022Beton- und Stahlbetonbau4/2022Inhalt

Abstract

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Mechtcherine, ViktorBeiträge zur Nachhaltigkeit im BetonbauBeton- und Stahlbetonbau4/2022221Editorials

Abstract

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Zöller, Raphael; Ochlast, Andreas; Zimmert, Florian; Braml, ThomasEntwicklung von Prozessen zur automatisierten Planung und Herstellung von StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau4/2022222-234Aufsätze

Abstract

Die Industrie 4.0, Digitalisierung und Automatisierung haben das Potenzial, den Werkstoff Stahlbeton unter anderem in Hinblick auf Ressourcenschonung, Vorfertigung, Dauerhaftigkeit, Qualität der Ausführung sowie viele weitere Aspekte entscheidend weiterzuentwickeln. Bereits jetzt können in Fertigungshallen immer häufiger Roboter und Robomaschinen angetroffen werden. In Anlehnung an diesen Trend werden im vorliegenden Beitrag derzeit durchgeführte Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Firmengruppe Max Bögl und der Universität der Bundeswehr München, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, vorgestellt. Die ersten erklärten Entwicklungsziele dieses Verbunds betreffen die Implementierung von Treibern der Digitalisierung und der Industrie 4.0 in die Planung und Herstellung von Stahlbetonfertigteilen. Hierzu wird in der digitalen Planung ein Prozess zur parametrischen 3D-Modellierung und Bahnplanung für Roboteranwendungen entwickelt. Die entstehenden Datensätze werden anschließend in der technischen Umsetzung unter Verwendung von Industrierobotern einerseits zur individuellen Fertigung von Bewehrungskörben, andererseits zur Herstellung alternativer Bauteilgeometrien mittels eines Beton-3D-Druck-Verfahrens verwendet.

Development of processes for the automated planning and production of individual reinforced concrete elements
Industry 4.0, digitalisation and automation are the topics of high interest for research and development in the construction industry and related institutions these days. As a result, robots and robotic machines can be found more and more frequently in production halls. Following this trend, this paper presents research and development work currently being carried out by the Max Bögl Group and the Institute of Structural Engineering of the Universität der Bundeswehr in Munich. The first declared development goals of this collaboration concern the implementation of drivers of digitalisation and Industry 4.0 in the planning and production of precast reinforced concrete elements. For this purpose, in digital planning, a process for parametric 3D modeling and path planning for robotic applications is being developed. The resulting data sets are then used in the technical implementation using industrial robots for the individual production of reinforcement cages on the one hand and for the production of alternative component geometries using a concrete 3D printing process on the other hand.

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Mechtcherine, Viktor; Taubert, Markus; Müller, Steffen; Will, Frank; Storch, Florian; Plaschnick, Paul; Otto, Jens; Maiwald, Patrick3D-gedruckte monolithische Stahlbetonwände im CONPrint3D-reinforced VerfahrenBeton- und Stahlbetonbau4/2022235-244Aufsätze

Abstract

Die Beton-3D-Druck-Technologie entwickelt sich sehr dynamisch und findet zunehmend praktische Anwendung. Die Integration von lastabtragender Bewehrung stellt jedoch weiterhin eine Herausforderung dar. Der vorliegende Aufsatz stellt drei neue Verfahren zur Herstellung von Stahlbetonvollwänden vor, die auf der von den Autoren entwickelten CONPrint3D-Technologie basieren. Im Einzelnen sind das: 1) das schichtweise Überdrucken von Bewehrungsmatten, die vor eine gedruckte Kernwand gehängt werden, 2) das seitliche additive Füllen eines Bewehrungskorbs sowie 3) das vollautomatische Aufbauen einer Bewehrungsstruktur mit unmittelbar darauffolgendem schichtweisen Umhüllen durch extrudierten Beton. Neben dem aktuellen Forschungsstand und den betontechnologischen Herausforderungen werden maschinenbauliche Entwicklungsansätze und die kalkulatorische Bewertung der neuen Verfahren im Vergleich mit etablierten Bauverfahren präsentiert.

Additive manufacturing of monolithic, steel-reinforced concrete walls using CONPrint3D-reinforced methods
3D concrete printing technology is developing rapidly and is increasingly finding practical applications. However, the integration of load-bearing reinforcement remains a challenge. This paper presents three new methods for the construction of monolithic walls of reinforced concrete based on the CONPrint3D-technology developed previously by the authors. In detail, these are: 1) the additive covering of reinforcement meshes, which are hung in front of a printed core wall, 2) the lateral additive filling of a reinforcement cage and 3) the fully automatic construction of a reinforcement structure with immediate subsequent layer-by-layer encasing by extruded concrete. In addition to the current state of research and the material challenges, mechanical engineering development approaches and the calculative evaluation of the new processes in comparison to established construction methods will be presented.

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Rath, Michael; Fasching, Stephan; Gaßner, Kerstin; Kollegger, JohannZur Einleitung von Vorspannkräften in dünnwandige HohlkastenquerschnitteBeton- und Stahlbetonbau4/2022245-255Aufsätze

Abstract

Im Zuge eines Forschungsprojekts, welches zurzeit am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien behandelt wird, werden Hohlkastenquerschnitte, bestehend aus dünnwandigen Betonhalbfertigteilen, für deren Einsatz im Brückenbau untersucht. Die Hohlkastenquerschnitte werden segmentweise auf der Baustelle zusammengebaut und mit externer Vorspannung zu einem selbsttragenden Brückenträger zusammengespannt. Anschließend werden die Steg-, Boden- und Deckplatten mit Ortbeton ergänzt und somit ein monolithisches Bauwerk ohne Fugen hergestellt. Die Vorspannung des dünnwandigen Hohlkastenquerschnitts stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird eine neue Herangehensweise zur Einleitung der Vorspannkräfte in dünnwandige Hohlkastenquerschnitte vorgestellt, wobei diese anhand von durchgeführten experimentellen Untersuchungen sowie deren Analyse mit einer nichtlinearen FE-Berechnung präsentiert wird. Untersucht wurden zwei unterschiedliche Herstellungsarten der Lisenen, einerseits eine Herstellung in Fertigteilbauweise, andererseits in Ortbetonweise. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Herstellung der Lisenen als Fertigteile für die Einleitung von Vorspannkräften in dünnwandige Hohlkastenquerschnitte aufgrund der bei der Ortbetonbauweise entstehenden Schubfuge zu bevorzugen ist.

On the introduction of post-tensioning forces into thin-walled box girder cross-sections
In the course of a research project currently being conducted at the Institute for Structural Engineering at the TU Wien, box girder cross-sections consisting of thin-walled semi-precast concrete elements are being investigated for their use in bridge construction. The box girder cross-sections are assembled segment by segment on the construction site and tensioned together with external post-tensioning to form a self-supporting bridge girder. Subsequently, the web, floor and deck slabs are completed with in-situ concrete, thus producing a monolithic structure without joints. The post-tensioning of the thin-walled box girder cross-section poses a particular challenge. In this paper, a new approach to the introduction of post-tensioning forces in thin-walled box-girder cross-sections is presented, based on experimental investigations carried out and their analysis with a nonlinear FE calculation. Two different manufacturing methods of the blisters were investigated, on the one hand a prefabricated construction method and on the other hand a cast-in-place method. It has been shown that the production of blisters as precast elements is preferable for the introduction of post-tensioning forces into thin-walled box girder cross-sections due to the shear joint created by the in-situ concrete construction method.

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Pröbsting, Arthur; Trost, Burkhart; Schuler, HaraldBerücksichtigung der Querbiegebewehrung zur Erhöhung des Querkraftwiderstands bei einer Bestandsbrücke - Fachwerkmodell und nichtlineare FE-AnalyseBeton- und Stahlbetonbau4/2022256-264Aufsätze

Abstract

Zahlreiche Brücken aus den 1970er und 1980er Jahren sind heute deutlich höheren Verkehrslasten ausgesetzt als damals bei der ursprünglichen Bemessung. Unterdessen wurden die normativen Regelungen eher verschärft oder verfeinert, sodass diese Bauwerke den heute geltenden Regeln oft nicht standhalten können. Mit der Einführung der sogenannten Erhaltungsnorm SIA 269 ff. wurde versucht, dieser Tatsache entgegenzuwirken, insbesondere, indem günstige Einflüsse wie Materialnacherhärtung oder Reduktion der Restnutzugsdauer Eingang fanden. Im Falle der Grenzbrücke Basel hätte ein üblicher Querkraftnachweis zu einer aufwendigen Querkraftverstärkung in großen Bereichen der Brücke geführt. Unter Ansatz der Querbiegebewehrung für die Querkrafttragfähigkeit konnte jedoch auf die ursprünglich geplante Verstärkungsmaßnahme verzichtet werden. Die Wirkung der Querbiegebewehrung auf den Querkraftwiderstand wurde anhand eines zusätzlichen zweiten Fachwerkmodells erfasst. Die notwendige Erhöhung des Biegewiderstands ergab sich durch einen Spannungszuwachs im Spannglied bei der Findung des horizontalen Kräftegleichgewichts. Mit einer nichtlinearen Finite-Elemente-Berechnung konnten die Ergebnisse überprüft und die Verträglichkeit der beiden Fachwerkmodelle aufgezeigt werden.

Consideration of transverse bending reinforcement to increase the shear resistance of an existing bridge - Model development and compatibility assessment
Many bridges built in the 1970s and 1980s are now exposed to much higher traffic loads than they were designed for at the time. In the meantime, the normative regulations have tended to be tightened or refined, so that these structures often cannot withstand the rules that apply today. With the introduction of the so-called maintenance standard SIA 269ff. [1], an attempt was made to counteract this fact, in particular by incorporating favourable influences such as material post-hardening or reduction of the remaining period of use. In the case of the Basel border bridge, a conventional shear verification would have led to costly shear force reinforcement in large areas of the bridge. However, by applying the transverse bending reinforcement for the shear force bearing capacity, the originally planned reinforcement measure could be dispensed with. The transverse bending reinforcement was taken into account in the shear force resistance by adding a second truss model. The necessary increase of the bending resistance resulted from a stress increase in the tendons when finding the horizontal force equilibrium. With a non-linear finite element calculation, the results could be checked and the compatibility of the two truss models could be shown.

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Schadow, ThomasSpringer Quartier Hamburg - Tragwerk und Baugrube - Aspekte aus der PlanungspraxisBeton- und Stahlbetonbau4/2022265-271Berichte

Abstract

Herrn Dr.-Ing. Karl Morgen zum 70. Geburtstag gewidmet
Auf dem früheren Gelände des Axel Springer Verlags in der Innenstadt von Hamburg wurde ein Neubaukomplex errichtet sowie das denkmalgeschützte ehemalige Verlagshochhaus instand gesetzt und modernisiert. In diesem Bericht werden die statisch-konstruktiven Herausforderungen der Tragwerksplanung im Bestand sowie beim Neubau erläutert. Darüber hinaus werden technische Aspekte der Baugrube für drei Untergeschosse des Neubaus und des Abbruchs der Bestandsgebäude beschrieben.

Springer Quartier Hamburg - Structure and Building Pit
On the former site of the Axel Springer Verlag in the center of Hamburg, a new building complex was erected, and the listed office building was repaired and modernized. This report explains the static-constructive challenges of structural design in existing and new buildings. In addition, technical aspects of the building pit for three basement floors of the new building and the demolition of the existing building are described.

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