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“Steibs Hof” ist ein Gebäudekomplex des frühen 20. Jahrhunderts in der Nikolaistraße 28-32 in Leipzig.
Foto: Patrick Baum/Unsplash

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Flachdächer sind beliebt und bieten viele Vorteile. Ein wichtiger Punkt ist die Wirtschaftlichkeit. Von der Materialauswahl über die Installation bis hin zur Wartung und Instandhaltung der Flachdächer sind diese im Verhältnis zu Steildächern günstig. Außerdem erzeugt ein Flachdach unmittelbar nutzbaren Raum ohne Dachschrägen.
Flachdächer sind keine neue Erfindung. Schon seit der Antike wird diese Dachform gebaut und geschätzt. Heute ist das Flachdach wieder voll im Trend und dank bewährter Abdichtungsstoffe und Verarbeitungstechniken zuverlässig und dauerhaft dicht.
Das Flachdach wird zunehmend zum Nutzdach und bietet Bauherren und Planern viele Gestaltungs- und Nutzungsmöglichkeiten...

Fassadentechnik ist ein übergreifendes Thema für Fenster- und Gebäudehüllkonstruktionen, das sowohl Materialien wie Metall, Kunststoff, Holz, Verbundwerkstoffe und Befestigungsmittel berücksichtigen muss. Jede Fassade ist anders, erfordert andere Materialien, Konstruktionen und Bauteile. Um architektonische Kreativität technisch umzusetzen, werden sowohl an die Planung als auch an die Logistik, die Kalkulation und das Projektmanagement hohe Ansprüche gestellt. Neben den Fähigkeiten, Projekte vom Entwurf bis zur Fertigstellung zu planen und durchzuführen, sind heute auch kaufmännische Kenntnisse erforderlich. Wie innovative Architektur eine Symbiose mit intelligenter Fassadenplanung eingehen kann, zeigen wir Ihnen an Beispielen in diesem Sonderheft.

Die Nachhaltigkeit und der Bausektor, das ist schon eine besondere, etwas komplizierte Beziehung. So ganz warm geworden sind weite Teile der Branche mit dem Thema bislang jedenfalls noch nicht. Statt es als Chance zu verstehen und hier aktiv Verantwortung zu übernehmen, überwiegen bis heute bei vielen Beteiligten Vorbehalte und Missverständnisse. Mal reiben sich die Akteure an der Begrifflichkeit. Nachhaltig sei ja irgendwie alles und nichts. Mal werde das alles ja sowieso schon gemacht. Ach echt? Oder ? Achtung, Totschlagargument ? das Ganze sei ja viel zu teuer und kompliziert. Kurzum: Statt Kreativität in die Entwicklung von innovativen, nachhaltigen Lösungen zu stecken, wird sie eher benutzt, um ?Ja, aber?-Argumente zu finden, die das Nichtstun rechtfertigen.

Wie auch immer Ihr persönliches Engagement aussieht: Lassen Sie uns gemeinsam daran arbeiten, dass Nachhaltigkeit im Bauen zum neuen Normal wird. Damit das Editorial der nächsten Auflage dieses Hefts etwas anders beginnt. Mit einem ?Nachhaltigkeit und der Bausektor, das gehört wie selbstverständlich zusammen?? vielleicht.

Mit dem vorliegenden Heft stellen wir Ihnen eine inspirierende Auswahl technischer Sonderlösungen vor, die auf ganz unterschiedliche Herausforderungen individuelle Antworten finden.

Die Laborrunde muss coronabedingt von einer Präsenzveranstaltung auf eine Online-Veranstaltung umschwenken. Wir von Ernst & Sohn halten Sie wie immer parallel dazu mit unserem Special zum Thema auf dem Laufenden. Denn es gibt ja auch weiterhin Wettbewerbe, Entwürfe, laufende Bauprojekte, spannende Produkte und somit frisch sanierte Gebäude bzw. gerade eröffnete Neubauten, über die wir berichten können.

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Erdbeben stellen eine in Deutschland seltene, aber grundsätzlich mögliche Gefährdung für Gebäude und Teile davon dar. Mit Veröffentlichung neuester Erkenntnisse zur Erdbebengefährdung in Deutschland ging eine Neubewertung des Einwirkungsniveaus im Nationalen Anhang zum Eurocode 8 einher, die in vielen erdbebengefährdeten Regionen höhere Bemessungsbelastungen zur Folge hat. Seit Einführung normativer Vorgaben zur Erdbebenbemessung hat das Einwirkungsniveau zumeist kontinuierlich zugenommen. Für Bestandstragwerke aus Stahlbeton stellt sich aus Gründen der Verkehrssicherheit generell und bei Tragwerkseingriffen aufgrund von ressourcenschonenden Revitalisierungen im Speziellen die Frage nach der Verhältnismäßigkeit zwischen Bestandsschutz und Sicherungspflicht. Trotz grundsätzlich erdbebenkonformer Bauart mit duktilen Rahmen und Wandscheiben - insbesondere bei im Vergleich zur Vertikalbelastung geringem Horizontallastniveau - sind die vorhandenen Aussteifungssysteme zumeist nicht für die höheren Beanspruchungen nachzuweisen. Für den Bereich zwischen einer seismischen Mindestbeanspruchbarkeit und vollständigem Erdbebenwiderstand gegen aktuelle Einwirkungen wird eine risikobasierte Bewertung anhand von Erfüllungsfaktoren in Anlehnung an die schweizerische SIA 269/8 vorgeschlagen.

Seismic safety of existing reinforced concrete structures in the context of Eurocode 8 application
In Germany, earthquakes represent a rare but generally possible hazard for buildings and parts thereof. The publication of the latest findings on the earthquake hazard in Germany was accompanied by a re-evaluation of the action level in the National Annex to Eurocode 8, resulting in higher design loads in many earthquake-prone regions. Since the introduction of normative requirements for earthquake design, the action level has increased continuously in most cases. For existing reinforced concrete structures, the question of proportionality between the protection of existing structures and the obligation to safeguard them arises for reasons of traffic safety in general, and for structural interventions due to resource-saving revitalization in particular. Despite basically earthquake-compliant design with ductile frames and ductile shear walls - especially with low horizontal load levels compared to the vertical load - the existing bracing systems are mostly not verifiable for the higher loads. For the range between a minimum seismic load capacity and complete seismic resistance to current actions, a risk-based assessment using performance factors based on the Swiss SIA 269/8 is proposed.

Das Bauwesen ist einer der großen Einflussbereiche zur Verringerung des Klimawandels. Im Bausektor, wie auch in anderen Sektoren, ist man zunehmend gefordert, den ökologischen Fußabdruck möglichst gering zu halten. Um diesen Fußabdruck überhaupt definieren zu können, wird z. B. bei der Planung nachhaltiger Gebäude das Instrument der Ökobilanz angewandt. Hierbei fließen die Umweltwirkungen des Gebäudebetriebs sowie der Bereitstellung der verwendeten Baustoffe zur Errichtung eines Gebäudes ein. Letzteres wird in diesem Beitrag verfolgt. Mittels transparenter sowie quantifizierter Darstellung der Umweltwirkung von Baustoffen auf Bauteilebene lassen sich Vergleiche zu anderen zur Auswahl stehenden Bausystemen ziehen. Einer anschließenden Beurteilungsgrundlage können dabei der gesamte Lebenszyklus, aber auch nur Teilabschnitte dessen dienen. Hierbei wird zwischen den Modellen “Cradle to Gate”, “Cradle to Grave” und “Cradle to Cradle” unterschieden. Unter Anwendung der drei Modelle werden in einem Vergleich von Deckensystemen die Treibhauspotenziale und die Primärenergiegehalte gegenübergestellt.

LCA comparison at component level
The construction industry is one of the major spheres of influence for reducing climate change. In the construction sector, as in other sectors, there is an increasing demand to keep the ecological footprint as small as possible. In order to be able to define this footprint at all, the instrument of life cycle assessment is used, for example, when planning sustainable buildings. This takes into account the environmental impacts of building operation as well as the provision of the building materials used to construct a building. The latter is pursued in this paper. By means of a transparent and quantified presentation of the environmental impact of building materials at the component level, comparisons can be made with other available building systems. The entire life cycle or only parts of it can be used as a basis for subsequent assessment. A distinction is made between the models “cradle to gate”, “cradle to grave” and “cradle to cradle”. On the basis of a comparison of slab systems, this article shows and explains life cycle assessments for these three models and interprets the differences.

Geotextile Betonmatten weisen eine mehr als 50-jährige Historie auf. Ihre ursprüngliche Anwendung wurde sowohl für den Küsten- und Binnenwasserbau als auch für den Gebirgsbachverbau dokumentiert. Im Laufe der letzten Jahre ist der Einsatz von Betonmatten für die verschiedensten Anwendungen, mit einem Schwerpunkt für Kanalauskleidungen, wieder vermehrt zu beobachten. Trotz des jahrzehntelangen Einsatzes und der weltweiten Akzeptanz des Systems gibt es hinsichtlich der grundlegenden Funktionsmechanismen immer noch gewisse Fragestellungen zu klären. Dieser Fachbeitrag erläutert die Grundlagen der Betonmattentechnologie und beschreibt die prinzipielle Wirkungsweise, welche durch großmaßstäbliche Vier-Punkt-Biegeversuche, durchgeführt an der Fachhochschule Münster, illustriert werden. Darüber hinaus werden die an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen ausgeführten Untersuchungen zur hydraulischen Rauheit beschrieben und deren Versuchsergebnisse dokumentiert. Weitere kürzlich abgeschlossene Prüfungen, z. B. Eislastversuche in Russland, vervollständigen den Überblick an wissenschaftlichen Untersuchungen. Abschließend wird die Anwendung der Betonmatten als Deckwerkssystem für Kanäle, Wasserstraßen und Überströmstrecken anhand ausgeführter Projekte veranschaulicht.

New developments concerning geotextile concrete mattresses for revetment construction
Geotextile concrete mattresses provide a more than 50 years lasting history. Their initial application has been documented for coastal and river protection works as well as for mountain stream rehabilitations. Due to several reasons, their application has become more popular again over the last years. Although the system has been in use for decades, there are still some uncertainties left concerning the basic working principles of concrete mattresses. This paper is intended to explain the basic concrete mattress technology in conjunction with the four-point bending tests carried out at the University of Applied Sciences in Münster. Furthermore it describes the research concerning the hydraulic roughness recently carried out at the RWTH Aachen University and the ice load testing performed in Russia. Finally, applications for the mattress as revetment system for canals, waterways and overflow sections are provided.

Das Landschaftsbild an vielen Gewässern wird durch teils beachtliche Bauwerke des Wasserbaus geprägt. Sie dienen u. a. der Ermöglichung und Aufrechterhaltung der Schifffahrt sowie dem Hochwasserschutz. Ein sicherer Betrieb derer ist daher unerlässlich. Viele Bauwerke sind jedoch bereits am Ende ihrer Nutzungsdauer angekommen und bedürfen besonderer Beachtung. Die Bewertung, Nachrechnung und evtl. Instandsetzung alter Stahlwasserbaukonstruktionen bietet hierbei spannende Aspekte und Besonderheiten, die zu berücksichtigen sind.

Recalculation and refurbishment of existing triple-web gates on the Weser river
The landscape appearance on many natural waters is characterized by sometimes remarkable hydraulic structures. Their purposes include, but are not limited to, the facilitation and maintenance of navigation, as well as flood protection. As a consequence, their safe operation is essential. Many of these structures, however, have reached the end of their lifetime and need special observation. The assessment, recalculation and potential refurbishment of old hydraulic structures reveal exiting and special aspects to be considered.

Die Umschlaganlage Voslapper Groden in Wilhelmshaven ist ein Tiefwasseranleger für den Umschlag von chemischen Produkten. Infolge der Exposition im Meerwasser zeigen die Stahlbeton- und Spannbetonbauteile verschiedene komplexe Schadensbilder, die eine umfangreiche Instandsetzung des Bauwerks erfordern. So weist eine Vielzahl der Bauteile ausgeprägte Schäden in Form von Rissen und großflächigen Hohllagen infolge Alkali-Kieselsäurereaktion (AKR) auf. Weiterhin haben aus dem Meerwasser stammende Chloride bereits großflächig zu Bewehrungskorrosion geführt. Die beiden für sich gesehen getrennt ablaufenden Schädigungsmechanismen überlagern sich im vorliegenden Fall, sodass im Zuge einer Instandsetzung der betreffenden Stahl- und Spannbetonbauteile beide Schädigungsmechanismen berücksichtigt werden mussten. Im Zuge einer Pilotinstandsetzung in den Jahren 2010 und 2011 wurden erste Teile der Umschlaganlage durch Kombination verschiedener Instandsetzungsprinzipien, u. a. durch Anwendung des Prinzips des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS), instand gesetzt. Im Jahr 2019 erfolgten erneut Untersuchungen an den beiden in den Jahren 2010 und 2011 instand gesetzten Bauteilen der Umschlaganlage. Im Zuge dieser Untersuchungen konnten keine neuen Schäden an den instand gesetzten Bauteilen festgestellt werden. Basierend auf diesen Erfahrungen wurde im Jahr 2020 mit der Instandsetzung weiterer Bauteile der Umschlaganlage begonnen.

Repair of a damaged jetty in the North Sea
The Voslapper Groden handling facility in Wilhelmshaven is a deep-water jetty for the handling of chemical products. Due to the exposure to seawater the reinforced concrete and prestressed concrete components exhibit various complex damage patterns which require an extensive repair of the structure. Many of the components show pronounced damage in the form of cracks and large-scale cavities as a result of alkali-silica reaction (ASR). Furthermore, chlorides originating from seawater have already led to large-scale reinforcement corrosion. In the present case, the two separate mechanisms overlap, so that both damaging mechanisms had to be taken into account in the course of repairing the relevant reinforced concrete and prestressed concrete components. As part of a pilot repair in 2010 and 2011, the first parts of the handling facility have been repaired using a combination of different repair principles, including the application of the principle of cathodic protection (CP). In 2019, the two components of the handling facility that were repaired in 2010 and 2011 were inspected again. In the course of these inspections, no new damage to the repaired components was detected. Based on this experience, the repair of further components of the handling facility has been started in 2020.

Der Schwarza-Witznaustollen ist ein zur Schluchseewerk AG gehörender, ca. 9 200 m langer Triebwasserstollen mit einer unbewehrten Betonauskleidung. Der Zustand dieses im Zeitraum von 1929 bis 1943 erbauten Stollens wurde im Rahmen eines Pilotprojekts mit zerstörungsfreien Erkundungsverfahren wie Orthofotos und Stollenradar in interdisziplinärer Zusammenarbeit von Bauingenieuren, Geophysikern und Vermessungsingenieuren erfasst, dokumentiert und bewertet. Als Basis für die Entwicklung und Planung eines Sanierungskonzepts erfolgte die Kontrolle der ausgeführten Probeinjektionen mit Stollenradar in mehreren ausgewählten Abschnitten. Anhand von Datensätzen identischer Vorher-Nachher-Messungen des Stollenradars konnten signifikante Veränderungen in der Betonauskleidung abgestuft über verschiedene Bauteiltiefen analysiert und bewertet werden. Es ist naheliegend, dass diese auf die erfolgten Injektionen zurückzuführen sind. Das betrifft zum einen Injektionen innerhalb der Betonschale und den Grenzbereich Beton-Fels und zum anderen Veränderungen der anstehenden Wasserfront in der Stollenlängsrichtung und Stollenwandtiefe. Mittels gezielter kalibrierender Voll- bzw. Kernbohrungen und Videoendoskopien wurden die physikalischen Messwerte des Stollenradars verifiziert.

Interdisciplinary appraisal for assessing and injection controls of the Schwarza-Witznau tunnel
The Schwarza-Witznau tunnel is an approx. 9 200 m long headrace tunnel with a non-reinforced concrete lining belonging to Schluchseewerk AG. Within the framework of a pilot project, the condition of the concrete lining, which was constructed in the period 1929 to 1943, was captured, documented and assessed by an interdisciplinary team of civil engineers, geophysicists and surveyors working together, using non-destructive investigative methods, including orthophoto imagery and tunnel radar. The basis for developing and planning a rehabilitation scheme was provided by the use of tunnel radar to inspect the outcome of test injections in multiple selected sections. Using the tunnel radar datasets of identical before-and-after measurements, it was possible to analyse and evaluate significant changes in the concrete lining resulting of the injections, graduated across different element depths. The areas of interest are, on the one hand, injections within the concrete lining and at the concrete-rock interface and, on the other, changes in the in situ water front in the longitudinal direction of the tunnel and the tunnel lining depth. The physical measured values recorded by the tunnel radar were verified by targeted solid and core drillings and video endoscopy for calibration purposes.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Nutzung der BIM-Software Desite von thinkproject in der Instandsetzungsplanung von Bestandsbauwerken. Anhand aktueller Projekte des Ingenieurbüros WTM Engineers wird die Art und Weise der Softwarenutzung in verschiedenen Phasen der Planung erläutert, um die Digitalisierung von Instandsetzungsprojekten voranzutreiben. In der Instandsetzungsplanung beginnt BIM mit der dreidimensionalen Modellierung des Bestands. Im weiteren Projektverlauf ist im Zusammenhang mit der Schadensaufnahme im Bestand und der Planung und Durchführung von Bauteil- und Baustoffuntersuchungen eine eindeutige Platzierung und Attribuierung von Objekten im Modell notwendig. Um die strukturierten Daten aus der BIM-Software an andere Projektbeteiligte weiterzugeben, steht ein verlustfreier Datenaustausch über allgemeingültige Dateiformate im Vordergrund. Das bezieht sich auch auf den Austausch von Informationen zwischen unterschiedlichen Softwareanwendungen in Bezug auf Terminplanungen und Kostenkalkulationen. Anhand von ersten Erfahrungen in diesem Bereich wird ein Ausblick über die Möglichkeiten einer BIM-basierten Instandsetzungsplanung gegeben.

BIM in repair planning
The following article describes the current situation at WTM Engineers using the BIM-software Desite (thinkproject) in projects regarding the repair of existing building structures. The usage possibilites of Desite in different planning phases are given in order to promote the digitalization progress in repair of concrete structures. Starting with the management of a 3D model of the existing structure, the software can be used to visualize damages or to plan necessary investigations of the existing structure as well as the materials used. Therefore, the implementation of essential properties has a high priority in order to create correlations between the single components and their current status. In order to ensure a successful cooperation with partners, a secure data environment muss be created. Especially with regard to the exchange of data and information between different software programs for scheduling and cost calculation.

Veranstaltungen:
Dresdner Märzsymposien im Rückblick
Ernst & Sohn ist Teil der WIN>DAYS
Konvent der Baukultur, zentrales Forum der Meinungsbildung zum Planen und Bauen in Deutschland
Willkommen zu den digitalen Vortragsveranstaltungen 2021 der DGGT

Nachrichten: Kalksandsteinindustrie bietet Plugin für BIM-Software Revit an

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InnoLiving® - ein Betonbau für die Zukunft: modular und energieeffizient - Das Bauen wird sich zukünftig an Kriterien wie der modularen Bauweise und einer hohen Energieeffizienz orientieren. Dabei rückt immer mehr der Aspekt einer weitgehend autarken Energieversorgung in den Focus. Die zentrale Einheit der modularen Bauweise bildet eine weitgespannte Decke, um mit den wenigen Elementen für die Wände eine tragende Hüll- und Tragkonstruktion zu errichten. Die wenigen Bauteile lassen sich einzeln im Werk herstellen und vor Ort schnell zusammensetzen. Beton bietet bislang noch zu wenig bekannte Eigenschaften in Bezug auf die Wärmespeicherung. In der konsequenten Anwendung lassen sich Betonbauteile nicht nur zur Wärmespeicherung, sondern auch zum Ernten von Wärmeenergie (Absorber) und deren Verteilung (Bauteilaktivierung) im Gebäude erfolgreich nutzen. Mit dem Gebäude InnoLiving® wurden diese Eigenschaften der Betonbauteile konsequent umgesetzt. Der Versuchsbau wird unter realen Bedingungen als Büroeinheit mit seinen Nutzern überprüft. (Foto: Innogration)

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Die im Januar 2021 eingeführte Technische Regel des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) “Instandhaltung von Betonbauwerken” (TR-IH) ermöglicht zwei Verfahren zur Instandsetzung von chloridbelasteten Bauwerken durch Applikation eines Oberflächenschutzsystems bei einem (weitgehenden) Belassen der Chloride im Beton. Das Instandsetzungsverfahren 7.7 “Beschichten von chloridhaltigem Beton” kann angewendet werden, wenn der Betonstahl noch passiv ist und, u. a., die in der Betondeckung befindliche Chloridfracht einen Abstand des kritischen Chloridgehalts vom Betonstahl von 10 mm sicherstellt. Durch Entwicklung einer geschlossenen Lösung der diffusionsgesteuerten Chloridumverteilung nach Aufbringen der Beschichtung auch bei wasserteilgesättigten Betonen und einer Parameterstudie konnte gezeigt werden, dass der maximal verbleibende Chloridgehalt in der Betondeckung 2,0 M.-%/z betragen darf. Das Instandsetzungsverfahren 8.3 “Erhöhung des elektrischen Widerstands durch Beschichtung” darf dagegen auch bei aktiver Bewehrungskorrosion angewendet werden. Dabei wurden durch umfangreiche Untersuchungen die in der TR-IH genannten Anwendungsgrenzen weitgehend bestätigt und hinsichtlich der Betongüte und der Art des Oberflächenschutzsystems weiter zugeschärft. Letztlich ist das Verfahren nur bei Chloridgehalten unter 1,0 M.-%/z auch nach Chloridumverteilung mit einem geringen Risiko anwendbar.

Repair of chloride-contaminated RC-components by application of a coating - Investigations on the application limits of methods 7.7 and 8.3
The technical rule of the German Institute for Building Technology (Deutsches Institut für Bautechnik - DIBt) “Maintenance of concrete structures” (TR-IH) introduced in January 2021 enables two methods for the repair of chloride-contaminated structures by applying a surface protection system with chlorides remaining in the concrete (to a large extend). The repair method 7.7 “Coating of chloride-containing concrete” may be applied if the reinforced steel is still passive and the chloride load in the concrete cover ensures a distance of the critical chloride content from the reinforced steel of 10 mm. By developing a closed solution of the diffusion-controlled chloride redistribution after applying the coating even with partially water-saturated concretes and a parameter study, it could be shown that the maximum remaining chloride content in the concrete cover may be 2.0 wt.-%/cem. The repair method 8.3 “Increase of electrical resistance by coating”, on the other hand, may also be applied with active reinforcement corrosion. Extensive investigations have widely confirmed the application limits mentioned in the TR-IH and further sharpened them with regard to concrete quality and the type of surface protection system. Finally, the method is only applicable to chloride levels below 1.0 wt.-%/cem (considering a chloride redistribution) with a low risk.