Bautechnik 01/2013 free sample copy

190. JahrgangJanuar 2013ISSN 0932-8351A 1556

- Holztragwerke mit Verbindungsknoten aus Beton- Zum Tragverhalten von Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken- Hochleistungsverbundträgersystem für den Ingenieurholzbau- Energetische Modernisierung mit Holzfassadenelementen- Formholzrohre – Stand der Technik- Wege in die Zukunft – Bauen mit Holz- Kommentar: Einfach- und Hightech-Konstruktionen aus Holz- Zur seismischen Anregung von Böschungen- Neue Lager für die Wuppertaler Schwebebahn- 13. Ingenieurbau-Preis von Ernst & Sohn

BautechnikZeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

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Zum Titelbild Holz als Rohstoff, Holz als Baustoff.Der vielseitigen Nutzbarkeit von Holz sind kaummehr Grenzen gesetzt. Im Bereich Holzbauwerden Balken gebogen, verstärkt und in dieHöhe ragen gelassen. Was alles mit dem Baustoffmachbar ist, kann man seit dem 14. Dezember2012 in Wien sehen. Noch bis zum 17. Februar2013 läuft hier im Künstlerhaus die Ausstellung„Bauen mit Holz – Wege in die Zukunft“.(Foto: Eberhard Möller)

Inhalt Bautechnik 01/13

SCHWERPUNKT HOLZBAU

AUFSÄTZE

Jens Hartig, Andreas Heiduschke, Peer Haller1 Holzfachwerke mit Verbindungsknoten aus Beton

Karl Rautenstrauch, Jens Müller9 Tragverhalten spezieller Verbundelemente für Holz-Beton-

Verbundstraßenbrücken unter zyklischer Beanspruchung

Karl Rautenstrauch, Martin Kästner, Markus Jahreis, Wolfram Hädicke18 Entwicklung eines Hochleistungsverbundträgersystems

für den Ingenieurholzbau

BERICHTE

Stephan Ott, Stefan Loebus, Stefan Winter26 Vorgefertigte Holzfassadenelemente in der energetischen

Modernisierung

Peer Haller, Robert Putzger, Jörg Wehsener, Jens Hartig34 Formholzrohre – Stand der Forschung und Anwendungen

Eberhard Möller42 Tendenzen im Holzbau

KOMMENTAR

Julius Natterer47 Einfach- und Hightech-Konstruktionen aus Holz

FREIE THEMEN

AUFSATZ

Theodoros Triantafyllidis, Carlos Eduardo Grandas-Tavera51 Quasi-statischer Ansatz der seismischen Anregung

von Böschungen mit nicht-linearer Wellenausbreitung

BERICHTE

Wolfgang Kauschke63 Neue Lager für die Wuppertaler Schwebebahn

Nicolas Janberg71 13. Ingenieurbau-Preis von Ernst und Sohn:

Jury tagte am 16.11. 2012

81 BAUTECHNIK aktuell

85 VERANSTALTUNGSKALENDER

Produkte & ObjekteA4 HolzbauA9 Bodenbeläge und -beschichtungen

A20 Geotechnik – SpezialtiefbauA28 Aktuell

90. JahrgangJanuar 2013, Heft 1ISSN 0932-8351 (print)ISSN 1437-0999 (online)

Peer-reviewed journal Bautechnik ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson ReutersWeb of Knowledge akkreditiert.

Impact Factor 2010: 0,141

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A4 Bautechnik 90 (2013), Heft 1

HOLZBAU

Holzschutznorm-Novelle: GIN siehtpositive Auswirkungen

Die Gütegemeinschaft Nagelplattenprodukte e.V. bewertet die Neu-fassung der Holzschutznorm DIN 68800 durchweg positiv. Dies giltsowohl für Hersteller von Nagelplattenprodukten, für das ver -arbeitende Bauhandwerk als auch für die Bauherren. Besonders er-freut ist der GIN darüber, dass technisch getrocknetes Holz, wie eszur Fertigung von Nagelplattenkonstruktionen verwendet wird, fort-an in der Gebrauchsklasse GK 1 ohne Einsatz chemischer Holz-schutzmittel verwendbar ist. Mit einer Holzfeuchte von maximal20 % gilt es als unempfindlich gegenüber Insekten und muss dahernicht länger chemisch geschützt werden. Aus der Holzschutznorm-Novelle ergeben sich somit konkrete Nachhaltigkeits-, Gesund-heits- und Kostenvorteile, da chemische Holzschutzmittel bei vielenNagelplattenprodukten künftig in der Regel nicht mehr aufzubringensind.

Nagelplattenbinder werden bei GIN-Mitgliedsunternehmen introckenen Werkshallen unter Ausschluss der Witterung herge-stellt und montagefertig zur Baustelle transportiert. Für ihre Fer-tigung wird technisch getrocknetes Holz eingesetzt, das eineHolzfeuchte von weniger als 20 % aufweist. Somit bietet es einhohes Maß an Sicherheit vor holzzerstörenden und holzver -färbenden Schadorganismen und muss bei Zuordnung zur Ge-

brauchsklasse GK 1 nicht mehr mit chemischen Holzschutzmit-teln behandelt werden.

Holzschutz gemäß europäischer Normung

Sechs Jahre dauerte die Überarbeitung der HolzschutznormDIN 68800, die in alter Fassung dem aktuellen Wissensstandder Holzforschung längst nicht mehr entsprach und dem techni-schen Fortschritt im Holzbau kaum noch gerecht werden konn-te. Fragen des Holzschutzes, vor allem des chemischen, warenjedoch schon immer von einer gewissen Brisanz. Eine Novelleder veralteten Holzschutznorm schien daher geboten. Wie vonBranchenkennern erwartet, fiel sie gründlich aus. BesonderesLob verdient laut GIN die Tatsache, dass in der Neufassung um-weltgerechtes Bauen mit dem natürlichen und nachhaltigenBaustoff Holz als Leitbild dauerhaft verankert wurde.

Mehr konstruktiv, weniger chemisch

Aus der Forderung nach umweltgerechtem Bauen mit Holz, die der novellierten DIN 68800 zugrunde liegt, leitet sich ab, dass …

… Holzschutzmittel in Aufenthaltsräumen gar nicht mehr ange-wendet werden dürfen,

… Holz in den Gebrauchsklassen 0 bis 3.1 nur noch mit einerHolzfeuchte unter 20 % eingebaut werden darf, um einen Be-fall durch Insekten und Schimmel auszuschließen,

… Dach- und Konterlatten der Gebrauchsklasse 0 (GK 0) zuge-ordnet werden und somit keinen chemischen Holzschutzmehr brauchen,

… baulich-konstruktiven Holzschutzmaßnahmen eindeutig Vor-rang vor chemischen Holzschutzmitteln eingeräumt wird,

… Brettschichtholz, Brettsperrholz oder andere bei Temperatu-ren ≥ 55 °C technisch getrocknete Hölzer, die unter anderemfür Nagelplattenbinder Verwendung finden, in der Ge -brauchsklasse 1 (GK 1) ohne chemischen Holzschutz ver -wendet werden können.

Seit Februar 2012 ist die neue DIN 68800 in allen Teilen als an-erkannte Regel der Technik zu verstehen. Um Rechtsunsicher-heiten zu vermeiden, hat die ARGE-Bau – FachkommissionBautechnik – auf Nachfrage einiger Bundesländer erklärt, dassgegen die sofortige Anwendung der Normteile DIN 68800-1:2011:10 und DIN 68800-2:2012-02 in bauaufsichtlicher Hin-sicht keine Bedenken bestehen.

Weitere Informationen:GIN, Gütegemeinschaft Nagelplattenprodukte e.V., Interessenverband Nagelplatten e.V., Hellmuth-Hirth-Str. 7, 73760 Ostfildern, Tel. + 49 (0)711 - 239 96-54, Fax + 49 (0)711-239 96-66, [email protected], www.nagelplatten.de

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Bild 1 Robuste Nagelplatten-Konstruktion – Nagelplatten werden vor allemim Dach- und Wandbereich von Wohnhäusern, Supermärkten, Ge-werbe-, Produktions- und Lagerhallen, landwirtschaftlichen Gebäu-den und Sporthallen sowie für Brückenschalungen etc. als extrembelastbare Verbindungsmittel eingesetzt. (Bild: GIN e.V./Krug)

Bild 2Als Interessenverbandist der GIN e.V. An-sprechpartner und Aus-kunftsquelle für Haus-bauunternehmen, Bau-ämter, Zimmerei-,Dachdecker- sowie wei-tere Handwerksbetriebe,die Nagelplatten und Nagelplattenprodukte.(F

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Bautechnik 90 (2013), Heft 1 A5

HOLZBAU

Der Holzbau kehrt mit einem7geschossigen Bürogebäude in die Stadtzurück

Das größte Verlagshaus der Schweiz, die Tamedia AG, realisiert inder Innenstadt Zürichs einen Neu- und Erweiterungsbau aus Holz.Das Design und die Architektur stammen vom japanischen Architek-ten Shigeru Ban. Er hat bereits mehrfach durch spektakuläre Bau-werke mit nachhaltigen Rohstoffen, wie Karton oder Holz, auf sichaufmerksam gemacht. In Zürich realisierte er eine seiner Visionenvon filigranen, sichtbaren und ehrlichen Tragstrukturen.

Die vertikale Lastabtragung im Holzskeletttragwerk über Stüt-zen und Doppelzangen funktioniert ohne Stahl. In den Verbin-dungen kommen spezielle Buchensperrholzelemente für dieLastübertragung und Bauteilverstärkung zum Einsatz. Dieserpräzise CNC-gefertigte „Bausatz“ kann so sehr einfach auf derBaustelle „zusammengesteckt“ werden. Das Tragwerk des Neu-baus besteht aus 1.400 vorgefertigten Holzbauelementen. DerHaupttrakt ist 38 m lang und 18 m breit. Er besteht aus achtAchsen mit je vier 21 m hohen Stützen und zehn quer liegendenZangen. Eine besondere Anforderung war eine homogene Ober-fläche ohne jegliche Nachbehandlung.

Die verwendeten Geometrien und Materialqualitäten entspre-chen den Anforderungen des Brandschutzes. Die zuständigeBrandschutzbehörde bewilligte den in den Vorschriften nichtgeregelten siebengeschossigen Holzbau nach positiv verlaufenenBrandversuchen.

Die Logistik auf dem innerstädtischen Bauplatz war eine zusätz-liche Herausforderung. Für die Anlieferung und Lagerung allerGewerke stand nur eine Fahrspur entlang der Baustelle zur Ver-fügung. Es galt deshalb ein verbindlicher Anlieferungs- undMontageplan. Basis für die termingerechte Montage war einausgeklügeltes Montagekonzept mit einem straffen Zeitplan, beidem die Genauigkeit der CNC-gefertigten Bauteile voll ausge-reizt wurde.

Die Büros können nach nur 24 Monaten Bauzeit im Frühjahr2013 bezogen werden. Der Tamedia-Neubau ist eine bemerkens-werte Referenz für einen Holzbau im städtischen Kontext. Erzeigt, dass der Hightech-Werkstoff Holz vielseitig verwendetwerden kann und auch bei Landmark-Projekten weltweit immeröfter zum Einsatz kommt.

Weitere Informationen:Blumer-Lehmann, Erlenhof, 9200 Gossau, Schweiz, Tel. +41 (0)71 388 58 58, Fax +41 (0)71 388 58 59, [email protected], www.blumer-lehmann.ch

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In der Innenstadt von Zürich

entsteht ein 7geschossiger Büro-

Neubau aus Holz mit ausser-

gewöhnlichen technischen Details.

Der präziseCNC-gefer-tigte „Bau-satz“ kannsehr einfachauf der Bau-stelle “zu-sammenge-steckt” wer-den.(F

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HOLZBAU

Holzbau-Programm HoB.Ex jetzt fürEurocode 5

HoB.Ex gibt es jetzt für die Berechnung nach DIN EN 1995-1-1 (Eurocode 5). Neben den klassischen Träger- und Bauteilbemessun-gen bzw. den Bemessungen von Verbindungen ermöglicht das neueProgramm auch, die Aussteifungen eines Gebäudes nachzuweisen.Anders als bei der Vorgängerversion ist das „Aussteifungs-Modul“bei „Hob.Ex für Eurocode 5“ nun fester Programmbestandteil undnicht mehr Wahl-Modul.

HoB.Ex ist eine Statik-Software für die Bemessung nach Euro -code 5. Das Programm basiert auf dem Tabellen-Kalkulations-Programm Microsoft Excel und deckt einen wesentlichen Be-reich der täglichen Bemessung in einem Ingenieurbüro oderZimmereibetrieb ab. Die übersichtliche Programmstruktur bieteteinen schnellen Einstieg in das semiprobabilistische Sicherheits-konzept der Holzbaunorm.

HoB.Ex besteht aus zwei Teilen: dem Eingangsmenü und insge-samt 240 Tabellenblättern, in denen die eigentliche Bemessungvorgenommen wird. Die Programm-Bestandteile sind im inte-grierten digitalen Handbuch beschrieben.

Besonders hervorzuheben ist, dass alle gängigen Holzbau-Ver-bindungsmittel bemessen werden können, aber auch Vollgewin-deschrauben. Eine entsprechende Grafik liefert außerdem alleAngaben zu den jeweiligen Verbindungsmittelabständen.

Der von Prof. Dr.-Ing. François Colling entwickelten Softwarefehlt derzeit noch die Brandschutzbemessung nach DIN EN1995-1-2. Sie wird in einem Update in Kürze nachgeliefert.

Hob.Ex für Eurocode 5 kann unter www.hobex.net herunter ge-laden werden. Die zur Nutzung benötigten digitalen Lizenz-schlüssel vergibt exklusiv das Ingenieurbüro Holzbau in Karlsru-he. Registrierten Nutzern bietet das renommierte Büro zudemeinen kostenlosen Hotline-Service.

Weitere Informationen:Ingenieurbüro Holzbau GmbH & Co & KG, Dr. Gabi Vorberg, Bismarckstraße 21, 76133 Karlsruhe, Tel. +49 (0)721 – 201802-38, Fax +49 (0)721 – 201802-39, [email protected], www.ib-holzbau.de

Das seit vielen Jahren in der Holzbaubranche bekannte und geschätzte Pro-gramm HoB.EX (hier das Menü) gibt es ab sofort für EC 5 (DIN EN 1995-1-1)

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A W i l e y C o m p a n y

Die bauaufsichtliche Einführung der Eurocodes (EN) mit ihren zugehörenden nationa-len Anhängen bildet den Rahmen dieses Buches. Die Normen EC0 - DIN EN 1990-2010-11 „Grundlagen“, EC1 - DIN EN 1991-2010-12 „Einwirkungen“ und EC5 - DIN EN 1995-2010-12 „Holzbau“ werden ausführlich erklärt und in einer umfangreichen Beispielsammlung erläutert.Die Führung der Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstaug-lichkeit werden an Beispielen sowohl theoretisch als auch in ingenieurmäßigen Berechnungen aufgezeigt. Behandelt werden sowohl Einzelquerschnitte als auch zusammengesetzte Bauteile und Tragwerke im Querschnitt kontinuierlich oder veränderlich, gekrümmt und gebogen, wie auch im Querschnitt konstant oder ausgeklinkt, als Einzelnachweis oder unter Spannungs-

kombination. Ausführlich werden Verbindungen mit metallischen Verbindungsmitteln in Berechnungsbei-spielen dargestellt. Den Nachweisen der Stabilität, der Nachgiebigkeit von Verbindungen, der Durchbiegung und des Schwingungsverhaltens werden weitere Beispiele gewidmet. Einen besonderen Schwerpunkt bilden zusätzlich zum Ingenieurholzbau ausführliche Konstruktions- und Ausführungshinweise für Planer und Konstrukteure zu den Themen Brand, Erdbeben, Trockenbau und Holz-Verbundbau.

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Ingenieurholzbau nach Eurocode 5Konstruktion, Berechnung, Ausführung

2012. 332 S., 169 Abb., 246 Tab., Br.€ 55,–*ISBN 978-3-433-03013-4

Ingenieurholzbau nach Eurocode 5

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HOLZBAU

Erstes Holz-Hybrid-Hochhaus mit PCIVergussmörtel verbunden

Außergewöhnlicher Einsatz beim LifeCycle Tower (LCT ONE) inDornbirn, Österreich: Dank PCI Vergussmörtel wuchs das erste, un-gekapselte Holz-Hybrid-Hochhaus im März 2012 achtstöckig in dieHöhe. Realisiert von der Tochterfirma der Rhomberg Gruppe, CreeGmbH, ist es der Prototyp eines in zweijähriger Forschungszeit ent-wickelten Bausystems für nachhaltige Gebäude mit bis zu 30 Stock-werken. Zusammen mit dem Bauherrn Cree zogen im Sommer 2012die ersten Firmen ein.

Seit Jahren beschäftigt sich die Rhomberg Gruppe mit der Reduktion von Ressourcen und Energie bei der Errichtung undwährend des Lebenszyklus von Gebäuden. Sie initiierte das For-schungsprojekt zur Nachhaltigkeit im urbanen Städtebau undgründete das Unternehmen Cree, Creative Resource & EnergyEfficiency.

Der Name ist Programm

Internationale Wissensführer aus Architektur, Statik, Bauphy-sik, Gebäudetechnik und Prozessmanagement haben mit dem

LCT-Bausystem erstmals eine Lösung gefunden, wie sie Holz inVerbund mit Beton bis zu 100 m beziehungsweise 30 Geschossein die Höhe wachsen lassen können. Als besonders vorteilhafterweist sich der LifeCycle Tower durch seine lebenszyklusopti-mierte Konzeption – von der Entstehung über die Nutzung bishin zum Rückbau. Baukastensystem und Serienfertigung redu-zieren die Kosten schon bei der Entstehung und verringern dieBauzeit um die Hälfte. Ein smartes haustechnisches Versor-gungskonzept sorgt für einen möglichst niedrigen Energiebedarf,der standortabhängig mit verschiedenen regenerativen Energiengedeckt werden kann und die Unterhaltskosten niedrig hält.Das Gebäude besteht zum Großteil aus Holz, eingesetzt wird esaber nur dort, wo damit ein Optimum an Ressourceneffizienzverbunden mit entsprechender Funktionalität erreicht wird. Fürdie Fassade kommen Verbundplatten mit einem deutlich redu-zierten Metallanteil zum Einsatz. Der im Aluminium enthaltenehohe Recyclinganteil ermöglicht das sortenreine Recycling amEnde des Gebäude-Lebenszyklus – der gesamte LifeCycle Towerist voll recyclebar.

Durchgeplant und getestet: Das LCT-Baukastensystem

Von anderen mehrgeschossigen Holzbauten unterscheidet sichdas Holz-Hybrid-Haus vor allem dadurch, dass die tragenden

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Bild 1 Acht Stockwerke in acht Tagen: In kürzester Zeit wurden die vor -gefertigten Module rund um den Erschließungskern auf den 13 mal24 Meter großen Sockel aus Stahlbeton montiert

Bild 2 PCI Vergussmörtel im Einsatz: Dank der guten Verlaufseigenschaftenkonnte der Mörtel bis in die hintersten Hohlräume fließen und dieFußplatten kraftschlüssig einbinden

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HOLZBAU

Elemente des Hauses nicht beplankt sind. Die nicht verkleideteHolz-Struktur macht die Vorzüge des Baustoffes Holz im Innen-raum erlebbar und spart Ressourcen. „Verdeckte“ Brände inHohlräumen oder hinter Kapselungen sind ausgeschlossen. Bis-her durfte in dieser Bauklasse kein tragendes Bauteil aus Holzbestehen. Die Ausführung des Erschließungskerns in Beton undder Einsatz einer Sprinkleranlage war Bedingung. Ziel des LCT-Konzepts ist es, unterschiedlichste Projekte mit dem modularenSystem zu realisieren. Wie in einem Baukasten können diestrukturellen Elemente nach Belieben angeordnet werden. Dietechnischen Details sind bereits durch das System gelöst. Dakeine tragenden Trennwände eingebaut werden müssen, ist dasSystem sehr flexibel und erlaubt eine individuelle Raumauftei-lung.

Hoch hinaus: Acht Etagen in acht Tagen

Mit dem Holzaufbau des LCT ONE war die Firma Sohm Holz-Bautechnik aus Alberschwende beauftragt. In kürzester Zeitmontierten die Zimmermänner die vorgefertigten Decken, Stüt-zen und Fassaden um den Erschließungskern: Acht Stockwerkein acht Tagen. Für diesen schnellen Baufortschritt bedurfte eseines Mörtels mit extrem hoher Frühfestigkeit. Zum Einsatzkam PCI Vergussmörtel – und davon gleich 10 Tonnen: Balken -schuhe, Fußplatten und Beton-Holzverbundelemente wurdenmit dem Quellmörtel des Baustoffspezialisten PCI vergossen,ebenso wurden die Deckenelemente damit verbunden. Die Ver-arbeitung des zementären PCI Vergussmörtels war für die Holz-bauer relativ neu. „Aber mit der richtigen Wassermenge stelltedas ganze kein Problem dar. Außerdem hatten wir PCI-Fachbe-rater Willi Metzler vor Ort und konnten bei Problemen auf seinFach- und Praxiswissen zurückgreifen“, so Vorarbeiter Benja-min Eberle. Wichtig waren ihm vor allem die guten Verlaufsei-genschaften des Mörtels: Da die tragenden Metallhülsen nicht

immer punktgenau in der Mitte saßen, musste der Mörtel bis inden hintersten Hohlraum fließen und diesen kraftschlüssig mitdem Metallschuh verfüllen.

Die einfache Verarbeitung sowie die hohen Früh- und Endfestig-keiten des Mörtels hat die Firma Sohm HolzBautechnik über-zeugt: Beim ersten Auftragsprojekt der Cree GmbH im Monta-fon wäre PCI Vergussmörtel für die Holzbauer wieder die ersteWahl. Das neue Wasserkraft-Kompetenzzentrum der Vorarl -berger Illwerke AG in Vandans wird mit sechs Geschossen,über 10.000 m2 Bruttogeschossfläche und 120 m Länge zu dengrößten und nachhaltigsten Holz-Hybrid-Bauten der Welt zäh-len.

Weitere Informationen:PCI Augsburg GmbH, Piccardstraße 11, 86159 Augsburg, Tel. +49 (0)821-5901-0, Fax +49 (0)821-5901-372, pci-infobasf.com, www.pci-augsbug.eu

Neu: Broschüre „TechnischeInformationen KVH®, Duobalken®,Triobalken®“ gemäß Eurocode 5-1-1

Die Broschüre „Technische Informatio-nen KVH®, Duobalken®, Trio balken®

der Überwachungsgemeinschaft Kon-struktionsvollholz e.V. wurde auf derGrundlage der DIN EN 1995-1-1:2010(Eurocode 5-1-1) überarbeitet und stehtab sofort unter www.kvh.eu zumDownload bereit.

Die Broschüre richtet sich an Archi-tekten, Planer sowie alle Holzbe-und Verarbeiter. Klar gegliedert undübersichtlich gestaltet informiert dieBroschüre über Her stellung, techni-sche Eigenschaften, Anwendungsbe-reiche und Lieferprogramme vonKVH®, Duobalken®, Triobalken®.

Ausführlich werden die aktuellen Bemessungsgrundlagen nachDIN EN 1995-1-1 (Eurocode 5-1-1) behandelt und in Rechen-beispielen bzw. Tabellen dargestellt. Ausschreibung und techni-sche Regeln, Gütesicherung und Kennzeichnung sowie eineÜbersicht der Vorteile von KVH®, Duobalken®, Triobalken® er-gänzen die technischen Regeln.

Ebenfalls wurde die allgemeine bauaufsichtliche ZulassungNr. Z-9.1-440 über Duobalken® und Triobalken® erweitert undan den Eurode 5 angepasst. Duobalken® dürfen ab dem 27.06.2012 mit einer über die gesamte Querschnittsbreite angeordneteKeilzinkenverbindung (Universalkeilzinkenverbindung) ausge-führt werden. Die erweiterte Zulassung kann unterwww.kvh.eu, „Downloads“, „Vereinbarungen und Zulassungen“herunter geladen werden.

Weitere Informationen:Überwachungsgemeinschaft Konstruktionsvollholz e.V., Elfriede-Stremmel-Straße 69, 42369 Wuppertal, Fax + 49 (0)202 – 978 35 79, [email protected], www.kvh.eu

Bild 4 Auch die Hyprid-Deckenplatten wurden mit PCI Vergussmörtel ver-bunden: Fuge für Fuge

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BODENBELÄGE UND -BESCHICHTUNGEN

Bodenbelag fügt sich harmonisch insGesamtkonzeptÜber 30 Jahre hat es gedauert, bis die Esslinger Sportvereine TV He-gensberg und TV Liebersbronn im Mai 2012 ihre eigene, spiel ge -rechte Sporthalle einweihen konnten. Für eine hochwertige Boden-gestaltung von Foyer und Zuschauerbereich des zwei ge schossigenGebäudes fiel die Wahl auf ServoArt® CeFlo von Kiesel.

Nahtlos fügt sich der Neubau auf dem Berg an der Römerstraßein die Landschaft. Der architektonische Eingriff in die sensibleUmgebung ist auf ein Minimum reduziert: Martin Ritz und seinTeam vom Architekturbüro Glück und Partner haben die Halleeinfach „ein Stockwerk tiefer gelegt“. Spielfläche und Umkleide-bereich befinden sich im Untergeschoss, Eingangs- und Zu-schauerbereich im Erdgeschoss. Von außen betrachtet, fügt sichdie kubische Dachscheibe harmonisch in die Landschaft und erweckt den Eindruck, über ihr zu schweben. Die Architekturinszeniert die Natur und geht mit ihr eine symbiotische Verbin-dung ein.

Sportliche Anforderungen

Ökologische Aspekte bei der Auswahl der Baustoffe wurden da-bei besonders berücksichtigt. Der Nutzung angemessen habendie Architekten sowohl im Außen- wie im Innenbereich hoch-wertige, langlebige, gesundheitlich unbedenkliche und robusteMaterialien verwendet. So auch bei der Bodengestaltung desFoyers und der treppenförmigen Zuschauertribünen mit Servo-

Art® CeFlo von Kiesel: Die zementgebundene, natürlich minera-lische Dekorspachtelmasse ist frei von unerwünschten Emissio-nen. Sie leistet einen wichtigen Beitrag zu guter Raumluftquali-tät und erfüllt so alle Anforderungen an Funktionalität, Ökolo-gie und Ästhetik, um Sportstätten „von Grund auf“ als attrakti-ve Veranstaltungsorte zu gestalten. „Wir wollten einenfugenlosen, durchgehend flächigen Boden realisieren und habenuns deshalb für Kiesel entschieden“, erklärt Tina Schäfer vonGlück und Partner. Mit der Materialität und der schlichten,aber strukturierten Oberfläche von ServoArt® CeFlo, der in Ess-lingen erstmalig im Sportbereich verbaut wurde, zeigen die Ar-chitekten sich besonders zufrieden. Der natürlich lebendige Ef-fekt der Bodenspachtelmasse fügt sich in das gestalterische Ge-samtkonzept ein, in dem eine ruhige und einfache Detailspracheim Vordergrund steht. Die Oberflächenstruktur des Bodensspiegelt den offenen Charakter des Innenraums und das durchdie eng gestellten Dachträger ruhige Deckenbild perfekt wider.Für den reibungslosen Einbau sorgte die Firma Fußboden Haagaus Fellbach. Als verantwortlicher ServoArtist, so werden diezertifizierten Verarbeiter genannt, war Volker Gaiser für diekompetente Baustellenabwicklung zuständig.

Angenehmes Raumgefühl

Durch die offene Glasfassade der Halle und die so sichtbareSchönheit der Landschaftskulisse des Neckartals im Hinter-grund ergibt sich in der Halle eine außergewöhnliche Raum -atmosphäre. Glück und Partner haben den strapazierfähigenTrendboden analog zu allen anderen unbehandelten Oberflä-

Trägt zu einem angenehmen Raumgefühl bei und ist durch seine Langlebigkeit besonders nachhaltig: ServoArt® CeFlo

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chen nicht lackiert, sondern nur geölt. Dass der einzigartigeTrendboden so mit der Zeit eine attraktive Patina „voller Le-bensadern“ erhält, macht ihn auch im Sportstättenbereich zumadäquaten Unikat, sorgt zu Füßen zukünftiger Zuschauer für ei-nen besonderen Charme und trägt mit zu einem angenehmenRaumgefühl bei. Seine Langlebigkeit macht ServoArt® CeFlozudem besonders nachhaltig.

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Weitere Informationen:Kiesel Bauchemie GmbH u. Co. KG, Wolf-Hirth-Straße 2, 73730 Esslingen, Tel. +49 (0) 711 – 93134 – 0, Fax +49 (0)711 – 93134 – 140, [email protected], www.kiesel.com

Inspirierende Oase für Medizin-Studenten

An der Medizinischen Fakultät der Heinrich-Heine-Universität inDüsseldorf werden 2.700 Studierende in akademischen Medizin -berufen ausgebildet. Die Praxisnähe des Studiums ist durch dasebenfalls auf dem Campus liegende Universitätsklinikum mit 29 Kli-niken und 30 Instituten gewährleistet. Nun finden die Studenten da-rüber hinaus beste Lernbedingungen in der O.A.S.E. – die viel -sagende Abkürzung steht für Ort des Austauschs, des Studiums undder Entwicklung.

Der Neubau des achtgeschossigen Lernzentrums beherbergtneben der medizinischen Fachbibliothek und der FachschaftMedizin attraktive Lernbereiche, in denen Studierende in ruhi-ger Atmosphäre allein oder in Gruppen lernen und arbeitenkönnen. Die mit hochmoderner Medientechnik ausgestattetenStudienräume verfügen über Strom- und Netzwerkanschlüssefür Laptops sowie über interaktive Whiteboards oder Bild -schirme. Die Fachliteratur der Medizinischen Fachbibliothek,die sich in den fünf obersten Etagen befindet, steht selbstver-ständlich auch in den Lernbereichen kostenlos zur Verfügung.Eine Cafeteria im Erdgeschoss, ein „Forum des Austauschs“, ein„Raum für Entwicklung“ sowie ein E-Learning-Raum vervoll-ständigen das umfassende Angebot für die Medizinstudenten.

Guter Boden für Lehre und Forschung

Innenarchitekt Jochen Usinger erstellte für den Bauherren unddie mit der Gesamt-planung beauftragten HPP Architekten ausDüsseldorf ein Konzept zur Gestaltung der Innenräume. Darinschlug er vor, die hochwertigen Sika ComfortFloor-Böden alsstrapazierfähige, emissionsarme und außerdem äußerst dekora -tive Bodenbeschichtung einzusetzen. Mit der Ausführung der

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Bild 1 Insgesamt wurden in der mehrstöckigen O.A.S.E. circa 2.200 m2

Boden beschichtet. Als Grundierung diente das 2-komponentige Epoxidharzbindemittel Sikafloor-161. Es ist mechanisch hochfest undbringt kurze Wartezeiten bei der Verarbeitung mit sich.

Bild 2 Auf die Grundierung folgte eine zwei Millimeter dicke Schicht der de-korativen, hochelastischen Beschichtung auf Polyurethanbasis, Si-kafloor-330. Es ist besonders für hochfrequentierte Innenräume ge-eignet, da es lösemittelfrei und emissionsarm ist.

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Arbeiten wurde die Solinger Sipu Kunst-stoffböden GmbH beauftragt.

Insgesamt wurden circa 2.200 m2 be-schichtet. Auf dem vorbereiteten Anhy-dritestrich wurde die mechanisch hoch-feste Grundierung Sikafloor-161 als ersteSchicht im Beschichtungssystem appli-ziert. Anschließend folgte eine etwa zweiMillimeter starke Beschichtung mit Sika-floor-330. Diese hochelastische undAgBB-geprüfte Beschichtung für Innen-räume ist lösemittelfrei und emissions-arm. Ihre trittschalldämmende Eigen-schaft macht sie besonders für Räumewie Bibliotheken attraktiv. Abschließendwurde die Beschichtung matt versiegelt –mit der UV- und Desinfektionsmittelbe-ständigen sowie wasserbasierten Poly -

urethanschicht Sikafloor-305 W. Das Be-schichtungsmaterial auf Polyurethanbasislässt sich auf Grund des guten Verlaufssehr einfach und angenehm verarbeitenund stieß bei Bauherr und Generalunter-nehmer auf positive Resonanz.

Wirtschaftlich ohne Einbußen bei Designund Komfort

Diese fugenlose, trittschallgedämmte,rutschhemmende und leicht zu reinigen-de Bodenbeschichtung ist optisch undqualitativ besonders hochwertig. Darüberhinaus ist sie eine äußerst wirtschaftlicheLösung – ein extrem wichtiges Argumentbei öffentlich finanzierten Gebäuden. DieComfortFloor-Beschichtung aus demHause Sika Deutschland zeigt deutlich,dass Wirtschaftlichkeit keine Einbußenbei Design und Komfort bedeuten müs-sen.

Die Studierenden der Medizinischen Fa-kultät finden in den neuen Studienräu-men beste Voraussetzungen für einzeitge mäßes und vor allem effektives Ar-beiten. Die dekorativen Sika Comfort-Floor Beschichtungen tragen ihren Teilzu der guten Lern- und Arbeitsatmosphä-re bei. Aufgrund ihrer Emissions armutgemäß AgBB-Prüfkriterien werden sie zu-nehmend und mit großem Erfolg imHoch- und Verwaltungsbau eingesetzt.Denn sie sind eine optimale Lösung fürRäume, in denen Menschen leben und ar-beiten.

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Bild 4Zuletzt wurde derBoden versiegelt – mitder UV- beständigen,wasserbasierten Polyurethanschicht Sikafloor-305 W.(F

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Bild 3 Die O.A.S.E. ist ein Neubau der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Die Abkür-zung steht für Ort des Austauschs, desStudiums und der Entwicklung und istZentrum des Lernens an der Medizini-schen Fakultät.

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Neue Estrichdämmung von BSWmit bis zu 34 dB Trittschallminderung

Der Spezialist für Bauakustik, BSW, stellte auf der Messe BAU inMünchen sein neues Programm hoch belastbarer Trittschall -dämmungen unter Estrichen vor. Die neue Produktpalette beinhaltetzwei Dämmbahnen, deren Trittschallminderungsmaße im Verhältniszur maximalen Dauerlast Spitzenwerte erreichen.

Das leistungsfähigste Trittschalldämm-Material, Regufoamsound 10, erreicht mit einem 80 mm dicken Estrichaufbau einTrittschall-verbesserungsmaß von ΔLw ≥ 34 dB, bei einer maxi-malen Dauerlast von 2.500 kg/m2. Kurzfristige dynamischeLastspitzen können noch deutlich höher sein. Sie ist 17 mmdick und hat eine dynamische Steifigkeit von s‘ ≤ 10 MN/m3.Die Zusammendrückbarkeit beträgt c ≤ 2,0 mm. BSW hat dieseTrittschalldämmbahn aus seinem Polyurethanschaum Regufoamentwickelt, der seit Jahren zur Schwingungsisolierung von Ge-bäude- und Maschinenfundamenten eingesetzt wird. Nach einerRecherche von BSW handelt es sich bei der neuen Trittschall-dämmung momentan um die leistungs-fähigste, die auf demMarkt zu finden ist. Regufoam sound 10 eignet sich zur voll -flächigen Verlegung unter schwimmend verlegtem Zement -estrich und zur vollflächigen oder streifenförmigen Verlegungunter Trockenestrichen.

Eigens entwickelte Materialrezeptur

Die zweite neue Estrichdämmbahn von BSW heißt Regupolsound 12. Sie besteht aus einer eigens zu diesem Zweck entwi-ckelten Materialrezeptur aus polyurethangebundenen Elastome-

ren. Regupol sound 12 hatein Trittschallminderungs-maß von 33 dB bei einermaximalen Dauerlast von3.000 kg/m2. Sie ist eben-falls 17 mm dick und hateine dynamische Steifigkeitvon s‘ ≤ 12 MN/m3. Die Zu-sammendrückbarkeit beträgtebenfalls c ≤ 2,0 mm. Mitseiner annähernd gleichhohen Trittschallminderungund einer noch höheren ma-ximalen Dauerlast ist dasMaterial ähnlich leistungsfä-hig wie Regufoam sound 10und dabei etwas preisgünsti-ger.

Die bisherigen Estrich-dämmprodukte von BSWwurden ebenfalls weiterenTests unterzogen und in ein-zelnen Materialeigenschaf-ten optimiert. Sie heißen Re-gupol sound 17 und Regupolsound 47. Die insgesamt vierEstrichdämmbahnen deckenmit ihren abgestuften physi-kalischen Eigenschaften undihrer dementsprechendenPreis-gestaltung ein breitesAnwendungsspektrum ab.

Kompromisslos wirksame Akustiklösungen

Mit seiner neuen Produktpalette beabsichtigt BSW, seine füh-rende Position im Markt für hoch belastbare Trittschalldäm-mungen weiter auszubauen. Mit den außerordentlich hohenTrittschalldämmwerten können, so das Unternehmen, kompro-misslos wirksame Akustiklösungen in allen Gebäuden geschaf-fen werden, die gewerblich industrielle Bereiche mit Büros,Wohnungen und akustisch sensiblen Räumen wie Auditorienund Studios unter ihrem Dach vereinen. Alle Materialien desneuen Produktprogramms sind bauaufsichtlich zugelassen oderwerden es demnächst sein.

Außerdem hat BSW auf der BAU weitere Produktneuheiten an-gekündigt. So sollen im Laufe des Jahres 2013 eine neues Pro-gramm schwingungsisolierender Materialien, eine neue Tritt-schalldämmbahn für Terrassen und Dachterrassen sowie eintrittschalldämmender Sport- und Spielboden für Flachdächervorgestellt werden. Außerdem wird BSW seine begleitenden Be-ratungsleistungen und sein Softwareangebot für bauakustischeBerechnungen ausbauen.

Weitere Informationen:BSW GmbH, Am Hilgenacker 24, 57319 Bad Berleburg, Tel. +49 (0)2751 803 0, [email protected], www.berleburger.com

Edelstahl-Schlauchklemme alsVerbindungselement

Die Fa. Nestinox hat eine neue Schlauchklemme im Sortiment.Der aufrechte Rand reduziert das Schneiden im Material. DieRillen sind im Band gepresst und nicht perforiert. Im Innerender Klemme ist es glatt, so ergibt sich eine perfekte Anbindungan den Schlauch. Die Schlauchklemme besteht aus 100 % Edel-stahl 304. Diese wurden speziell für mehr Zuverlässigkeit undSicherheit entworfen und haben eine Lloyd’s-Register-Zulassungfür marine, Offshore- und industrielle Nutzungen.

Weitere Informationen:NESTINOX BV, Zweigniederlassung Deutschland, Eindhovener Straße 56, PF 11 06 64, 41730 Viersen, Tel. (02162) 817 07 80, Fax (02162) 817 07 89, [email protected], www.nestinox.com

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DOMOTEX 2013: Die Welt der Bodenbeläge

Die internationale Bodenbelagsindustrie blickt mit Spannung nachHannover. Dort wird vom 12. bis 15. Januar 2013 die DOMOTEX aus-gerichtet. „Die DOMOTEX ist im Kalender der weltweiten Entschei-der aus allen Bereichen der Teppich- und Bodenbelagsindustrie einfest etablierter Termin. Die Teilnahme ist ein Muss, weil es keinevergleichbare Weltleitausstellung gibt. Für die Aussteller ist dieDOMOTEX eine einmalige Bühne zum Jahresauftakt und für die Be-sucher aus aller Welt ein umfassender Überblick zu Produkten undMärkten“, erklärt Dr. Jochen Köckler, Vorstandsmitglied der Deut-schen Messe AG.

Rund 1 400 Unternehmen aus 60 Ländern werden auf der inter-nationalen Leitmesse für Teppiche und Bodenbeläge ihre neuenProdukte und Kollektionen präsentieren. In Hannover treffensie auf rund 40 000 internationale Fachbesucher aus mehr als80 Ländern.

Größte und internationalste Bodenbelagsmesse weltweit

Getreu dem DOMOTEX-Motto „The World of Flooring“ werden alle Produktgruppen und Trends in Hannover um -fassend abgebildet. Dazu zählen handgefertigte und maschinellhergestellte Teppiche, textile und elastische Bodenbeläge, Parkett und Laminat sowie Verlege-, Pflege- und Anwendungs-techniken.

Die Besucher aus Groß- und Einzelhandel, Architektur, Innenarchitektur, Inneneinrichtung und dem Handwerk er -halten einen ganzheitlichen Marktüberblick. Sie können Anbie-ter, Produkte und Konditionen vergleichen, konkrete Verkaufs-gespräche führen sowie neue Trends und Entwicklungen auf -spüren.

54 % der Besucher kommen aus dem Ausland, 90 % sind in dieKaufentscheidungen ihrer Unternehmen eingebunden – damitbelegt die DOMOTEX Spitzenwerte im internationalen Messe-vergleich. Nur in Hannover können sich die Unternehmeneinem derart internationalen und professionellen Publikum prä-sentieren. Köckler: „Hier treffen sie Partner für den Eintritt inneue Märkte, pflegen bestehende Kontakte und legen die Basisfür neue, internationale Geschäftsbeziehungen. Auf der DOMO-TEX in Hannover treffen Angebot und Nachfrage der globalenBodenbelagsbranche perfekt aufeinander.“

Top-Thema „Flooring Deluxe“ stellt Premiumprodukte in den Fokus

Das Interesse an hochwertigen Bodenbelägen für den Wohn-und Objektbereich nimmt stetig zu. Diese Böden zeichnen sichdurch modernes Design sowie hochwertige Materialien aus undsind heute essentiell für das Einrichtungskonzept eines Raums.

Im Rahmen des DOMOTEX-Schwerpunktthemas „Flooring De-luxe“ werden Premium-Bodenbeläge aus den Bereichen Tep-pichboden, Parkett und Laminat präsentiert. Hierzu wird eigenseine Flooring-Deluxe-Sonderfläche für den Ausstellungsbereichder Teppichböden in der Halle 6 geschaffen. In Halle 9 entstehtein weiteres Areal, auf dem hochwertige Bodenbeläge aus demBereich Parkett und Laminat gezeigt werden. Namhafte Aus -steller präsentieren sich rund um die zentral gelegenen Sonder-flächen.

Tekla Structures BIM (Building Information Modeling)-

Software bietet eine datenintensive 3D-Umgebung, die

von Bauunternehmern, Planern, Konstrukteuren und

Fertigungsbetrieben sowohl im Stahl- als auch Betonbau

gemeinsam genutzt werden kann. Tekla ermöglicht besseres

Bauen und eine optimale Integration bei Projektmanagement

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Herausforderung konfrontiert, in der Planung

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effektive Datenzentralisierung und -überprüfung in allen

Phasen des Bauprojektes ermöglicht. Durch die Arbeit an

ein und demselben Tekla-Modell stehen allen Partnern

die aktuellsten Baudaten zur Verfügung, in Echtzeit.

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Bühne für spektakuläre Produktinszenierungen

Ein zentraler Bestandteil von „Flooring Deluxe“ werden exklusi-ve Produktinszenierungen sein – die Concept Rooms. Hierbeihandelt es sich um Raummodule, in denen Bodenbeläge inno -vativ in Szene gesetzt werden. Gefragt sind zukunftsweisendeund impulsgebende Raumkonzepte – seien es ein Wohnkon-zept, eine Raumidee, eine Lösung für einen gewerblich genutz-ten Raum, eine Materialstudie oder eine unkonventionelleInstalla tion. Im Mittelpunkt steht das wirkungsvolle Zusammen-spiel aus Boden und Raum.

Innovative Online-Services für DOMOTEX-Besucher

Die Deutsche Messe AG hat den Anspruch „Maßstab für Ge-schäftsanbahnung weltweit“ zu sein. Neben der reinen Messe -beteiligung bietet die DOMOTEX daher Austellern und Besu-chern innovative online-Services zur Kontaktanbahnung.

Mit dem „Match and Meet“-Service werden DOMOTEX-Aus-steller und -Besucher über das Internet gezielt zusammenge-führt. Fachbesucher erstellen zunächst ein persönliches Profilauf www.domotex.de und geben an, für welche Produkte siesich interessieren. Die Teilnehmer erhalten automatisch eineTrefferliste mit passenden Kontakten und können mit dem po-tenziellen Geschäftspartner direkt Verbindung aufnehmen.

Auch zur kommenden Veranstaltung bietet die DOMOTEXeinen mobilen Messeführer: DOMOTEX2go als digitaler Katalog im Taschenformat liefert die wichtigsten Online-Funk-tionen des DOMOTEX-Webauftritts für Smartphones. Mit

DOMOTEX2go kann jeder Messebesucher Aussteller, Produkteund Veranstaltungen auswählen und persönliche Termine pla-nen. Darüber hinaus zeigt der Messeguide einen interaktivenGe ländeplan inklusive Navigation. Die Anwendung ist unterwww.domotex2go.de abrufbar und steht im App-Store vonApple kostenfrei zum Download bereit.

Weitere Informationen:Deutsche Messe, Messegelände, 30521 Hannover, Tel. + 49 (0)511 – 89-0, Fax + 49 (0)511 – 89-32626, [email protected], www.domotex.de

Performance Flooring geht dekorativ undhygienisch die Wände hoch

Der Spezialist für fugenlose Bodensysteme Performance Flooringvon BASF erweitert sein Sortiment um dekorative, hygienische undwiderstandsfähige Wandsysteme.

Boden und Wand aus einem Guss – ein gestalterisches Mittel,das eine zunehmend große Rolle spielt. Ganz gleich ob eine ein-farbige Gestaltung in hellen Tönen oder individuelle, vielleichtsogar künstlerische Designs: Das Spiel mit den Farben ermög-licht sanfte Übergänge, stiftet Orientierung und bietet nahezuunbegrenzte Gestaltungsmöglichkeiten.

Die neuen Wandbeschichtungen von Performance Flooring bie-ten ein dekoratives Raumerlebnis und bilden einen nahtlosenÜbergang in einheitlicher Materialität vom Boden bis zurDecke. Genau wie die Böden können auch die neuen Wandbe-schichtungssysteme auf verschiedene Einsatzbereiche zuge-schnitten werden – von Bildungs- und Gesundheitseinrichtun-gen über Büro, Handel und Hotellerie bis hin zu Industriebau-ten und Nassbereichen. Dabei soll vor allem das dickschichtige,durch ein Glasfasergewebe verstärkte, Polyurethan-System Mas-tertop WS 300 PU höchste Anforderungen an Schlag- und Stoß-festigkeit, Langlebigkeit, Hygiene und Wasserdichtigkeit erfül-len.

Weitere Informationen:BASF Bautechnik GmbH, Dr. Albert-Frank-Str. 32, 83308 Trostberg, Tel. +49 (0) 86 21 – 86 – 3700, Fax +49 (0) 86 21 – 86 – 3 703, [email protected], www.flooring.basf.de

Violette Performance Flooring Wandbeschichtung

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Bodensanierung: In dicken und in dünnenSchichten mit einem Produkt

Wasserdispergierte Epoxidharzbeschichtungen haben seit einigenJahren ihren festen Platz im Bereich der Bodenbeschichtungs-Sys-teme gefunden. Die Vorteile der einfachen und sicheren Ver -arbeitung, die hohe Verschleißfestigkeit und Beanspruchbarkeit derBeschichtungen sowie der sehr gute Haftverbund zu mineralischenUntergründen, selbst wenn diese durch Feuchtigkeit belastet sind,sprechen für die guten Einsatzmöglichkeiten.

Die Verarbeitung in dickeren Schichten oder auch als Mörtelwar bislang aufgrund der wässrigen Anteile in den Systemen oft-mals ein Problem, – ein Schrumpfverhalten begrenzte hier dieAnwendbarkeit.

Die Firma Heinrich Hahne GmbH & Co. KG stellte auf der BAU 2013 in München mit dem Produkt HADALAN® LF4112E nun erstmals ein Material vor, in dem die Beschichtung in dünnen oder wahlweise auch dicken Schichten verarbeitet werden kann.

Das VOC-freie Produkt ist als Versiegelung eingestellt und kannmittels Fellrollen als Oberflächenschutz-System für Bodenflä-chen z.B. in Garagen, Industriebetrieben, Lagerhallen, Keller -böden, etc. eingesetzt werden. Durch die Zugabe einer speziel-len Füllstoffkomponente kann der Anwender das Produkt dannaber auch als Kratzspachtelmasse, als Verlaufsbeschichtung undsogar als hochdruckfesten Epoxidharzmörtel verarbeiten.

Weitere Informationen:Heinrich Hahne GmbH & Co. KG, Heinrich-Hahne-Weg 11, 45711 Datteln, Tel. +49 (0)2363 – 56 63 – 41, Fax +49 (0)2363 – 56 63 – 93, [email protected], www.hahne-bautenschutz.de

Die Stones, The Police, Tina Turner, U2, und Michael Jackson haben hier ihre Aufnahmen gemacht. Bei der Sa-nierung der Ton- und Mastering-Regien wurde die gesamte Raum-in-Raum-Konstruktion durch das Akustikpla-nungsbüro jv-acoustics mit Regufoam® körperschallentkoppelt. So konnten die hohen geforderten Isolationswerte zuverlässig erreicht werden.

Projekt Wisseloord Studios, Hilversum

BSW GmbHTelefon: +49 2751 803-124Fax: +49 2751 [email protected]

BAU 2013Halle A5

Stand 500

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Wisseloord Studios, Hilversum

Bild 1 Abriebfeste Versiegelungen und Beschichtungen mit HADALAN®

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Hohes Einsparpotential durchKunststofffasern für konstruktiveBewehrung von Industrieböden

Mitte 2011 erhielt die Nething + Ott Generalplaner GmbH aus Günz-burg den Auftrag für die Planung einer neuen Produktionshalle derLudo Fact GmbH. Ludo Fact, einer der führenden Spielehersteller inEuropa, plante eine Erweiterung der Produktionshallen am Unter-nehmensstandort Jettingen-Scheppach. „Bei der Planung der Bo-denplatte war uns natürlich wichtig, verschiedene Alternativen zuprüfen, um dann dem Bauherren die wirtschaftlichste Variante vor-zuschlagen“, berichtete Dipl.-Ing. (FH) Wilhelm Barner, Architektbei Nething + Ott.

Parallel zur Variante einer konventionellen Mattenbewehrungstieß Barner bei seinen Recherchen auf die Kunststofffaser Fibrofor High Grade und die Fabrino Produktionsgesellschaftaus Memmingen. Dort ließ er sich die Faser vorstellen und einestatische Bemessung für die Ausführung der Bodenplatte mitder High Grade Faser erstellen. Bei der Faser Fibrofor HighGrade 190 handelt es um eine fibrillierte Kunststofffaser, die zurVerminderung oder auch als Ersatz für die konstruktive Beweh-rung von Industrieböden und Betonaußenflächen Einsatz fin-det. Fabrino ist der deutsche Exklusiv-Partner des SchweizerKunststofffaserherstellers Brugg Contec AG.

Zuschlag für Kunstofffaser

Nach Überprüfung der verschiedenen Varianten stellte sich fürdie Planer von Nething + Ott die mit Kunststofffasern bewehrte

Bodenplatte als die mit Abstand wirtschaftlichste Art der Aus-führung heraus. Die Kosten für eine mattenbewehrte Bodenplat-te, inklusive deren Einbau auf der Baustelle, wären dreimal sohoch gewesen. Eine mögliche Ausführung mit Stahlfasernwurde nicht nur aus Kostengründen verworfen, auch aufgrundvon Korrosionsproblemen an der Oberfläche kam diese Art derAusführung für Nething + Ott nicht in Frage.

Fabrino lieferte nicht nur die Bemessung für die mit Kunststoff-fasern zu bewehrenden Bodenplatte, auch hinsichtlich der Fu-genplanung wurde Unterstützung gewährt. „Die Halle hatte einStützenraster von 13,50 m × 13,50 m, daher hatten wir eine fu-genarme Ausführung mit unserer High Grade Faser mit Fugen-feldern von 27 m × 27 m vorgeschlagen“, erinnert sich StefanRüdrich, Vertriebsleiter von Fabrino. Die fugenarme Ausfüh-rung bot sich bei dem Projekt Ludo Fact aufgrund des Stützen-rasters und der anstehenden Lasten an. So konnte schließlichauch auf das Einschneiden der Bodenplatte zur Herstellung derFelder verzichtet werden. Die Felder wurden im Rahmen derAusführung mit Fugenprofilen abgeschlossen. An den Feldrän-dern kam umlaufend eine 0,50 m breite Zusatzbewehrung (MatteQ188 A, oben und unten) zum Einsatz. Diese dient derAufnahme der auftretenden Spannungen im Randbereich derPlatte.

High Grade Faser gefällt sehr und spart 10 000 €

Die Bemessung der Bodenplatte erfolgte gemäß DIN EN 1992-2(EC2). Neben dieser Bemessung wurden von Fabrino auch Vor-schläge zu Fugenprofilen und zum fachgerechten Anschluss derBodenplatte, an eine bereits bestehende Halle, erstellt.

Bei der Klärung von planerischen Details in Fragen der Ausfüh-rung mit dem Prüfstatiker und dem Rohbauunternehmer, standder Faserlieferant beratend zu Seite. Bei der Herstellung undbeim Einbau des Betons wurde von Seiten Fabrino hinsichtlichder Betonrezeptur sowie des Einmischens der Kunststofffaserntechnische Hilfestellung geleistet. „Die Fasern lassen sich pro-blemlos einmischen und verteilen sich homogen im Beton“, be-richtet Dipl.-Ing. Frank Nitzsche, Frischbeton Schwenk, aus derSicht des Betonlieferanten.

Nachdem nun die ca. 1 000 m³ Kunststofffaserbeton eingebautsind, hält Barner rückblickend fest: „Der Bauherr war uns fürden Vorschlag, die High Grade Faser zu verwenden und diedamit verbundene Kosteneinsparung von mehreren 10 000 €,sehr dankbar und ist auch jetzt mit dem fertigen Hallenbodensehr zufrieden.“

Weitere Informationen:FABRINO, Produktionsgesellschaft mbH & CO.KG, Augsburger Straße 23, 87700 Memmingen, Tel (0 83 31) 9 25 06-0, Fax (0 83 31) 9 25 06-36, [email protected], www.fabrino.eu

Die neue Produktionshalle der Ludofact GmbH – ca. 4 000 m² Fläche, Feld -größe 27 × 27 m (Stützenraster 13,5 × 13,5 m), Plattenstärke 25 cm, Flächen-last 10 kN/m², Gabelstapler/max Radlast 30 kN, BodenkennwerteEV2 = 80 MPa, Betondruckfestigkeitsklasse C 30/37

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Neu: Verlaufsbeschichtung StoPox BB T200 – attraktiver, strapazierfähiger Boden

Ob im Gesundheitswesen, in der Pharmaindustrie oder im Reinraum:Eine fugenlose, porenfreie Bodenbeschichtung bietet hygienischeund mikrobakterielle Sicherheit. Mit „StoPox BB T 200“ vonStoCretec gibt es jetzt eine solche Beschichtung, die mit Terrazzo-Optik zudem hohe ästhetische Ansprüche erfüllt.

Architektonischer Anspruch bei Industrieböden – dafür gibt esjetzt die neuartige Verlaufsbeschichtung StoPox BB T 200. EineBodenbeschichtung hat zunächst funktionale Anforderungen zuerfüllen: Mechanische und chemische Belastbarkeit, Langlebig-keit, Reinigungsfreundlichkeit und gute Verarbeitungseigen-schaften. Sie ist aber ebenso Teil der Innenarchitektur, alsoauch unter gestalterischen Aspekten auszuwählen.

Durch einen Spezialfüllstoff in der Bodenbeschichtung StoPoxBB T 200 entsteht eine einzigartige Terrazzo-Optik, verfügbar inzehn lebendigen Farbtönen. Die geschlossene Oberfläche isteinfach, kostengünstig und zeitsparend zu reinigen und bestän-dig gegen alle handelsüblichen Desinfektionsmittel. Zudem istdas System VOC-emissionsarm und erfüllt die AgBB Anforde-rungen. Somit kann es in sensiblen Aufenthaltsräumen undsogar in Reinräumen eingesetzt werden.

StoPox BB T 200 besteht aus den drei Komponenten Epoxid-harz, Härter und Spezialfüllstoff. Das fertig gemischte Materiallässt sich einfach mit einer Rakel aufbringen. Es ist selbstverlau-fend, was den Verarbeitungsaufwand im Vergleich zu abgepor-ten Colorquarzbeschichtungen reduziert. Optional wird eineEinpflege empfohlen (StoDivers P 105/StoDivers P 120).

Das lösemittelfreie Beschichtungssystem überzeugt durch dezent seidenmatte Optik und ist dabei hohen mechanischenBelastungen gewachsen, wie sie in der Industrie und in öffent -lichen Bereichen auftreten. Die vergilbungsarme Einstellungsowie die hohe Kratzbeständigkeit sorgen dafür, dass das exklusive Erscheinungsbild lange erhalten bleibt.

Weitere Informationen:StoCretec GmbH, Gutenbergstraße 6, 65830 Kriftel, Tel. (0)6192 – 401-104, Fax (0)6192 – 401-105, [email protected], www.stocretec.de

Bild 1 Gestaltungsfreiheit in zehn Farbtönen: Der selbstverlaufende Epoxid-harzboden StoPox BB T 200 bietet breiten Gestaltungsspielraum inTerrazzo-Optik – auch unter industrieller Belastung.

Bild 2 Systembaufbau: 1. Grundierung (StoPox GH 205), 2. Kratzspachtel(StoPox BB OS oder StoPox WL 100), 3. Deckschicht (StoPox BB T 200), 4. Versiegelung (StoPox WL 150 transparent)

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Kautschuk-Bodenbeläge für Großprojekte, öffentliche Einrichtungenund Industriebauten

Bei der Gestaltung von Innenräumen sind neben den Wänden vor allem die Böden stilprägende Elemente – mit vielfältigen Aufgaben.Sie müssen nicht nur widerstandsfähig sein, sondern auch durchDesign und Funktionalität überzeugen.

Wenn es darum geht, beim Bodenbelag höchsten Anforderun-gen gerecht zu werden, setzen Planer, Architekten, Bauherrenund Verarbeiter weltweit seit Jahrzehnten auf die Kautschuk-Bodenbeläge des – laut Eigenangabe – Weltmarktführers norasystems. Die Produkte des Weinheimer Kautschuk-Spezialisteneignen sich für Großprojekte wie Flughäfen, Krankenhäuser,Bildungseinrichtungen, öffentliche Gebäude oder Industriebau-ten. Überall, wo der Boden großen Belastungen standhaltenmuss, beispielsweise durch hohen Publikumsverkehr oder denEinsatz schwerer Geräte, bewähren sich nora Kautschuk- Beläge.

Sicher, langlebig und höchst wirtschaftlich

Das Unternehmen legt seinen Fokus auf das Objektgeschäft underfüllt mit seinen Produkten alle Anforderungen, die in den je-weiligen Bereichen an den Bodenbelag gestellt werden. Ob be-sondere Hygienevorschriften und elektrostatische Ableitfähig-keit in Krankenhäusern, Trittschalldämmung und Rutschfestig-keit in Schulen oder Brandsicherheit in öffentlichen Gebäuden– nora-Bodenbeläge bieten umfassende Sicherheit und durch ihre Dauerelastizität zugleich höchsten Komfort.

Alle nora Kautschuk-Beläge sind extrem langlebig – ein großerwirtschaftlicher Vorteil, den Architekten und Gebäudebetreiberzu schätzen wissen. Weil nora-Bodenbeläge nicht beschichtetwerden müssen, entfällt die zeitund kostenaufwändige Neube-schichtung, die bei anderen elastischen Bodenbelägen in kurzenAbständen erforderlich ist. Auch nach jahrzehntelanger intensi-ver Beanspruchung sehen nora-Bodenbeläge noch nahezu auswie neu.

Weil sie keine gesundheitsschädlichen Weichmacher oder Halo-gene enthalten, tragen nora Kautschuk-Beläge das Umweltsiegel„Der Blaue Engel…weil emissionsarm“ und leisten damit einenBeitrag zum umweltgerechten, nachhaltigen Bauen.

Design und Funktionalität

Zudem ergänzen sich bei nora Design und Funktionalität aufideale Weise. In den 1960er Jahren avancierte die norament-Noppe zum Kult-Klassiker. Seither hat der Weinheimer Kaut-schuk-Spezialist immer wieder mit innovativen Designs von sichreden gemacht. 2012 erhielt das Unternehmen für seinen neuenBodenbelag noraplan unita, einer ungewöhnlichen Material -kombination aus Kautschuk und Granit, den red dot Award fürherausragendes Produktdesign.

Die Entscheider – Investoren und Architekten – werden bereitsvor der Ausschreibung eines Bauvorhabens umfassend beratenund dann über alle Projektphasen hinweg begleitet. Die Betreu-ung von A bis Z gilt natürlich auch für ausschreibungsfreie Pro-jekte. Häufig werden die Bodenbeläge genau auf die Anforde-rungen der Kunden maßgeschneidert: Sonderfarben, spezielleMaterialeigenschaften oder Intarsien – in der Weinheimer Pro-duktionsstätte werden nahezu alle Wünsche erfüllt. Eine inten -sive Nach-betreuung nach Abschluss des Projekts stärkt dieKundenbindung zusätzlich.

Internationale Ausrichtung weiter gestärkt

Seine erfolgreiche internationale Ausrichtung wird das Unter-nehmen künftig noch weiter verstärken. Mit Eintritten in dieWachstumsmärkte Südamerika, Russland und die VereinigtenArabischen Emirate sowie weiteren Investitionen in den boo-menden chinesischen Markt hat sich nora systems eine hervor-ragende Ausgangsposition für weiteres Wachstum geschaffen.Darüber hinaus sollen neue Zukunftsmärkte wie Indien er-schlossen werden. So stehen nora Kautschuk-Bodenbelägebald in noch mehr Ländern der Erde für Qualität „Made in Germany“.

Weitere Informationen:nora systems GmbH, Höhnerweg 2–4, 69469 Weinheim, Tel. (0 62 01) 80 56 66, (Betreuung Verarbeiter, Händler), Tel. (0 62 01) 80 60 40 (Beratung Planer, Bauherren)Fax (0 62 01) 88 30 19, [email protected], www.nora.com/de A W i l e y C o m p a n y

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Weil nora-Bodenbeläge nicht beschichtet werden müssen, entfällt die zeit-und kostenaufwändige Neubeschichtung, die bei anderen elastischen Boden-belägen in kurzen Abständen erforderlich ist – hier bei Novartis, Basel

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Neuartiger, flexibler Epoxydharzmörtel

Mit Concrex Flex stellt die Watco GmbH, Viersen, ein neues Produktaus der Palette der widerstandsfähigen Epoxydharzmörtel der ReiheConcrex vor. Die Neuheit wurde speziell für Reparaturen in Berei-chen entwickelt, die Vibrationen und Bewegung ausgesetzt sind.

Vibriert der Boden in industriellen Bereichen beispielsweisedurch Maschinenbewegungen, haben es herkömmliche Repara-turmaterialien schwer. Häufig zeigen sich nach einiger ZeitRisse in den behandelten Stellen, da es zu starr ist, um sich aufleichte Schwingungen einstellen zu können. Im Gegensatz dazukann sich Concrex Flex, ein 2-Komponenten Mörtel auf Basisvon Epoxidharz, der Watco GmbH in Viersen den Bewegungenproblemlos anpassen. Dem Zuwachs in der Concrex-Reihe sindspezielle elastizitätsgebende Inhaltsstoffe beigefügt. Sie sorgenfür eine gute Flexibilität, wodurch das Material Bodenbewegun-gen absorbierten kann. In der Praxis bedeutet das, dass die repa-rierte Schadstelle auch dann noch intakt ist, wenn der Bodenaus optischen oder baulichen Gründen erneuert werden müsste.Trotz der Elastizität verfügt die Neuheit über eine hohe mecha-nische Widerstandsfähigkeit, so dass Gabelstapler mühelos darüber fahren können. Sie ist stärker als Beton und sehr ab-riebfest. Ideale Einsatzgebiete sind Schlüsselbereiche wie Deh-nungsfugen, Laufschienen, Rampen und Schachtdeckel.

Gute Chemikalienresistenz

Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichem Zementmörtelist die gute Chemikalienresistenz. Kurzzeitiger Kontakt mit ag-gressiven Stoffen wie beispielsweise verdünnte Salpetersäure,Schwefelsäure, Salzlösungen und Mineralölen kann dem Mörtelnichts anhaben. Außerdem verbindet er sich dauerhaft mit demUntergrund und schrumpft während der Trocknung nur gering-fügig. Der Härteprozess erfolgt auch bei widrigen Umgebungsbe-dingungen rasch und weitgehend unbeeinflusst durch Feuchtig-keit. Nach circa acht Stunden bei Temperaturen zwischen 15bis 20° Celsius ist die Reparaturfläche wieder voll belastbar.Nach der Trocknung zeigt das Produkt rutschhemmende Eigen-schaften und kann beliebig überstrichen werden.

Der Verarbeiter kann Concrex Flex schnell und einfach anmi-schen und ihn bequem mit einer Glättkelle applizieren. Es wirdin einer Stärke von 5 bis 50 mm aufgetragen, ist aber auch aus-laufend modellierbar, wenn der Großteil der Reparatur 5 mmstark ist.

In der Concrex-Reihe befinden sich weitere Produkte, die fürSpezialanwendungen entwickelt wurden. Wenn die Zeit drängt,reduziert das schnell trocknende Concrex Rapid die Wartedauerbis der Boden wieder voll belastbar ist auf circa drei Stunden.Das Einsatzgebiet von Concrex HT Hochtemperatur ist überalldort, wo hohe Temperaturen herrschen wie beispielsweise vorHochöfen.

Weitere Informationen:Watco GmbH, Talstrasse 27, 41751 Viersen, Tel. +49 (0)2162 – 530 17 17, Fax +49 (0)2162 – 530 17 77, [email protected], www.watcodirekt.com

Vorher Nachher

Mit dem Epoxidharzmörtel Concrex Flex lassen sich nun auch Böden reparie-ren, die Vibrationen durch beispielsweise Maschinen ausgesetzt sind. Denndas Material nimmt die Schwingungen auf, statt zu reißen.

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struktur in der Nähe des Kongresszentrums. Den Ausstellernbieten wir offene und übersichtliche Ausstellungsräume in un-mittelbarer Nähe des Vortragssaals der Österreichischen Geo-techniktagung“, führt Reiser aus und freut sich auf die neuenund modernen Räumlichkeiten im MCC.

Networking, Wissensaustausch, kreative Lösungen, neue Inno-vationen und Geschäftsanbahnung – das und noch viel mehrbietet die VÖBU Fachausstellung „Grundbau-Brunnenbau“auch im Jahr 2013 den Besuchern, Kongressteilnehmer derÖsterreichischen Geotechniktagung sowie den über 70 Ausstel-lern aus den Gebieten Grundbau, Bohrtechnik und Brunnen-bau.

Dietmar Adam, Professor am Institut für Geotechnik der Tech-nischen Universität Wien, ist seit der ersten Geotechniktagung1997 in die Tagungsorganisation eingebunden und leitet auchdie nächste Tagung. „Nicht nur der Standort, auch die Veran-staltung selbst hat sich seit 1997 sehr geändert. In den erstenJahren gab es noch keine Themenbeschränkungen, um einegroße Bandbreite von geotechnischen Fragestellungen abdeckenzu können. Als Initial war das gut und richtig so, um einen mög-lichst großen Personenkreis anzusprechen“, meint DietmarAdam. „In den letzten Jahren erfolgte eine Schwerpunktsetzungbei den Themen, da das mittlerweile sehr breit gestreute Fach -gebiet der Geotechnik in einer zweitägigen Konferenz nichtmehr vollständig abgedeckt werden konnte. Lag bei der letztenTagung der Schwerpunkt auf unterschiedlichen Gründungskon-zepten, so wird beim nächsten Mal Bauen im und mit dem Wasser im Boden im Mittelpunkt stehen. Einerseits stellen Bau-werke im Grundwasser eine besondere Herausforderung für Pla-nung und Ausführung dar, andererseits kann und soll Wassermehr und mehr für innovative Energiesysteme der Zukunft ge-nutzt werden.“ Dietmar Adam führt zur Entwicklung der Geo-techniktagung weiter aus: „Das Erfolgsrezept der Tagung habenwir jedoch beibehalten: Eine gute Mischung aus theoretischenGrundlagen und praktischen Anwendungen bei der Auswahlder Vorträge, die „Vienna – Terzaghi Lecture“, zu der ein re-nommierter, international hoch angesehenen Geotechniker ein -geladen wird – diesmal ist dies Prof. Dr. Rolf Katzenbach vonder TU Darmstadt – und ein angenehmer Rahmen, der zu einemintensiven Austausch unter den Teilnehmern genutzt werdensoll.“ Auf die Frage, wie er die Kooperation mit der Fachausstel-lung sieht, meint er: „Die Zusammenführung von Geotechnik -tagung und Fachausstellung war wohl die Krönung, denn damitwerden seitdem nicht nur Synergien genutzt, sondern Unter -nehmen und Tagungsteilnehmer treffen ganz automatisch undungezwungen in angenehmer Atmosphäre im beruflichen Um-feld aufeinander.“

Weitere Informationen:VÖBU – Vereinigung Österr. Bohr-, Brunnenbau- und Spezialtiefbauunternehmungen, Wolfengasse 4/8, 1010 Wien, Tel: +43/1/713 27 72, Fax +43/1/713 27 72-40, [email protected], www.voebu.at

8. Fachausstellung „Grundbau-Brunnenbau“ & 9. ÖsterreichischeGeotechniktagung

Am 24. + 25. Jannuar 2013 verbinden Geotechniktagung und Fach-ausstellung im MESSE Wien CONGRESS CENTER Theorie und Praxis, Forschung und Anwendung erfolgreich miteinander: Im Jahr2011 konnte diese Veranstaltung rund 70 Aussteller und über600 Fachbesucher begrüßen. Für Messe & Kongress im Jahr 2013haben sich die Veranstalter erstmals für den Standort MESSE WienCONGRESS CENTER entschieden.

„Die Messe Wien ist die richtige Wahl“, so Günter Reiser, Ge-schäftsführer der VÖBU über den neuen Standort der Fachmes-se auf dem Wiener Messegelände. „Der Standortwechsel bedeu-tet für die Fachausstellung einen wichtigen Schritt in eine er-folgreiche Zukunft. Das MCC beherbergt als Kongressstandortviele Vorteile wie die leichte Erreichbarkeit sowohl mit PKW alsauch mit öffentlichen Verkehrsmitteln. Ein wesentlicher Plus-punkt sind auch die zentrale Lage und die hervorragende Infra-


GEOTECHNIK – SPEZIALTIEFBAU

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Schneller Bau eines Lärmschutzwalles inNeuss-Allerheiligen

Ein Neubaugebiet muss vor Lärm geschützt werden. Das gilt für eineFläche im Neusser Stadtteil Allerheiligen ganz besonders – ist esdoch quasi von vier Geräuschquellen „umzingelt“: 900 m östlich be-finden sich Betriebe der Aluminiumindustrie, nordöstlich grenzt dieBahnlinie Krefeld-Neuss-Köln an, außerdem sind die BAB A 57 undeine Kreisstraße nicht weit entfernt.

Lärmschutzmaßnahmen waren bei diesem Projekt also beson-ders wichtig: So sollte unter anderem ein zehn Meter hoherWall zu den Gleisen hin gebaut werden. „Bei dieser Höhemacht es wenig Sinn, auf eine konventionelle Lösung zu setzen,zum Beispiel eine Winkelstützmauer aus Beton“, erklärt Christi-an Kortboyer, Projektverantwortlicher der Firma HUESKER.Neben ästhetischen Gründen sprach hier deshalb vor allem derPreis für die Variante „Kunststoffbewehrte Erde“ (KBE), dievom Planungsbüro GFP Dr, Gärtner & Partner, Duisburg, vor-geschlagen wurde.

(Kosten-)Vorteil

Dass sich die Bauunternehmung Johann Bunte aus Willich fürdas Fortrac®-Geogitter aus dem Hause HUESKER entschied,hatte ebenfalls mit der Kostenkalkulation zu tun. So gibt eszwar Geogitter anderer Hersteller – Untersuchungen haben je-doch klar aufgezeigt, welche Vorteile flexible Geogitter, wiezum Beispiel Fortrac®, gegenüber der Konkurrenz haben: DasGitter aus Gescher lässt sich deutlich einfacher und mit wenigerPersonalaufwand einbauen. Gerade aber die Lohnkosten beim

Verlegen machen einen nicht unerheblichen Teil der Gesamt-rechnung beim Bau von steilen Böschungen und Stützkonstruk-tionen aus für die Baupreiskalkulation…beim Einbau vonGeokunststoff bewehrungen).

Hohe Zugkraft, geringe Dehnung

Das Geogitter von HUESKER erwies sich bei diesem Baupro-jekt auch deshalb als das richtige Produkt, weil hier zweischwierige Herausforderungen zusammenkamen: Der überwie-gende Teil des Walls ist mit zehn Metern sehr hoch, zur Bahn-seite hatte man es zudem mit einem steilen Böschungswinkel (β≈ 68 Grad) zu tun. Diese Bedingungen erfordern besondereMaßnahmen zur Gewährleistung der Standsicherheit. Gerade

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Bild 1 Vor-Kopf-Einbau von Hinterfüllmaterial

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Fortrac® zeichnet sich durch eine hohe Zugkraft bei geringerDehnung, geringe Kriechneigung und einen guten Verzahnungs-effekt mit dem zu bewehrenden Boden aus. Nur so konnte der„monolithische Erdblock“ entstehen, den der Bauherr, die LEGStadtentwicklung GmbH & Co. KG, Dortmund, als Hinterfül-lung der bahnseitig gelegenen Gabionenwand verlangte.

Und noch ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Zusammen-spiel mit den Gabionenkörben. Das Geogitter wurde in dieDrahtkörbe eingelegt und mit einer Spiralfeder sowie der Auf-last der Gabionenfüllung fixiert. Diese Fixierung gibt der

Schnittstelle zwischen Frontelement und Hinterfüllbereich zu-sätzliche Stabilität. Die Gabionen machen den Lärmschutzwallaußerdem zu einer „grünen Wand“, in Wohngebieten ein zu-sätzliches Plus. Etwa 90 % der Körbe wurden nach Abschlussder Baumaßnahme bepflanzt.

Dass schneller Einbau mit Haltbarkeit verbunden sein kann,zeigt das Fortrac®-Geogitter übrigens auch: Es ist sehr gut be-ständig gegen chemische und biologische Einflüsse im Boden,ebenso gegen UV-Strahlung und mechanische Beschädigung, Ei-genschaften, die nicht nur beim Bau von Kunststoff-Bewehrter-Erde (KBE) eine wichtige Rolle spielen. Dass in Neuss-Allerhei-ligen etliche Quadratmeter Geogitter in kurzer Zeit verlegt wer-den konnten und die Gesamtbauzeit nur sechs Monate betrug,zeigt: Flexibilität zahlt sich aus.

Weitere Informationen:HUESKER Synthetic GmbH, Fabrikstraße 13–15, 48712 Gescher, Tel. +49 (0)25 42 – 701 – 0, Fax +49 (0)25 42 – 701 – 499, [email protected], www.HUESKER.com

Baugrubensicherung – die sichereRückverankerung

Ankerpfähle sind Mikropfähle TITAN nach DIN EN 14199. Siesind in vielen Fällen eine gleichwertige, aber wirtschaftliche Al-ternative zu vorgespannten Verpressankern nach DIN EN 1537(bisher DIN 4125).

Bei Ankerpfählen werden auch ohne Vorspannung gleich großeKopfverschiebungen wie bei Verpressankern gemessen. Weil sienicht vorgespannt werden müssen, brauchen sie auch konstruk-tiv keine freie Länge.

Die Bemessung von Ankerpfählen und Verpressankern ist mitEinführung der DIN 1054:2005-01 einheitlich geregelt. Die er-forderliche Länge wird gleich groß für Ankerpfähle und Ver-pressanker.

Weitere Informationen:FRIEDR. ISCHEBECK GMBH, Loher Straße 31–79, 58256 Ennepetal, Tel. (0 23 33) 8305 0, Fax (0 23 33) 83 05 55, [email protected], www.ischebeck.de

Bild 2 Fertige Frontansicht

Bild 3 Ungefüllte Gabionenreihe mit Geogitterrückverhängung

Bild 4 Einbindung der Geogitterbewehrung in den Gabionenkorb

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Lärmschutzeinhausung bei Köln Lövenich

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Hochwasserschutz ermöglicht Verlängerung der UferpromenadeSchlachte in Bremen

Seit Ende Juli 2012 laufen die Bauarbeiten für die Erneuerung desHochwasserschutzes in der östlichen Überseestadt Bremen. ImRahmen dieser Arbeiten wird auch die Weserpromenade Schlachteverlängert.

Ende Juli 2012 begann die WFB Wirtschaftsförderung Bremenim Auftrag des Senators für Wirtschaft, Arbeit und Häfen derFreien Hansestadt Bremen mit der Erneuerung der Hochwasser-schutzanlagen in der östlichen Überseestadt. Auf einer Streckevon rund 250 m, ab „Stephanitorsbollwerk“ gen Westen, wer-den die veralteten und nicht mehr ausreichend hohen Spund-wände auf dem sogenannten Bauabschnitt „Weserbahnhof I“entfernt. Ihren Platz nehmen höhere, den Anforderungen desGeneralplan Küstenschutz der Länder Niedersachsen und Bre-men entsprechende, Spundwände ein. Die Bauarbeiten dauernvoraussichtlich sechs Monate an.

Vorherige Untersuchungen ergaben, dass die Hochwasser-schutzlinie an dieser Stelle durch die nicht mehr vorhandeneStand sicherheit einer dringenden Sanierung bedarf. Die neuenSpundwände sind nicht nur notwendig für den Hochwasser-schutz, sie sind auch praktisch: Ihr Einbau ermöglicht gleichzeitig das Anlegen einer Uferpromenade – und somit der zweiten Ver -

längerung der Schlachte in die Überseestadt. Wie an der bereitsvor drei Jahren angelegten Uferpromenade entlang des „Weser-Quartiers“ integriert die WFB Wirtschaftsförderung eine Rampein die neu entstehende Promenade, so dass Unterhaltungsfahr-zeuge und vor allem Fahrradfahrer die Strecke ungehindert be-fahren können.

Geräuscharme Bauverfahren

Damit die umliegenden Wohngebiete und Gewerbetriebe mög-lichst wenig durch die Baumaßnahme beeinträchtigt werdenund um die Geräuschemission so niedrig wie nur möglich zuhalten, setzt die WFB überwiegend geräuscharme Baumaschi-nen und -verfahren ein. Die Spundwände werden beispielsweisenicht, wie oftmals üblich, in den Boden gerammt, sondern perVibration „eingerüttelt“. Bei Tests, die im Vorfeld der nun begin-nenden Baumaßnahme an dieser Stelle durchgeführt wurden,stellten Gutachter fest, dass die Geräuschemission durch diesesVorgehen unter dem zulässigen Wert liegt.

Wie es sich bei derlei Bauvorhaben gehört, lud die WFB Wirt-schaftsförderung Bremen GmbH Anwohner und Interessierte zueiner öffentlichen Informationsveranstaltung ein.

Weitere Informationen: WFB Wirtschaftsförderung Bremen GmbHKontorhaus am Markt, Langenstraße 2–4, (Eingang Stintbrücke1), 28195 Bremen, Tel. (0421) 96 00 - 10, Fax (0421) 96 00 - [email protected], www.ueberseestadt-bremen.de

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Umweltfreundliche Gewässerabdichtung

Die Verwendung von herkömmlichem Ton bei der Abdichtung vonGewässern stellt die Verantwortlichen regelmäßig vor Herausforde-rungen. Denn das Material kann bei massiver Trockenheit oderFrost bis zu 30 % schrumpfen, Risse bilden und letztendlich reißen.Die Folge: Angelegte Teiche und Biotope, Uferränder, Deiche undBachläufe werden undicht und verlieren Wasser. Natürliche, mine-ralische Abdichtungsstoffe, wie die DERNOTON-Fertigmischungen,sind witterungsunabhängig und behalten ihre Dichtungsfunktionselbst unter extremen Bedingungen bei.

Die einbaufertigen Fertigmischungen, werden in einer extradafür entwickelten Mischanlage hergestellt. Das Material ist ein-fach zu handhaben und lässt sich wie lockerer Boden verteilenund verdichten. Insbesondere Städte und Gemeinden im gesam-ten Bundesgebiet vertrauen daher schon seit 25 Jahren auf dieFähigkeiten des intelligenten Abdichtungsstoffes bei der Neuan-lage und Sanierung von Biotopen und Teichanlagen u.a. „Ge-wässer, die naturnah angelegt werden, müssen sich auf natürliche Weise den Bodenverhältnissen anpassen“, sagt Inge-nieur Bernhard Dernbach, Erfinder der DERNOTON-Fertigmi-schungen. „Besonders die Uferzonen sollen sich, wie bei einemFeuchtbiotop, ganz natürlich entwickeln. Durch den Einsatz

von DERNOTON bilden sich diese ökologisch wichtigen Zonenvollkommen natürlich“, so Dernbach.

Im Gegensatz zur weit verbreiteten Folienabdichtung gliedertsich das umweltfreundliche Material nahtlos in die Natur ein.„Bei Abdichtungen mit Folien oder anderen Fremdkörpern ge-langt ein Material in den Boden, das keinerlei Verbindung zumnatürlichen Erdreich hat“, erklärt Bernhard Dernbach. „Das istin etwa so, als würde man eine Wanne Wasser in den Bodeneinsetzen.“ Das ökologische DERNOTON ist hingegen zu 100% recyclebar und kann nach Nutzungsende einfach mit demErdreich vermischt werden – mit einer Folie völlig unmöglich.

Einfach in der Anwendung und dauerhaft dicht

Wie diverse Gutachten der Ingenieurgesellschaft mbH in Essen,dem Erdbaulaboratorium Essen (ELE), der Ingenieurgesell-schaft für Umwelt und Geotechnik in Ettlingen und demIngenieur büro für Geotechnik in Duisburg u.a. belegen, behal-ten die DERNOTON-Fertigmischungen auch unter extremenWitterungsbedingungen und Temperaturbelastungen ihre dauer-hafte Dichtigkeit. Um diese in jedem Fall zu gewährleisten istbeim Einbau besonders auf eine professionelle Verdichtung zu achten. So muss der Untergrund nach Aushub und Profilierungder Fläche zunächst auf eine Proctordichte von mindestens97 % verdichtet werden.

Im Anschluss wird DERNOTON auf dem vorbereiteten Unter-grund verteilt und mittels eines Elektrostampfers oder einerWalze ebenfalls verdichtet. Im verdichteten Zustand sollte dieStärke der Abdichtungsschicht zwischen 15 und 20 Zentimeternliegen.

Nach dem Einbau gilt es dann, möglichst zeitnah einen Schutz-belag über der DERNOTON-Schicht aufzutragen. Dabei ist eswichtig, dass die Art des Schutzmaterials auf die späteren Ein-flüsse abgestimmt ist. Bei schnell fließendem Wasser eignen sichbeispielsweise besonders Schutzschichten aus Splitt oder Was-serbausteinen. In der Praxis hat sich vor allem eine 30 cm starkeSchutzschicht aus nährstoffarmem Bodenaushub bewährt. Auchdie Lagerung von DERNOTON gestaltet sich vollkommen unkompliziert. Durch eine Plane geschützt, kann das robuste Material sogar mehrere Monate ohne Qualitätsverlust auf derBaustelle aufbewahrt werden. Aufgrund der einfachen und zu-verlässigen Handhabung vertrauen immer mehr Städte und Ge-meinden bei ihren Bauvorhaben auf den Einsatz des intelligen-ten Abdichtungsmaterials. Vor allem im Bereich der Teich -sanierung und der Anlage und Pflege vonAmphibienlaichge wässern ist DERNOTON der Maßstab füreine ökologische Gewässerabdichtung.

Bild 1 „Teichabdichtung Möbelhaus“: Gewässerabdichtung einer Teich -anlage des Möbelhaus Höffner in Hamburg mit der DERNOTON-Fer-tigmischung

Bild 2 „Stadtteich“: Ökologische Sanierung und Abdichtung des Stadt -teiches in Essen mit DERNOTON

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Weitere Informationen:Heinrich Dernbach, Inh. Bernhard Dernbach e. Kfm., Meißelstraße 29, 45476 Mülheim/Ruhr, Tel. (0208) 400279, Fax (0208) 408154, [email protected], www.dernoton.de

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Schäden bei Baugrubensicherungen

Die Herstellung einer Baugrube gehört zu fast jeder Baumaßnahme.Während bei geringen Aushubtiefen einfache Gräben oder Bö-schungen ausreichen, ist bei größeren Tiefen regelmäßig die Kon-struktion einer Baugrubenwand nötig. Dies ist hinsichtlich Entwurf,Berechnung und Ausführung eine anspruchs volle Ingenieuraufgabe,bei der Fehler und Schäden schwere bis katastrophale Folgen fürPersonen, das Bauwerk oder die angrenzende Bebauung habenkönnen. Aber auch auf korrekt bemessene und ausgeführte Bau -gruben sicherungen wirken im Bauablauf Einflüsse wie Erschütte-rungen und Verformungen ein. Zudem treten gerade bei der unmit-telbar angrenzenden Nachbarbebauung geringe Schäden nahezuzwangs läufig auf.

In dem Buch „Schäden bei Baugrubensicherungen“ werden zu-nächst die Anforderungen an den Umfang von Baugrunderkun-dungen als Planungsgrundlage dargestellt. Die Verfahren zurBaugrubensicherung und ihre Anwendungsbereiche werdenauch mit Blick auf mögliche schadensrelevante Beeinflussungenvon Nachbarbauwerken beschrieben. Auf die Herstellungsanfor-derungen für Wandsysteme und Aussteifungen, Verankerungenund Sohlabdichtungen wird ebenso eingegangen wie auf dieerdstatische Berechnung der Sicherungssysteme. Damit soll das erforderliche Wissen für eine im Sinne von Wirtschaftlichkeitund Schadenfreiheit optimale Planung und Ausführung vonBaugrubensicherungen in relativ komprimierter Form zusam-mengestellt werden.

Der Titel ist Teil der Fachbuchreihe „Schadenfreies Bauen“, inwelcher das gesamte Gebiet der Bauschäden dargestellt wird. Erfahrene Bausachverständige beschreiben die häufigsten Bau-schäden, ihre Ursachen und Sanierungsmöglichkeiten sowieden Stand der Technik. Die Bände behandeln jeweils ein einzel-nes Bauwerksteil, ein Konstruktionselement, ein spezielles Bau-werk oder eine besondere Schadensart.

Schäden bei BaugrubensicherungenReihe begründet von Günter Zimmermann, SchadenfreiesBauen, Band 44, Martin Achmus, Hrsg.: Ralf Ruhnau, 2012,167 S., zahlr. Abb., Tab., Gebunden, Fraunhofer IRB Verlag,ISBN 978-3-8167-8602-3, 42,00 €

Ertüchtigung Staudamm Visegradin Bosnien-Herzegowina

Eine Arge STRABAG AG – ZÜBLIN Spezialtiefbau GmbH erhielt denAuftrag für die Ertüchtigung des Staudamms am WasserkraftwerkVisegrad. Die Arge und „Elektroprivreda Republike Srpske“ (Elek-troversorgungsgesellschaft der Serbischen Republik) unterzeich -neten am 5. Oktober 2012 den Vertrag im Wert von 10,226 Mio. €.Der Ausführungszeitraum beträgt 18 Monate.

Die vertragliche Leistungs umfasst die Ausführung folgender Ar-beiten:

– Herstellung einer Baustellenerschließungsstraße und Befes -tigung der Arbeitsebenen usw. (Vorarbeiten),

– Verpressung von Inertbaustoffen und Verdämmung der Undichtigkeiten im Damm, einschließlich Unterhalt der Arbeitsebenen und des benötigten schwimmenden Geräts undaller erforderlichen Nebenarbeiten,

– Lieferung und Einrichtung der Messausrüstung zur baube -gleitenden Überwachung es Einpresserfolgs,

– verschiedene Hilfsarbeiten zum Zweck der Planungsoptimie-rung und der Forschung.

Die Projektfinanzierung durch „Elektroprivreda RepublikeSrpske“ erfolgt aus einem von der Europäischen Investitions-bank gesicherten Kredit. Das Wasserkraftwerk „Visegrad“ liegtam Fluss Drina und ging 1989 in Betrieb. Die drei Kaplanturbi-nen leisten je 105 MW und geben so über drei Einphasentrans-formatoren jährlich 1010 GWh elektrische Leistung ab.

Versuche ergaben, dass pro Sekunde 14,5 m3 Wasser durch Un-dichtigkeiten verloren gehen – und mit ihnen eine beträchtlicheLeistung. Im Rahmen dieses Bauvertrags soll dieser Verlust un-terbunden und die Leistung so um 5 % gesteigert werden, gleich-zeitig wird die Betriebssicherheit der Anlage erhöht.

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Pfahlgründung am PHOENIX-See in Dortmund

In Hörde, nur wenige Minuten von der Dortmunder Innenstadt ent-fernt, liegt der neu angelegte PHOENIX See, an dessen Ufern einBüro- und Dienstleistungszentrum sowie exklusive Wohnanlagenentstehen. Am nördlichen Rand des Hafens des PHOENIX-Sees istder Neubau eines teilunterkellerten Büro- und Konferenzgebäudesmit Parkdeck geplant, das S.E.A.House.

Der Baukörper gliedert sich in zwei Bauabschnitte (Nord undSüd) mit Grundflächenmaßen von je etwa 50 m × 35 m.

Das Ingenieurbüro Geotechnik-Institut – Dr. Höfer GmbH &Co. KG, welches im Rahmen der Errichtung des PHOENIX-Sees sämtliche Baugrundgutachten erstellt hat, ist vom Bau-herrn mit der Erstellung eines Baugrundgutachtens und Grün-dungskonzeptes beauftragt worden.

Das zu untersuchende Grundstück befindet sich auf dem ehe-maligen Hoesch-Stahlwerksgelände und ist industriell starküberprägt. Im Rahmen des städtebaulichen Entwicklungspro-jekts PHOENIX-See sind die anstehenden inhomogenen Auffül-lungen bis in Tiefen von etwa 5,0 m im Bereich des Grund-stücks ausgekoffert und konditioniert bis zur derzeitigen Gelän-deoberkante wieder verdichtet eingebaut worden.

Vor der intensiven industriellen Nutzung durchquerte die Em-scher zum größten Teil frei mäandrierend das Gebiet. Im letztenJahrhundert wurde die Emscher verrohrt und das Geländekünstlich aufgehöht. Darunter stehen etwa 5,0 m bis 7,0 mmächtige quartäre Deckschichten in Form von schwach toni-gen, sandigen Auenlehmen sowie Fein- bis Mittelsande und ander Basis Kiese an. Lokal herrschen hydraulisch gespannteGrundwasserverhältnisse vor. Unter den quartären Deckschich-ten folgt in Tiefen von etwa 8,0 m bis 12,0 m das Grundgebirge(Karbon).

Im Zuge der Baugrunderkundung sind innerhalb der quartärenDeckschichten – vor allem im Niveau des alten Emschergewäs-serbetts – z. T. stark organische Einlagerungen und Torfschich-ten aufgeschlossen worden. Die im Labor des IngenieurbürosGeotechnik-Institut-Dr.Höfer GmbH & Co.KG ermitteltenGlühverluste der organischen Schichten betragen bis zu etwa29% bei Wassergehalten von bis zu 143%, so dass es bei Belas-tungszuwächsen zu einem hohen Anteil an Porenwasserabflusskommt, der in Verbindung mit einem hohen PorenraumanteilSetzungen verursachen kann.

Insofern wurde das Gründungskonzept nach etlichen Wirt-schaftlichkeitsbetrachtungen auf eine Tiefgründung umgestellt.Als Alternative zu einer klassischen Bohrpfahlgründung nachDIN EN 1536 hat das Ingenieurbüro Geotechnik-Institut –Dr. Höfer GmbH & Co. KG eine Tiefgründung mittels Fertigteil-rammpfählen (System CENTRUM-Pfähle) favorisiert.

Rammarbeiten vor beeindruckender Kulisse

Die Rammarbeiten der Fertigteilpfähle begannen Ende März2012 und vor einer beeindruckenden Kulisse: auf der einenSeite die gerade restaurierte und unter Denkmalschutz stehende Hörder Burg aus dem 12. Jahrhundert und auf der anderenSeite der neu angelegte PHOENIX See mit einer Fläche von24 ha.

Rund 350 Pfähle mit Kantenlängen von 35 × 35 cm und 40 ×40 cm wurden von vier verschiedenen Rammebenen aus einge-bracht. Alle Pfähle wurden einheitlich in den ab ca. 11 bis 13 mTiefe unter GOK anstehenden Ton- bzw. Sandstein ausgerammt.Die Pfahllängen variierten somit zwischen 7 und 14 m und wur-den anhand von Proberammungen an Bauwerkspfählen festge-legt.

Besondere Pfahlstellungen

Die statischen Berechnungen ergaben, dass die Horizontallastennicht alleine nur über den Ansatz der horizontalen Bettungenabgetragen werden können. Daher mussten eine Vielzahl von

Bild 1 Eingebaute Pfähle Bauteil Süd

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Pfählen schräg gerammt werden. Dies führte besonders auf dertieferen Rammebene des Bauteils Süd zu einer sehr engen Pfahl-stellung, was zur Folge hatte, dass der Rammablauf im Vorfeldgenau festgelegt werden musste, um alle Pfähle sukzessive mitder Rammmaschine anfahren und einzubringen zu können.Hier war Präzisionsarbeit erforderlich – sowohl planerisch alsauch in der Ausführung.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass das Geländeursprünglich bis ca. 4 m Tiefe abgetragen und lagenweise ver-dichtet wieder aufgefüllt wurde, zum Teil unter Zugabe von Bin-demittel. Die danach ausgeführten schweren Rammsondierun-gen ergaben Schlagzahlen n10 bis über 100 bzw. mussten abge-brochen werden. Bei den späteren Rammarbeiten wurde diesehr dichte Lagerung der Auffüllungen zwar bestätigt, dennochkonnten die Pfähle durchweg sicher und ohne einen einzigenPfahlbruch auf Tiefe gerammt werden.

Einbaudokumentation

Im Rahmen einer umfassenden Einbaudokumentation der Pfähle wurden neben großen und kleinen Rammberichten auch

dynamische Probebelastungen durchgeführt. Es ergaben sichGrenzlasten an den 35er Pfählen von 3.100 kN Druck und1.170 kN Zug.

Zum Einbau der Pfähle wurde ein Rammgerät Typ JunttanPM 20 mit einem 7-Tonnen-Fallgewicht eingesetzt. Alle 350 Pfäh-le konnten mit einer mittleren Tagesleistung von 250 lfdm termin-gerecht und präzise eingebaut werden.

Weitere Informationen:CentrumPfähle GmbHNiederlassung Oberhausen, Dipl.-Ing. Dirk WindelnEimersweg 34, 46147 Oberhausen, Tel. (0208) 62 93 763www.centrum.desowie:GID Geotechnik-Institut – Dr. Höfer GmbH & Co. KGDipl.-Ing. Burkhard R. LisieckiHagener Straße 243, 44229 DortmundTel. (0231) 399610-0, Fax (0231) [email protected], www.gid-hoefer.com

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Bild 2Einbau der Pfählemit Hydraulik ramme,Baufeld Süd Bild 3 Rammung geneigter Pfähle vor der Hörder Burg

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AKTUELL

Einfaches Handling für schnelles Schalenvon Wand und Decke

Mit Großelementen lassen sich großflächige Ortbetonwände beson-ders effizient herstellen. Selbst für Sonderschallösungen, wie bei-spielsweise geneigte Wände, eignen sich die Großformate, wie derNeubau der Weser-Ems Halle in Oldenburg belegt.

Im Laufe der letzten sechs Jahrzehnte ist in Oldenburg auf demAreal der Weser-Ems-Hallen nach und nach ein Konglomerataus acht Veranstaltungshallen gewachsen, das jetzt aufgelöstwird. Flächenneutral entsteht als Neubau auf dem Gelände vonfünf abgerissenen Hallen die Weser-Ems Halle. Ihr Neubau läuftseit März dieses Jahres und soll nach gut einem Jahr Bauzeit imApril 2013 beendet sein.

Mit dem Neubau der Weser-Ems Halle, deren markanter Ent-wurf vom Stuttgarter Architekturbüro „asp“ (Cem Arat undKarsten Schust) stammt, entsteht eine Multifunktionshalle fürmaximal 8.000 Besucher mit einer Grundfläche von 3.000 m²,einem Foyer mit 1.800 m² und einem 600 m² großen VIP-Be-reich. Fast 130 m lang und 70 m breit ist die Halle. Bis Unter-kante Binder liegt die Hallenhöhe bei 13,40 m, inklusive Stahl-dachaufbau werden 17,35 m Höhe erreicht.

Als Totalunternehmer fungiert die Ed. Züblin AG, die neben derBauausführung auch sämtliche Planungsleistungen (Ausfüh-rungs-, Entwurfs- und Genehmigungsplanung) übernimmt. Part-ner für alle schalungstechnischen Aufgaben ist Harsco Infra-structure. Das Anforderungsprofil: Für die Wand wurde einSchalsystem gesucht, mit dem sich die unterschiedlichen Höhenvon 3,50 m, 5,00 m und 7,00 m möglichst rationell herstellenlassen. Gleichzeitig sollte mit dem ausgewählten Schalsystemzudem eine um ca. 10° Grad geneigte und 10 m hohe Wand ein-geschalt werden. Aufgaben, die sich alle gleichermaßen mit demGroßelement XL aus dem Programm der Manto-Großrahmen-schalung erledigen lassen. Die 2,70 m × 3,60 m großen Tafel -elemente können wahlweise liegend oder stehend miteinanderkombiniert werden, weshalb sich alle auf der Oldenburger Bau-stelle geforderten Höhen problemlos abdecken lassen. Selbst diein der Ausschreibung geforderten 7,00 m Wandhöhe haben sichmit zwei hochkant übereinandergestellten XL-Elementen pro-blemlos einschalen lassen.

Große Wandflächen schnell schalen

Das Manto XL-Element ist das mittlere von insgesamt dreiMaxi-Tafeln, die speziell zum schnellen Schalen großer Wand-flächen entwickelt wurden. Ihr Einsatz spart viel Zeit und Ar-beit, da sich große Flächen ohne Ausgleiche und mit wenigenAnkerflächen herstellen lassen. Außer der in Oldenburg einge-setzten XL-Ver sion bietet Harsco Infrastructure noch ein XXL-Element mit 2,70 m × 4,80 m an sowie eine L-Version (2,70 m× 2,40 m). Wo nötig lassen sich die Großelemente zudem pro-blemlos mit allen im Manto-Programm vorhandenen Tafeln undZubehörteilen kombinieren, denn der innen und außen vollver-zinkte 14 cm hohe Stahlrahmen ist bei allen Tafeln identisch.Sie unterscheiden sich lediglich durch ihre Größe und beson-ders verstärkte Ankerprofile, ansonsten besteht hundertprozen-tige Kompatibilität. Wie die „normalen“ Manto-Tafeln werdenauch die Großelemente mit der sogenannten Manto-Richtzwin-ge untereinander verbunden. Sie schließt mit ihrem 63 cm lan-gen Richtprofil in einem Arbeitsgang den Tafelstoß absolut bün-dig, zug- und rüttelfest. Gleichzeitig richtet sie die Tafeln fluch-

tend aus. Selbst beim Einsatz der Großelemente werden keinezusätzlichen Gurtungen hinter der Schalung benötigt, die dasSystem ausrichten.

Sonderlösung: Schalung in Schräglage

Auch die ca. 67 m lange und 10 m hohe Schrägwand an derHallenostseite wurde mit den Manto XL-Elementen hergestellt.Für den ersten, 5,00 m hohen Betoniertakt wurden jeweils zweiElemente auf ihrer 2,70 m kurzen Seite übereinandergestellt(horizontal liegende Ankerprofile), in die gewünschte Schrägla-ge gebracht und mit Hilfe von Richtstreben fixiert. Für denzweiten Höhentakt (ebenfalls 5,00 m) hätte man zum Aufstellender Schalung dann eigentlich ein Gerüst oder zumindest eineArbeitsebene benötigt. Doch die Baustelle bot keine ausreichen-de Aufstellebene für eine solche Arbeitsplattform. Daher wan-delten die Harsco-Schalungsexperten eine bereits bei einem an-deren Projekt realisierte Sonderlösung ab und befestigten denSchalungsaufbau mit stählernen Fassadenriegeln am bereits be-tonierten Wandtakt. Das sorgte nicht nur für eine Rückveranke-rung der auftretenden Horizontallasten, sondern ermöglichteauch ein exaktes Ausrichten der Schalung in der gewünschtenSchräglage. Die Schalelemente wurden in die zuvor in Wand-neigung ausgerichteten Riegel hineingelegt. Auf einen Gerüst-aufbau nebst aufwändiger Untergrundvorbereitung des proble-matischen Sandbodens konnte die Baustelle verzichten. Statt-dessen genügte die Herstellung zweier Streifenfundamente

Bild 1 Beim Bau der Weser-Ems Halle sorgen Manto-Großelemente für einen schnellen Baufortschritt.

Bild 2 Manto-Großrahmenschalung in Schräglage: Zur Herstellung deszweiten Höhentaktes der geneigten Wand wurde der Schalungsauf-bau mit stählernen Fassadenriegeln am bereits betonierten Wand-takt befestigt.

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AKTUELL

entlang der Wand, die als Aufstellfläche für die Richtstrebendienten.

Topmax macht Spaß

Für die Effizienz der Manto XL-Elemente findet Oberpolier JanDörner durchweg lobende Worte („Damit lassen sich Wändewirklich enorm rationell schalen“). Doch echtes persönlichesVergnügen macht ihm der Einsatz der innovativen Topmax-De-ckentische zur Herstellung der Ortbeton-Deckenflächen – bei-spielsweise im Foyerbereich. „Herr Dörner ist der perfekte An-

wender, wir könnten ihn als sachkundigen, äußerst überzeugen-den Werber für unser Topmax-System durch die Republik schi-cken“, erzählt der baustellenbetreuende Schalungsexperte vonHarsco Infrastructure augenzwinkernd. Vom ersten Einsatz anhat es gestimmt zwischen Oberpolier Dörner und dem Stahlrah-men-Deckenschaltisch Topmax: „Geworben wird ja immer mitvielen wohlklingenden Aussagen. Die müssen sich aber im All-tagseinsatz erst einmal bestätigen“, weiß Dörner aus seiner lan-gen Arbeitserfahrung. Der Topmax-Tische habe ihn von Beginnan überzeugt: einfaches Handling, schnelles Schalen von Pass-und Ausgleichsflächen durch die einfache Kombinierbarkeit mitden Rasto/Takko-Systemtafeln bzw. dem Kantholzhalter, wenigPlatzbedarf, leichte Reinigung, gute Betonoberflächen ... JanDörner zeigt sich rundum begeistert von dem einzigartigen Sys-tem, das speziell für das schnelle Schalen großer Deckenflächenentwickelt wurde. Er kombiniert den Topmax-Tisch mit Rasto-Tafeln, Innenecken usw. und stellt auf diese Weise selbst Unter-züge und Deckenversprünge äußerst effizient mit dem Decken-schaltisch her.

Dank guter Vorbereitung und passender Schalsystemauswahlläuft die Baustelle Weser-Ems Halle problemlos und liegt per-fekt im Zeitplan. „Wenn Baustelle und Schalungslieferant impartnerschaftlichen Miteinander die Aufgaben angehen und Zugum Zug die benötigten Lösungen erarbeiten, ist das die besteGarantie für einen störungsfreien Rohbauablauf“, so die Mei-nung der Bauleitung.

Weitere Informationen:Harsco Infrastructure Deutschland GmbH, Rehhecke 80, 40885 Ratingen, Tel. (0 21 02) 9 37-1, Fax (0 21 02) 3 76 51, [email protected], www.harsco-i.de

Bild 3 Die Sonderlösung: Die eingesetzten Fassadenriegel sorgten nicht nurfür eine Rückverankerung der auftretenden Horizontallasten, son-dern ermöglichten auch das exakte Ausrichten der Schalung in ge-wünschter Schräglage.

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Baustoffe erfüllen ihren Zweck, wenn sie richtig aus gewählt, hergestellt und ver-arbeitet sind. Dieses Buch behandelt die wichtigsten Werkstoffe des KonstruktivenIngenieurbaus. Es führt zunächst grundlegend in das mechanische Werkstoffverhalten,die rheologischen Modelle, die Bruchmechanik und die Transportmechanismen poröser Stoffe ein. Systematisch werden dann die Baustoffe jeweils mit ihrer Zusammensetzungund ihrem mechanischem Verhalten als Funktion von Belastungsart und -geschwindigkeit,Temperatur und Feuchte beschrieben. Großer Wert wird dabei auf eine vergleichendeBetrachtung gelegt. Somit schlägt das Buch die Brücke zwischen Grundlagenwissen und Baupraxis, über welche konstruktive Ingenieure gehen können, denn sie sind verantwortlich für die

richtige und optimale Auswahl und Verarbeitung der Werkstoffe, manchmal auch für deren Herstellung (z.B. Beton). Eine gründliche Kenntnis des mechanischen, physikalischen und chemischen Verhaltens ist hierfür Voraussetzung.

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Ingenieurbaustoffe

2., überarbeitete Aufl age,2010. 3 4 Seiten,3 Abb., Gb.

9,–ISBN 978-3-433-02920-6

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AKTUELL

Neue Versionen RFEM 5 und RSTAB 8

Mit RFEM 5 und RSTAB 8 bringt Dlubal die neue Generation seinerStatikprogramme für anspruchsvolle Tragwerksplaner auf denMarkt. Beide Programme vereinen die bekannte Effizienz mit einerVielzahl an neuen hilfreichen Features.

RFEM 5 und RSTAB 8 stehen jeweils auch als 64-Bit-Versionzur Verfügung. Dadurch lassen sich die Ressourcen des Com -puters besser ausnutzen und umfangreichere Berechnungendurchführen.

Viele weitere neue Features

Um internationalen Ansprüchen Rechnung zu tragen, wurdensechs neue Programmsprachen implementiert. Dlubal stellt dieneuen Versionen somit in neun verschiedenen Sprachen zurVerfügung: in Deutsch, Englisch, Tschechisch, Spanisch, Fran -zösisch, Italienisch, Portugiesisch, Polnisch und Russisch. Last-fälle und Einwirkungen lassen sich jetzt direkt in RFEM 5 undRSTAB 8 entsprechend der Kombinationsregeln des Eurocodesund weiterer internationaler Normen automatisch kombinieren.

Neu ist ebenso ein Ansichts-Navigator, der es erlaubt, bequemAnsichten zu generieren, abzuspeichern und wieder aufzurufen.

Im Konfigurationsmanager können Anzeigeeigenschaften, Pro-grammoptionen, Symbolleisten usw. benutzerdefiniert einge-stellt und als eigene Konfiguration abgespeichert werden.

Es lassen sich einfach Linienraster erzeugen sowie relative Stab -exzentrizitäten, welche nach Querschnittsänderungen automa-tisch angepasst werden. Neue Stabtypen wie Feder, Steifigkei-ten, Starrstab und die Verwendung von zusammengesetztenHolz- und hybriden Querschnitten bieten zusätzliche Optionenbei der Modellierung. Zur besseren Übersicht bei komplexenModellen lassen sich den Objekten unterschiedliche Farben zu-ordnen, z. B. material-, querschnitts- und stabtypweise. Zudemkönnen Auflager mit der Nichtlinearität Reibung erzeugt wer-den. Durch das Festlegen von Glättungsbereichen lassen sichSingularitäten in den Ergebnissen glätten.

Neue und weiterentwickelte Zusatzmodule

Auch die Palette der Zusatzmodule und Einzelprogrammewurde erweitert. So sind z. B. folgende Module hinzuge -kommen:– FUND Pro (Bemessung von Fundamenten nach Eurocode)– JOINTS Stahl – Stützenfuß (Stützenfußbemessung nach EC 3)– RF-INFLUENCE (Ermittlung von Einflusslinien und -flächen)– STAGES (Berücksichtigung von Bauzuständen in RSTAB)

In den Einzelprogrammen FE-BEUL und KRANBAHN ist jetztu. a. die Bemessung nach Eurocode möglich.

Weitere Informationen:Ingenieur-Software Dlubal GmbH, Am Zellweg 2, 93464 Tiefenbach, Tel. + 49 (0)9673 – 9203-0, Fax + 49 (0)9673 – 9203-51, [email protected], www.dlubal.de

Punktkipplager für die WuppertalerSchwebebahn

Im Jahre 2001 wurde die Bahn 100 Jahre alt und auch heute nochverbindet das 13,3 Kilometer lange Stahlgerüst die Stadtteile Voh-winkel, Elberfeld und Barmen. Da die Bahn überwiegend dem Laufder Wupper folgend in der 2. Ebene verläuft, entlastet sie die Straßen der Stadt ganz wesentlich.

Um dem ständig wachsenden Fahrgastaufkommen durch denEinsatz von mehr Fahrzeugen in einer dichteren Taktfolge ge-recht werden zu können und um den baulichen Zustand zu ver-bessern, wurde die Wuppertaler Schwebebahn generalüberholtbzw. erneuert.

Neben der Neugestaltung der Haltestellen wurden alle 468 Brü-cken und Stützen demontiert und durch eine neue Konstruktionersetzt.

Punktkipplager aus bisher bei Brückenlagern nicht eingesetztemEdelstahl

An den Maßnahmen des ersten Bauabschnittes ist die RW Sollinger Hütte GmbH, Uslar, mit der Lieferung von mehr als800 Lagern beteiligt. Hierbei handelt es sich überwiegend umPunktkipplager aus einem bisher bei Brückenlagern nicht einge-

Bild 1 Eingabe einer automatischen, relativen Stabexzentrizität in RSTAB 8

Bild 2 Neuer Projekt-Navigator – Ansichten

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AKTUELL

setzten, schwer zu bearbeitenden Edelstahl, Werkstoff-Nr.1.4418.

Im Hinblick auf Oberflächenrauhigkeit und Korrosionsschutzerfüllen die Lager die speziellen Anforderungen, die im Rahmendes Gesamtkonzepts an die Komponenten des Stahlgerüstes ge-stellt werden.

Weitere Informationen:RW Sollinger Hütte GmbH, Auschnippe 52, 37170 Uslar, Tel. (05571) 305-0, Fax (05571) 305-26, [email protected], www.rwsh.de

BIM ist in der Planungspraxisangekommen

„Einhundert Prozent der Projekte haben das Potenzial, mit BIM effi-zienter zu werden.“ Sagt Siggi Wernik, geschäftsführender Gesell-schafter bei Leon Wohlhage Wernik Architekten und Vorstandsvor-sitzender des buildingSMART e.V., als es um die Frage ging, ob sichBuilding Information Modeling (BIM) auch für kleinere Pro jekte unddas hierzulande typische kleine bis mittlere Planungsbüro lohnt. ImLaufe des 16. buildingSMART Forums, das am 6. November in derAkademie der Künste am Pariser Platz in Berlin stattfand, kristalli-sierte sich einmal mehr heraus: BIM ist in der Planung spraxis ange-kommen.

Während weltweit agierende, renommierte Büros schon längstund sehr selbstverständlich mit BIM arbeiten zeigte die Veran-staltung doch zugleichch auf, dass es auch in der Fachwelt nachwie vor Aufklärungsbedarf gibt, wenn es um die durchgängigeNutzung digitaler Bauwerksmodelle im Planungsalltag geht.buildingSMART e.V. sieht sich hier in der Pflicht und agiert.U.a. mit der Neuausrichtung des deutschsprachigen Chaptersund einer neuen Strategie. Zu den Kompetenzen und Leistun-gen gehören Information und Integration, aber auch die Stan-dardisierung von Prozessen und Strukturen bis hin zurAnwender zertifizierung. Konsequenterweise stand der diesjähri-ge Kongress unter dem Motto „BIM@Work, Aspekte der digita-len Vernetzung“.

BIM – wichtig für den gesamten Ablauf

Stellvertretend für zahlreiche, durchweg aufschlussreiche Bei -träge sei hier auf den von Wolf Mangelsdorf, Partner im BuroHappold, London, eingegangen. Bei Happold verbindet BIM dieverschiedenen Disziplinen – von Architektur über Tragwerks -planung bis zur Haustechnik und auch zur Kooperation mitHerstellern. Alle Beteiligten agieren auf einer gemeinsamen Mo-dellierungsplattform.

Nicht zuletzt, um die Baubarkeit hoch komplexer Strukturenwie auch bei Planungen mit Zaha Hadid Architekten oder RonArad sicher zu stellen und zu optimieren.

„Der Computer erlaubt uns, Geometrien und parametrische Mo-delle zu entwickeln, die es vor 20 Jahren noch gar nicht gab.“Für Mangelsdorf ist BIM wichtig für den gesamten Ablauf, vonder Konzeption bis zur Fertigstellung, aber auch für Nachhaltig-keit und Energiekonzepte. So konnte die „graue Energie“ einesvon Ron Arad geplanten Gebäudes relativ einfach berechnetwerden, was letztlich auch die Materialwahl beeinflusste: Stahlersetzte die geplanten Aluminiumelemente. Einige Tausend Ton-nen CO2 konnten gespart werden. Für Happold haben sich dieInvestitionskosten von BIM amortisiert. Dem vorgezogenen hö-heren Zeit- und Kostenaufwand in der Planungsphase steht einegroße Zeit- und Kostenersparnis während der Zeit des Bauensgegenüber, so Mangelsdorf. Die Londoner haben ihre Hausauf-gaben in Bezug auf die BIM Strategie der Britischen Regierung,die besagt, dass integrierte BIM Methoden ab 2016 im öffentli-chen Bauen vorgeschrieben sind, bereits gemacht.

Weitere Informationen:buildingSMART e. V., Kurfürstenstraße 129, 10785 Berlin, Tel. +49 (0)30 – 21 28 62 20, Fax +49 (0)30 – 21 28 62 40, www.buildingsmart.de, [email protected]

Bild 1 Stützenfußlager Typ 13W5 für die Wuppertaler Schwebebahn, Lageroberteil und Lagerunterteil bestehen aus dem o. g. Edelstahl.

Bild 2 Fertiges Lagerunterteil

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AnbieterverzeichnisProdukte & Dienstleistungen


Mit Ihrer Eintragung im Anbieterverzeichnis erreichen Sie planende und ausführende Bauingenieure.Kontakt: Tel. (030) 47031-254, Fax (030) 47031-230

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Empfehlungen des Arbeits-ausschusses „Ufereinfassungen“ Häfen und Wasserstraßen EAU 2012

13., vollst. überarb. Aufl age 2012.ca. 700 S., ca. 250 Abb., Gb.ca. € 119,–*ISBN 978-3-433-01848-4

digitalisierte und aktualisierte Fassung 2009€ 125,–*

ISBN 978-3-433-02915-2

D E U T S C H E G E S E L L S C H A F T F Ü R

G E O T E C H N I K E . V. ( H R S G . )

Empfehlungen für den Enwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen – EBGEO

2., vollst. überarb. u. erw. Aufl age2010. 327 S., 138 Abb., 26 Tab., Gb.€ 79,–*

ISBN 978-3-433-02950-3 D E U T S C H E G E S E L L S C H A F T F Ü R


Empfehlungen des Arbeits-kreises „Baugruben“ – EAB

5., vollst. überarb. Aufl age 2012.350 S., 117 Abb., 24 Tab., Gb.€ 55,–*

ISBN 978-3-433-02970-1

English Edition:

Recommendations on Excavations – EAB

3rd, compl. revised Edition2013. approx. 290 pages, approx. 120 fi g., Hardcover.approx. € 79,–*

ISBN 978-3-433-03036-3

D E U T S C H E G E S E L L S C H A F T F Ü R


Empfehlungen des Arbeits-kreises „Pfähle“ – EA-Pfähle

2., überarb. u. erw. Aufl age 2011. 498 S., 181 Abb., 98 Tab., Gb. ca. € 89,–*

ISBN 978-3-433-03005-9

English Edition:Recommendations on Piling2012. approx. 480 pages, approx. 181 fi g., approx. 98 tab., Hardcover.approx. € 89,–*

ISBN 978-3-433-03018-9

English Edition:Recommendations of the Committee for Waterfront Structures – Harbours and Waterways – EAU 2004

digitized and updated version 2009€ 119,–*

ISBN 978-3-433-02928-2

Volume 1: FundamentalsVolume 2: ProceduresVolume 3: Elements and Structures

English Edition:Recommendations for Design and Analysis of Earth Structures using Geosynthetic Reinforcements – EBGEO2011. 338 pages. 112 fi g. 26 tab. Hardcover.€ 89,–*

ISBN 978-3-433-02983-1


© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 90 (2013), Heft 1 1

DOI: 10.1002 / bate.201200040

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Jens Hartig*, Andreas Heiduschke, Peer Haller AUFSATZ

Holzfachwerke mit Verbindungsknoten aus BetonTeil 1: Konzept und experimentelle Untersuchungen

1 Einleitung

Der nachwachsende Roh- und Baustoff Holz gewinnt imBauwesen aufgrund seiner ökologischen Vorteile zuneh-mend an Bedeutung. Neben Wohnbauten sind vor allemweit gespannte Dach- und Hallentragwerke die Domänedes Holzbaus [1], die entweder als Brettschichtholz- oderals Fachwerkträger ausgeführt werden. Deren Wettbe-werbsfähigkeit bei gegebener Tragfähigkeit hängt ent-scheidend von den Material- und Fertigungskosten ab.Die Variante aus Brettschichtholz benötigt große Mengenan Holz, während die Verleimung einfach und produktivist. Das aufgelöste Stab- oder Fachwerk nutzt das Materi-al effizienter, jedoch erhöhen aufwändige Knotendetailsaus Stahl die Fertigungskosten und relativieren so denKostenvorteil der Materialeinsparung.

Steigende Nachfrage im Zuge der nachhaltigen Entwick-lung bei gleichzeitig begrenzten Waldreserven dürfte auf

längere Sicht einen Anstieg der Rohholzpreise bedingen.Auch erzeugt der naturnahe Waldbau künftig vermehrtLaubholz, das in Hinblick auf die Verwertung und Aus-beute im Sägewerk weniger den Bedürfnissen des Holz-baus entspricht als das geradschaftige Nadelholz. Dies be-deutet für den Holzbau, dass er künftig der Materialeffi-zienz gegenüber der Produktivität Vorrang einräumenmuss, wenn er vermehrt zur Nachhaltigkeit beitragen unddabei seine Wettbewerbsfähigkeit bewahren will.

Computergestützte Planungs- und Fertigungsverfahrenhaben Einzug in den Holzbau gehalten und ermöglicheneine rationelle und passgenaue Bearbeitung von Bautei-len. Dies verschafft dem Ingenieur größere Freiheiten inKonstruktion und Gestaltung, insbesondere bei den Ver-bindungen.

Diese Möglichkeiten nutzend, war das Ziel der Untersu-chungen die Entwicklung eines effizienten Anschlusskon-zepts für Stabwerke. Dabei wurde die Verbesserung desTragverhaltens, der Gebrauchstauglichkeit, der Wirt-schaftlichkeit und des ästhetischen Erscheinungsbildesvon Fachwerkbindern angestrebt. Die genannten Eigen-schaften werden wesentlich durch die Anschlussdetailsbeeinflusst. Deren Leistungsfähigkeit kann durch den

In diesem Beitrag wird ein neuartiges Verbindungskonzept mitKnoten aus Beton für den Ingenieurholzbau vorgestellt. DieZiele der dazu durchgeführten Untersuchungen waren die Ver-besserung des Tragverhaltens, der Gebrauchstauglichkeit, derWirtschaftlichkeit und des ästhetischen Erscheinungsbildesvon Holzfachwerkbindern. Dafür wurden hochbelastbare Kno-tenverbindungen entwickelt. Das innovative Konzept vereintdie Vorzüge verschiedener Bauweisen: traditionelle Verbindun-gen des Zimmererhandwerks, formschlüssige Verbindungendes Holz-Beton-Verbundbaus sowie einbetonierte Zugankerdes Stahl-Beton-Verbundbaus. Zudem werden die MaterialienHolz, Stahl und Beton beanspruchungsgerecht eingesetzt. DieKraftübertragung zwischen Streben und Gurten erfolgt dabeidurch formschlüssig wirkende Knoten aus Beton. Die experi-mentellen Ergebnisse bestätigen das gute Tragverhalten derVerbindung. Damit liegt ein Verbindungskonzept vor, das diekonstruktiven Details von Stab- und Fachwerken vereinfacht.

Keywords Holz; Ingenieurholzbau; Vergussknoten; Polymerbeton;Fachwerkträger; Tragverhalten; Belastungsversuche

Timber trussed girder with concrete joints – Part 1: Conceptand experimental investigationsIn this contribution, a novel connection system for engineeredtimber structures is presented. The objectives of the investiga-tions were the significant improvement of the load-bearing be-havior, the serviceability, the cost-effectiveness and the esthet-ic appearance of timber trussed girders. For this purpose, jointswith high load-bearing capacity were developed. The innova-tive joint applies and combines advantages of various jointtypes like traditional carpentry, profiled shear planes used intimber-concrete hybrid-structures and casted tension anchorsused in steel-concrete hybrid-structures. The efficiency of thisnovel concept results from the combination of these joint typesas well as the stress-related application of the materials tim-ber, steel and concrete. The forces between the struts aretransferred primarily by form fit with casted concrete joints.The results of experimental investigations confirm the efficien-cy of these joints and the potential for application in variousstrut-and-tie systems.

Keywords wood; timber engineering; casted joint; polymer concrete;trussed girder; load bearing behaviour; experiments

*) Corresponding author: [email protected] for review: 07 August 2012Revised: 29 October 2012Accepted for publication: 15 November 2012

06_001_008_201200040_Hartig_Layout 1 18.12.12 10:03 Seite 1

2 Bautechnik 90 (2013), Heft 1

J. Hartig, A. Heiduschke, P. Haller: Holzfachwerke mit Verbindungsknoten aus Beton – Teil 1: Konzept und experimentelle Untersuchungen

werkstoffgerechten Einsatz der Materialien Holz, Stahlund Beton wesentlich verbessert werden, wobei derBeton als erhärtendes Vergussmaterial zur Herstellungder Verbindung zwischen den Holz- und Stahlbauteilendient.

Dieser Artikel behandelt das grundlegende Konzept desneuartigen Anschlusses für Fachwerkstäbe und experi-mentelle Untersuchungen zum Tragverhalten entspre-chender Binder. Rechnerische Untersuchungen und einBemessungskonzept werden im 2. Teil des Beitrags [2]vorgestellt.

2 Verbindungskonzept

Das Verbindungskonzept [3] basiert auf der Verbundbau-weise mit dem Ziel, Holz, Stahl und Beton materialge-recht zu beanspruchen und deren materialspezifischeVorzüge zur Geltung zu bringen.

Holz weist aufgrund seiner Anisotropie bei faserparallelerBeanspruchung gute mechanische Eigenschaften auf,während die Elastizitätsmoduln und Festigkeiten beiQuerzug und -druck sowie Schub relativ gering sind [4].Im Vergleich zu Druckverbindungen sind Zugverbindun-gen schwieriger und fertigungstechnisch aufwändiger her-zustellen.

Stahl eignet sich hingegen insbesondere für zugbean-spruchte Bauteile und lässt sich, z. B. durch Schraubenund Schweißen, vergleichsweise einfach anschließen.Schlanke Stahlzugglieder, wie Stangen oder Seile, sindzwar nicht in der Lage, Druckkräfte zu übertragen, habenjedoch den Vorteil, nur geringe Biegemomente in den An-schluss einzutragen. Dies ist insbesondere für Fachwerk -systeme wichtig, um die Nebenspannungen infolge vonZwängungen etc. zu minimieren.

Beton ist in der Lage, große Druckspannungen zu über-tragen und zeigt insbesondere bei mehraxialer Druckbe-anspruchung hervorragende Eigenschaften [6]. Wesentli-cher Vorteil bei der Realisierung eines formschlüssigenVerbundes mit anderen Baustoffen ist die freie Formge-staltung durch Vergießen.

Alle genannten Aspekte werden aufgegriffen. Holz istHauptbestandteil des Tragwerks. Beton und Stahl kom-men nur in geringen Mengen zum Einsatz. Teure undkomplizierte Knotenbleche entfallen zugunsten genorm-ter Gewindestangen und Muttern sowie einfacher Anker-platten.

Das vorgeschlagene Verbindungssystem nutzt und vereintdie Vorzüge verschiedener vorhandener Verbindungskon-zepte:

1. Stirnversatz des Zimmererhandwerks,2. formschlüssige Schubfugen der Holz-Beton-Verbund-

baus [1],

3. Zugverankerung von Stahlstäben des Stahl-Beton-Ver-bundbaus.

Die Kräfte werden planmäßig über Formschluss undKraftschluss, jedoch nicht über den Stoffschluss, übertra-gen. Daraus ergeben sich effiziente Fachwerksysteme vonhoher Wirtschaftlichkeit und gestalterischer Qualität.

Die Kraftübertragung zwischen den Streben und Gurtenerfolgt über gegossene Betonknoten. Dazu werden in dieGurte Ausnehmungen eingearbeitet, in die die anzu-schließenden Zug- und Druckstäbe eingreifen. Die ver-bleibenden Zwischenräume werden anschließend mitBeton ausgegossen, der in kurzer Zeit zu einem druckfes-ten Knoten aushärtet. Als Vergussmasse können z. B.fließfähige und schwindarme Betone, zementgebundeneMörtel oder Kunstharzmörtel verwendet werden.

Nach dem Aushärten ist der Knoten in der Lage, die Kräf-te der angeschlossenen Stäbe und des Gurtes über Kon-taktpressung zu übertragen, wobei die Zugglieder ausStahl mit einer Ankerplatte rückverankert werden, sodassder Betonknoten einem mehraxialen Druckspannungszu-stand ausgesetzt ist. Bild 1 zeigt ein Knotendetail am Un-tergurt und schematisch die angreifenden Normalkräfte Fund Biegemomente M.

Der passgenaue Knoten ist in der Lage, die Normalkräfteder Stäbe zu übertragen und somit Ober- und Untergurtnahezu schubsteif zu koppeln. Das Funktionsprinzip derKnotenverbindung beruht auf der Annahme, dass dieNormalkraft der Diagonalstrebe im Wesentlichen faserpa-rallel auf den Vergussknoten abgesetzt wird. Da die Dia-gonalen vollflächig überdrückt, also über die gesamteQuerschnittsfläche mit Druckspannungen belastet sind,treten je nach Geometrie der Kontaktfläche auch Biege-momente M auf. Die Druckkraft wird über den Beton-knoten einerseits auf die Ankerplatte geleitet, was im Ver-tikalstab eine Zugkraft erzeugt, und andererseits auf dieStirnfläche des Gurts, die dort nahezu parallel zur Faserauf Druck beansprucht wird.

Am Auflager kann eine große Vorholzlänge vermiedenwerden, indem an der Stirnseite eine Ankerplatte ausStahl angebracht wird, welche die Zugkraft über einge-leimte Gewindestangen in den Gurt zurückführt. Er-streckt sich der Beton über die gesamte Querschnittshöhedes Gurtes, trägt er einen wesentlichen Teil der Auflager-kraft direkt und faserparallel in die Strebe ab, sodass diehäufig kritische Querdruckfestigkeit des Holzes in derAuflagerfläche nicht bemessungsrelevant wird.

Die Anwendungsmöglichkeiten der neuen Verbindungs-technik sind vielfältig und lassen sich auf ebene undräumliche Fachwerksysteme anwenden. Bei wechseln-der Zug-Druck-Beanspruchung in den Stäben sind dieVertikalen druckfest, z. B. aus Holz mit eingeleimtenGewindestangen, auszuführen und die Diagonalen zug-fest, z. B. über Vollgewindeschrauben, an die Gurte an-zuschließen.


Bautechnik 90 (2013), Heft 1 3

J. Hartig, A. Heiduschke, P. Haller: Timber trussed girder with concrete joints – Part 1 Concept and experimental investigations

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3 Experimentelle Untersuchungen

3.1 Versuchsaufbau

Das Tragverhalten wurde an parallelgurtigen Fachwerk-trägern mit unterschiedlichen Abmessungen untersucht.Es wurden Einfeldträger mit geneigten Druck- und verti-kalen Zugstäben verwendet (Bild 2). Die Träger wurdenam Untergurt gelagert und mit einer Einzellast am Ober-gurt in Trägermitte weggesteuert belastet.

Ober- und Untergurt sowie Diagonalen wurden in Brett-schichtholz (BSH) der Festigkeitsklasse GL24h [5] ausge-führt. Für die Zugstäbe wurden Gewindestangen der Fes-tigkeitsklasse 8.8 verwendet. Der Knoten wurde miteinem Epoxidharz-Vergussmörtel EH196R [8] verfüllt,der sich durch hohe Fließfähigkeit, Druck- und Haftfestig-keit sowie durch geringes Schwinden auszeichnet.

Die Knoten wurden wie bereits beschrieben mit Verguss-mörtel und Ankerplatte ausgeführt. An den Knoten inden Auflagerbereichen wurden die Druckkräfte aus denDiagonalen in den Untergurt durch eingeleimte Gewinde-stangen (Festigkeitsklasse 8.8) und Ankerplatten an des-

sen Stirnflächen rückverankert, vgl. auch Bild 3 (DetailA).

Neben den zwei Konfigurationen T700 und T900 miteiner Spannweite L von 4 m wurde auch ein TrägerT2000 mit L = 10 m hergestellt und geprüft. Die Abmes-sungen der Träger und ihrer Teile sind in Tabelle 1 zusam-mengestellt. Die Bezeichnungen ergeben sich aus Bild 3.Die Träger wurden nach [5] so bemessen, dass ein Druck-versagen der Diagonalen im Knotenbereich maßgebendwar.

3.2 Herstellung der Träger

Die einzelnen Bauteile wie Gurte, Füllstäbe und Stahltei-le wurden in der Werkstatt vorgefertigt. Die Gurte wur-den an den vorgesehenen Stellen mit einer CNC-Fräseausgespart und an den Enden mit eingeleimten Gewinde-stangen versehen. Die Ankerplatten für Knoten und Auf-lager wurden zugeschnitten und erhielten Bohrungenbzw. Gewinde.

Für die Ankerplatten in den Verbindungsknoten wurdenzwei Varianten verwendet. In den kleineren Trägern T700und T900 wurden die Zugstäbe durch die Ankerplatte ge-steckt und mit einer Mutter verschraubt, wie in Bild 1 ge-zeigt. Dies hat am Zuggurt den Nachteil, dass der Quer-schnitt durch eine zusätzliche Ausnehmung für die Mut-ter an einer stark belasteten Stelle geschwächt wird.Daher wurde beim Träger T2000 ein Gewinde in die An-kerplatten geschnitten, sodass zusätzliche Ausnehmun-gen vermieden werden konnten.

Ein wichtiger Aspekt für die zuverlässige Wirkung des Be-tonknotens ist eine dauerhafte Lagesicherung. Um ein

Ankerplatte(Stahl)

Gurt (Holz)

Zugstab(Stahl)

Druck-diagonale(Holz)

Vergussknoten(Beton)

Mutter

FZ FD

FG,rFG,l

MG,l MG,r

MDLängsschnitt:

Draufsicht:

Bild 1 Fachwerkknoten am Untergurt, a) aufgeschnittener Knoten; b) Prin-zipskizze mit angreifenden Normalkräften F und Biegemomenten MJoint of a truss-lower chord, a) sectioned joint; b) schematic sketchwith acting normal forces F and flexural moments M

a)

b)

Bild 2 Versuchskörper T2000 in der Prüfeinrichtung [7]Specimen T2000 in the testing facility [7]




Herausziehen des Betonknotens zu verhindern, wurdebei den Trägern T700 und T900 jeweils eine Holzschrau-be im Knoten schräg in den Gurt eingedreht (s. Bild 1).Da in den Versuchen dieser Träger keine Lockerung derBetonknoten zu beobachten war, wurde beim TrägerT2000 auf diese Maßnahme, wie sich später herausstellte,zurecht verzichtet. Dies war u. a. auf die hervorragendeHaftung des Epoxidharz-Vergussmörtels am Holz zurück-zuführen, die in allen Untersuchungen beobachtet wurdeund sich durch großflächig anhaftende Holzfasern an denBetonknoten nach Heraustrennen aus dem Gurt äußerte.Da jedoch bisher keine systematischen Untersuchungenzu den Hafteigenschaften und der Dauerhaftigkeit vorlie-gen, wird für baupraktische Anwendungen eine zusätzli-che Lagesicherung des Betonknotens, z. B. durch Vollge-windeschrauben oder Profilierung der Ausnehmung,empfohlen. Gleiches gilt bei Verwendung anderer Ver-gussmaterialien wie z. B. zementgebundenen Betonen.

Die Montage der Träger erfolgte liegend. Dabei wurdenzunächst die Ankerplatten mit den angeschraubten Ge-windestangen in die Ausnehmungen gelegt und an einemder Gurte mit Schrauben angeheftet. Danach wurden dieDiagonalen eingefügt und die Gurte mit einer Spannein-richtung zusammengezogen. Anschließend wurden auchdie noch losen Ankerplatten mit Schrauben fixiert. AufSpannschlösser zum Vorspannen der Zugstangen wurdein den Versuchen verzichtet. In der Praxis wäre dies abersicher vorteilhaft. Auch die Diagonalen wurden durchAnschrauben an die Gurte fixiert und der Träger anschlie-ßend aufgerichtet.

Das Vergießen der Knoten stellt die Verbindung zwi-schen den Komponenten her. Zur Sicherstellung desmehraxialen Druckspannungszustands im Vergusskno-ten nach dem Erhärten ist es vorteilhaft, wie numerischeUntersuchungen [2] zeigten, den Verbund zwischen

Tab. 1 Abmessungen der VersuchsträgerDimensions of the specimen

Variante T700 T900 T2000

Systemabmessungen L/H/α [m/m/°] 4,0/0,7/35,0 4,0/0,9/42,0 10,0/2,0/38,7

Ober-/Untergurt hG /bG /dB [mm] 140/180/84 140/180/84 200/280/124

Diagonale h /bD/bD,red [mm] 100/140/60 90/140/70 140/220/100

Zugstab dZ [mm] 20 20 24

Ankerplatte lA /bA /dA [mm] 120/58/14 120/68/14 160/95/24

Eingeleimte Gewindestäbe am Auflager lE /dE [mm] /nE 700/20/2 700/20/2 750/20/4

Detail AL

Detail B

Detail CDetail D

H

dZ

bG

h G

bD

bD,redα

Gewindestab 8.8Abdeckbrett

Einfüllbohrung3 cmØ≈

Entlüftungs-bohrung

Detail C

Abdeckbrett

Detail D

Gewindestab8.8

lA d A

Stahlplatte mitInnengewinde

Detail B

lE

EingeleimteGewindestäbe

Stahlplatten

d E

Detail A

h D

d Bb D

,red

Draufsichten

Bild 3 Konstruktionsskizzen des Trägers T2000Construction sketches of girder T2000




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Zugstab und Beton zu verhindern. Dies erfolgte durchUmwickeln der Gewindestangen mit Aluminiumfolie.Ein Nachteil, den es bei Epoxidharzen zu beachten gilt,ist die hohe Reaktionswärme beim Aushärten. Um Abhil-fe zu schaffen, wurden dem Vergussmörtel Zuschlagstei-ne beigemengt, die zusammen mit den StahlteilenWärme aufnahmen und somit die Temperaturerhöhungverringerten. Das Gemenge aus Zuschlag und Verguss-mörtel zeigte in den Versuchen keine sichtbare Schädi-gung, sodass von einer höheren Druckfestigkeit als beimverwendeten Holz ausgegangen werden kann. Für eineSerienproduktion ist die Anfertigung von Füllkörpernaus Beton denkbar.

Die Knoten des Untergurts konnten problemlos durch dieoben liegenden Öffnungen vergossen werden (Bild 3, De-tails A und B). Die Obergurtknoten der Träger T700 undT900 wurden nach dem Wenden in gleicher Weise ver-füllt. Aufgrund der Größe war dies beim Träger T2000 je-doch nicht praktikabel. Es wurden daher am ObergurtEinfüllbohrungen auf der Oberseite und Abdeckungenauf der Unterseite vorgesehen (Bild 3, Detail C und D).Aufgrund der hohen Fließfähigkeit des Vergussmörtelsgelang das Verfüllen ohne Schwierigkeit. Der Mörtel trattrotz des geringen Abstands zwischen Ankerplatte undDiagonale (Bild 3, Detail C), von selbst an der Entlüf-tungsbohrung aus, sodass von einer vollständigen Verfül-lung ausgegangen werden konnte.

3.3 Langzeitbiegeversuche

Zur Abschätzung des Langzeitverhaltens der Trägerwurde jeweils ein Versuchsträger T700 und T900 im Dau-erstandversuch über einen Zeitraum eines Jahres (April2011 bis Mai 2012) untersucht. Die Träger wurden dafürzunächst durch Verspannung mit einem Stahlträger miteiner Last von ca. 50 % der rechnerischen charakteristi-schen Traglast (60 kN bei T700-D, 70 kN bei T900-D) be-aufschlagt und unter Belastung 27 Tage in der Versuchs-halle gelagert, (Bild 4a). Die Belastung wurde mit Tellerfe-dern aufrechterhalten, sodass es durch Kriechen undRelaxation der Träger sowohl zu Kraft- als auch zu Ver-formungsänderungen kam. Am Ende der Hallenlagerungwaren die gemessenen Kräfte in den Trägern T700-D undT900-D auf ca. 55 kN bzw. 63 kN gesunken.

Zur Freibewitterung wurden die Kraftmessdosen entfernt,wofür die Träger kurzzeitig entlastet werden mussten. An-schließend wurde die Belastung wieder so aufgebracht,dass die Durchbiegung der Träger in der Mitte des Unter-gurts den gleichen Wert wie vor der Entlastung hatte. DieLastbeaufschlagung wurde wieder durch die Tellerfeder-konstruktion aufrechterhalten (s. Bild 4). Anschließendwurden die Träger für ca. ein Jahr ohne Abdeckung derWitterung ausgesetzt (s. Bild 4b). Zum Schutz des Holzeswurde lediglich ein Anstrich aufgebracht.

Vor Entlastung im Mai 2012 wurden die Träger wiedermit Kraftmessdosen ausgerüstet. Die verbliebene Belas-

tung betrug im Träger T700-D und im Träger T900-Dnoch ca. 45 kN bzw. 55 kN.

3.4 Kurzzeitbiegeversuche

Zur Bestimmung des Tragverhaltens wurden die Träger inBelastungsversuchen bis zum Erreichen der Bruchlast ge-prüft. Neben den zwei Trägern aus dem Dauerstandver-such wurden je zwei weitere Träger T700 und T900 sowieein Träger T2000 untersucht. Die Prüfkörper wurdendazu mit verschiedenen Messsystemen instrumentiert.DieMessung der Kraft F erfolgte über eine Kraftmessdose(KMD). Die Vertikalverschiebungen u wurden u. a. ammittleren Knoten des Obergurts mit induktiven Wegauf-nehmern (IWA) aufgezeichnet.

Die Träger wurden zunächst bis 120 kN belastet und an-schließend wieder auf 40 kN entlastet, bevor die Last biszum Versagen gesteigert wurde. Bild 5 zeigt die entspre-chenden Kraft-Durchbiegungs-Beziehungen der sechsProbekörper T700 und T900. In vier Trägern (Probekör-per T700-1, T700-2, T700-D T900-2) trat sprödes Zugver-sagen an einem der inneren Knoten des Untergurts ein(Bild 6a). Bei zwei Trägern (Träger Nr. T900-1, T900-D)wurde duktileres Druckversagen einer Diagonale längszur Faser beobachtet. Auch bei Probekörper T700-2 warein Druckversagen einer der äußeren Diagonalen zu be-

HEB260

Kraftmessdose (für Außen-bewitterung entfernt)

Tellerfedern

Stahlstange

Fachwerkträger

Bild 4 Versuchskörper für Langzeitversuche unter Freibewitterung, a) Last-aufbringung; b) AußenbewitterungSpecimens for long-term testing under outdoor exposure, a) loadapplication; b) outdoor exposure

a)

b)




obachten, in dessen Folge diese gespalten wurde (Bild 6b).Das sukzessive Druckversagen der Diagonalen äußertesich in den Kraft-Durchbiegungsbeziehungen in Bild 5durch mehrere kurze Lastabfälle. Der Verlust der Trag -fähigkeit wurde jedoch durch das Zugversagen des Unter-gurts verursacht.

Die in der Freibewitterung gelagerten Träger zeigten er-wartungsgemäß niedrigere Traglasten. Dabei fiel die Dif-ferenz beim Träger T700-D wesentlich geringer aus alsbeim Träger T900-D. Die Traglast des Trägers T900-D lagdennoch ca. 70 % über der charakteristischen Traglast.Beide Träger zeigten gegenüber den unbewitterten Trä-gern ein duktileres Verhalten. Dies ist auf ein Druckversa-gen eines Diagonalstabs (Bild 6c) an einem der innerenKnoten des Untergurts zurückzuführen. Ursache hierfürsind die geringere Steifigkeit und Druckfestigkeit infolgeder Zunahme der Holzfeuchte im Bereich der Ausneh-mung.

Aufbauend auf den Erfahrungen mit den Trägern T700und T900 wurden die Gurte des Trägers T2000 überdi-mensioniert, um ein Versagen der Druckdiagonalen zuprovozieren. Die gewünschte Versagensform wurdedurch das Druckversagen der Stirnfläche an der linkeninneren Diagonale am Untergurt erreicht, wobei diese zu-nehmend abscherte. Bild 7b zeigt das zugehörige Kraft-Durchbiegungs-Diagramm.

Für den Träger T2000 sind in Bild 7 weitere Messergeb-nisse und daraus berechnete Größen dargestellt. Bild 7benthält Kraft-Verschiebungs-Beziehungen für die Verti-

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25Verschiebung [mm]uOG,m

T900-1

T900-2

T900-D T700-1 T700-2

T700-D

Kra

ft[k

N]

F

rechnerischecharakteristischeTraglast T900(ca. 160 kN)

rechnerische charakteristischeTraglast T700 (ca. 120 kN)

Bild 5 Kraft-Durchbiegungs-Beziehungen der Träger T700 und T900Force-deflection relations of the girders T700 and T900

Bild 6 Versagensbilder, a) Zugversagen des Innenknotens am Untergurt (Träger T900-2); b) Druckversagen der äußeren Diagonale am Obergurt (Träger T700-2);c) Druckversagen der inneren Diagonale am Untergurt (Träger T700-D); d) lokale Schädigung des Untergurts – Schubriss im Vorholz (Träger T2000)Failure modes, a) tension failure of inner joint at lower chord (girder T900-2); b) compression failure of outer diagonal strut at upper chord (girder T700-2);c) compression failure of inner diagonal strut at lower chord (girder T700-D); d) local damage of lower chord – shear crack (girder T2000)

a)

b)

c)

d)




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kalverschiebungen der Knoten. Der Träger verformt sichsymmetrisch, obwohl die Stahlzugstäbe aufgrund derverzögerten Lastaufnahme des linken Stabs etwas unter-schiedlich belastet werden (Bild 7c). Die in Bild 7c dar-gestellten Dehnungen wurden anhand der an den Zugs-täben mit IWA aufgezeichneten Relativverschiebungenermittelt. Die Messlänge betrug ca. 20 cm. Für den lin-ken Zugstab ist zu erkennen, dass die Dehnung εS,l abeinem Wert von ca. 0,35 % trotz weiterer Laststeigerungkonstant bleibt. Dies ist vermutlich auf einen Schubrissim Vorholz des Untergurts zurückzuführen (Bild 6d),was zu einer Lastumlagerung auf die Diagonale führte.Dies war während des Versuchs jedoch nicht erkennbar.Die Belastung des Trägers konnte weiter gesteigert wer-den.

Bild 7c verdeutlicht außerdem, dass die 0,2 %-Dehngren-ze der Gewindestange deutlich überschritten wurde undsomit von einem plastischen Verhalten ausgegangen wer-den muss, was ebenfalls auf eine Lastumlagerung auf dieDiagonalen schließen lässt.

Analog zur oben beschriebenen Methode wurden weitereDehnungen aus Relativverschiebungen an verschiedenenPositionen des Trägers entsprechend Bild 7a ermittelt.Bild 7d zeigt die Dehnungen εUG,m,o und εUG,m,u auf derOber- bzw. Unterseite des Untergurts in Trägermitte. Aus

den unterschiedlichen Anstiegen der nahezu linearenVerläufe lässt sich auf Biegemomente schließen. UnterAnnahme isotropen Verhaltens und der Gültigkeit derBernoulli-Hypothese lässt sich die Schnittkraftentwick-lung aus dem Lastfall Einzellast F bestimmen. Basierendauf der Biegetheorie und dem Hookeschen Gesetz kön-nen die Spannung σo und σu an der Ober- bzw. Unterseitedes Querschnitts mit

aus den Dehnungsanteilen aus Normalkraft εN und ausBiegemoment εM berechnet werden. Bild 7d zeigt die ent-sprechende Dehnungsverteilung. Die Normalkraft N unddas Biegemoment M lassen sich demnach aus

mit den gemessenen Dehnungen εo und εu ermitteln. DerElastizitätsmodul E wurde für das verwendete GL24hnach [9] mit 11600 N/mm2 angenommen. Die Quer-

u o N M N MNA

MW

E/ ( )= ± = ± = ±

2und

6 2

No u

M

2u o

N EA Ebh

M EW E bh

( )= =

+

= =

0

100

200

300

400

500

600

700

Kra

ft[k

N]

F

0

100

200

300

400

500

600

700

Kra

ft[k

N]

F

0 0,1 0,20,15 0,25 0,30,05

0 100 200 300 400 500 600

εUG,m,o εUG,m,u MUG,m

NUG,m

Normalkraft [kN],Biegemoment [10 kNm]

NM -2

Normalkraft [kN],Biegemoment [10 kNm]

NM -2

Dehnung [%]εDehnung [%]ε

MDA,l

MDA,r

NDA,r

NDA,l

εDA,l,oεDA,r,oεDA,l,u εDA,r,u

d) f)

a)

Dehnung [%]ε0-0,1-0,2 -0,15-0,25-0,3 -0,05

0-100-200-300-400-500-600

εDI,l,o εDI,r,o εDI,l,u εDI,r,u

MDI,l (positiv)

MDI,r (positiv)NDI,r

NDI,l

Normalkraft [kN],Biegemoment [-10 kNm]

NM -2

e)

0 10 20 30 40 50

uOG,r

uOG,l uOG,muUG,luUG,r

Vertikalverschiebung [mm]u

b) c)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Dehnung [%]ε

εS,lεS,r

FuOG,r

uOG,l

uUG,l

uUG,r

εUG,m,o

εUG,m,u

εDI,l,oεDI,r,oεDI,l,uεS,r

εDA,l,o

εDA,r,o

εDA,r,u

εDI,r,uεDA,l,u

εS,l uOG,m

MN

εuεN εM

εo

0

100

200

300

400

500

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700

Kra

ft[k

N]

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0

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700

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300

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ft[k

N]

F

rechnerischecharakteristischeTraglast (ca. 280 kN)

0-0,1-0,2 -0,15-0,25-0,3 -0,05

0-100-200-300-400-500-600

Bild 7 Systemskizzen und Ergebnisse des Trägers T2000, a) Systemskizze; b) Vertikalverschiebungen der Knoten; c) Dehnungen der Vertikalstäbe aus Stahl;d) Dehnungen und Schnittgrößen in der Mitte des Untergurts; e) Dehnungen und Schnittgrößen an den inneren Diagonalen; f) Dehnungen und Schnitt-größen an den äußeren DiagonalenSystem sketch and results of girder T2000, a) system sketch; b) vertical displacements of the joints; c) strains of the vertical steel ties; d) strains andsection forces at the centre of the lower chord; e) strains and section forces at the inner diagonal struts; f) strains and section forces at the outer diagonal struts




schnittsfläche A und das Widerstandsmoment W lassensich wie angegeben aus der Breite b und der Höhe h desQuerschnitts berechnen. Wie in Bild 7d zu sehen ist, ver-halten sich N und M weitgehend linear. Erst kurz vordem Versagen des Trägers nimmt M stark zu, während Nsich nur noch wenig ändert.

Entsprechende Dehnungs- und Schnittgrößenverteilun-gen sind in Bild 7e,f für die Diagonalen dargestellt. Aufder linken Seite weisen diese insgesamt eine höhere Be-lastung auf als auf der rechten Seite. Wie bereits ange-sprochen resultiert dies aus der verzögerten Lastaufnah-me des linken, vertikalen Zugstabs, der zu einer früherenBelastung der Diagonalen führt. Das einsetzende Versa-gen der linken Innendiagonale ist anhand der Dehnun-gen εID,l,o und εID,l,u in Bild 7e erkennbar, indem derDehnungsunterschied bzw. das Biegemoment kurz vorVersagen abrupt abnimmt. Dies führt zu einer Lastumla-gerung auf die linke Außendiagonale, wie in den Deh-nungsverläufen in Bild 7f zu sehen ist. Ebenso wie amUntergurt steigen die Normalkräfte in den Diagonalstä-ben nahezu linear an, während die Biegemomente insbe-sondere auf höherem Lastniveau überproportional zu-nehmen.

4 Schlussfolgerungen

In diesem Beitrag wurde ein neuartiges Verbindungskon-zept für Fachwerke aus Holzstäben und entsprechendeexperimentelle Untersuchungen vorgestellt. Die Bauwei-se ermöglicht eine hohe Vorfertigung und eine einfacheMontage. Dazu müssen auf der Baustelle die Trägerteilenur zusammengesteckt, fixiert und mit Beton vergossenwerden. Da sich die Stahlteile auf Standardware wieRundstäbe, Gewindestangen, Ankerplatten, Spannschlös-ser und Muttern beschränken, entfällt die aufwendige

Herstellung und Montage von stählernen Verbindungs-mitteln wie Stahl- und Nagelblechen sowie Verdübelun-gen. Dies verbessert zudem das Erscheinungsbild desTragwerks, da keine Verbindungsmittel äußerlich erkenn-bar sind. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass stetsdas Versagen des Holzes zum Versagen des Tragwerksführt, während an den Vergussknoten selbst kaum Schä-digungen erkennbar wurden. Dies ermöglicht, wie im 2.Teil des Beitrags [2] gezeigt wird, einen einfachen stati-schen Nachweis. Weitere Vorteile ergeben sich bei derkonstruktiven Ausbildung von Auflager- und Lasteinlei-tungsbereichen, die durch den Vergussbeton lokal ver-stärkt werden. Da ein wesentlicher Teil der Querkräfteüber den steiferen Beton abgetragen wird, reduziert sichdie häufig bemessungsrelevante Querdruckbelastung desHolzes erheblich. Neben guter Tragfähigkeit zeichnet sichdas Tragwerkskonzept ebenso durch hohe Steifigkeit aus,da in der Verbindung kein Schlupf auftritt, wie dies beiStabdübelverbindungen infolge von Fertigungstoleranzenund geringer Bettungssteifigkeit der Fall ist. Dadurch er-geben sich geringere Durchbiegungen und folglich einebessere Gebrauchstauglichkeit.

Danksagung

Die Autoren danken dem Bundesministerium für Wirt-schaft und Technologie (BMWi) und der AIF ProjektGmbH für die Unterstützung der Forschung über dasZIM-KOOP-Projekt KF2132402WZ9 „Eingegossene Be-tonknoten-Verbindungen für hochbeanspruchte Stab-und Fachwerkkonstruktionen im Ingenieurholzbau“. Da-rüber hinaus gilt der Dank den Mitarbeitern des Otto-Mohr-Laboratoriums der Technischen Universität Dres-den, sowie Herrn Dipl.-Ing. ROBERT PUTZGER und HerrnTHOMAS HÄNDEL, für die Unterstützung bei der Durch-führung der experimentellen Untersuchungen.

Literatur

[1] HERZOG, T.; NATTERER, J.; SCHWEITZER, R.; VOLZ, M.;WINTER, W.: Holzbauatlas. 4. Aufl. München: Institut fürinternationale Architektur-Dokumentation, 2003.

[2] HARTIG, J.; HEIDUSCHKE, A.; HALLER, P.: Holzfachwerkträ-ger mit Verbindungsknoten aus Beton – Teil 2: Rechneri-sche Untersuchungen und Bemessungskonzept. Bautechnik(zur Veröffentlichung eingereicht).

[3] HEIDUSCHKE, A.: Fachwerkträger einschließlich eines unterspannten Trägers sowie ein zugehöriges Verfahrenzur Herstellung. Deutsches Patentamt, PatentDE102009022828A1, 2010.

[4] NIEMZ, P.: Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. Lein-felden-Echterdingen: DRW-Verlag, 1993.

[5] Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN EN 1995:2010-12 – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holz-bauten. Berlin: Beuth Verlag, 2010.

[6] SPECK, K.; CURBACH, M.: Ein einheitliches dreiaxialesBruchkriterium für alle Betone. Beton- und Stahlbetonbau105 (2010), H. 4, S. 233–243.

[7] SCHLADITZ, F.; HAMPEL, T.; SCHEERER, S.; ORTLEPP, S.:Eine neue 10-MN-Prüfmaschine für großformatige Bautei-le. Bautechnik 88 (2011), H. 3, S. 205–210.

[8] Datenblatt Pagel-Epoxidharz-Vergussmörtel EH196R.Essen: Pagel Spezial-Beton, 2011.

[9] Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN EN 1194:1999-05 – Holzbauwerke – Brettschichtholz – Festigkeitsklassenund Bestimmung charakteristischer Werte. Berlin: BeuthVerlag, 1999.

AutorenDr.-Ing. Jens [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Peer [email protected] Universität DresdenInstitut für Stahl- und Holzbau01062 Dresden

Dr.-Ing. Andreas [email protected] Timber GmbH & Co. KGAm Hundsrück 263924 Kleinheubach



DOI: 10.1002 / bate.201200051

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Karl Rautenstrauch, Jens Müller* AUFSATZ

Tragverhalten spezieller Verbundelemente für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken unter zyklischer BeanspruchungEin Vorschlag für den Ermüdungsnachweis

1 Einleitung

Gerade in Zeiten eines notwendigen wachsenden Ener-giebewusstseins und einer damit verbundenen steigendenBedeutung der nachwachsenden Rohstoffe kann der Bauvon Holz-Beton-Verbundbrücken eine ökologisch und

ökonomisch sinnvolle Alternative zu den in der Herstel-lung energieaufwändigeren konventionellen Massiv- undVerbundbrücken darstellen. So konnte bereits gegenEnde 2008 mit der Birkbergbrücke Wippra (Bilder 1 und2) im Bundesland Sachsen-Anhalt die erste Holz-Beton-Verbundstraßenbrücke in Deutschland für den Verkehrfreigegeben werden [1, 2]. In der Regel bestehen Holz-Beton-Verbundbrücken aus massiven blockverleimtenBrettschichtholz-Hauptträgern, die nachgiebig mit einerBetonfahrbahnplatte verbunden sind. Die in der Ver-bundfuge zwischen den beiden Querschnittsteilen Beton

In diesem Beitrag werden jüngste Forschungsergebnisse zumholzseitigen Ermüdungstragverhalten spezieller, für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken entwickelter Verbundelementesowie ein darauf basierendes und für die praktische Anwen-dung geeignetes Bemessungskonzept vorgestellt. Als Grundla-ge hierfür dienen die an der Professur Holz- und Mauerwerks-bau der Bauhaus-Universität Weimar unter oft wiederholtenSchwellbeanspruchungen durchgeführten umfangreichenBauteilversuche an den als „Dübelleiste“ bezeichneten Ver-bundelementen.Neben der konventionellen Ausbildung dieses Verbundelemen-tes, bei der die holzseitige Kraftübertragung über direkten Holz-Stahl-Kontakt erfolgt, wurde ergänzend ein neuartiges modifiziertes Kontaktfugendesign untersucht. Diese weiterent-wickelte Fugenkonfiguration ist durch die Anordnung eineshochdruckfesten Polymerbetonstreifens im unmittelbaren Last-übertragungsbereich charakterisiert, welcher insbesondere denAusgleich geringster Herstellungstoleranzen ermöglicht, sodassdas Verbundelement Dübelleiste stets passgenau in die gefräs-te Kerve des Holzträgers eingebaut werden kann. Infolge dieserPassgenauigkeit und der damit verbundenen vollständigen Eli-minierung des Anfangsschlupfs zwischen Dübelleiste und Holzkann eine hohe Verbundelementsteifigkeit sowie eine gleich -mäßige Lastverteilung in der Holzkontaktfuge erzielt werden.In Anlehnung an die aus dem Stahlbau bekannten „Wöhlerlini-en“ konnten als Hauptresultat der Untersuchungen für beideScherfugenausbildungen auf den experimentellen Ergebnissenbasierende sogenannte Ermüdungskennlinien bestimmt wer-den. Mittels dieser Kennlinien kann das in der aktuellen Holz-brückennorm vorgesehene vereinfachte Ermüdungsnachweis-konzept für beide Fugenausbildungen angewendet werden. Darüber hinaus werden im Hinblick auf eine effektivere Bemes-sung der untersuchten Verbundfugenkonfigurationen spezifi-sche Ermüdungsbeiwerte vorgeschlagen.

Keywords Holzbau; Holz-Beton-Verbund; Brückenbau; Straßenbrücke;Dübelleiste; Schubverbinder; Ermüdung; Ermüdungsnachweis; Wöhlerlinie

Load bearing behavior of special connectors used for timber-concrete composite road bridges under cyclic loading –proposal for the fatigue verificationThis article deals with the fatigue behavior of the timber part ofa connector type, which can be used for timber-concrete com-posite road bridges. For the investigation of the fatigue behav-ior of the so called stud connector extensive experimental tests– primarily under cyclic loading – were accomplished at theBauhaus University Weimar. Based on these tests a suitabledesign concept for the appliance in practice is presented. Beside the conventional design of the shear joint also a newmodified configuration was analyzed, which is characterizedby a layer consisting of polymer concrete in the load bearingarea. The use of polymer concrete equalizes all tolerances dueto manufacturing so that the stud connector can be accurately fitted into the notch in the timber girder. Consequently the initialslip between stud connector and timber can be eliminated,which leads to a very high stiffness of the joint and a consistentload distribution in the contact area.According to the well-known S-N-lines from structural steelengineering characteristic fatigue lines for both designs of thejoint were elaborated based on the experimental tests. Thesecharacteristic lines show that the concept of the simplified fa-tigue verification according to the code for timber bridges isapplicable for both designs of the joint with the stud connector.Especially for the investigated designs fatigue coefficients aresuggested for a more efficient structural design.

Keywords timber structure; timber-concrete composite; bridge building;road bridge; stud connector; shear connector; fatigue; fatigue verification;S-N-line

*) Corresponding author: [email protected] for review: 29 August 2012Revised: 13 November 2012Accepted for publication: 15 November 2012

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K. Rautenstrauch, J. Müller: Tragverhalten spezieller Verbundelemente für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken unter zyklischer Beanspruchung

und Holz auftretenden Schubkräfte sind von geeignetenSchubverbundelementen aufzunehmen. Im Fall der Birk-bergbrücke erfolgt die Schubkraftübertragung mit demVerbundelement Dübelleiste, welches an der ProfessurHolz- und Mauerwerksbau der Bauhaus-Universität Wei-mar weiterentwickelt wurde [3].

Das Verbundelement Dübelleiste besteht aus einer 3 cmdicken Stahlplatte mit betonseitig aufgeschweißten Kopf-bolzendübeln, sodass dort die Schubkraftübertragung indie Betonplatte analog den anerkannten Prinzipien desStahlverbundbaus erfolgt. Der Verbund zum Holz hinge-gen wird mithilfe einer formschlüssigen Versatzverbin-dung hergestellt. Bislang wurde diese holzseitige Kon -taktzone der Dübelleiste noch nicht umfassend unter zyklischer Belastung getestet. Da jedoch die im Straßen-brückenbau auftretenden wiederholten Beanspruchun-gen aus dem Verkehr eine entscheidende Rolle für die Gewährleistung der Langzeittragfähigkeit einer Brückespielen, wurde aufbauend auf den im Rahmen eines For-schungsvorhabens der Professur Holz- und Mauerwerks-bau durchgeführten umfangreichen experimentellen Bau-teilversuchen und Auswertungen eine Bewertung des Ermüdungsverhaltens der Dübelleistenverbindung vorge-nommen [4].

2 Experimentelle Untersuchungen

2.1 Kurzzeitscherversuche

Im Rahmen der Kurzzeitschertests wurden insgesamt elfVersuche durchgeführt. Ausgangspunkt der Untersuchun-gen bildete die herkömmliche und bereits durch das Pilot-projekt praxiserprobte Scherfugenausbildung der SerienE-K-A (Bild 3) und E-K-B mit je drei Proben. Eine neuemodifizierte Art der Fugenausbildung mit der Anordnungeines etwa 1,25 cm breiten Polymerbetonstreifens zwi-schen Dübelleiste und Holz wurde mit den fünf Probe-körpern der Serie E-K-PC (Bild 4) getestet. Bei dem Poly-merbeton (PC) handelt es sich um ein Endprodukt mitsehr hoher Druckfestigkeit, welches sich aus einer Matrixaus mineralischen Zuschlagsstoffen und einem Polymer-

Harz-Härter-System als Bindemittel zusammensetzt. DieProbekörper für die Kurzzeit- und die Ermüdungsversu-che bestanden aus Brettschichtholz GL32h mit den Ab-messungen 20 cm × 20 cm × 80 cm und einer Vorholzlän-ge von 50 cm.

Im Fokus der Untersuchungen stand die holzseitigeSchubkraftübertragung, da für die betonseitige Lasteinlei-tung auf das im Stahlverbundbau bewährte TragelementKopfbolzendübel zurückgegriffen wird. Daher konnte beiden Versuchen der Beton und die betonseitige Verbin-dungssituation durch einfacher zu handhabende Stahl-profile substituiert werden, wobei das grundlegende Prin-zip des Push-Out-Tests jedoch erhalten blieb. Dieser fürdie statischen als auch für die Ermüdungsversuche ge-nutzte Versuchsaufbau wurde in eine servohydraulischePrüfanlage eingebaut (Bild 5). Das verwendete Lastre-gime setzte sich gemäß DIN EN 26891 [5] aus statischenLastrampen zur Ermittlung eines initialen Verschiebungs-moduls und dem sich daran anschließenden Bruchver-such zusammen. Für die Aufnahme der relativen Ver-schiebungswege zwischen Dübelleiste und Holz wurdenherkömmliche induktive Wegaufnehmer verwendet.

Bei allen in den drei Versuchsserien getesteten Probe -körpern versagte das Vorholz durch spröde verlaufendes

Bild 1 Pilotprojekt Birkbergbrücke WippraPilot project Birkberg-Bridge Wippra

Bild 3 Probe mit passgenau eingefräster Kerve und eingelegter Dübelleiste(Serie E-K-A)Specimen with accurately fitting milled notch and stud connector(series E-K-A)

Bild 2 Brückenträger aus blockverleimten Brettschichtholz mit DübelleisteLog-glued timber main girder with stud connectors



K. Rautenstrauch, J. Müller: Load Bearing Behavior of Special Connectors used for Timber-Concrete Composite Road Bridges under Cyclic Loading

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Abscheren infolge des Überschreitens der mittleren Holz-schubfestigkeit in der Scherfuge (Bild 6). Vor diesem glo-balen Versagen wurden im unmittelbaren Stirnkontaktbe-reich der Dübelleiste plastische Dehnungen im Holz fest-gestellt, die auf ein lokales Holzdruckversagen untereinem Winkel zur Faser hindeuten. Der Vergleich derBruchlasten untereinander zeigt, dass sich, bis auf dieSerie E-K-A, welche im Serienmittel etwas geringereWerte besitzt, alle Versagenslasten auf einem ähnlichenNiveau bewegen (Bild 7). Demnach ist infolge des Einsat-zes der Reaktionsharzbetonschicht keine signifikante Er-höhung der Schubtragfähigkeit der Scherfuge aufgetreten.Der Vergleich von tatsächlich im Versuch ermitteltenBruchlasten mit theoretischen charakteristischen Traglas-ten für den Versagensfall Abscheren des Vorholzes (nachGl. (2) im Abschnitt 3.3) zeigt, dass für das Versagenskri-terium Schub bei Ansatz der Mittelwerte der Bruchlasteneine Begrenzung der Vorholzlänge auf etwa das Elffache

der Einschnitttiefe unter Zugrundelegung einer Schubfes-tigkeit von fv,k = 3,5 N/mm2 vorgeschlagen werden kann.

2.2 Versuche unter zyklischer Belastung

Die Hauptzielstellung der Versuche unter zyklischer Be-lastung bestand in der Bewertung des Ermüdungstrag -verhaltens des Verbundelementes Dübelleiste. In diesemZusammenhang wurden Ermüdungskennlinien in Anleh-nung an so genannte „Wöhlerlinien“ für beide Verbundfu-genausbildungen ermittelt. Aufbauend auf den Ergebnis-sen der Kurzzeittests konnten insgesamt 24 Versucheunter oft wiederholter Belastung durchgeführt werden.Während neun Tests mit der konventionellen Fugenaus-bildung mit direktem Kontakt zwischen Stahl und Holzarrangiert wurden (Serien E-D), konnten 15 Versuche mitder neuartigen Fugenausbildung mit Polymerbetonstrei-fen in der kraftübertragenden Zone untersucht werden(Serien E-D-PC). Als Ausgangspunkt für die Versucheunter oft wiederholter Belastung diente der Mittelwertder Bruchlasten der Serien E-K-A und E-K-PC der durch-

Bild 4 Probe mit einem Polymerbetonstreifen in der lastübertragendenZone (Serie E-K-PC)Specimen with a layer consisting of PC in the facing area (series E-K-PC)

Bild 5 Versuchsaufbau und Messequipment für die Kurzzeitscher- und ErmüdungsversucheTest setup and measuring equipment for short-time shear- and fatigue tests

Bild 6 Schubversagen infolge Abscheren des VorholzesFailure due to shearing of timber in front of the step joint

Bild 7 Gegenüberstellung theoretischer und experimentell gewonnenerBruchlasten pro Verbundelement infolge Abscheren des VorholzesComparison of calculated and experimental ultimate loads per con-nector for shearing of timber in front of the notch




geführten Kurzzeitschertests, der mit 460 kN pro Probe-körper ermittelt wurde. Insgesamt wurden drei unter-schiedliche Lastniveaus mit 40, 50 und 60 % vom Mittel-wert der Kurzzeitbruchlasten als Oberlast untersucht(Bild 8). Ein Versuch, der eine Schwingspielzahl vonmehr als zwei Millionen Lastwechseln erreicht, wird alsDurchläufer gewertet. Analog zu den Untersuchungenvon SIMON [6], KUHLMANN [7] und BATHON [8] wurdenEinstufenversuche mit einer Lastfrequenz von 3 Hzdurchgeführt. Das Spannungsverhältnis, welches die Re-lation zwischen Unter- und Oberlast definiert, wird mit0,1 festgelegt und stellt damit in Bezug auf die Baupraxiseine sehr konservative Annahme dar. Für das basierendauf diesen Randbedingungen entwickelte Lastregime be-trägt die komplette Versuchsdauer für einen Durchläuferfast zehn Tage.

Zur Ermittlung der Ermüdungskennlinien sind in Ta -belle 1 und den Diagrammen (Bild 9) die erreichten Trag-lasten aus den Kurzzeitversuchen sowie die ertragenenSchwingspielzahlen zugehörig zu den jeweiligen Laststu-fen (40, 50 und 60 % der mittleren Kurzzeittraglast) auf-getragen.

Entsprechend den Ausführungen von MALO [9] undKUHLMANN [7] wird als Ordinate das Verhältnis F/Fmaxverwendet, wobei Fmax der mittleren Bruchlast je Serieaus den Kurzzeitversuchen entspricht. Diese Verfahrens-weise unter Einbeziehung der acht statischen Kurzzeit-scherversuche bei der Ermittlung der Ermüdungskennli-nien ist basierend auf den zuvor genannten Quellen imHolzbau durchaus üblich und zulässig, da bei den stati-schen Kurzzeittests und den zyklischen Ermüdungsversu-chen gleiche Versagensursachen (finales Schubversagendurch Vorholzabscheren) und identische Bruchbilder vor-liegen. Mithilfe einer statistischen Analyse unter Nutzungder Methode der kleinsten Fehlerquadrate wurden ge-trennt für jede Serie Regressionsgeraden als logarithmi-sche Funktion auf Basis der Mittelwerte (durchgezogeneLinien) und der 5-%-Quantilwerte (gestrichelte Linien)der Ergebnisse ermittelt, wobei nur die Versagensfälle in-folge Ermüdung in diese Berechnung eingehen. Zur bes-seren Übersicht und Einordnung der Ergebnisse sind zu-sätzlich die Durchläufer jeder Serie sowie die kfat-Geradegemäß der Holzbrückennorm DIN EN 1995-2 [10] darge-stellt.

Aus der Gegenüberstellung und vor allem infolge dernicht so starken Aufweitung der vier die „Wöhlerlinien“repräsentierenden Regressionsgeraden im Vergleich zurkfat-Geraden wird ersichtlich, dass die Schubtragfähigkeitgemäß Norm für den Einsatz von Dübelleisten auf der si-cheren Seite liegt. Einen Übergang der Zeitfestigkeitsge-raden in den Dauerfestigkeitsbereich als horizontaler Astparallel zur Abszisse und damit die konkrete Angabeeines Endwertes als Dauerschwingfestigkeit konnte beiden durchgeführten Untersuchungen nicht festgestelltwerden, da die Regressionsgeraden jenseits der festgeleg-ten Mindestschwingspielanzahl von 2 282 500 Lastspielenweiterhin einen negativen Anstieg aufweisen. Dennochermöglichen die nun vorliegenden Ermüdungskennliniendie Bestimmung der Festigkeitsabminderung infolge deroft wiederholten Belastung in Relation zur statischen Fes-tigkeit zu jeder beliebigen Schwingspielzahl (vgl. Ab-schnitt 3.3). So kann beispielsweise bei einer Anzahl vonzwei Mio. Schwingspielen, welche der Mindestlastwech-selzahl einer Straßenbrücke der niedrigsten Kategorie beieiner angenommenen Nutzungsdauer von 40 Jahren ent-spricht [12], für die Versuche ohne Polymerbeton eineZeitfestigkeit unter Zugrundelegung der 5 %-Quantil -werte von ca. 51 % der jeweiligen Kurzzeittraglast abgele-sen werden, während die Proben mit Polymerbeton-Ver-

Tab. 1 Randbedingungen der ErmüdungsversucheBoundary conditions of fatigue tests

Lastniveau bezogen auf die Oberlast pro Verbund- mittlere Bruchlast pro Verbundelement Fest,VEmittlere Bruchlast pro element während E-K-A: 195,86 kNProbekörper der Kurzzeit- zyklischer Belastung E-K-PC: 250,91 kNversuche FO,VE /Fest,VE

Fest,PK = 460 kN FO,VE [kN] E-K bzw. E-D E-K-PC bzw. E-D-PC

40 % 92 46,97 % 36,67 %

50 % 115 58,71 % 45,83 %

60 % 138 70,46 % 55,00 %

Bild 8 Zusammenhang zwischen den Lastniveaustufen der Versuche unterzyklischer Belastung und den KurzzeittestsLoad levels for tests under cyclic loading in context to short-timetests




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gussstreifen im Lastübertragungsbereich etwa 39 % deräquivalenten Kurzzeittraglast erreichen. Die Ursachenhierfür liegen hauptsächlich in der hohen Verbundele-mentsteifigkeit und der damit verbundenen geringenEnergiedissipation bei der Polymerbetonserie, die beiVorhandensein von Initialrissen infolge der impulsartigenLasteinleitung ein schnelles Risswachstum und folglicheine stärkere Materialschädigung bewirken. Danebensind in diesem Zusammenhang auch die natürlichenStreuungen der Materialeigenschaften des Holzes zu be-achten.

3 Ermüdungsnachweis für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken

Herkömmliche Brückenbauwerke sind durch die Belas-tungen infolge Verkehrs einer zyklischen Beanspruchungausgesetzt, die auch deutlich unterhalb der statischen Fes-tigkeiten zu Schädigungen in den Mikrobereichen desWerkstoffs und letztlich zu einem Ermüdungsversagenführen können. Aus diesem Grund soll im Nachgang dasVorgehen der Nachweisführung gegen Ermüdung vonHolz-Beton-Verbundbrücken entsprechend der aktuellenNormenlage kurz vorgestellt werden.

3.1 Generelles Vorgehen der Nachweisführung gegenErmüdung

Entsprechend der Betonbrückennorm wird von einemdreistufigen Nachweiskonzept für die Ermüdungssicher-heit ausgegangen. Dabei beinhaltet Stufe 1 einen Dauer-festigkeitsnachweis, Stufe 2 einen vereinfachten Betriebs-festigkeitsnachweis unter Zuhilfenahme schädigungsäqui-valenter Schwingbreiten, ehe in Stufe 3 ein genauerBetriebsfestigkeitsnachweis durchzuführen ist. Der mitsteigender Stufe größer werdende Arbeitsaufwand hin-sichtlich einer realitätsnäheren Beschreibung der Einwir-kungen führt folglich auch zu einer höheren Aussagequa-lität des Nachweises.

Das der aktuellen Normensituation angepasste Organi-gramm (Bild 10) verdeutlicht in Anlehnung an ZILCH et.al [11] und SIMON [6] das Konzept einer stufenweise auf-gebauten, separaten Nachweisführung der Ermüdungssi-cherheit für jedes maßgebende Querschnittselement einerHolz-Beton-Verbundstraßenbrücke. Folgende Abkürzun-gen werden dabei verwendet:

LM 1 Lastmodell 1 nach DIN EN 1991-2 [12]ELM 3 Ermüdungslastmodell 3 nach DIN EN

1991-2 [12]char. EWK charakteristische Einwirkungskombination

nach DIN EN 1990 [16]h. EWK häufige Einwirkungskombination nach DIN

EN 1990 [16]

Im Querschnittsteil Beton begrenzt ein im Grenzzustandder Gebrauchstauglichkeit zu führender Nachweis zurVermeidung von Rissen die Betondruckspannungen auf60 % der charakteristischen Druckfestigkeit. Zudem istdie angegebene Begrenzung der Druckspannungsamplitu-de zu erfüllen, um nicht einen genauen Betriebsfestig-keitsnachweis führen zu müssen. Für nicht geschweißteBewehrungsstähle unter Zugbeanspruchung erfolgt dervereinfachte Nachweis in Form der Beschränkung derSpannungsschwingbreite. Sofern dieses Grenzkriteriumüberschritten wird, ist ein vereinfachter Betriebsfestig-keitsnachweis über schädigungsäquivalente Spannungs-schwingbreiten zu führen. Auf den Ermüdungsnachweisim Querschnittsteil Holz sowie auf die Nachweise derholzseitigen Versagensmechanismen am VerbundelementDübelleiste wird in Abschnitt 3.2 eingegangen. Die beton-seitigen Nachweise am Verbundelement Dübelleistegegen Ermüdung konzentrieren sich auf die Schubkraft-einleitung mittels der Kopfbolzendübel in die Fahrbahn-platte, wobei der Ermüdungsnachweis entfallen kann, so-fern die im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zuübertragende Schubkraft kleiner als 60 % der Bemes-sungsschubtragfähigkeit ist. In anderen Fällen wird einvereinfachter Betriebsfestigkeitsnachweis in Abhängig-keit von der Beanspruchungsart im Beton erforderlich.

Sofern ein genauer Ermüdungsnachweis notwendig wird,ist dieser prinzipiell als Betriebsfestigkeitsnachweis zuführen, bei dem die belastungsabhängigen akkumulierten

Bild 9 Vorschläge für „Wöhlerlinien” (Mittelwerte und 5 %-Quantilwerte),a) Serie E, b) Serie E-PCProposals for S-N-lines (mean value and 5 %-quantile), a) series E,b) series E-PC

a)

b)




weis im Betonbrückenbau (Stufe 3) nach DIN EN 1992-2[14] genutzt. Die brückenspezifischen Einwirkungen ausVerkehrsaufkommen, Schwerlastanteil und Achslastenwerden über abstrahierte Lastmodelle berücksichtigt,wobei bei dem Nachweis für Betonbrücken die Einwir-kungen im schädigungsäquivalenten idealisierten Einzel-fahrzeug des Ermüdungslastmodells 3 zusammengefasstwerden.

3.2 Vereinfachte Nachweisführung gemäßder Holzbrückennorm

Entsprechend dem Anhang A der Holzbrückennorm [10]beruht der vereinfachte Ermüdungsnachweis auf ermü-dungswirksamen Einwirkungen mit gleich bleibenderAmplitude, welche gleichwertig die ermüdungsrelevanteBelastung des vollen Spektrums von Belastungsfällen er-setzt. Dabei ist für die ermüdungswirksame Einwirkungi. d. R. das Ermüdungslastmodell 3 nach DIN EN 1991-2[12] als Einzelfahrzeugmodell zu verwenden. Die maßge-benden Spannungen und Kräfte können am linear-elasti-schen System ermittelt werden, wobei die Nachgiebigkeitder Verbundelemente sowie Effekte aus Theorie 2. Ord-nung berücksichtigt werden sollten.

Zur besseren Übersichtlichkeit ist der Ermüdungsnach-weis nach der Holzbrückennorm [10] exemplarisch fürdie holzseitigen Versagensmechanismen am Verbundele-ment Dübelleiste in Tabelle 2 aufgeführt. Dabei ist zwi-

Schädigungen mit zulässigen Schädigungswerten vergli-chen werden, um somit eine direkte Abschätzung der Le-bensdauer des Tragwerks zu ermöglichen. Ein Betriebs-festigkeitsnachweis verknüpft die Betriebsbeanspruchun-gen in Form von mehrstufigen Spannungskollektiven mitdem Ermüdungswiderstand, der aus den Ergebnissen voneinstufigen „Wöhlerversuchen“ ermittelt werden kann.Für diese Verknüpfung wird in der Regel die Schadensak-kumulationshypothese nach PALMGREN und MINER an-gewendet, welche dem Ansatz folgt, dass die oft wieder-holte Belastung Schädigungen der Werkstoffe auslösen,welche sich solange akkumulieren, bis ein Ermüdungs-bruch eintritt. In diesem Zusammenhang kann der di-mensionslose Schädigungsfaktor D, welcher den Fort-gang der Schädigung des Bauteils beschreibt, entspre-chend Gl. (1) definiert werden:

(1)

Dabei beinhaltet n(Δσi) die tatsächlich während der Le-bensdauer des Bauteils auftretende Anzahl der Span-nungsspiele mit der Schwingbreite Δσ, wohingegen derFaktor N(Δσi) die zur Spannungsschwingbreite Δσi zuge-hörige Bruchlastspielzahl, welche unmittelbar aus dem„Wöhlerversuch“ gewonnen werden kann, abbildet. EinErmüdungsversagen liegt vor, wenn der Schädigungsfak-tor den Wert 1 erreicht. Die Herangehensweise der Palm-gren-Miner-Hypothese wird bei dem als Betriebsfestig-keitsnachweis zu führenden genauen Ermüdungsnach-

Dn

N1i

ii

( )( )=

Bild 10 Ablaufschema zum Ermüdungsnachweis von Holz-Beton-VerbundstraßenbrückenProcedure of the fatigue verification for timber-concrete composite road bridges




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schen dem zuerst infolge der zunehmenden Faserkom-paktion auftretenden Druckversagen der unter einemWinkel zur Faser belasteten Kervenflanke sowie demmaßgeblichen finalen Schubversagen aufgrund des Vor-holzabscherens zu differenzieren. Die Ermüdungsnach-weise für den hölzernen Hauptträger sind äquivalent zuführen, wobei analog zum Nachweis im Grenzzustandder Tragfähigkeit die Interaktion von Normalkraft (Zug)und Biegung berücksichtigt werden sollte. Im erstenSchritt ist die Begrenzung des Spannungsspiels mithilfedes Quotienten aus Spannungsamplitude und Ermü-dungsfestigkeit zu überprüfen. Werden die in Abhängig-keit von Beanspruchungsart und -richtung angegebenenGrenzwerte überschritten, wird ein vereinfachter, übereine Spannungsbegrenzung zu führender, Ermüdungs-nachweis notwendig. Dabei bestimmt sich der Bemes-sungswert der Ermüdungsfestigkeit durch die Abminde-rung der jeweiligen statischen Festigkeit in Abhängigkeitvon der Anzahl der Belastungszyklen mit Hilfe eines Bei-wertes kfat.

3.3 Verknüpfung der Forschungsergebnisse mit dembestehenden Nachweiskonzept nach Norm

Basierend auf dem bestehenden Bemessungskonzept([3], [6]) für die Nachweisführung bei Holz-Beton-Ver-bundstraßenbrücken in den Grenzzuständen der Trag -fähigkeit und Gebrauchstauglichkeit werden für das Verbundelement Dübelleiste die prinzipiell in Bild 11 dar-gestellten fünf möglichen Versagensmechanismen unter-schieden, welche in holzseitiges Versagen (Fälle 1 und 2)oder betonseitiges Versagen der Lasteinleitungen in denBeton mittels der Kopfbolzendübel (Fälle 3, 4 und 5) ka-tegorisiert werden können. Das auch im Kurzzeitversuchmit zunehmender Laststeigerung holzseitig zunächst pri-mär auftretende Überschreiten der charakteristischenDruckfestigkeit unter einem Winkel von bis zu 10° zurFaserrichtung leitet eine zunehmende Kompaktion derangeschnittenen Holzfasern in der direkten Kontaktzonezur Stahlplatte der Dübelleiste (Fall 2) ein, führt jedochauch unter Ermüdungsbeanspruchungen nicht direkt

Tab. 2 Holzseitige Ermüdungsnachweise am Verbundelement Dübelleiste nach DIN EN 1995-2 [10]Fatigue verification at the timber side of the stud connector according to DIN EN 1995-2 [10]

Begrenzung des Spannungsspiels (Nachweisstufe 1)

Druck unter einem Winkel zur Faser Vorholzabscheren

Nachweis: Nachweis:

σc, α, d, max (min) maximale (minimale) Bemessungsspannung infolge Ermüdungseinwirkungen

fc, α, k charakteristische Druckfestigkeit des Holzes unter einem Winkel α zur Faser

γM, fat Teilsicherheitsbeiwert für den Ermüdungsnachweis (γM, fat = 1,0)

τd, max (min) maximale (minimale) Bemessungsschubspannung infolge Ermüdungseinwirkungen

fv, k charakteristische Schubfestigkeit des Holzes

Vereinfachter Nachweis (Nachweisstufe 1) für κ > κκGrenz

Nachweis: σc, α, d, max ≤ ffat, c, α, d Nachweis: τd, max ≤ ffat, v, d

mit mit

wobei wobei

mit mit

sowie a = 2,0 und b = 9,0 sowie a = 6,7 und b = 1,3

ffat, d Bemessungswert der Ermüdungsfestigkeit des Holzes

kfat Beiwert für die Festigkeitsminderung infolge der Anzahl der Lastzyklen

Nobs Anzahl der jährlichen Spannungsspiele mit konstanter Amplitude in Abhängigkeit der Verkehrskategoriegemäß Tab. 4.5 (DIN EN 1991-2 [12])

tL Lebensdauer des Tragwerks in Jahren, tL = 100 Jahre für Brücken gemäß Tab. 2.1 (DIN EN 1990 [16])

β Beiwert zur Berücksichtigung der Schadensauswirkung, β = 3 für beträchtliche Konsequenzen

a, b Ermüdungsbeiwerte entsprechend Tab. A.1 (DIN EN 1995-2 [10])

I I

f0,6c, ,d,max c, ,d,min

c, ,k

M,fat

=I I

f0,15d,max d,min

v,k

M,fat

=

f kf

fat,c, ,d fat,cc, ,k

M,fat= f k

ffat,v,d fat,v

v,k

M,fat=

k 1 1 Ra b R

log N t 0fat,c obs L( ) ( )= k 1 1 Ra b R

log N t 0fat,v obs L( ) ( )=

R und 1 R 1c, ,d,min

c, ,d,max= R und 1 R 1d,min

d,max=




zum Verlust der Tragfähigkeit. Vielmehr trat bei allen imvorgenannten Forschungsprojekt [4] getesteten Probenals finaler Versagensmechanismus ein Abscheren des Vor-holzes (Fall 1) auf, welches somit als die maßgebendeholzseitige Versagensursache des Verbundelementes Dü-belleiste anzusehen ist. Das Überschreiten der Holz-druckfestigkeit (Fall 2) beeinflusst somit im Wesentlichendie Verbundelementsteifigkeit und damit den Grenzzu-stand der Gebrauchstauglichkeit, sodass hierbei derNachweis der charakteristischen Holzdruckfestigkeitfc, α, k mit γM = 1 als ausreichend angesehen wird.

Im Betonquerschnitt kann hauptsächlich ein Druckversa-gen des Betons im Bereich der Kopfbolzendübel (Fall 3)angenommen werden. Zusätzlich ist die Wirkung des re-lativ geringen Exzentrizitätsmomentes Me, welches resul-tierend aus der gegebenenfalls einseitig auftretenden„Klaffung“ zwischen Dübelleiste und Beton neben derSchub- auch Zugbeanspruchungen in den Kopfbolzendü-bel hervorruft, zu betrachten. Hinsichtlich der Kopfbol-zendübel ist gemäß DIN EN 1994-1-1 [17] ein Abscherendes aufgeschweißten zylindrischen Stahls im Übergangs-bereich zur Stahlplatte (Schweißwulst) möglich, welchesallerdings durch Festlegung einer ausreichenden Dübeldi-mensionierung und einer geeigneten Materialwahl sichervermieden werden kann.

Die den Versagensmechanismen zugeordneten einzelnenBemessungsgleichungen sind getrennt für die genanntenFälle in [4] aufgeführt. Beispielsweise berechnet sich dieim Grenzzustand der Tragfähigkeit (Anfangszustand) auf-nehmbare charakteristische Schubkraft Pt,v,k für das Ver-sagen am Verbundelement infolge Abscheren des Vorhol-zes (Fall 1) entsprechend Gl. (2) zu:

Pt, v, k = fv, k · bef · �v (2)

mit

bef = kcr · b (3)

Dabei ist fv, k die charakteristische Schubfestigkeit desHolzes, bef die infolge der Berücksichtigung von Rissen

durch den Faktor kcr wirksame Breite, b die tatsächlichvorhandene Kervenbreite sowie �v die in Ansatz ge -brachte Vorholzlänge. Abweichend von den in der Holzbaunorm DIN EN 1995-1-1/NA [18] vorgegebe-nen Vorholzlängen �v ≤ 8 · tv wird hier auf der Grundlageder vorliegenden Versuchsergebnisse eine Begrenzungder Vorholzlänge auf etwa 11 · tv vorgeschlagen (vgl.Bild 7).

Auf Grundlage der erarbeiteten Ermüdungskennlinien(Bild 9) kann nun ein vereinfachter Ermüdungsnachweisfür die holzseitigen Versagensmechanismen am Ver -bundelement Dübelleiste vorgeschlagen werden. Dempraktischen Anwender stehen nun zwei Möglichkeitenoffen: Einerseits kann auf der sicheren Seite liegend derholzseitige Ermüdungsnachweis auf Schub mit denErmüdungsbeiwerten „a“ und „b“ nach Norm [10] geführtwerden. Alternativ dazu wurden, um die vorhandeneHolzbrückennorm [10] nun für blockverleimte Brett -schichtholzquerschnitte mit Dübelleisten unter Schub -beanspruchung nutzbar zu machen und dahingehendAnpassungsvorschläge zu unterbreiten, die ermitteltenAnstiege der Zeit- und gleichzeitig Dauer festig keits -geraden der Ermüdungskennlinien mit den kfat-Wertengleichgesetzt und anschließend nach dem Beiwert „a“aufgelöst, wobei von einem konstanten Er mü dungs -beiwert „b“ von 1,3 (Normvorgabe für eine Schub be -anspruchung) ausgegangen wurde. Auf diese Weisekönnen die Ermüdungsbeiwerte „a“ getrennt für diekonventionelle Fugenausbildung (Serie E) und die modi -fizierte Fugenkonfiguration (Serie E-PC) entsprechendTabelle 3 vorgeschlagen werden, wobei die Angabe fürdie Mittelwerte (a0,50) und die 5-%-Quantilwerte (a0,05)der Ergebnisse erfolgt.

Erweitert man nun das oben beschriebene Bemessungs-konzept der Kurzzeitversuche für den bei der Dübelleisteauftretenden holzseitigen Versagensmechanismus Ab-scheren des Vorholzes um den Ermüdungsbeiwert kfat,der infolge der ermittelten Ermüdungsbeiwerte „a“ ge-trennt für beide Verbundfugenausbildungen vorliegt,kann der Schubwiderstand in Form einer aufnehmbarenSchubkraft in Abhängigkeit von der Schwingspielzahl er-mittelt werden. Die aufnehmbare charakteristischeSchubkraft für den Fall Abscheren des Vorholzes unterBerücksichtigung der jährlichen Lkw-Überfahrten unddem Spannungsverhältnis der Belastung berechnet sichdann nach Gl. (4) wie folgt:

Pt, v, k = kfat · fv, k · bef · �v (4)

Folglich dienen die ermittelten Ermüdungsbeiwerte „a“nach Tabelle 3 in Verbindung zusammen mit dem gemäßder Norm konstanten Wert „b“ = 1,3 für Schubbeanspru-chung als Kennwerte für das System „Dübelleiste Wei-mar“, mit denen für beide Verbundfugenausbildungen derholzseitige Ermüdungsnachweis für das VerbundelementDübelleiste für die Anwendung bei Holz-Beton-Verbund -straßenbrücken entsprechend der Holzbrückennorm [10]geführt werden kann.

Bild 11 Versagensmechanismen bei dem Verbundelement DübelleisteFailure modes of the stud connectorr




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4 Schlussfolgerung, Ausblick und Dank

Die experimentellen Versuche der holzseitigen Kontakt-fuge des im Holz-Beton-Verbundstraßenbrückenbau ein-setzbaren Verbundelementes Dübelleiste dienten nebender Untersuchung der Anordnung einer Polymerbeton-Vergussfuge im lastübertragenden Bereich hauptsächlichder Erarbeitung von Ermüdungskennlinien für die beidenvorgestellten Fugenkonfigurationen. Mit Hilfe dieserKennlinien konnte der Nachweis der Anwendbarkeit desErmüdungsnachweiskonzeptes der aktuellen Holzbrü-ckennorm für beide Fugenausbildungen mit dem Ver-

bundelement Dübelleiste erbracht werden, sodass die Vo-raussetzungen für die Anwendung des leistungsfähigenVerbundelementes Dübelleiste zur Schubkraftübertra-gung in der Verbundfuge zwischen Betonfahrbahnplatteund Holzträger nunmehr als gegeben angesehen werdenkönnen. Im Rahmen der angestrebten weiterführendenForschungsarbeiten mit der Fokussierung auf Optimie-rungen der Verbundfuge und des Vorholzbereiches wer-den zusätzliche Effektivitätssteigerungen für das Ver-bundelement Dübelleiste erwartet.

Die in diesem Beitrag vorgestellten, für eine vermehrtebaupraktische Realisierung von Holz-Beton-Verbundstra-ßenbrücken bedeutsamen Forschungsergebnisse wurdenim Rahmen des Forschungsprojektes „Trag-, Verfor-mungs- und Ermüdungsverhalten spezieller Verbundele-mente für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken“ [4] erar-beitet, welches durch das Bundesministerium für Wirt-schaft und Technologie über die Arbeitsgemeinschaftindustrieller Forschungsvereinigungen (AiF) in Zusam-menarbeit mit dem internationalen Verein für technischeHolzfragen (iVTH e. V.) gefördert wurde.

Tab. 3 Berechnete Ermüdungskoeffizienten „a“ für eine Schubbeanspru-chungCalculated fatigue coefficients “a” for shear stress

a0,50 a0,05 b

Serie E 15,11 11,23 1,3

Serie E-PC 9,83 8,60 1,3

Literatur

[1] RAUTENSTRAUCH, K.: Holz-Beton-Verbund-Bauweise beiSchwerlastbrücken. Tagungsband „Ingenieurholzbau; Karls-ruher Tage 2009“. Bruderverlag, Universität Karlsruhe.

[2] RAUTENSTRAUCH, K.; SIMON, A.; MUELLER, J.: The FirstTimber-Concrete Composite Road Bridge in Germany. Pro-ceedings of the 11th WCTE (World Conference on TimberEngineering), Riva del Garda, Italy, 2010.

[3] RAUTENSTRAUCH, K.; SIMON, A.: Weiterentwicklung derHolz-Beton-Verbundbauweise unter Einsatz von blockver-leimten Brettschichtholzquerschnitten bei Straßenbrücken.Schlussbericht AiF-Forschungsvorhaben 14275 BR, Bau-haus-Universität Weimar, 2008.

[4] RAUTENSTRAUCH, K.; MÜLLER, J.: Trag-, Verformungs- undErmüdungsverhalten spezieller Verbundelemente für Holz-Beton-Verbundstraßenbrücken. Schlussbericht AiF-For-schungsvorhaben 16266 BR, Bauhaus-Universität Weimar,2012.

[5] DIN EN 26891: 1991-07. Verbindungen mit mechanischenVerbindungsmitteln – Allgemeine Grundsätze für die Er-mittlung der Tragfähigkeit und des Verformungsverhaltens.

[6] SIMON, A.: Analyse zum Trag- und Verformungsverhaltenvon Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise. Dis-sertation, Bauhaus-Universität Weimar, 2008.

[7] KUHLMANN, U.; ALDI, P.: Ermüdungsfestigkeit von Holz-Beton-Verbundträgern im Straßenbrückenbau. Schlussbe-richt AiF-Forschungsvorhaben 15052 N, Universität Stutt-gart, 2010.

[8] BATHON, L.; BLETZ-MÜHLDORFER, O.: Ermüdungsbetrach-tungen von hölzernen Straßenbrücken. Tagungsband 1. In-ternationale Holzbrückentage. Bad Wörishofen, Deutsch-land, 2010.

[9] MALO, K. A.; HOLMESTAD, A.; LARSEN, P. K.: FatigueStrength of Dowel Joints in Timber Structures. InnovativeWooden Structures and Bridges, Lahti, 2001.

[10] DIN EN 1995-2:2010-12. Eurocode 5: Bemessung undKonstruktion von Holzbauten – Teil 2: Brücken.

[11] ZILCH, K.; ZEHETMAIER, G.; GLÄSER, C.: Ermüdungsnach-weis bei Massivbrücken. Betonkalender 2004, Teil 1, S.309–406. Berlin: Ernst & Sohn.

[12] DIN EN 1991-2:2010-12. Eurocode 1: Einwirkungen aufTragwerke – Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken.

[13] DIN EN 1992-1-1:2011. Eurocode 2: Bemessung und Kon-struktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken –Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für denHochbau.

[14] DIN EN 1992-2:2010. Eurocode 2: Bemessung und Kon-struktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken –Teil 2: Betonbrücken.

[15] DIN EN 1994-2:2010. Eurocode 4: Bemessung und Kon-struktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton –Teil 2: Allgemeine Bemessungsregeln und Anwendungsre-geln für Brücken.

[16] DIN EN 1990:2010-12. Eurocode: Grundlagen der Trag-werksplanung.

[17] DIN EN 1994-1-1:2010-12. Eurocode 4: Bemessung undKonstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton– Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln.

[18] DIN EN 1995-1-1/NA:2010-12. Nationaler Anhang – Na-tional festgelegte Parameter – Eurocode 5: Bemessung undKonstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines.

AutorenProf. Dr.-Ing. Karl [email protected]

Dipl.-Ing. Jens Mü[email protected]

Bauhaus-Universität WeimarProfessur Holz- und MauerwerksbauMarienstraße 13 A99423 Weimar


18 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 90 (2013), , Heft 1

DOI: 10.1002 / bate.201200054

AUFSATZKarl Rautenstrauch, Martin Kästner*, Markus Jahreis, Wolfram Hädicke

Entwicklung eines Hochleistungsverbundträgersystemsfür den Ingenieurholzbau

1 Einleitung

Das in Deutschland nachhaltig verfügbare Holz ist einsehr leistungsfähiger Baustoff, welcher für Ingenieurkon-struktionen effektiv eingesetzt werden kann, da er bei ge-ringem Eigengewicht eine hohe Tragfähigkeit und Steifig-keit aufweist. Eigenschaftsschwankungen aufgrund vonWuchsunregelmäßigkeiten, Holzfehlern, Ästen, etc. kön-nen bis zu einem gewissen Grad im Homogenisierungs-prozess bei der Brettschichtholzherstellung ausgeglichenwerden. Weitere signifikante Tragfähigkeitssteigerungensind jedoch mit dem Baustoff Holz allein, materialstruk-turell bedingt, nicht zu erreichen.

Für deutlich gesteigerte Anforderungen bezüglich auf-nehmbarer Lasten und größerer Spannweiten ist die Ver-stärkung des Brettschichtholzträgers unter Verwendung

von Hochleistungswerkstoffen möglich. Zur optimalenAusnutzung der Eigenschaften aller eingesetzten Baustof-fe müssen diese zur Verklebung mit Holz geeignet seinund selbst hohe Steifigkeiten und Festigkeiten aufweisen.Die synergetischen Vorteile des gemeinsamen Einsatzesvon Hochleistungswerkstoffen und polymergebundenenDeckschichten in einem Holzverbundbauteil sind insbe-sondere das, bei herausragenden Festigkeitseigenschaf-ten, verhältnismäßig geringe Gewicht der hinzugefügtenSchichten, nahezu beliebige Einbaulängen und eine ver-hältnismäßig einfach zu realisierende Zusammenführungder einzelnen Hochleistungskomponenten mit dem Brett-schichtholz im Vorfertigungsprozess.

Das High-Tech-Bauteil sieht äußerlich zunächst wie einherkömmlicher Brettschichtholzträger aus, besitzt somithohe Akzeptanz auf dem Markt und kann auch mit allenherkömmlichen im Holzbau üblichen Anschlüssen ver-baut werden. Durch seine höhere Steifigkeit und Festig-keit kann es aber besonders bei weit gespannten Kon-struktionen wesentlich schlanker ausgebildet werdenund stellt so eine gute Alternative beispielsweise zu Trä-

Anspruchsvolle, weitgespannte Ingenieurholzkonstruktionenwerden seit über 100 Jahren überwiegend unter Verwendungvon Brettschichtholz realisiert. Durch Weiterentwicklung die-ses homogenisierten Holzwerkstoffproduktes zu einem hybri-den Hochleistungsbauteil können dem natürlichen Roh- bzw.Baustoff Holz weitere Anwendungsfelder erschlossen werden.Hierzu zählen insbesondere Leichtbaustrukturen mit gesteiger-ten Anforderungen hinsichtlich aufnehmbarer Lasten, größererSpannweiten und/oder reduzierter Bauhöhe im Hoch-, Indus-trie- und Straßenbrückenbau. Wesentliche Optimierungen derBiegetragfähigkeit und der Biegesteifigkeit können durch Ver-stärkung der Trägerrandbereiche mittels Hochleistungswerk-stoffen erreicht werden. Im vorliegenden Beitrag werden inno-vative Konstruktionsansätze zur Herstellung hocheffizienter Hybridbauteile unter Verwendung von Holz als Hauptbaustoff,polymergebundenen mineralischen Deckschichten zur Druck-zonenverstärkung sowie kohlefaser- resp. glasfaser- oderstahlverstärkten Furnierschichtholzlamellen zur Zugzonen -verstärkung vorgestellt. Zusätzliche Verstärkungs elementesteigern die Schubtragfähigkeit oder verbessern die Aufnahmeder Querpressungen an den Auflagern.

Keywords Ingenieurholzbau; Holz-Beton-Verbundbau; Brettschichtholz;Kleben; Verstärkung; Polymerbeton; CFK; GFK; Furnierschichtholz

Development of a high-performance hybrid beam system fortimber engineeringFor over 100 years demanding long-span constructions in tim-ber engineering are mainly built using glulam. The further de-velopment of this homogenized engineered wood product intoa hybrid high-performance component creates new fields ofapplication for wood as a natural raw and building material.This particularly includes lightweight constructions with in-creased demands in terms of load-bearing capacity, longerspans and/or reduced height for building, industrial and bridgeconstruction. Significant improvements of the flexural strengthand stiffness can be achieved by reinforcements of the beam’sedge zones using high-performance materials. This articlepresents innovative construction approaches for the produc-tion of a highly efficient hybrid system made of wood as mainmaterial. The compression zone is reinforced by a layer of poly-mer concrete. The tension zone is strengthened either withCFRP-, GFRP- or steel-reinforced lamellas made of laminatedveneer lumber (LVL). Additional reinforcing elements increasethe shear resistance or improve the transverse load-carryingcapacity of the bearings.

Keywords timber engineering; timber-concrete composite constructions;glulam; gluing; reinforcement; polymer concrete; CFRP; GFRP; laminatedveneer lumber

*) Corresponding author: [email protected] for review: 04 September 2012Revised: 27 November 2012Accepted for publication: 04 December 2012

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gern aus Stahl- oder Spannbeton dar. Ein weiterer Plus-punkt solcher hybriden Hochleistungsbauteile auf derBasis des nachwachsenden Rohstoffes Holz ist der nachAblauf der Nutzungsphase im Bauwerk sehr effizient ge-staltbare weitere Verwertungszyklus der beteiligten Kom-ponenten.

2 Aufbau und Konstruktion

Hauptbaustoff des entwickelten Hochleistungsverbund-trägers, kurz HTB (High-Tech Timber Beam), ist weiter-hin Brettschichtholz, mit über 90 % des Trägergesamtvo-lumens. Durch Substitution der unteren Brettschichtholz-lamellen durch Lamellen aus Furnierschichtholz wirdbereits eine wesentliche Vergleichmäßigung der Holzei-genschaften in der Trägerzugzone erreicht. Mit der hier-mit verbundenen Reduzierung der Einflüsse aus material-und herstellungsbedingten Unregelmäßigkeiten kann dasVerhältnis von Druck- und Zugfestigkeit im Holzquer-schnitt und somit das Gesamttragverhalten deutlich optimiert werden, wodurch sich bereits höhere Tragfähig-keiten gegenüber Standardbrettschichtholzträgern erge-ben. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungenwurde vorrangig aus Fichtenholz hergestelltes Furnier-schichtholz mit ausschließlich in Längsrichtung verlau-fenden Furnierlagen verwendet (1 bis 2 Lagen STEICOultralam R™ mit Nenndicke 39 mm). Die wesentliche Optimierung des Tragverhaltens wird jedoch durch Ver-stärkung der Biegedruck- und der Biegezugzone mittelsHochleistungswerkstoffen erreicht.

Zur Verstärkung der Druckzone wurde eine Polymer -betonmischung auf Basis des Epoxidharzsystems Compono® [1] mit anwendungsspezifisch abgestimmterKornabstufung entwickelt. Die Polymerbetonmischungzeichnet sich durch eine hohe Druckfestigkeit(fc,k = 74 N/mm2) und aufgrund des hohen Füllungsgra-des durch eine gleichfalls hohe Steifigkeit (Emean =22 800 N/mm2) sowie durch geringe Kriech- undSchwindneigung aus. Infolge des sehr guten Haftverbun-des zwischen polymerem Bindemittel und der Holzober-fläche wird eine kontinuierliche, starre Verbindung er-reicht, sodass auf zusätzliche mechanische Verbindungs-

mittel innerhalb der Verbundfuge grundsätzlich verzich-tet werden kann [2]. Aufgrund der günstigen Füllstoffzu-sammensetzung ist die Mischung durch einen verhältnis-mäßig geringen Anspruch an Reaktionsharz (RH) ge-kennzeichnet (Mischungsverhältnis RH zu Füllstoff 1 : 7).Die werkstoffchemische Entwicklung von biobasiertenHarzsystemen ist inzwischen so weit voran geschritten,dass diese in absehbarer Zukunft für die Herstellung desPolymerbetons ebenfalls eingesetzt werden können.

Zur Zugzonenverstärkung wurden vier Varianten entwi-ckelt und im Rahmen von Bauteilversuchen an HTB-Pro-totypen versuchstechnisch untersucht (vgl. Bild 1 bis 3).Zum Einsatz kamen sowohl kohle- und glasfaserverstärk-te Kunststoffe als auch Stahl (vgl. Tab. 1).

Aufgrund der, verglichen mit Holz, wesentlich höhe -ren Festigkeiten und Steifigkeiten der verwendeten Mate-rialien wird eine signifikante Tragfähigkeitssteigerungund Verbesserung des Verformungsverhaltens erreicht.Ein starrer Verbund zum Holz wird durch Verklebungbzw. Verguss mit Polymermörteln sichergestellt, welchezum Großteil ebenfalls auf Basis des RH-Systems COMPONO® hierfür gezielt entwickelt wurden. DieseFügetechnik, mittels toleranzausgleichender „Dickbett“-

Bild 1 Entwickelte High-Tech Timber Beam-PrototypenDeveloped High-Tech Timber Beam prototypes

Bild 2 Tragfähigkeitserhöhung unter Verwendung von Polymerbeton; links:Druckzonenverstärkung (Schichtdicke 40 mm); rechts: Auflagerver-gussblock (hier HTB-1)Improvement of the load-bearing capacity by the use of polymerconcrete (PC); left: reinforced compression zone (thickness 40 mm);right: PC-block at the support (here HTB-1)

Tab. 1 Zugzonenbewehrung der HTB-PrototypenTension zone-reinforcements of the HTB-prototypes

Träger Bewehrung der Zugzone

HTB-1 4 × Kohlenfaserlamelle 1,4 × 50 mm Typ S&P 200/2.000, flach aufgeklebt

HTB-2 8 × Kohlenfaserlamelle 1,4 × 25 mm Typ S&P 200/2.000, in Sägenuten 3,2 × 30 mm verklebt

HTB-3 8 × Bewehrungsstab B500B ∅16 mm nach DIN 488-2,in Fräsungen 24 × 55 mm vergossen

HTB-4 5 × Bewehrungsstab aus glasfaserverstärktem Kunst-stoff ∅16 mm Typ Schöck ComBAR®, in Fräsungen24 × 40 mm vergossen



K. Rautenstrauch, M. Kästner, M. Jahreis, W. Hädicke: Entwicklung eines Hochleistungsverbundträgersystems für den Ingenieurholzbau

Klebefugen mit mineralischer Zuschlagsmatrix, ohne Auf-bringung eines Pressdruckes, eröffnet vielfältige Chancenfür die rationelle Herstellung neuartiger effizienter Bau-produkte.

Infolge der Verbesserung des Biegetragverhaltens kön-nen, gegenüber Holzkonstruktionen mit gleichen Bauteil-dimensionen, deutlich höhere Traglasten erreicht werden.Hieraus ergeben sich jedoch auch in Detailpunkten, wieden Lasteinleitungs- und Auflagerbereichen sowie denEndverankerungspunkten der Verstärkungselemente,sehr hohe Spannungskonzentrationen und Schubspan-nungsauslastungen. Um einem frühzeitigen Versagen indiesen Bereichen zu begegnen, wurden effiziente, neuarti-ge Verstärkungsmaßnahmen resp. Detaillösungen konzi-piert und auf Basis numerischer Simulationen im Hin-blick auf die Verbesserung das Gesamttragverhaltens op-timiert. In den experimentellen Untersuchungen erwiesensich insbesondere die entwickelten Auflagervergussberei-che aus Polymerbeton (Bild 4) als effiziente und mit gerin-gem Aufwand herstellbare Lösungen zur Endveranke-rung der in der Zugzone angeordneten Verstärkungsele-mente bei gleichzeitiger signifikanter Erhöhung derTragfähigkeit des Trägerauflagers (Querdruckverstär-kung). Zusätzliche Schubverstärkungen in Auflagernähe(Bereich der maximalen Schubspannungsauslastung, vgl.

Bild 5 und Bild 10) mittels eingeklebter Gewindestangenunterbinden wirkungsvoll ein vorzeitiges sprödes Schub-versagen und ermöglichen so eine hohe Biegeauslastungdes Hochleistungsverbundträgers.

Bild 3 Zugzonenverstärkung der High-Tech Timber Beam-Prototypen mit bewehrten Furnierschichtholzlamellen; HTB-1 und HTB-2: Bewehrung mit CFK-Lamel-len; HTB-3: Betonstahlbewehrung; HTB-4: GFK-BewehrungStrengthened tension zones of the High-Tech Timber Beam prototypes by reinforced lamellas made of laminated veneer lumber; HTB-1 and HTB-2: rein-forcement with CFRP-Lamellas; HTB-3: reinforcement with concrete steel rods; HTB-4: reinforcement with GFRP-rods

Bild 4 Endverankerung der Verstärkungselemente und Auflagerverstär-kung am Beispiel des Prototyps HTB-1End-anchorage of the reinforcement elements and reinforcement ofthe bearings using the example of HTB-1




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3 Bedeutung der Zugzonenverstärkung

Bekanntermaßen ist die Biegefestigkeit von Brettschicht-holz dem sog. Volumeneffekt unterworfen, d. h. mit zu-nehmender Bauteilhöhe und zunehmender Bauteillängereduziert sich die Biegefestigkeit. Gemäß gültiger Nor-menlage [3] gelten die für Brettschichtholz angegebenencharakteristischen Biegefestigkeiten für eine Bezugshöhevon 600 mm. Während dem Längeneinfluss bislang nichtgesondert Rechnung getragen wird, ist zur Berücksichti-gung des Höheneinflusses bis h = 600 mm eine Erhöhungdes charakteristischen Festigkeitswertes um maximal10 % zulässig (kh Faktor in Abhängigkeit der Trägerhö-he). Wie jedoch in numerischen Untersuchungen vonBLASS et al. [4] gezeigt werden konnte, nimmt die Biege-festigkeit bei größeren Bauteilhöhen (> 600 mm) in nichtunerheblichem Maße ab und liegt bei Trägerhöhen von1,20 m bzw. 1,80 m bereits 11 % bzw. 15 % unter demcharakteristischen Wert. Entsprechende Untersuchungenzum Einfluss der Trägerlänge wurden u. a. von COLLING

[5] durchgeführt. Systematische experimentelle Untersu-chungen an großformatigen Brettschichtholzträgern, diediese Feststellungen rechtfertigen, fehlen bislang jedoch.Gemäß [3] ist die Festigkeitsreduktion infolge dieser Volu-meneffekte bei der Bemessung nicht gesondert zu berück-sichtigen und somit vom Teilsicherheitsbeiwert γM aufzu-nehmen. Hieraus ist jedoch zu konstatieren, dass das Si-cherheitsniveau bei der Bemessung biegebeanspruchterHolzbauteile in nicht unerheblichem Maße von der Bau-teilgröße abhängig ist.

Beim Nachweis der Tragfähigkeit eines Verbundträgersmüssen die aus der Verbundwirkung resultierenden Nor-malspannungen in den einzelnen Teilquerschnitten be-rücksichtigt werden. Bei Verbundbauteilen mit sehr stei-fen Druckzonen sind die hölzernen Hauptträger alsQuerschnitte mit Spannungskombination aus Biegungund Zug nachzuweisen (vgl. [3], Abschnitt 6.2.3). Die cha-rakteristischen Biege- und Zugfestigkeiten von homoge-nem Brettschichtholz stehen sich dabei etwa im Verhält-nis 1 zu 0,7 gegenüber. Daher ergibt sich innerhalb einesderartigen Verbundbauteils im Spannungsnachweis amunteren Rand des Brettschichtholzquerschnittes eine sig-nifikant höhere Auslastung als im reinen Biegespan-

nungsnachweis des gleichen Brettschichtholzquerschnit-tes bei gleicher Randspannung.

Durch Ersatz der unteren Decklamellen des Brettschicht-holzträgers durch kontinuierlich über die Trägerlängedurchgängige, armierten Furnierschichtholzlamellen wer-den wuchs- und herstellungsbedingte Inhomogenitäten,welche die Biege- und Zugtragfähigkeit vor allem auch inErmüdungslastsituationen bestimmen (Keilzinkenverbin-dungen, natürliche Holzfehler, Äste und Astgruppen),„überbrückt“. Ähnlich wie bei kombiniertem Brett-schichtholz sind abgestufte Trägeraufbauten unter Ver-wendung von Lamellen niedriger Sortierklassen realisier-bar. Die zuvor erläuterten, die Gesamttragfähigkeit deut-lich reduzierenden Einflüsse werden so wirkungsvollkompensiert. Auch bei Verbundkonstruktionen könnensomit an der Trägerunterseite des hybriden Bauteils deut-lich höhere Randspannungen übertragen werden als beimunverstärkten rein biegebeanspruchten Brettschichtholz-träger. Hierdurch wird eine höhere Auslastung derDruckzone bis hin zur Ausnutzung plastischer Tragreser-ven erreicht.

Einen Anwendungsfall für die entwickelten Hochleis-tungsträger können Holz-Beton-Verbundträger für denStraßenbrückenbau darstellen. Der Verbund zur Beton-druckzone kann hierbei mit speziellen, diskontinuierlichangeordneten Verbundelementen (z.B. Dübelleisten mitKopfbolzendübeln [6 bis 8]) realisiert werden. Das Ge-samttragverhalten derartiger Verbundkonstruktionenwird infolge der günstigeren Festigkeits- und Steifigkeits-verhältnisse zwischen Betonfahrbahnplatte und zugver-stärkten, hölzernen Haupttraggliedern wesentlich verbes-sert. In dieser Kombination kann infolge der höherenTragfähigkeit des Zuggurtes zusätzlich der duktile Versa-gensmechanismus im Bereich der Verbundelemente (Dü-belleisten) vorteilhaft ausgenutzt werden.

4 Bauteilversuche

Im Rahmen experimenteller Versuche an Verbundträgernmit praxisnahen Abmessungen ließ sich abschließend dassynergetische Zusammenwirken aller Komponenten

Bild 5 Versuchsstand der 6-Punkt-Biegeversuche, Stützweite 7,80 mSet-up of the 6-point-bending tests, span 7,80 m




überprüfen und somit belegen, dass durch gezielte Ver-stärkung hochbeanspruchter Trägerbereiche das Tragver-halten konventioneller, blockverleimter Brettschichtholz-träger mit geringem zusätzlichem bzw. substituierendemMaterialaufwand signifikant verbessert werden kann. InGroßversuchen wurden die vier entwickelten HTB-Proto-typen einem Biegetest unterzogen, um das Trag-, Verfor-mungs- und Bruchverhalten zu analysieren und so dieGültigkeit des Bemessungsansatzes und der Simulations-ergebnisse zu überprüfen. Die Hauptabmessungen derHybridträger betrugen B × H × L = 40 × 60 × 800 cm. Siewurden in 6-Punkt-Biegeversuchen mit einer Stützweitevon 7,80 m weggesteuert bis zum Bruch belastet (Bild 5).Während der Versuchsdurchführung wurden die Prüflas-ten und Durchbiegungen sowie die Dehnungen in rele-vanten Trägerbereichen aufgezeichnet. Versuchsbeglei-tend wurde zusätzlich ein 3D-photogrammetrischesMesssystem, vorwiegend zur Analyse des Tragverhaltensin den hoch beanspruchten und verstärkten Auflagerbe-reichen, eingesetzt [9, 10].

Vor Herstellung der Verstärkungen wurden die blockver-leimten rohen Brettschichtholzträger der Festigkeitsklas-se GL24h einer E-Modulprüfung in Anlehnung anDIN EN 408 unterzogen. Als mittlerer Biege-Elastizitäts-modul wurde ein Wert von ca. 12 000 N/mm2 ermittelt.Die Materialeigenschaften der Verstärkungsmaterialienwurden in weiteren, separaten Baustoffprüfungen be-stimmt oder waren auf Basis von Herstellerangaben be-kannt, sodass die Materialparameter der Simulationsmo-delle entsprechend den tatsächlichen Gegebenheiten sehrexakt angepasst werden konnten.

Zur quantitativen Einordnung des erreichten Verstär-kungseffektes können die Versuchsergebnisse mit dertheoretischen mittleren Steifigkeit und Tragfähigkeiteines unverstärkten Brettschichtholzträgers mit gleichenDimensionen verglichen werden. In Bild 6 sind für dievier Versuche jeweils die erfassten Prüflasten über diereine Biegeverformung bis zum Erreichen der Maximal-last aufgetragen. Alle Versuche weisen einen ausgespro-chen linearen Verlauf der Kraft-Durchbiegungskurvenauf. Den Versuchskurven gegenübergestellt ist der rechnerische Kraft-Durchbiegungsverlauf eines unver-stärkten Brettschichtholzträgers – FE-Simulation Brett-schichtholz mit E-Modul = 12 000 N/mm2, Schubmo-dul = 650 N/mm2, charakteristische Biegefestigkeit =24 N/mm2 (Vergleichsniveau VN-1), Annahme für mittle-re Biegefestigkeit = 36 N/mm2 (Vergleichsniveau VN-2).

Hinsichtlich der erreichten Steifigkeitserhöhung wurden,bezogen auf die globale Gesamtdurchbiegung (Mitten-durchbiegung inkl. Schubverformungen), Verstärkungs-grade von 122 % bis 132 % (HTB-1, -2 und -4) bzw. 144 %(HTB-3) gegenüber dem unverstärkten Brettschichtholz-träger der Festigkeitsklasse GL24h (100 %) erreicht. InBezug auf die Bruchlasten ergeben sich die in Tab. 2 ange-gebenen Tragfähigkeitssteigerungen. Unter der Annahme,dass für die Verbundträger Brettschichtholz mit mittlerenFestigkeitseigenschaften verwendet wurde, sind die Ver-stärkungsgrade, die aus dem Vergleichsniveau VN-2 (vgl.Bild 6) resultieren, als realistisch einzustufen. Die größteTragfähigkeitssteigerung wurde demnach bei PrototypHTB-3 mit ca. 155 % der rechnerischen Bruchlast desVergleichsträgers erreicht.

Das Versagen der Prüfkörper erfolgte stets schlagartigohne Vorankündigung, wobei der Bruch bei HTB-1, HTB-2 und HTB-4 auf ein Biegezugversagen im Brettschicht-holz bzw. Furnierschichtholz zurückgeführt werden kann(Bild 7). Die in der Zugzone angeordneten Verstärkungs-glieder, Endverankerungspunkte und verstärkten Schub-bereiche blieben dabei funktionstüchtig, sodass mit demBiegezugversagen kein vollständiger Kollaps der Prüfkör-per verbunden war. Das Tragverhalten der geschädigtenVerbundträger ähnelte nach dem Initialversagen vielmehrdem eines unterspannten Trägers, wodurch Resttragfähig-

Bild 6 Kraft-Durchbiegungsverhalten der HTB-Prototypen im Bruchver-such verglichen mit dem theoretischen Kraft-Durchbiegungsver -halten eines unverstärkten Brettschichtholzträgers der Festigkeits-klasse GL24hLoad-deflection behaviour of the HTB prototypes in the destructivetest compared with the theoretical load-deflection behavior of anon-reinforced glulam beam of the strength class GL24h

Tab. 2 Tragfähigkeitssteigerung gegenüber einem unverstärkten Brettschichtholzträger der Festigkeitsklasse GL24hIncrease of the load-bearing capacity compared with a non-reinforced glulam beam of the strength class GL24h

Bezeichnung HTB-1 HTB-2 HTB-3 HTB-4

Bruchlast im Versuch max Fges [kN] 1 078 1 297 1 373 1 200

Tragfähigkeitssteigerung VN-1 um Faktor 1,82 2,20 2,32 2,03

Tragfähigkeitssteigerung VN-2 um Faktor 1,22 1,46 1,55 1,35




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keiten von bis zu 73 % (HTB-4) der zuvor erreichten Ma-ximallasten erhalten blieben.

Der Prototyp HTB-3 zeigte im Versuch erwartungsgemäßdie größte Biegesteifigkeit und wies mit 1 374 kN diegrößte Gesamttraglast auf. Dies liegt in der höherenDehnsteifigkeit der Zugzonenverstärkung aus Beweh-rungsstahl begründet. Aufgrund der hohen Schubbean-spruchung im Brettschichtholzquerschnitt versagte derPrüfkörper letztlich auf Längsschub. Durch den hiermitverbundenen schlagartigen Ausfall der Zugzonenverstär-kung stellten sich zusätzlich Biegezugrisse im Brett-schichtholz ein (Bild 8).

5 Numerische Simulation

Zur Formfindung und Optimierung wurden im Vorfeldder Bauteilversuche, sowie begleitend zu diesen, rechner-gestützte Untersuchungen unter Verwendung des FE-Pro-grammsystems ANSYS® durchgeführt. Das wesentlicheZiel bestand darin, die Geometrie und den Aufbau derHigh-Tech Timber Beam-Varianten, unter Berücksichti-gung der unterschiedlichen Materialkombinationen, zuoptimieren.

Die mit den in den Versuchen realisierten Verstärkungs-maßnahmen der Auflager- und Endverankerungsbereicheerreichte Tragfähigkeitssteigerung konnte anhand verglei-chender numerischer Simulationen ohne diese Verstär-

kungen ermittelt werden. Aufgrund des nichtlinearenTragverhaltens ist der Verstärkungseffekt abhängig vonder Größe der tolerierbaren Auflagedeformation. Beieiner Eindrückung von 2 mm liegt die Traglaststeigerunggegenüber dem unverstärkten Auflager bei ca. 50 %(Bild 9). Den dargestellten Simulationsergebnissen (Plane- Modell) liegen die in Tab. 3 zusammengefassten Material-parameter zugrunde.

Im Rahmen der Bauteilversuche wurden Detailpunktemittels eines photogrammetrischen Messsystems unter-sucht. Auf Basis der gewonnenen dreidimensionalen

Bild 8 Schubversagen im Brettschicht- und Furnierschichtholz bei HTB-3Shear failure in glulam and LVL of HTB-3

Bild 9 Steigerung der Querdrucktragfähigkeit am Auflager – Vergleich derVersuchs- und SimulationsergebnisseIncrease of the transverse load-bearing capacity at the support –comparison of experimental and simulation results

Bild 7 Biegezugbruch im Brettschicht- und Furnierschichtholz, hier: HTB-1Bending tensile failure in glulam and LVL, here: HTB-1

Tab. 3 Materialparameter der vorgestellten numerischen SimulationenMaterial parameters of the presented numerical simulations

Materialparameter Brettschichtholz Furnierschichtholz Polymerbeton Stahl

Materialmodell anisotrop, ideal elastisch-plastisch isotrop, linear-elastisch

Elastizitätsmodul [N/mm2] 12 000 (||) 14 000 (||) 22 800 210 000400 (⊥) 400 (⊥)

Schubmodul [N/mm2] 650 500 9 200 80 800

Druckfestigkeit [N/mm2] 4,0 (⊥) 4,5 (⊥) – –




samtschwerpunktes (Nulllinie) wird nach Gl. (4) berech-net.

(1)

(2)

mit ni = Ei/ERef (3)

(4)

mitEi, Ii, Ai Elastizitätsmodul, Flächenträgheitsmoment bzw.

Querschnittsfläche des i-ten TeilquerschnitteseS,i Abstand des Schwerpunktes des i-ten Teilquer-

schnittes zum Schwerpunkt des Gesamtquer-schnittes

zS Abstand des Schwerpunktes des Verbundträ-gers von der Trägeroberkante

zS,i Abstand des Schwerpunktes des i-ten Teilquer-schnittes von der Trägeroberkante

Auf Basis dieses auch als „n-Verfahren“ bezeichneten Be-rechnungsansatzes, unter Berücksichtigung materialspe-zifischer Parameter sowie von Sicherheits- resp. Verfor-mungs- und Modifikationsbeiwerten, können die Span-nungsauslastungen in den einzelnen Teilquerschnittenbzw. die Trägerverformungen ermittelt werden. Zusätz-lich kann bei der Bemessung auf den EC 5 [3] sowie aufeine bereits vorliegende allgemeine bauaufsichtliche Zu-lassung für die Verstärkung mit Polymerbeton [1] zurück-gegriffen werden. Für die weiteren hier vorgestellten neu-artigen Verstärkungslösungen liegen jedoch bislang nochkeine normativen Regelungen bzw. explizit für Anwen-dungen im Holzbau aufgestellte allgemeine bauaufsichtli-che Zulassungen vor.

zn A z

n ASi i S,i

i i

( )( )

=

2I n I A eeff i i i S,i( )= +

2E I E I A eeff i i i S,i( )( ) = +

Messdaten wurden FE-Modelle erstellt, mit deren Hilfedie Entwicklung der Verformungen sowie Dehnungenund Spannungen visualisiert und analysiert werden konn-te. Anhand dieser FE-Modelle sind u. a. Rückschlüsse aufdas tatsächliche Tragverhalten im Nahbereich der Aufla-ger- und Schubverstärkungen möglich. In Bild 10 istexemplarisch für Verbundträger HTB-3 die kurz vor demTrägerversagen bei F ≈ 1 370 kN messtechnisch bestimm-te Schubdehnungsverteilung der entsprechenden Deh-nungsverteilung der Simulation (ohne Auflager- undSchubverstärkungen) gegenübergestellt. Die maximalenSchubdehnungen εxy sind mit Schubverstärkung (Ver-such) um ca. 15 % geringer als in der Simulation ohneSchubverstärkung. Aufgrund der noch nicht optimalenEndverankerung der Verstärkungsstäbe in der Träger -zugzone konnte im Versuch HTB-3 das Längsschub -versagen im Holzquerschnitt nur hinausgezögert, nicht jedoch gänzlich verhindert werden. Hinsichtlich der Op-timierung des Schubverstärkungssystems sind daher wei-terführende Untersuchungen erforderlich, um zum Teilnoch vorhandene Tragreserven besser ausnutzen zu kön-nen.

6 Bemessung

Die Ergebnisse der im Forschungsprojekt durchgeführtenUntersuchungen rechtfertigen die Annahme eines starrenVerbundes zwischen den einzelnen zu einem Verbundträ-ger zusammengefügten Komponenten. Die effektive Bie-gesteifigkeit (E · I)eff des Verbundträgers kann somit alsdie Summe der Flächenträgheitsmomente der einzelnenTeilquerschnitte und deren Steineranteile (bezogen aufden Schwerpunkt des Gesamtquerschnitts) multipliziertmit den jeweiligen E-Moduln berechnet werden (Gl. (1)).Durch Festlegung eines Referenz-Elastizitätsmoduls ERef,,meist wird hierfür der des Hauptbaustoffes Holz gewählt,kann die Gl. (1) nach dem effektiven Flächenträgheitsmo-ment Ieff umgestellt werden (Gl. (2)). Die Lage des Ge-

Bild 10 Vergleich Auswertung der Photogrammetriemessdaten mit den Ergebnissen der FE-Simulation; links: Dehnungsverteilung an der Oberfläche des imAuflagerbereich und auf Schub verstärkten Versuchsträgers; rechts: Dehnungsverteilung im FE-Modell (ohne Auflager- und Schubverstärkung)Comparison of photogrammetric and simulation results; left: strain distribution on the surface of the specimen with support- and shear-reinforcements;right: strain distribution in the FE model (without support- and shear-reinforcements)




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Literatur

[1] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Nr. Z-10.7-282:Bauart zur Verstärkung von Holzbauteilen durch Reakti-onsharzbeton. BENNERT GmbH Hopfgarten, DeutschesInstitut für Bautechnik.

[2] SCHOBER, K.-U.: Untersuchungen zum Tragverhalten hybri-der Verbundkonstruktionen aus Polymerbeton, faserver-stärkten Kunststoffen und Holz. Dissertation, Bauhaus-Uni-versität Weimar, 2008.

[3] DIN EN 1995-1-1: Eurocode 5: Bemessung und Konstrukti-on von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – AllgemeineRegeln und Regeln für den Hochbau. Ausgabe Dezember2010.

[4] BLASS, H. J.; FRESE, M.; GLOS, P.; DENZLER, J. K.; LINSEN-MANN, P.; RANTA-MAUNUS, A.: Zuverlässigkeit von Fichten-Brettschichtholz mit modifiziertem Aufbau. Karlsruher Be-richte zum Ingenieurholzbau – Band 11, UniversitätsverlagKarlsruhe, 2008.

[5] COLLING, F.; EHLBECK, J.; GÖRLACHER, R.: Glued laminat -ed timber – contribution to the determination of the bend -ing strength of glulam beams. CIB-W18 meeting 24, Oxford,UK, 1991, paper 24-12-1.

[6] RAUTENSTRAUCH, K.: Holz-Beton-Verbund-Bauweise beiSchwerlastbrücken – Zum Tragverhalten und dem gebautenPilotprojekt. Ingenieurholzbau Karlsruher Tage 2009, Bru-derverlag, Universität Karlsruhe (TH), S. 32–44.

[7] SIMON, A.: Analyse zum Trag- und Verformungsverhaltenvon Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise. Dis-sertation, Bauhaus-Universität Weimar, 2008.

[8] SIMON, A.; BARTHL, J.; RAUTENSTRAUCH, K.: Die Birkberg-brücke Wippra – Deutschlands erste Straßenbrücke inHolz-Beton-Verbundbauweise. Tagungsband Dresdner Brü-ckenbausymposium 2009, S. 287–296.

[9] FRANKE, S.: Zur Beschreibung des Tragverhaltens von Holzunter Verwendung eines photogrammetrischen Messsys-tems. Dissertation, Bauhaus-Universität Weimar, 2008.

[10] RAUTENSTRAUCH, K.; HÄDICKE, W.; KÄSTNER, M.: Contact-less Measurement with Close-Range Photogrammetry(CRP). COST Action: FP1004 Connections and Reinforce-ment Conference, Proceedings of the final Workshop(2012). Zagreb, Kroatien.

[11] RAUTENSTRAUCH, K.; FROBEL, J.; JAHREIS, M.; KÄSTNER,M.; HÄDICKE, W.; OPPEL, M.; SCHMIDT, H.: Entwicklungeines Hochleistungsverbundsystems aus Kunststoffen undHolz. Sachbericht zum Kooperationsprojekt 2008-VF-0035,Weimar, 2012.

AutorenProf. Dr.-Ing. Karl RautenstrauchDipl.-Ing. Martin KästnerDipl.-Ing. Markus JahreisDipl.-Ing. Wolfram HädickeBauhaus-Universität WeimarFakultät BauingenieurwesenInstitut für Konstruktiven IngenieurbauProfessur für Holz- und MauerwerksbauMarienstraße 13 A, 99423 [email protected]

7 Fazit/Ausblick

Im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen wurdendie Grundlagen für die baupraktische Anwendung desentwickelten Hochleistungsverbundträgersystems ge-schaffen. Neue Anwendungsfelder werden vor allem imNeubau von Ingenieur- bzw. Infrastrukturbauwerken(Straßen-, Fußgänger-, Grünbrücken etc.) aber auch imHochbau und der Sanierung gesehen (hochbelasteteHolzsonderkonstruktionen, Unter- und Überzüge, Ab-fangträger etc.). Der High-Tech Timber Beam ist dabeivor allem für Anwendungen interessant, bei denen beigeringer Bauhöhe hohe Ansprüche im Grenzzustand derGebrauchstauglichkeit gestellt werden. Zudem ergebensich neue Anwendungschancen überall da, wo der nach-wachsende Rohstoff Holz als ökologische Alternative zuden bislang noch das Marktgeschehen dominierendenMaterialien Stahl oder Beton eingesetzt werden soll. Einunter diesen Gesichtspunkten sehr interessantes Anwen-dungsgebiet sind insbesondere Holz-Beton-Verbundstra-ßenbrücken. Dabei schützt die gleichzeitig als Fahrbahnsowie Obergurt der hybriden Hauptträger dienendeStahlbetonplatte die Holzträger vor Witterungseinflüs-sen. Nach intensiver Forschungstätigkeit am Institut derAutoren konnte im Jahr 2008 mit der Birkbergbrücke

das erste derartige für den Schwerlastverkehr freigege -bene Brückenbauwerk Deutschlands realisiert werden[6 bis 8]. Durch den Einsatz von blockverleimten hybri-den Hochleistungsträgern, wie sie in diesem Beitrag vor-gestellt werden, als Haupttragglieder in derartigen Holz-Beton-Verbundbrücken, können Leistungsfähigkeit undKonkurrenzfähigkeit dieser Bauweise zukünftig noch er-heblich gesteigert werden. Weiterführende Forschungs -arbeiten werden daher darauf abzielen, die Verbundfugezum Beton sowie wichtige Detailpunkte (Auflagerbe -reiche, Schubverstärkungen, Anschlüsse) weiter zu opti-mieren.

Danksagung

Die wesentlichen Ergebnisse der hier vorgestellten Unter-suchungen wurden im Rahmen eines vom Freistaat Thü-ringen aus Mitteln des europäischen Fonds für regionaleEntwicklung (EFRE) geförderten Verbundforschungspro-jektes der Professur Holz- und Mauerwerksbau der Bau-haus-Universität Weimar und der BENNERT GmbH er-zielt [11]. Im Namen aller Projektpartner bedanken sichdie Autoren herzlich für die gewährte finanzielle Unter-stützung.


26 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 90 (2013), Heft 1

DOI: 10.1002 / bate.201330024

BERICHTStephan Ott, Stefan Loebus, Stefan Winter

Vorgefertigte Holzfassadenelemente in derenergetischen Modernisierung

1 Allgemeines

Die Vorfertigung, die im Holzbau seit mehr als einer De-kade durchgängig ist, bringt einen Innovationsschub indie Modernisierung von Bestandsbauten. In diesem Bei-trag werden die Umsetzungsstrategien und Lösungen des„anderen Bauprozesses“ anhand der realisierten Moder-nisierung eines sechsgeschossigen Mehrfamilienhausesaufgezeigt (vgl. Ablaufdiagramm, Bild 2).

Die TES EnergyFacade verwendet vorgefertigte, großfor-matige Holzrahmenbauelemente zur Verbesserung derthermischen Eigenschaften bestehender Außenwändeoder es kann bestehende Fassadensysteme von Skelett-bauten durch neue, thermisch optimierte Holzelementeersetzen. Die gedämmten Elemente werden dabei alsneue Fassadenhaut vor die bestehende Tragstruktur ge-setzt. Aufgrund der selbsttragenden, beidseitig beplanktenHolzrahmenstruktur im Inneren der Elemente kann fastjedes erdenkliche Fassadenbekleidungsmaterial für dieOberfläche eingesetzt werden.

Die Holzrahmenstruktur als Kern des TES-Elementsübernimmt diverse technische Funktionen. Sie mussTragaufgaben übernehmen und alle bauphysikalischenFunktionen einer Außenhülle erfüllen – Wärme-, Feuch-te-, Brand- und Schallschutz. Baukonstruktiv bildet dieaußenseitige Beplankung des Kerns, in Abhängigkeit vomBekleidungssystem, meist auch die zweite wasserführen-de Ebene wie auch die winddichte Ebene der Fassade.Die erste wasserführende Ebene wird in der Regel vonder Fassadenbekleidungsschicht gebildet. Die Beplan-kung der Rückseite dient als Abschluss der gedämmtenGefache und ist als luftdichte Ebene ausgebildet. Da-durch können übliche Risse und Leckagen in Bestandsau-ßenwänden die TES Fassade nicht durch Konvektionschädigen und die Gebäudehaut wird insgesamt effizientluftdicht geschlossen. Ergänzt wird der TES Fassadenauf-bau durch eine dickenvariable Schicht auf der Elemen-trückseite. Sie muss den notwendigen Ausgleich zur un-ebenen, bestehenden Fassade hohlraumfrei leisten. Siekann aus weichem Dämmmaterial oder Einblasdämm-stoffen bestehen. Die Einbringung der Ausgleichdäm-

Die Vorfertigung, eine im Neubau im Holzbau gängige Praxis,benötigt die Implementierung neuer Methoden, wenn sie aufdie Modernisierung von Bestandsbauten übertragen wird.Daran forscht seit 2008 ein internationales Konsortium in denProjekten TES EnergyFacade und smartTES. Die TES-Fassaden -elemente für die energetische Modernisierung der Gebäude-hülle aus vorgefertigten Holzelementen werden seither in meh-reren Demonstrationsvorhaben in ihrer Anwendbarkeit erprobt,zudem werden Lösungen für spezifische Problemstellungenentwickelt. Der erste Schritt war die Definition eines integrati-ven Arbeitsprozesses von der Planung, dem digitalen Aufmaß,über die Vorfertigung zur Montage. Im Besonderen galt es denVerbindungs- und Anschlusspunkt der Fassadenelemente hin-sichtlich des Montage- und Tragverhaltens zu entwickeln. Wei-tere Lösungen betreffen den Brandschutz, das thermisch-hy-grische Verhalten unter besonderen Klimabedingungen, die In-tegration konstruktiver und anlagentechnischer Komponenten,den Umgang mit bestehenden Bautypen und der ökologischenQualität im Rahmen der Nachhaltigkeit. In diesem Beitrag wirddie praktische Anwendung am Beispiel der Modernisierungeines sechsgeschossigen Mehrfamilienhauses im Detail erläu-tert.

Keywords: Energieeffizienz; Sanierung; Fassaden; Holzbau; Vorfertigung;Brandschutz; Baukonstruktion; Gebäudehülle; Nachhaltigkeit; Umnutzung;Wiederverwendung

Prefabricated wooden façade elements for energy efficientretrofitPrefabrication, a well-known concept in new timber construc-tion – still needs the implementation of new methods in order tobe applied in refurbishment projects. TES Energy Façade andthe follow-up smartTES, two international research consortia,work on this idea since 2008. Since then the TES façade ele-ments for energy efficient retrofit of the building envelope withprefabricated timber-based elements are demonstrated in sev-eral projects. A first milestone was the definition of an integrat-ed work process starting from planning, digital survey, prefabri-cation and assembly. A key feature was the development of thejoints of façade elements for certain assembly routines andstructural properties. Further solutions are dealing with firesafety, thermal and moisture behavior in specific climate con -ditions, the integration of other components and building services, the adaption to existing building types, and the eco-logic quality for sustainability. This report shows the applica-tion of TES in a refurbishment of a six storey dwelling.

Keywords: energy efficiency; refurbishment; façade construction; timberconstruction; prefabrication; fire safety; building envelope; sustainability;conversion; reuse

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S. Ott, S. Loebus, S. Winter: Prefabricated wooden façade elements for energy efficient retrofit

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mung ist eine diffizile Aufgabe und kann nur auf der Bau-stelle erfolgen, da Feuchte und mechanische Einwirkungbei Lagerung und Transport der Elemente nicht ausge-schlossen werden können.

2 Objekt

Die Wohnanlage der Augsburger Wohnungsbaugesell-schaft WBG liegt an der östlichen Anbindung des Stadt-teils Hochzoll an das Augsburger Stadtzentrum. Durchihre Höhe und die Orientierung parallel zum Straßen-raum, ist sie ein bedeutendes stadträumliches Element.Dies begründet unter anderem, warum der Bauherr einProjekt mit hoher Außenwirkung umsetzen wollte, wel-ches in seiner Erscheinung und Gestaltung über die Stan-dards im mehrgeschossigen Wohnungsbau hinausgeht(Bild 1). Die Wohnanlage aus den frühen 1970er Jahrenbesteht aus einem sechsgeschossigen Hauptbau undeinem weiteren, dreigeschossigen Bau. Die funktionalenQualitäten des Wohnbaus sind, gemessen an heutigenMaßstäben, noch immer sehr gut und bedürfen keinerAnpassung an heutige Wohnformen. Es gibt eine Mi-schung aus großen und kleinen Wohneinheiten, die Woh-nungen selbst haben ausreichend großzügig geschnitteneRäume. Alle Wohnungen haben Südbalkon. Der einzigewesentliche funktionale Mangel ist die Erschließung derLaubengänge im sechsgeschossigen Gebäude über einenAufzug, welcher an den Zwischenpodesten der Treppeanhält, so dass kein stufen- und barrierefreier Zugang zuden Wohnungen möglich ist.

Technisch sind die Mängel zahlreicher und tiefgrei -fender. Die Gebäudehülle befindet sich insgesamt ineinem reparaturbedürftigen Zustand. Der Wärme- undFeuchteschutz entspricht nicht mehr den heutigen An -forderungen. Die Bauteilaufbauten von Außenwandund Kellerdecke weisen Mängel auf. Das Dach sowiedie Fenster hatte die WBG vor kurzer Zeit saniert. DieseKonstellation trifft man bei der energetischen Sanie-rung häufiger, die Konsequenzen für die vorgestellte Methode der Fassadenmodernisierung werden noch imEinzelnen diskutiert. Es gibt große Wärmebrücken anLaubengängen und Balkonen, welche nahtlos in die De-ckenkonstruktion eingebunden sind und nicht wärme-technisch entkoppelt wurden. Die Laubengänge sinddurch den Einsatz von Tausalz stark beschädigt undmüssen im Zuge einer Betonsanierung instand gesetztwerden.

Die Gebäudetechnik stammt weitestgehend aus der Er-bauungszeit und ist entsprechend ineffizient, schadhaftund überholungsbedürftig. Die bisherige Heizanlage miteiner Ölfeuerung wird im Zuge der Sanierung durcheinen Holzpelletheizkessel ersetzt, wobei die Heizleitun-gen und die Radiatoren in den Wohnungen erhalten blei-ben. Die bauzeitlichen Bäder der Bewohner werden kom-plett entkernt und saniert. Im Zuge der Badsanierungwerden alle Leitungen in den zentralen Versorgungs-schächten erneuert. Die Abluftanlage für die innenliegen-

den Bäder und die Küchen müssen ausgetauscht werden.Die Änderung der Erschließung der Laubengänge gehtmit dem Ersatz der Aufzugsanlagen einher. Die Innensa-nierung der Bäder plant und steuert die WBG selbst, dasie die Risiken des Sanierungsprozesses im bewohntenZustand kennt und mit eigener Bauleitung vor Ort dieMieter sehr gut betreuen kann. In einem Ideenwettbe-werb der Obersten Baubehörde des Freistaats Bayernwurde der Entwurf und das Objekt als Demonstrations-vorhaben für das e% Forschungsprojekt ausgewählt. [1]Außerdem ist das Gebäude Teil des europäischen For-schungsprojektes E2ReBuild, innerhalb dessen es einesvon sechs Demonstrationsvorhaben zur Industrialisie-rung der energetischen Gebäudemodernisierung großermehrgeschossiger Wohnungsbauten darstellt. [2] DasMaßnahmenpaket der Architekten und Planer umfassteine komplette Erneuerung der Gebäudehülle, Erschlie-ßung mit Laubengängen und Aufzug. Aufgrund seiner Er-fahrung in mehreren Forschungsprojekten schlug der Ar-chitekt den Einsatz der vorgefertigten TES EnergyFacadevor. [3]

3 Die TES Methode in der digitalen Kette

3.1 Bestandsaufnahme

Eine umfassende Bestandsaufnahme klärt die Befesti-gungssituation am Bestand. Hierfür werden in Augsburgmehrere Untersuchungsfenster in den kritischen Berei-chen der bestehenden Außenwand geöffnet. Der Aufbauder Außenwand, die Einbindung der Decken, der Aufbaudes Sockels und der Kellerdecke, die Gründung und dieSonderbauteile, wie Laubengänge, Balkone usw. werdenuntersucht. Die Außenwände des Bestandsgebäudes be-stehen hauptsächlich aus nichttragendem Mauerwerk ausBetonhohlblocksteinen. Das Gebäude ist unterkellertund auf Streifenfundamenten gegründet. Die Deckenla-gen sind in Stahlbeton ausgeführt. Neben der Ermittlungder verwendeten Baumaterialien werden Auszugsversu-che an Betonwänden und Deckenstirnseiten durchge-führt. Die Geometrie des Baukörpers und der Bestands-fassade stammt in der Entwurfs- und Genehmigungspla-nung von Bestandsplänen, deren Aktualität in situgeprüft wird.

Bild 1 Das Gebäude a) vor und b) nach der ModernisierungBuilding a) before and b) after modernization

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a) b)

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S. Ott, S. Loebus, S. Winter: Vorgefertigte Holzfassadenelemente in der energetischen Modernisierung

3.2 Aufmaß

Zu Beginn der Arbeitsvorbereitung hat der Holzbauun-ternehmer die gesamten Fassaden mit einer „intelligen-ten“ Totalstation vermessen, vgl. Bild 3. Die Totalstationerfasst alle relevanten, diskreten Punkte auf der Fassademit dem Laser der Totalstation berührungslos. Dazu ge-hören alle Gebäudekanten, sowie Fassadenöffnungen,die Tiefenlage der Bestandsfenster, alle Anbauteile, sämt-liche Höhen des Geländes am Sockel, von Deckenhöhen,über Balkonhöhen bis zu den Traufkanten. Über eineSchnittstelle werden die Messdaten direkt in dieCAD/CAM Holzbausoftware übernommen. Somit er-stellt das Vermessungsteam des Holzbauers bereits vorOrt das dreidimensionale Bestandsmodell, vgl. Bild 4.

Da Bestandsfassaden immer Unebenheiten aufweisen,wird ein gleichmäßiges Aufmaßraster über die Oberflächegelegt, vgl. Bild 5. Die Totalstation scannt automatisch de-finierte Ausschnitte im Sichtfeld der Optik in einem wähl-baren Rasterabstand (100 bis 500 mm). Dadurch entstehteine dreidimensionale Punktwolke, die eine ähnliche Präzision wie ein 3D-Laserscan aber eine wesentlich ge-ringere Auflösung hat und längere Zeit zur Erfassung be-nötigt. [4]

Im Zuge der Arbeitsvorbereitung richtet der Holzbauerdie plane Elementrückseite der TES Fassade an derPunktwolke aus und plant die Elemente mit ihren Stö-ßen, Fassadenöffnungen etc. auf der Basis des präzisen,digitalen Aufmaßes.

3.3 Fassadenelement

Der Aufbau des TES-Elements hat seinen Ursprung imHolzrahmenbau. Ständer aus Vollholz werden in einem

Abstand von 625–833 mm angeordnet und stoßen ortho-gonal an Schwelle (unten) und Rähm (oben), ebenfallsaus Vollholz. Innenseitig wird eine OSB-Platte aufge-bracht, außenseitig, aus Brandschutzgründen, eine Gips -

Bild 2 Ablaufdiagramm des TES ModernisierungsprozessesFlow diagram of the TES modernization process

Bild 3 3D-Totalstation mit direkter Notebook-Anbindung3D totalstation connected with notebook

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Bild 4 3D-Produktmodell als Ergebnis der Totalstation-Messung3D product model resulting from the totalstation measurements

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faserplatte. Das Gefach wird ausgedämmt. Das größte Ele-ment in diesem Bauvorhaben misst hierbei 11,2 × 3,2 m.

Das System aus Holzrahmenbauelementen ermöglichtselbsttragende Fassaden. Darüber hinaus können tragen-de Bauteile wie Balkone, Raumerweiterungen, Dachauf-stockungen im gleichen System hergestellt werden.

Im TES-Element sind alle Fassadenkomponenten wie dieFenster in der Regel ab Werk integriert, siehe Bild 6. Dashat den Vorteil der besseren Fertigungskontrolle und ver-einfachter Baustellenabläufe. Trotzdem bedeutet dasFenster den komplexesten Anschluss an den Bestand. DieFenster können in unterschiedlicher Konfiguration als Er-satz für die Bestandsfenster eingebaut sein. Es kann auchnur ein ergänzendes Fenster im TES integriert sein, dasdas vorhandene Fenster zum Kastenfenster aufwertet undseine thermischen und akustischen Eigenschaften verbes-sert. Diese Lösung ist bei noch jungen Bestandsfensternguter Qualität eine wichtige Option, beschleunigt siedoch den Bauablauf erheblich und verringert Störungender Bewohner. Der Anschluss von Elementöffnung an dieBestandsöffnung wird mit Folien luftdicht ausgeführt.Beim Bauvorhaben Grüntenstraße wurden Holz-Alumi-nium-Fenster mit Dreischeiben-Wärmeschutzverglasungund einem Uw = 0,9 W/m2K in die Holzrahmenkonstruk-tion eingebaut und die Bestandsfenster entfernt. Bei groß-flächiger Verglasung, wie sie vor dem neu geschaffenenWintergarten anstelle des Bestandsbalkons ausgeführtwurde, musste das Rähm als Brettschichtholz-Balken unddie verbleibenden Ständer durch die reduzierte Anzahlals Stützen ausgebildet werden, vgl. Bild 6. Die Fassaden-

bekleidung aus einer hinterlüfteten, überfälzten Schalungaus weiss lasierten, sägerauhen Brettern wurde ebenfallsim Werk montiert.

3.4 Lastabtrag

Die TES-Fassade im Augsburger Beispiel wiegt über -schlägig 80 kg pro 1 m² Wandfläche, ohne Fenster undVerglasungen. Ein dickenäquivalentes WDVS wiegt umdie 30 kg/m². Da das Biegemoment aus der Exzentrizitätdes Fassadeneigengewichts nicht in die Bestandsdeckeeingebracht werden kann, wird die vertikale Beanspru-chung aus dem Eigengewicht der TES-Fassade über ihreHolzrahmenkonstruktion in Gründungsbauteile in Formdurchgehender Betonscheiben vor der Kelleraußenwandbis zu den Bestandsstreifenfundamenten abgetragen. DieVerbindung mit dem Bestand erfolgt über einzelne Anker,die in die Bestandsdecke eingebracht werden, welche ho-rizontale Beanspruchungen (hauptsächlich aus Windein-wirkung) abtragen.

3.5 Brandschutzanforderungen

Das Gebäude befindet sich nach bayerischer Bauordnungin der Gebäudeklasse 5. Das TES-Kernelement wird alsnichttragender Teil einer Außenwand klassifiziert und hatdamit die Bauteilanforderung W30-B (E30(i→o), EI30-ef(o→i)) oder „nichtbrennbare Baustoffe“ zu erfüllen.Durch den Einsatz von normalentflammbaren Baustoffen(B2) im Gefach des TES-Elements ist eine Kapselung desFassadenelements aus Bestandswand und Gipsfaserplat-ten notwendig. Hierzu wurde das TES-Kernelement in-nerhalb des Forschungsprojekts smart TES in einem20-minütigen Realbrandversuch erfolgreich geprüft, vgl.Bild 7.

Nach Art 26 Abs. 3 der Bayerischen Bauordnung mussdie Außenwandbekleidung in dieser Gebäudeklasseschwerentflammbar (B1) sein. Um dem gewünschten Ein-satz einer Holzbekleidung (normalentflammbar) nachzu-

Bild 5 Messung diskreter Punkte (links) und Scannen der Oberfläche mitdefiniertem Raster (rechts)Measuring of discreet points (left) and scan of surface area in defined step width of grid (right side)

Bild 6 Montage eines TES-ElementsMounting of a TES-element

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kommen, musste eine Abweichung auf Basis folgenderSchutzziele beantragt werden:

– Bei einem Brand an der Gebäudeaußenwand darf esvor dem Löschangriff der Feuerwehr nicht zu einerBrandausbreitung über mehr als zwei Geschosse ober-halb der Brandetage kommen. Seitlich und nachunten darf es zu keiner selbstständigen Brandausbrei-tung außerhalb des Primärbrandbereiches kommen.

– Ein Abfallen großformatiger Bauteile ist auszuschlie-ßen.

– Die Fassade muss in allen Bereichen löschbar sein.

Die Erfüllung der Schutzziele konnte auf Basis von veröf-fentlichten Ergebnissen, die im Rahmen des HTO-Teilpro-jekts 2 (Brandsicherheit mehrgeschossiger Holzbau) zuorginalmaßstäblichen Realbrandversuchen an Holzfassa-denbekleidungen erarbeitet wurden, nachgewiesen wer-den [5]. Wesentliche Kompensationsmaßnahme ist hier-bei der Einbau von horizontalen, geschossweise eingefüg-ten Brandsperren aus 1,5 mm dickem Blech.

3.6 Im Detail

Das in Bild 8 dargestellte Konstruktionsdetail kann alsein wesentlicher Knotenpunkt der TES-Fassade verstan-den werden. Hier müssen mehrere Funktionen und An-forderungen auf einmal erfüllt werden:

– Exzentrizitätsfreie Weiterleitung der vertikalen Kräfteaus dem Eigengewicht der Fassade

– Horizontale Verankerung des Fassadenelements insBestandsgebäude

– Ausgleich der Unebenheiten in der Bestandswand– Vermeidung von Wärmebrücken– Unterbindung der Brandweiterleitung– Ausbildung einer geschlossenen, äußeren, nichtbrenn-

baren Kapselung des TES-Kerns

– Geschlossene wasserführende Ebene– Minimierung des Herstellungsaufwandes– Minimierung des Montageaufwandes zum Fügen und

Anbringen der Fassadenelemente. Beachtung desMontageablaufs.

– Rückbaubarkeit

Während die TES-Fassaden auf +/– 2 mm genau gefertigtwerden, weist die Bestandswand Tiefenunterschiede vonbis zu 80 mm auf. Um diese Unebenheiten zu überbrü-cken, bedarf es eines Koppelkantholzes, über welcheszum einen eine saubere Verankerung in den Bestand her-gestellt und zum anderen dem TES-Element eine ebeneAnschlagsfläche geboten werden kann. In der Montageist es möglich, die Fassadenelemente an dem Koppelkant-holz auszurichten und mittels selbstbohrender Holz-schrauben zu fixieren. Um Exzentrizitäten der horizonta-len Verbindungsmittel zu vermeiden und den Verbin-dungsknoten verhältnismäßig klein zu halten bietet essich an, den Elementstoß auf Höhe des Koppelkantholzeszu platzieren. Bei der Konstruktion des Elementstoßeswurde sich am Prinzip der Nut-und-Feder-Verbindungorientiert. Die Nut besteht aus der Gipsfaserplatte unddem Rähm des unteren Elements, die Feder der Schwelledes einzusetzenden Elements. So kann das obere TES-Element passgenau auf das untere TES-Element gestelltwerden, ohne dass größere Justagearbeiten anfallen unddennoch ein kraftschlüssiger Kontaktstoß zur Über -tragung vertikaler Kräfte entsteht. Zur Ableitung der horizontalen Kräfte werden jeweils das Rähm und dieSchwelle der Fassadenelemente mit dem Koppelholz verschraubt. Durch diese Konstruktionsart können kriti-sche Wärmebrücken im Verbindungsbereich umgangenwerden.

Um die geschlossene Kapselung zu gewährleisten, ist derStoß der Gipsfaserplatten mit den Verbindungshölzernhinterlegt und wird zusätzlich verfugt. Das Blech derBrandsperre wird leicht oberhalb der Verbindung ange-

Bild 7 Kern des TES-Fassadenelements a) während und b) nach einem20-minütigen RealbrandversuchTES-fasçade core element a) during and b) after a large scalefiretest lasting twenty minutes

Bild 8 Vertikalschnitt durch einen horizontalen Elementstoß: (1) Geschoss-decke, (2) Bestandswand, (3) Koppelkantholz, (4) Rähm, (5) Schwelle,(6) BrandschutzblechVertical section through horizontal element joint: (1) ceiling, (2) existing wall, (3) docking timber, (4) wall-plate, (5) sill-beam,(6) fire safety steel sheet

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ordnet, um die horizontale Verschraubung der Schwellemit dem Koppelkantholz durch das gesamte Bauteil hin-durch nicht zu behindern.

3.7 Modernisierungsprozess

Der Planungs-, Arbeitsvorbereitungs- und Montagepro-zess im Beispiel unterscheidet sich vom Anbringen eineskonventionellen Wärmedämmverbundsystems auf derFassade, vgl. Bild 2. Prinzipiell ist durch die Variations-möglichkeit der Fassadenoberfläche, der Raumerweite-rung (Loggien, Balkone, Wintergärten) und der Integrati-on von Gebäudetechnik eine Vielfalt an Erscheinungs-und Ausführungsformen der Fassade gegeben, der plane-risch begleitet werden muss. Die Vorfertigung führt zueiner verlängerten Planungszeit. Aus Bestandsaufnahmeund Vorfertigung resultieren weitere planerische Arbei-ten, die die Bauherren mit ungewohnt langen Planungs-zeiten konfrontieren. Andererseits wird durch die Vorfer-tigung viel Arbeit von der Baustelle in qualitätsüberwach-te, trockene, externe Fertigungsstätten verlagert. Auchhier gibt, wie in anderen Beispielen, die Art der Fassaden-bekleidung den Ausschlag über die Länge der Montage-und Gesamtbauzeit. Putze oder Anstriche sind sehr starkwitterungsabhängig, so dass in der kälteren Jahreszeitunter Umständen mit längeren Gerüststandzeiten gerech-net werden muss.

3.8 Fassadenvorfertigung

Wie bereits in Teilen beschrieben und in Bild 10 zusehen, wird das gesamte Fassadenelement mit Aus -nahme der Ausgleichs- und Koppelschicht im Werk vorgefertigt. Dabei spielt das genaue Aufmaß genausoeine Rolle wie früh getroffene Entscheidungen hinsicht-lich der tatsächlichen Ausführung wie z. B. des Fas sa -den bekleidungsmaterials, denn ein hoher Vor fer tigungs -grad schließt in-situ Entscheidungen weitestgehend aus.

Auf Grundlage des 3D-Volumenmodells und der genauerfassten Oberfläche modelliert der ausführende Zimme-reibetrieb die Fassadenelementkonstruktion ebenfalls in3D, vgl. Bild 9. Neben der genauen Anpassung an den Be-stand können kritische Überschneidungspunkte ausge-macht und genaue Bauteilmaße erstellt werden, die in di-rekter Anbindung an CNC-Maschinen einen passgenauenZuschnitt der Bauteile ermöglichen. Das manuelle Zu-sammenfügen der Bauteile wird durch eine automatischeNummerierung erleichtert.

3.9 Vorbereitung des Bestandes für die Montage

Bevor die vorgefertigten TES-Elemente am Gebäudemontiert werden können, müssen folgende Arbeiten vorOrt durchgeführt werden:

– Herstellung der Stahlbetonfundamente– Herstellung eines umlaufenden, mit dem Montagezu-

stand der Fassade mitwachsenden Gerüsts– Anbringen und lasergestützts Positionieren der Kop-

pelhölzer– Entnahme der Bestandsfenster kurz vor der Montage

des Wandelements. Idealerweise geschieht die Ent-nahme und das Stellen des Elements innerhalb einesTages.

– Nach dem Ausbau der bestehenden Fenster muss dieLaibung in der Bestandsaußenwand hergerichtet wer-den. Der Anschluss zum Bestand muss luftdicht ausge-führt werden und die fertige Laibungsoberflächedurch einen Trockenputz hergestellt werden.

3.10 Montage der Elemente

Eine horizontale Anordnung der Fassadenelemente er-spart ein aufwendiges Drehen der Elemente aus derTransportlage. Über einen Kran wird das neue Elementam Fußpunkt in die vorgesehenene Nut eingelassen.

Bild 10 Vorfertigung im Betrieb eines TES-ElementsPrefabrication of a TES-element

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Bild 9 In der Arbeitsvorbereitung erstelltes 3D-Modell der Fassadenkon-struktion3D-model of the façade element construction

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rung mit TES-Elementen durchgeführt, bei der die zentra-le mechanische Wohnungslüftung mit WRG die Zuluftlei-tungen zu den einzelnen Wohneinheiten in die Fassaden-elemente integriert. Die Zentraleinheit befindet sich aufdem Dach des viergeschossigen Gebäudes. Von dort wer-den die Leitungen in einer Parallelschaltung über dieTES-Fassade in das jeweilige Geschoss geführt (vgl. Bild11). Um aufwendige Rohrverbindungen zwischen den ho-rizontalen Stössen zweier TES-Elemente zu vermeidenwurde ein vertikales Elementlayout bevorzugt. So müssenwährend der Montage die integrierten Rohre mit einemNenndurchmesser von 120 mm nur an den Ein- und Aus-gangspunkten angeschlossen werden. Zur Montage muss-ten die 12,0 m langen Elemente mittels eigens entwickel-ter Kran- und Hebetechnik aus ihrer horizontalen Trans-portlage in eine vertikale Montagelage gebracht werden,siehe Bild 11.

5 Ausblick

Die TES-Elemente lassen sich nicht nur in der Fassaden-fläche anwenden. Die Vorteile der räumlichen Erweite-rung von 50er Jahre Bauten mit beengten Minimalgrund-rissen mit vorgefertigten Holzelementen liegen auf derHand und ermöglichen eine langfristige Weiternutzungdes Bestands. Dadurch können mancher Altbau vor demAbbruch bewahrt und wertvolle Ressourcen erhalten wer-den. Ein weiteres Einsatzfeld für eine Fassadenmoderni-sierung mit integrierten Haustechnik kann in der Umnut-zung von Bürobauten ergründet werden. Eine Konversi-on in Wohnungen ist nicht immer einfach und meistkostspielig, da zahlreiche Ver- und Entsorgungssträngeeines Wohngebäudes im Bürobau fehlen. Dezentrale In-stallationen in Fassadenelementen ermöglichen die Ver-sorgung von Bereichen, die zu weit von den Vorsorgungs-kernen entfernt sind.

Rähm und Schwelle werden jeweils von außen mit demKoppelkantholz verschraubt. Nachdem die Fensterlai-bung in einer Kombination aus herausgeführter Gipsfa-serplatte, Folie und Spachtelmasse von Innen heraus her-gestellt wurde, kann die Ausgleichsschicht über Öffnun-gen in den Koppelkanthölzern mit Zellulose ausgeblasenwerden. Die Montage einer großen Gebäudewand wie imbeschriebenen Beispiel kann innerhalb von zwei Wochenfertiggestellt werden. Mit einem Schlussanstrich für dieHolzbekleidung und einer Entfernung des Gerüsts ist dieMaßnahme abgeschlossen.

4 Räumliche Erweiterungen

Neben einer Erneuerung der Gebäudehülle konnten mitdem vorgefertigten Holzrahmensystem relativ einfachräumliche Erweiterungen vorgenommen werden.

4.1 Wintergärten und Balkone

Die bisherigen, thermisch nicht entkoppelten, Südbalko-ne werden nun von der Gebäudehülle umschlossen undbieten den Bewohnern zusätzlichen Wohnraum in Formvon Wintergärten. Ergänzend werden seitlich der Winter-gärten neue Balkone angeordnet. Um großflächige Fens-ter integrieren zu können, wurden die Brüstungen des Be-standsbalkons entfernt. Die Bodenplatte des Balkonswird durch eine Brettsperrholzplatte hergestellt, derenAuflager rückseitig in der TES-Fassade eingefügt sind undfrontseitig auf einem Brettschichtholzbalken aufliegen,welcher wiederum in die TES-Fassade geführt wird. Dienotwendigen Stützen werden in die TES-Fassade inte-griert.

Da die neuen Balkone nicht als Teil des zweiten Rettungs-weges bzw. notwendigen Flures ausgebildet wurden, be-steht keine Anforderung an den Feuerwiderstand der Bal-konkonstruktion (FO).

4.2 Integration von Versorgungsleitungen

Im ersten Konzept des Augsburger Beispiels war ange-dacht, Haustechnik in die Fassade zu integrieren. Im wei-teren Planungsverlauf wurde aus Kostengründen jedochauf eine mechanische Zu- und Abluft mit Wärmerückge-winnung (WRG) verzichtet, so dass nur die vorhandenenAbluftanlagen erneuert werden musste. Dass die Integra-tion von Haustechnik ein umsetzbares Konzept ist, habendie finnischen Partner von TES EnergyFacade gezeigt. Imfinnischen Riihimäki wurde eine Bestandsmodernisie-

Bild 11 TES-Element mit a) eingebauten Lüftungsrohren; b) zur Montagewerden die Bauteile in Position gebrachtTES-element with a) integrated ventilation duets; b) the parts arebrought into position for the assembly

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Literatur

[1] e%-Modellvorhaben: Energieeffizienter Wohnungsbau.http:// www.experimentellerwohnungsbau.bayern.de/pdf/

ew _projektuebersicht.pdf. Oberste Baubehörde im Bayeri-schen Staatsministerium des Innern, Abteilung Wohnungs-

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wesen und Städtebauförderung, Sachgebiet Technische An-gelegenheiten des Wohnungsbaus und ExperimentellerWohnungsbau.

[2] E2ReBuild: Industrialised energy efficient retrofitting of re-sidential buildings in cold climates, http://www. e2rebuild.eu. Laufzeit von 01/2011 bis 06/2014, gefördert von der EUim 7. Forschrungsrahmenprogramm.

[3] TES EnergyFacade: TES EnergyFaçade –prefabricated tim-ber based building system for improving the energy efficien-cy of the building envelope. http:// www. tesenergy facade.com. Laufzeit von 01/2008 bis 12/2009, gefördert vomBMBF, vertreten durch PTJ.

[4] LARSEN, K. E.; LATTKE, F.; OTT, S.,WINTER, S.: Surveyingand digital workflow in energy performance retrofit projectsusing prefabricated elements, Automation in Constructionvol. 20, no. 8, pp. 999-1011, 2011.

[5] MERK, M.; WINTER, S.: Brandsicherheit mehrgeschossigerHolzbau. HTO Teilprojekt 2 (2008).

AutorenDipl.-Ing. Stefan Loebus, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl fürHolzbau und Baukonstruktion

Dipl.-Ing. Stephan Ott, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Holz-bau und Baukonstruktion

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter, Ordinarius am Lehrstuhl für Holzbau undBaukonstruktion

Alle TU München, Arcisstraße 21, D-80333 München, Germany, http://www.hb.bv.tum.de, [email protected]

Eigentümer: WBG AugsburgArchitekten: lattkearchitekten, AugsburgTragwerksplanung und Brandschutzkonzept: bauart GmbH & Co. KG, MünchenHolzbau: Gumpp & Maier GmbH, Binswangen

Die Windenergie war Ende des Jahrs2011 mit 29 000 MW installierter Nenn-leistung bzw. 22 000 Windenergieanlagen(WEA) die tragende Säule der er -neuerbaren Energien in Deutschland.Steigende jährliche Energieerträge vonmodernen Windenergieanlagen verbes-sern die Wettbewerbsfähigkeit entschei-dend. An Land sind dabei Türme mit Nabenhöhen von über 100 m eineSchlüsseltechnologie. Fachleute erwar-ten, dass die Türme in Zukunft noch höher werden.

Eine sichere Unterkonstruktion, die inder Lage ist, den wechselnden Belastun-gen von Sturm, Frost und Nässe zu widerstehen, ist dabei zwingend notwen-dig. Immer größere Windkraftanlagenstellen die Fachleute bei der Bemessungder Tragstrukturen vor neue Herausfor-derungen. Mit der anstehenden Einfüh-rung der neuen Eurocodes im Jahr 2012

wurde auch eine Aktualisierung derDIBt-Richtline für Windenergieanlagen(WEA) erforderlich.

Die große Bedeutung dieser Themenspiegelt die 6. Fachtagung „Türme undGründungen bei Windenergieanlagen –Towers an Foundations for Wind EnergyConverters“ am 6. bis 7. März 2013 imHaus der Technik in Essen wider. Sievermittelt Fachwissen in Bezug auf dieunterschiedlichen Konstruktionen, Bau-grunduntersuchungen und Fundament-berechnungen. Spezielle Themen dabeisind Schalenstabilität, Ermüdungsnach-weise und konstruktive Details der Ver-bindungen. Sowohl Einwirkungen wieNachweise für Türme und Gründungenvon WEA werden durch die Aktualisie-rung der DIBt-Richtlinie WEA novelliertund im Rahmen diese Veranstaltung vor-gestellt. Die Praxis steht bei der Tagungim Vordergrund der Ausführungen. Zum

Thema Offshore wird ergänzend auchüber das Trag- und Ermüdungsverhaltenvon Grouted Joints berichtet.

Die Veranstaltung findet in Kooperationmit der Leibniz Universität Hannoverstatt. Geleitet wird die Tagung von Prof.Dr. PETER SCHAUMANN vom Institutfür Stahlbau der Leibniz UniversitätHannover.

Aufgrund der hohen Nachfrage aus demAusland wird die Veranstaltung mit Simultanübersetzung angeboten. Ein be-gleitende Fachausstellung rundet das Angebot ab.

Nähere Informationen erhalten Sie vonSABINE GEBAUER, Haus der Technik e.V.unter Tel. 0201/1803-329,[email protected] oder unterhttp://www.hdt-essen.de/windenergie

V E R A N S T A L T U N G S A N K Ü N D I G U N G

6. HDT Tagung: Türme und Gründungen bei Windenergieanlagen – Towers and Foundations for Wind Energy Converters

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DOI: 10.1002 / bate.201200065

BERICHTPeer Haller*, Robert Putzger, Jörg Wehsener, Jens Hartig

Formholzrohre – Stand der Forschung und Anwendungen

1 Einleitung

In [1] wurde erstmals die Herstellung eines tragendenQuerschnitts in einem thermo-hygro-mechanischen Ver-fahren vorgestellt. Grundlage hierfür ist die Betrachtungdes Holzes als zellulärer Polymerwerkstoff.

Der Porenanteil von Holz, der durch die Lumen der Zel-len gebildet wird, beträgt für heimische Holzarten mehrals 50 % [2]. Die chemische Zusammensetzung aus Zellu-lose, Hemizellulose und Lignin ermöglicht bei Wärmeund Feuchtigkeit eine Erweichung [3], sodass Holz querzur Faser auf die Hälfte seines Volumens verdichtet wer-den kann [4]. Dieser Vorgang geht mit Faltungen der Zell-wände einher, die bei geeignetem Prozessregime hinsicht-lich Temperatur, Feuchtigkeit und Verdichtungsgeschwin-digkeit nahezu schadensfrei und reversibel sind. Demverdichteten Material steht damit zur Umformung eineDehnung von 100 % zur Verfügung [5].

Bei der Herstellung von Formholzprofilen wird diese Ei-genschaft genutzt, indem zunächst Bohlen verdichtet undanschließend zu Platten verleimt werden. Die Plattenkönnen dann in Verdichtungsrichtung zu Profilquer-schnitten umgeformt werden (Bild 1), die bei gleichemMaterialeinsatz gegenüber Vollquerschnitten wesentlichhöhere Flächenmomente und Tragfähigkeiten aufweisen.

Neben dem sparsamen Materialverbrauch ermöglicht dieFormholztechnologie wegen der Verwendung dünnerPlatten auch die Nutzung kurzer Abschnitte aus Kronenvon Laubbäumen. Diese werden derzeit als Industrieholzoder als Brennholz genutzt. Angesichts begrenzter Holz-reserven und der Anforderungen des naturnahen Waldes,der künftig einen höheren Anteil von Laubbäumen auf-weist, eröffnet diese Technologie der Forstwirtschaft neueWege bei der Verfolgung ihrer Ziele: Wirtschaftlichkeitund Biodiversität.

Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Formholzprofilekönnen durch eine zusätzliche Bewehrung mit faserver-stärkten Kunststoffen verbessert werden [6]. Dabei ist der

Dieser Beitrag vermittelt eine Übersicht über den Stand derForschung zu Formholzrohren. Zu deren Herstellung werdenBohlen unter Hitze bis auf die Hälfte ihres Volumens verdichtet,in dünne Streifen aufgetrennt und zu einer Platte verleimt, der-gestalt dass die Verdichtung quer zur Faser und in der Ebeneder Platte verläuft. Anschließend wird diese bedampft und zueinem Rohr umgeformt, wobei man sich das Rückerinnerungs-vermögen des verdichteten Holzes zunutze macht. Wahlweisekönnen die Rohre später mit technischen Fasern verstärkt wer-den. Der Vorteil besteht darin, dass Profile verglichen mit Voll-querschnitten bei gleichem Materialeinsatz größere Flächen-momente und Tragfähigkeiten erreichen. Dieser Beitrag stelltVersuchsergebnisse zum Tragverhalten von Formholzrohrenbei Druck, Torsion und Biegung sowie zu deren Dauerhaftigkeitvor. Es wird gezeigt, dass äußerliche Verstärkungen aus Glas-oder Kohlefasern und Kunstharzen die Tragfähigkeit, Duktilität,Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit erhöhen. Ferner wirddie Umweltleistung des Formholzrohres am Beispiel einer Stüt-ze mit Ausführungen in Stahl und Stahlbeton verglichen. Letzt-lich werden potenzielle Anwendungen als Stütze, Mast oderRohrleitung aufgezeigt. Eine erste Realisierung – der Schafteiner Windkraftanlage – wird kurz vorgestellt.

Keywords Formholz; Rohr; Faserverstärkung; Tragverhalten; Druck; Biegung;Torsion; Dauerhaftigkeit; Windkraftanlage; Rohrleitung

Moulded wooden tubes – State of research and potentialfor applicationThis contribution gives an overview of the state of research oncircular moulded wooden tubes with optional fibre reinforce-ment. Moulded wooden tubes are produced by forming of pan-els, which were densified previously to about one half of theinitial volume transverse to grain. The resulting hollow sectionshave higher load-bearing capacities compared to solid sec-tions of the same material volume due to the larger moments ofinertia. This paper shows results of experimental investigationsregarding the load-bearing behaviour of wooden tubes undercompression, bending and torsion as well as the durability.Fibre reinforcements of glass or carbon and epoxy resin on theouter surface of the tubes increase the load-bearing capaci-ties, the ductility and the durability. Moreover, ecological as-pects of wooden tubes compared to steel and steel-reinforcedconcrete are pointed out. Finally, possible applications are addressed. A prototype of a wind energy plant with a shaft ofwooden tubes is briefly presented.

Keywords moulded wood; tubes; fibre reinforcement; load-bearing behavior;compression; bending; torsion; durability; wind turbine; water pipes

*) Corresponding author: [email protected]



P. Haller, R. Putzger, J. Wehsener, J. Hartig: Moulded wooden tubes – State of research and potential for application

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Wahl des Materials keine Grenze gesetzt. Glas-, Kohle-,Aramid- oder Naturfasern können eingesetzt werden.Glas bietet sich an, wenn die Maserung sichtbar bleibensoll. Die Orientierung der Bewehrung kann der Bean-spruchung angepasst werden, sodass sich die geringeSchub- und Querzugfestigkeit des Holzes kompensierenlässt. In der Regel kann die Tragfähigkeit der Profile be-reits durch ein geringes textiles Flächengewicht erheblichgesteigert werden.

Dieser Beitrag gibt eine Übersicht der Untersuchungenam Formholz hinsichtlich Tragverhalten, Dauerhaftigkeitund Umweltleistung. Zudem werden Anwendungsmög-lichkeiten dafür aufgezeigt.

2 Untersuchungen zum strukturellen Verhalten

In [7] wurden umfangreiche experimentelle Untersuchun-gen zur Bestimmung des Tragverhaltens unbewehrter undbewehrter Formholzrohe durchgeführt. Eine Zusammen-fassung erfolgt in den folgenden Abschnitten.

2.1 Längsdruckbeanspruchung

Das Tragverhalten von Formholzrohren unter axialerDruckbeanspruchung wurde in [7 bis 9] experimentellund rechnerisch untersucht. Das erheblich größere Flä-chenträgheitsmoment des Rohres ermöglicht im Ver-gleich zum Vollquerschnitt bei gleichem Materialeinsatzeine deutlich höhere Knicklast. Lokales Beulen der Rohr-wand konnte bei den relativ dickwandigen Rohren miteinem Durchmesser von 27,4 cm und einer Wanddickevon 1,9 cm rechnerisch ausgeschlossen werden, sodassentweder die Festigkeit des Holzes oder die Stabilität desStabes maßgeblich wurde. Der verwendete Versuchsauf-bau ist schematisch in Bild 2 dargestellt.

Die Untersuchungen zeigten, dass bereits unbewehrteFormholzrohre erhebliche Lasten abtragen können. DieRohre mit einer Länge von 2,5 m erreichten im Mittel vonacht Probekörpern eine Traglast von 564 kN (Bild 3), waseiner Druckspannung im Querschnitt von 42 N/mm2 ent-spricht. Das Tragverhalten ist linear-elastisch bis zum

Bruch; dieser erfolgt spröde und längs des Rohres, wenndie Spannungen in Umfangsrichtung die Querzugfestig-keit des Holzes überschreiten (Bild 4a).

Eine äußere Faserbewehrung erhöht die Querzugfestig-keit und damit die Traglast und sorgt für eine bessereDuktilität. Es wurden Faserverstärkungen aus E-Glas undKohle mit Feinheiten von 1200 tex bzw. 1600 tex unter-sucht, die in Winkeln von ±45°, ±85° oder ±7°/±45° zurRohrachse orientiert waren. Die Flächengewichte betru-gen bei E-Glas und Kohle 450 g/m2 bzw. 300 g/m2 je Fa-serwinkel. Der Faservolumengehalt kann verfahrensbe-dingt (Handlaminierung und Wickeln) mit ca. 33 % (E-Glas) bzw. 60 % (Kohle) abgeschätzt werden. Durch dieBewehrung wurden Laststeigerungen von über 50 % ge-genüber den unbewehrten Rohren erzielt (s. Bild 3). Dieim Winkel von ±45° bewehrten Rohre erwiesen sich alsbesonders duktil (s. Bild 4b), wenn auch der Unterschiedder Traglast gegenüber der Ausrichtung ±85° gering war.

Verdichten Auftrennen Verleimen Umformen

Bild 1 Verfahren zur Herstellung von Formholzrohren [5]Production process for moulded wooden tubes [5]

F/2 F/2

4,5 m1,75 m 1,0 m 1,75 m

F/2

F/2

1,75 m

F

2,5

m

+/-7°+/-45°+/-85°

Torsion:Längsdruck:

Biegung:

ε

u

ε

Innendruck:

pi

Polymer-beton

Bild 2 Schematische Versuchsaufbauten der experimentellen Untersu-chungen (F Kraft, pi Innendruck, u Verschiebung, ε Dehnung)Schematic test setups of the experimental investigations (F force,pi internal pressure, u displacement, ε strain)



P. Haller, R. Putzger, J. Wehsener, J. Hartig: Formholzrohre – Stand der Forschung und Anwendungen

Beim Versagen war in der Regel die Druckfestigkeit desHolzes längs zur Faser maßgeblich, was sich durch dieBildung von Druckfalten andeutete und schließlich zumEinknicken der Rohrwand führte.

Die Versuche zeigten, dass die hohe Querzugfestigkeitnach der Bewehrung zu einer signifikanten Steigerungder Traglast und der Duktilität führt. Die Unterschiedezwischen Glas und Kohle waren gering, da die Faserntrotz des geringen Verstärkungsgrades nur wenig bean-sprucht waren. Nach der Bewehrung erreichte die Quer-schnittsfestigkeit des Rohres Werte, die der Druckfestig-keit von faserparallelen Kleinproben entsprechen, sodassdie Tragfähigkeit nur durch eine starke Längsbewehrungweiter gesteigert werden könnte, wie sie in Bild 3 für denFall einer Kohlefaserbewehrung in ±7°-Richtung zu sehenist. Dabei versagte das Rohr an der Lasteinleitung infolgeder gestörten Umschnürung der auslaufenden Beweh-rungsfasern. Generell ist die Längsverstärkung jedochfragwürdig, da die gleiche Wirkung mit größeren Wanddi-cken wesentlich kostengünstiger erreicht werden kann.Die Bewehrung sollte daher ausschließlich zum Zweckder Erhöhung der kritischen Querzug- und Schubfestig-keit des Holzes erfolgen.

Zur Untersuchung der Robustheit der Rohre wurde derEinfluss eines 30 cm langen Sägeschnitts in axialer Rich-tung geprüft. Im unbewehrten Fall verringerte sich dieTraglast lediglich um 10 %; nach der Bewehrung hinge-gen war sie insignifikant. Diese Robustheit ist auf die rela-tiv dicke Rohrwand zurückzuführen, die das lokale Beu-len verhindert. Rohre mit Keilzinkenstoß wiesen eben-falls eine etwas geringere Traglast auf als ohne. Auchdiese Verringerung bewegte sich in einer Größenordnungvon 10 %.

2.2 Innendruckbeanspruchung

Zur Bestimmung der Querzugfestigkeit von Formholz-rohren wurden diese im Hubert-Engels-Labor der Techni-

schen Universität Dresden durch einen von Wassergleichmäßig erzeugten Innendruck bis zum Versagen ge-prüft. Um die Dichtigkeit auch bei hohen Wasserdrückenzu gewährleisten, wurde vor Versuchsbeginn in die 1 mlangen Formholzrohre eine leicht dehnbare Röhre ausPolyethylen (PE) (E-Modul: ca. 1 000 N/mm2) eingesetzt.Der Hohlraum zwischen dem Formholzrohr (Außen-durchmesser: 270 mm, Innendurchmesser: ca. 230 mm)und dem PE-Rohr (Außendurchmesser: 200 mm) wurdezur kraftschlüssigen Druckübertragung mit feinkörnigemSand verfüllt und verdichtet.

An den etwas überstehenden Rohrenden des PE-Rohreswurden die notwendigen Leitungsanschlüsse zum Erzeu-gen des Innendruckes mit Schlauchschellen angebracht.Das Formholz selbst hatte während des Versuches keinendirekten Kontakt zu Wasser.

Das unbewehrte Formholzrohr hielt einem Innendruckvon ca. 15 bar stand, ein glasfaserverstärktes Formholz-rohr über 35 bar. Die Bewehrung war in Winkeln von

0

200

400

600

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mittlere Stauchung [ ]‰

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0 1 2 3 4 65

Carbonfasern +/-7°, +/-45°

Carbonfasern +/-45°

Glasfasern +/-85°

Glasfasern +/-45°

unbewehrt

Bild 3 Kraft-Verformungs-Beziehungen für Formholzrohre mit und ohne Bewehrung [7]Force-deformation relations for wooden tubes with and without reinforcement [7]

Bild 4 Versagen der Rohre bei axialen Druckversuche [7]; a) unbewehrt;b) bewehrtFailure of the tubes under axial compression [7]; a) unreinforcedb) reinforced

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±85° zur Rohrachse gewickelt und hatte ein Flächenge-wicht von 2 × 400 g/cm2. Die Untersuchungen zeigten diegrundsätzliche Eignung von Formholzrohren für Innen-druckbelastung.

2.3 Torsionsbeanspruchung

Aufgrund der geringen Schubfestigkeit des Holzes ist dieTorsionstragfähigkeit von Formholzprofilen gering.Durch eine Bewehrung unter ±45° lässt sie sich aber er-heblich steigern. Um das Potenzial eines derartigen Ver-bundquerschnitts zu untersuchen, wurde ein Tastversuchdurchgeführt. Bild 2 zeigt den Versuchsaufbau [10] sche-matisch.

Es wurde ein Formholzrohr mit den Querschnittswertenentsprechend Bild 5 geprüft, das mit einem Laminat ausKohlefasern mit dem Aufbau 7°/–7°/45°/–45° versehenwar. Zum Vergleich wurden zwei weitere Versuchskörperuntersucht: ein kreisförmiger Querschnitt aus Stahlbetonsowie ein quadratischer aus Brettschichtholz. Der Ab-stand der Einspannungen betrug 1,75 m. Um eine guteKrafteinleitung zu gewährleisten und lokale Störungenauszuschließen, wurden am Formholzprobekörper vonaußen Schrauben eingedreht und mit Polymerbeton ver-gossen.

In Bild 5 sind Momenten-Dehnungs-Beziehungen darge-stellt. Die Dehnungen wurden mit Dehnmessstreifen ander Oberfläche der Probekörper unter einem Winkel von45° zur Torsionsachse in Richtung der Zugspannungengemessen. Das bewehrte Formholzrohr versagte bei einerDehnung von knapp 4 ‰ auf Schub, wobei auch die Be-wehrungsschicht zerriss (Bild 6). Dabei wurden ein maxi-males Torsionsmoment von 33,7 kNm und ein maximalerVerdrehwinkel von 3,5 °/m erreicht. Im Vergleich zu dengeprüften Trägern aus Brettschichtholz und Stahlbetonsind sowohl das maximale Torsionsmoment als auch dieVerformung deutlich größer.

2.4 Biegebeanspruchung

Kreisquerschnitte sind nur bedingt für Biegung geeignet.Dennoch lassen sich bei Masten und Stützen kombinierteBelastungen nicht ausschließen. Daher wurde in [7] auchdas Tragverhalten eines kohlefaserbewehrten Formholz-rohrs im Vierpunktbiegeversuch untersucht (Bild 7), s.Bild 2 für den schematischen Versuchsaufbau.

Das Rohr mit einem Durchmesser von 27,5 cm und einerWanddicke von 1,9 cm wurde aus zwei gleichlangen Ab-schnitten zusammengesetzt, die in der Mitte durch eineKeilzinkung gestoßen und anschließend mit einer Wick-lung aus zwei Lagen Kohlefaser (±45°) verstärkt wurden.Die Spannweite betrug 4,5 m.

Im Versuch erreichte das Rohr eine Traglast von 63 kN.Bis ca. 60 kN, oder einem Biegemoment von 52,5 kNm,verhielt sich das Rohr linear-elastisch. Der Proportionali-tätsfaktor zwischen Kraft und Durchbiegung betrug ca.1,36 kN/mm. Die letzte Phase der Belastung war durch

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Brettschichtholz GL24h(quadratischer Querschnitt,Kantenlänge 20 cm)

Stahlbeton C25/30 BSt500(runder Querschnitt,Durchmesser 32 cm,Längsbewehrung 8Ø6 mm,Bügel Ø6 mm)

CarbonfaserbewehrtesFormholzrohr(Durchmesser 27,4 cm,Dicke 1,9 cm)

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Bild 5 Momenten-Dehnungs-Beziehungen der Torsionsversuche [7]Moment-strain relations of the torsion tests [7]

Bild 6 Torsionsversagen des bewehrten Formholzrohrs [7]Torsion failure of the reinforced wooden tube [7]

Bild 7 Aufbau des Biegeversuchs [7]Setup of the bending test [7]




Schädigungen gekennzeichnet, die mit Lastumlagerungeneinhergingen, sodass der Bruch nicht schlagartig eintrat.Das Versagen wurde durch Einbeulen des Querschnittsan der Lasteinleitung ausgelöst, in dessen Folge sich dieBewehrung vom Holz löste. Der Versuch wurde nach Ab-fall der Kraft aber vor dem vollständigen Versagen der Be-wehrung abgebrochen.

3 Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit

Die Außenbewitterung ist für Bauteile aus Holz im Allge-meinen problematisch. Daher muss im Holzbau stets demkonstruktiven Holzschutz Rechnung getragen werden.Um die Dauerhaftigkeit der Formholzrohre zu bestim-men, wurden Proben in Freilandversuchen bewittert [7].

Hierzu wurden Rohrstücke aus Fichte mit und ohne Fa-serbewehrung über mehr als drei Jahre auf einem Gelän-de der Technischen Universität Dresden in Freital-Hains-berg untersucht. Die Proben hatten einen Außendurch-messer von 15 cm, eine Wanddicke von 2 cm und eineHöhe von ca. 30 cm. Die Lagerung erfolgte stehend ineiner Höhe von 1 m über dem Erdboden. Abdeckungender oberen Öffnung verhinderten das Eindringen von Regenwasser. Zusätzlich wurde das Hirnholz oben undunten durch eine Beschichtung aus Epoxidharz ge-schützt.

Der visuelle Zustand der Proben war nach 42 MonatenBewitterung gut. Das unbewehrte Rohr zeigte erwar-tungsgemäß eine sichtbare Verwitterung der Oberflächesowie vereinzelte Risse an den versiegelten Stirnseiten.Bei den bewehrten Rohren wurde keine Schädigung desLaminats bzw. des Verbunds festgestellt. Mit fortschrei-tender Bewitterungsdauer zeigte sich jedoch zunehmen-der Verschleiß, der auf Dauer eine Erneuerung der Ober-flächenbeschichtung erforderlich macht. Die aufgebrach-te Wetterschutzschicht auf Basis von Epoxidharz blättertean einzelnen Stellen ab, sodass die darunter liegende Ver-stärkung der Verwitterung ausgesetzt war. Auch das la-sierte Rohrstück zeigt im Laufe der Zeit Aufhellungen ander Oberfläche.

In Abständen von zwei Monaten wurden die Probekör-per gewogen und die Änderung des Durchmessers be-stimmt. Die unbewehrten Proben zeigten dabei in denWintermonaten eine Zunahme der Holzfeuchte unddamit des Gewichts von 8 bis 11 %, die bewehrten Rohrevon nur 5 bis 7 %. In den Sommermonaten trocknetendie Proben aus, sodass das die Gewichtszunahme jeweilswieder auf 3 bis 5 % fiel.

Der Durchmesser der unbewehrten Proben quoll in denWintermonaten um bis zu 15 % und schwand im Sommerauf die Hälfte dieses Wertes. Die Differenz erklärt sichaus dem Rückerinnerungsvermögen des verdichtetenHolzes, das jedoch über geeignete Prozessregime bei derHerstellung oder durch Nachbehandlungen vermiedenwerden könnte, auf die jedoch in diesem Zusammenhang

nicht weiter eingegangen werden kann [11]. Bereits imersten Winter stellte sich eine leichte Ovalisierung desQuerschnitts mit einem Unterschied von 4 % in denHauptachsen ein. Die bewehrten Proben wiesen hinge-gen nur eine geringe Ovalisierung von 2 % auf. Die Unter-suchungen zeigten, dass die Bewehrung den Quelldruckohne Schaden aufnimmt, die Dimensionsstabilität erhöhtund das Holz vor der Witterung schützt.

4 Umwelteinfluss im Vergleich zu anderen Baustoffen

Intuitiv hält man Holz für einen umweltfreundlichenBaustoff. Beim Formholz wird im Vergleich zu Schnitt-und Leimholz jedoch Wärme zur Herstellung benötigt,die in Bezug auf die Umweltleistung kritisch angemerktwird. Um hier größere Klarheit zu schaffen, wurde füreine Stütze aus faserverstärktem Formholz eine Umwelt-leistungsrechnung durchgeführt und hinsichtlich desEnergieaufwands und des globalen Erwärmungspotenzi-als mit einer Ausführung in Brettschichtholz, Stahl undStahlbeton verglichen.

In [12] wurde der Lebenszyklus des Formholzprofils vonder Herstellung bis zur Entsorgung analysiert und miteiner Stütze gleicher Länge (2,5 m) und Tragfähigkeit(400 kN) aus Stahl und Stahlbeton verglichen. Die Ergeb-nisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Im Vergleich mit den anderen Materialien hat das be-wehrte Formholzprofil einige Alleinstellungsmerkmale.Da ist zunächst sein Gewicht. Lassen wir das Schwerge-wicht Stahlbeton außer acht, so ist es deutlich leichter alseine massive Variante aus Brettschichtholz und schlägtselbst das Stahlprofil. Durch das geringere Eigengewichtkann auch bei im Tragwerk nachgeordneten BauteilenMaterial gespart werden.

Des Weiteren fällt der geringe Energieverbrauch über dieLebensdauer des Bauteils auf, der bei den anderen Bau-stoffen um den Faktor 2 bis 5 größer ist. Damit verbun-den ist auch ein geringerer Ausstoß des TreibhausgasesCO2, der für das bewehrte Rohr nicht zuletzt wegen derKohlenstoffspeicherung des Holzes um zwei Größenord-nungen kleiner ausfällt. Einzig bei der Versauerung desBodens schneidet das bewehrte Formholz unwesentlichschlechter ab als die anderen Baustoffe.

Ein wichtiger ökonomischer und ökologischer Faktor istdie Verfügbarkeit der Ressource und ihre nachhaltigeNutzung. Die deutsche Forstwirtschaft stellt bereits heutefest, dass das Aufkommen des Nadelholzes an seineGrenze stößt und die Ressource einer wachsenden Nut-zungskonkurrenz ausgesetzt ist. Eine effizientere Nut-zung des Rohholzes ist daher dringend geboten. DieFormholztechnologie schont einerseits Ressourcen,indem sie sparsamere Querschnitte anbietet, andererseitserschließt sie forstliche Reserven, weil Holz aus derDurchforstung und aus Kronen zu dünnen Platten undProfilen verarbeitet werden kann, das sonst als billiges In-




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dustrie- oder Brennholz den Wald verlassen würde. DieFormholztechnologie könnte daher die Umwelt spürbarentlasten, indem es energieintensivere Baustoffe substitu-iert und die nachhaltige Forstwirtschaft stärkt, da esHolzreserven mit hoher Wertschöpfung erschließt.

5 Praktische Einsatzmöglichkeiten

5.1 Stützen und Masten

Der Einsatz von Formholzprofilen ist in vielen Bereichendes Bauwesens denkbar. Nahe liegend ist die Stütze imTragwerk. Aufgrund des geringen Gewichts der Form-holzprofile bieten sich auch temporäre Bauten wie Mes-sestände und Bühnen an.

Die konstruktive Verwendung wird durch eine maßge-schneiderte Faserbewehrung erheblich erweitert. Damitkönnten zum Beispiel hohe Masten mit planmäßiger Tor-sionsbeanspruchung gebaut werden.

Großes Potenzial bieten auch Türme für Kleinwindkraft-anlagen, die wegen der guten Dämpfung des Holzes dieGeräusche des Rotors abschwächen. Als mögliche Stand-orte dieser Anlagen kommen landwirtschaftliche Betriebein dünn besiedelten Gebieten und im Gebirge in Be-tracht. Ein entsprechender Prototyp aus 3 m langen Ein-zelsegmenten und einer Gesamtlänge des Schafts von 9 mbefindet sich derzeit im Bau (Bild 8).

5.2 Rohrleitungen

Früher leitete man Wasser und Solen in Holzrohren,wozu Stämme mit einem durch Wasserkraft betriebenenLöffelbohrer ausgehöhlt wurden. Heute ist Holz in die-sem Bereich vollständig durch Stahl, Keramik, Kunststoffund Beton verdrängt. Für bestimmte Anwendungen wieim Bergbau oder der Chemieindustrie, wo aggressive Me-dien geführt werden müssen, stellt Holz wegen seinerKorrosionsträgheit eine interessante Alternative dar.

In einem Forschungsprojekt wurde untersucht, wie sichFormholzrohre im Vergleich zu Stahlrohren beim Transport von Salzlösung mit Magnesiumchlorid(MgCl2 · 6 H2O) verhalten [13].

Die dazu bestimmten Formholzrohre waren außen miteinem Glasfasergewebe umwickelt, das so bemessen war,dass es dem Quelldruck des nassen Holzes und einem zu-sätzlichen Innendruck von 3 bar widerstand. Die Innen-seite des Rohres blieb unbehandelt, sodass sie ohneSchutz der Salzlösung ausgesetzt war.

Die Formholzrohre wurden in einem speziellen Versuchs-stand am Institut für Fördertechnik und Kunststoffe der

Tab. 1 Umweltleistung von Stützen unterschiedlicher Materialien [11]Environmental impact of columns of different materials [11]

Bewehrtes Formholzrohr Stahlprofil Stahlbeton(Tragfähigkeit 417kN)

Querschnitt Runder Hohlquerschnitt Quadratisches Hohlprofil Quadratischer Vollquerschnitt D = 274mm, T = 19mm, B = 100mm, T = 4mm B = 200mm; Dicke Bewehrung ca. 1mm Bewehrung 4 ∅ 12mm(ca. 30% Fasern)

Material Formholz, S355 Beton C16/20Glasfaserbewehrung Baustahl 500

Gewicht [kg] 28 30 250

Energieverbrauch [MJ] 141 723 379

Klimawandel [kg CO2-Äquivalent] 0,4 32 42

Versauerung [kg SO2-Äquivalent] 0,19 0,12 0,17

Bild 8 Schaft aus Formholzrohren für eine WindkraftanlageShaft of moulded wooden tubes for a wind energy plant

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Technischen Universität Chemnitz untersucht (Bild 9).Bei der vier Monate dauernden Untersuchung wurdender Einfluss der Temperatur bis 50 °C, des Innendrucksbis 2,5 bar und der Konzentration der Salzlösung bis30 % untersucht. Außer einer dunklen Verfärbung desHolzes und eines typischen Filmes auf der Innenflächewurden keine weiteren Veränderungen bei der Augen-scheinnahme festgestellt. Eine Verfärbung trat sowohl beiWasser, verstärkt jedoch bei Salzlösungen auf. Die Ursa-che dafür liegt vermutlich in der chemischen Verände-rung des Holzes beim Erhitzen während der Herstellungder Rohre.

Das Formholzrohr hat sich in diesen Versuchen gegen-über der Variante in Stahl als überlegen erwiesen. Im Ver-gleich zu Stahlrohren konnte ein deutlich geringerer Ver-schleiß festgestellt werden. Die chemische Beanspru-chung beim Soletransport ist vom pH-Wert, der

Temperatur sowie der Sättigung abhängig. Holz ist zumTransport aggressiver Medien geeignet. Der Einsatz preis-werter Holzrohre in der Praxis könnte zu größeren War-tungsintervallen und somit zur Kosteneinsparung beitra-gen.

6 Zusammenfassung und Ausblick

Die vorgestellten Ergebnisse und Beispiele zeigen das Po-tenzial von Formholzprofilen für den Einsatz in der Ar-chitektur und im Bauwesen sowie im Leicht- und Anla-genbau. Zur Realisierung weiterer Pilotprojekte ausFormholzprofilen ist die wirtschaftliche Fertigung kleinerSerien unverzichtbar. Ein wichtiger Schritt auf diesemWege wurde mit dem Bau einer Pilotanlage bereits vollzo-gen. Damit eröffnen sich dem nachwachsenden Rohstoffauch jenseits des Bauwesens neue Felder. Die Arbeitenzum Formholz sind noch recht jung und viele Fragen blei-ben offen. Aber die entscheidenden Fragen nach Ressour-ceneffizienz, Leistungsfähigkeit und Umweltleistung sindpositiv beantwortet.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich bei den Fördermittelgebern,u. a. dem Bundesministerium für Bildung und Forschung(BMBF-Forschungsvorhaben 0330722A-C) und demBundesministerium für Wirtschaft (BMWi-Forschungs-vorhaben KF0016245PK8, KF0038503PK8 undKF2132401WZ8), für die Finanzierung der vorgestelltenUntersuchungen. Neben den bereits im Text genanntenPartnern aus der Forschung gilt der Dank außerdem denPartnern aus der Industrie, der Deutschen HolzveredlungGmbH & Co. KG Kirchhundem, der KD Stahl- & Maschinenbau GmbH Bernterode und der STM MontageGmbH Lunzenau für Ihre Unterstützung.

Bild 9 Versuchsstand zur Untersuchung von HolzrohrenTesting facility for investigations of wooden pipes (by courtesy of:Technische Universität Chemnitz)

Literatur

[1] HALLER, P.: Vom Baum zum Bau oder die Quadratur desKreises. Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Uni-versität Dresden 53 (2004), H. 1–2, S. 100–104.

[2] WAGENFÜHR, R.: Anatomie des Holzes: Strukturanalytik,Identifizierung, Nomenklatur, Mikrotechnologie. 5. Aufl.Leinfelden-Echterdingen: DRW-Verlag 1999.

[3] NAVI, P., SANDBERG, D.: Thermo-Hydro-Mechanical WoodProcessing. Lausanne: EPFL Press 2012.

[4] WEHSENER, J.; HALLER, P.: Festigkeitsuntersuchungen anFichtenpressholz (FPH). Holz als Roh- und Werkstoff 62(2004), H. 6, S. 452–454.

[5] EP 1390181B1 – Europäische Patentschrift – Profil ausHolz und Verfahren zu seiner Herstellung. Europäisches Pa-tentamt 2006.

[6] HALLER, P.: Concepts for textile reinforcements for timberstructures. Materials and Structures 40 (2007), No. 1, pp.107–118.

[7] HALLER, P., et al: Hochleistungsholztragwerke – HHT –Entwicklung von hochbelastbaren Verbundbauweisen imHolzbau mit faserverstärkten Kunststoffen, technischenTextilien und Formpressholz: Abschlussbericht zum BMBF-Forschungsvorhaben 0330722A-C. Dresden: Institut fürStahl- und Holzbau, Technische Universität Dresden u.a.2011.

[8] HEIDUSCHKE, A.; HALLER, P.: Zum Tragverhalten gewickel-ter Formholzrohre unter axialem Druck. Bauingenieur 84(2009), H. 6, S. 262–269.

[9] CABRERO, J. M.; HEIDUSCHKE, A.; HALLER, P.: Analyticalassessment of the load-carrying capacity of axially loadedwooden reinforced tubes. Composite Structures 92 (2010),No. 12, pp. 2955–2965.

[10] SCHLADITZ, F.; CURBACH, M.: Torsionsversuche an textilbe-tonverstärkten Stahlbetonbauteilen. Beton- und Stahlbeton-bau 104 (2009), H. 12, S. 835–843.

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[11] SANDBERG, D.; HALLER, P.; NAVI, P.: Thermo-hydro andthermo-hydro-mechanical wood processing: an opportunityfor future environmentally friendly wood products. WoodMaterial Science and Engineering (zur Veröffentlichung an-genommen).

[12] MANTHEY, C.; GUENTHER, E.; HEIDUSCHKE, A.; HALLER,P.; HEISTERMANN, T.; VELJKOVIC, M.; HAJEK, P.: Structural,economic and environmental performance of fibre reinfor-ced wood profiles vs. solutions made of steel and concrete.In: Braganca, L. et al: Sustainability of Constructions – Inte-grated Approach to Life-time Structural Engineering. Timi-soara: European Science Foundation – COST Action C25,pp. 275–289, 2009.

[13] PUTZGER, R.; ECKARDT, R.; EICHHORN, S.; NENDEL, K.;HALLER, P.: Investigation on fibre reinforced moulded woodpipes for the conduction of brine at high temperature andpressure. In: COST Action FP0904 Workshop, Book of Abstracts – “Current and Future Trends of Thermo-Hydro-Mechanical Modification of Wood Opportunities for newmarkets”. Nancy: Université de Lorraine, pp. 174–176,2012.

AutorenProf. Dr.-Ing. Peer [email protected]

Dipl.-Ing. Robert [email protected]

Dipl.-Ing. Jörg Wehsenerjö[email protected]

Dr.-Ing. Jens [email protected]

alleTechnische Universität DresdenInstitut für Stahl- und Holzbau01062 Dresden

Am 5. September 2013 findet das 7. Sym-posium „Experimentelle Untersuchungenvon Baukonstruktionen“ an der Techni-schen Universität Dresden Fakultät Bau-ingenieurwesen Institut Massivbau statt.

Bei der Bewertung des Istzustandes, deraktuellen Tragsicherheit und der Restle-bensdauer spielen experimentelle Unter-suchungsmethoden eine wichtige Rolle.Auch im Bereich der bauspezifischenForschung leisten experimentelle Unter-suchungen einen wesentlichen Beitrag.Für das 7. Symposium sind in diesem

Zusammenhang folgende Themengrup-pen vorgesehen:

– Aktuelle Bauwerksuntersuchungen– Zustandsbewertungen von Hoch- und

Brückenbauten– Neue Messverfahren– Experimentelle baudynamische Unter-

suchungen– Hybride Methoden zur Bewertung der

Tragsicherheit und der Restlebens -dauer von Bauwerken

– Monitoring beim Bauprozess und Bau-werksüberwachung

Beitragsanmeldungen mit Titel, Autorenund einem kurzen Abstrakt (ca. 200Worte) sowie Zuordnung zur entspre-chenden Themengruppe können bis31. März 2013 an die Technische Univer-sität Dresden, Petra Kahle, Institut fürMassivbau, Tel./Fax : 0351 463-36080/-32691, 01062 Dresden gerichtet werden.E-Mail : [email protected].

Bis zum 15. April 2013 wird vom Orga-nisationskommitee die Entscheidung ge-troffen, welche Beiträge angenommenwerden.

A U S D E N H O C H S C H U L E N

Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen


DOI: 10.1002 / bate.201200069

BERICHTEberhard Möller

Tendenzen im HolzbauBauen mit Holz – Wege in die Zukunft?

Unsere Haltung zum Thema Holz als Baustoff ist nachwie vor tief gespalten, vielleicht tiefer als je zuvor. Einer-seits gilt das Holz als der große ökologische Hoffnungs-träger unter den Werkstoffen und als „Sympathieträgerunter den Materialien“ [1]. Andererseits gelingt es allen-falls sehr langsam, seine Stigmata in den BereichenBrandschutz, Schallschutz oder Dauerhaftigkeit erfolg-reich abzuschütteln. Vor dem Hintergrund dieses Dilem-mas wird vom 14. Dezember 2012 bis zum 17. Februar2013 im Künstlerhaus Wien die Ausstellung „Bauen mitHolz – Wege in die Zukunft“ gezeigt, die vom FachgebietHolzbau und dem Architekturmuseum der TU Münchenerarbeitet wurde. In der Münchner Pinakothek der Mo-derne war diese Ausstellung bereits zum Jahreswechsel2011/2012 zu sehen (Bild 1).

Gemeinsam mit der zugehörigen, gleichnamigen Publika-tion [2] versucht die Ausstellung, die Debatten um denHolzbau mit umfangreichen, aktuellen Hintergrundinfor-mationen und zahlreichen beispielhaften Bauten anzurei-chern. Der immer stärkere gesellschaftliche Fokus aufden Fragen von Ressourcenschonung und Nachhaltig-keit, von Klimaschutz, CO2-Bilanz, Regenerierbarkeitoder ökologischem Fußabdruck kommt den Veranstal-tern und Sponsoren der Ausstellung dabei nicht ungele-gen. Denn mit dieser Leistungsschau des Holzbaus plat-zieren die Protagonisten – unter ihnen das FachgebietHolzbau der TU München, der Landesinnungsverbanddes Bayerischen Zimmererhandwerks, die Gemein-

schaftsinitiative pro Holz Bayern, das Bayerische Staats-ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forstenoder die Deutsche Bundesstiftung Umwelt – ihre Bot-schaft vom Holz als ebenso traditionsreichem wie über-aus zukunftsfähigem Material. Sie belegen, dass die Po-tenziale des Werkstoffs bei weitem nicht ausgeschöpftsind. Explizit ausgeklammert haben Kuratoren und Auto-ren dabei den Bereich der Einfamilienhäuser, denn hierwird dem Holz ohnehin eine solide Akzeptanz entgegen-gebracht, die sich in einem entsprechenden Marktanteilwiderspiegelt und zunehmend auch über den Sektor derBillig-Fertighäuser hinausreicht.

1 Grenzen

Die heutigen Herausforderungen beim Bauen mit Holzliegen in den Bereichen des höheren Geschossbaus, undzwar sowohl für Wohn- als auch für Verwaltungszwecke.Sie lassen sich zunächst grob unterteilen in technischeund in baurechtliche Fragen. Hinsichtlich der rechtlichenFragen präsentiert sich Europa einmal mehr wenig ein-heitlich. Beim Blick auf den bunten Flickenteppich der lo-kalen, regionalen und nationalen Bauordnungen er-staunt, dass die Grenzen des Erlaubten in holzreichenLändern häufig enger (oder tiefer) gesetzt sind als inwald ärmeren. So sind in Russland nur drei, in Finnlandvier oder in der Schweiz maximal sechs Geschosse inHolzbauweise gestattet. In Deutschland liegt die Grenzemit einem Fluchtniveau von 13 m auch eher niedrig, wäh-rend sie im ebenfalls waldreichen Österreich bei immer-hin 22 m angesetzt ist. Auf der anderen Seite aber schrei-ben Länder wie Italien, Frankreich oder Großbritanniengar keine baustoffbedingte Höhenbegrenzung vor. Dieseunterschiedlichen Regelungen beruhen zu einem Teil aufErfahrungen, beispielsweise aus den Stadtbrandkatastro-phen des 18. und 19. Jahrhunderts (u. a. New York 1776,Hamburg 1842, Chicago 1871), zum anderen aber auchauf der gesellschaftlichen Einschätzung des zukünftigtechnisch Mach- und Verantwortbaren. Damit wird klar,dass technischer Fortschritt allein nicht ausreicht, umrechtliche Grenzen und Beschränkungen verschiebenoder gar aufheben zu lassen. Die Ergebnisse von For-schung und Entwicklung müssen von entsprechender Öf-fentlichkeits-, Überzeugungs- und Lobbyarbeit begleitetwerden. Die Vielfalt und mehr noch die Divergenz der be-stehenden Regelungen zeigt, wie wenig die unterschiedli-chen Richtlinien vom aktuellen Stand der Technik beein-flusst sind, denn der differiert in der globalisierten Weltallenfalls noch marginal.Bild 1 Blick in die Ausstellung „Bauen mit Holz“

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E. Möller: Tendenzen im Holzbau

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2 Verfügbarkeit des Rohstoffs

Bevor nach erweiterten Einsatzgebieten für den BaustoffHolz gesucht wird, lohnt ein Blick auf dessen Verfügbar-keit und damit auf dessen Produktionsort, den Wald.Somit bilden Forstwissenschaft und Forstwirtschaftgleichsam die grundlegenden Bausteine einer ganzheitli-chen Betrachtung des Themas (Bild 2). Dabei fällt auf,dass die Holzvorräte zumindest in Deutschland seit Jahr-zehnten anwachsen. Der jährliche Holzzuwachs über-steigt auch gesamteuropäisch betrachtet den entsprechen-den Holzeinschlag. In einer Modellrechnung bilanziertHERMANN KAUFMANN, einer der Initiatoren der Münch-ner Ausstellung, dass etwas mehr als ein Drittel der deut-schen Jahresholzernte von aktuell etwa 70 Mio. m3 aus-reichen würde, um das gesamte jährliche Neubauvolu-men Deutschlands allein aus dem Material Holz zuerrichten. Auch wenn es sich hierbei natürlich um eineausgesprochen theoretische Gegenüberstellung handelt,resümiert der renommierte Forstwissenschaftler GERD

WEGENER entsprechend, dass nachhaltige, naturnaheund multifunktionale Forstwirtschaft sowie eine intelli-gente Holznutzung und Holzverwendung – vor allem imBauwesen – die Gebote der Stunde seien [3]. Die Argu-mente dafür sind hinlänglich publiziert: Holz verkörpertnachwachsende Solarenergie, ist Kohlenstoffspeicher,Universalbaustoff, Chemie- und Papierrohstoff sowieEnergieträger [3]. Holz ermöglicht dabei einen beinaheidealen Werkstoff-Kreislauf. Recycling und Altholzaufar-beitung sind einfach zu realisieren. Und am Ende des Le-benszyklus bleibt immer noch die Möglichkeit einer ener-getischen oder thermischen Verwertung des Wertstoffs.Im gesamten Kreislauf aus Herstellung, Nutzung, In-standhaltung und Entsorgung kann es gelingen, wenigerEnergie für die Produktion aufzuwenden, als aus denReststoffen am Ende gewonnen werden kann, weshalbdas Holz als sogenannter Plusenergie-Baustoff gilt. As-pekte der Bauklimatik oder des Dämmverhaltens, der Ge-sundheit, der Behaglichkeit oder des Wohnkomforts sinddabei noch gar nicht berücksichtigt. An der Verfügbarkeit

des Materials wird die Erweiterung der Einsatzbereichealso zunächst kaum scheitern.

3 Paradigmenwechsel – Vom Stab zu Platte undScheibe

Eine wesentliche technische Grundlage für zusätzlicheAnwendungsgebiete liegt in einem Paradigmenwechsel,der sich Ende des vorletzten Jahrhunderts angekündigthat, aber erst in den letzten Jahren zunehmend das Den-ken und Entwerfen im Holzbau prägt. Da der Wald denBaustoff Holz stabförmig zur Verfügung stellt (Bild 3), do-minierten auch stabartige Konstruktionen wie der Fach-werk-, Skelett- oder Rahmenbau lange Zeit das Bauen mitHolz. Eine Ausnahme stellt lediglich die massive Block-bauweise dar, die allerdings Probleme mit der Dichtigkeithat. Mit den Entwicklungen von OTTO HETZER (1846–1911) im Holzleimbau [4] und weiter zu Leimbinder undBrettschichtholz wurden Dimensionen für Holzträgermöglich, die das Rohprodukt Baum allein nicht bietet.Aus der Addition von Stäben – Brettern, Bohlen oderKanthölzern – ließen sich seither durch Verleimen eigent-lich auch sehr großflächige und zugleich massive Holz-bauteile – seien es Wände oder Decken – herstellen. Ge-nutzt wurden diese Möglichkeiten jedoch lange Zeitkaum in größerem Umfang. Erst gegen Ende des 20. Jahr-hunderts wird das konstruktive Potenzial solcher Holz-bauteile zunehmend erkannt und genutzt, unter anderemin Form von Brettstapeldecken und massiven Brett-schichtholzwänden. Mit der Übertragung der Idee derSperrholz- und Tischlerplatten aus dem Möbelbau aufden Hochbau ist es bei flächigen Bauteilen zudem mög-lich, die Probleme aus Schwinden und Quellen zu mini-mieren. Die Vorteile des so entstandenen Brettsperrhol-zes sind evident. Die Fläche kann zugleich tragen undaussteifen, dichten und dämmen. Sie ist extrem dauerhaftund im eigentlichen Sinn des Wortes „einfach“, auch inHandhabung und Fügung. Die bekannten Probleme ausvielschichtigen Wand- oder Deckenaufbauten mit bau-

Bild 2 Von den Wurzeln des nachwachsenden Rohstoffs bis zum End -produkt

Bild 3 Der Rohstoff Holz steht zunächst stabförmig zur Verfügung




schadensanfälligen Dampf- und Windbremsen sind denBrettsperrholzkonstruktionen weitgehend fremd.

Gegenüber Holzbalkendecken lässt sich Konstruktions-höhe einsparen, da beispielsweise die Steifigkeit einerDecke mit 24 cm hohen und 8 cm breiten Balken im Ab-stand von 62,5 cm genau derjenigen einer mit 12 cm nurhalb so hohen Brettstapeldecke entspricht. Die Tragfähig-keit der Brettstapeldecke übertrifft dabei sogar noch diejener Holzbalkendecke. Beim Einsatz einer Brettsperr-holzdecke eröffnet sich darüber hinaus die Möglich -keit einer sonst hauptsächlich im Stahlbetonbau ge -nutzten zweiachsigen Lastabtragung. Im Rahmen derbaurechtlichen Möglichkeiten haben diese flächigenMassiv holzbauweisen mittlerweile einige Anwendungengefunden, so bei einer größeren viergeschossigen Wohn-anlage am Wiener Mühlweg von HERMANN und JOHAN-NES KAUFMANN. Aber auch jenseits dieser Grenzenkamen Brettsperrholzplatten als Geschossdecken zumEinsatz. Bei dem in Folge eines Forschungsprojekts reali-sierten achtgeschossigen Wohn- und Bürogebäude vonSCHANKULA Architekten in Bad Aibling bilden sie dieTragschicht, ergänzt durch eine Splittschüttung für denSchallschutz.

4 Serielle und digital gesteuerte Produktion

Aufgrund des relativ geringen Transportgewichts eignetsich das Holz in besonderer Weise für Vorfertigung undserielle Produktion. Diesen Aspekt, den er während sei-ner Zeit bei der Firma Christoph & Unmack kennenge-lernt hatte, propagierte vor allem der Architekt KONRAD

WACHSMANN (1901–1980) vehement. Mit seinen viel be-achteten Publikationen über den „Holzhausbau“ (1930)und die Industrialisierung als „Wendepunkt im Bauen“(1959) versuchte er, das Bauwesen grundlegend zu mo-

dernisieren. Zwar scheiterte er mit dem groß angelegtenProjekt, mit seiner automatisierten Fertighausfabrik „Ge-neral Panel“ zu der Marktstellung zu gelangen, die in an-deren Wirtschaftszweigen „General Motors“ oder „Gene-ral Electric“ erreicht hatten, seinem unermüdlichen Wer-ben für eine stärkere Industrialisierung des Bauens tatdieser Misserfolg aber keinen Abbruch. Allerdings müs-sen wir heute feststellen, dass das Bauen nach wie vorhauptsächlich handwerklich organisiert ist [5]. Die Holz-industrie hat es immerhin verstanden, recht frühzeitig dieVorteile des nächsten „Wendepunktes“ [5], der Digitalisie-rung zu nutzen. Kaum ein Holzbauteil erreicht heutemehr die Baustelle, das seine Form und seine Abmessun-gen nicht unter Einsatz von CAD und CNC-Technologien(Computerized Numerical Control) erhalten hätte. Diedigitale Steuerung der Fertigungsmaschinen befreit vomehemaligen Zwang zur großen Serie. So wird Vorferti-gung auch ohne große Stückzahl attraktiv, beispielsweisewenn, wie bei der neuen Monte-Rosa-Hütte (Bilder 4 und5), die Witterung nur ein eng begrenztes Zeitfenster fürden Bau zur Verfügung stellt. Eine Kombination aus Vor-fertigung in größerer Serie und Brettsperrholzbauweisehat sich ebenfalls bewährt, besonders nach dem Erdbe-ben im italienischen L’Aquila. Dort konnten 2009 inner-halb kurzer Zeit zahlreiche Wohnungen nach diesenPrinzipien bereitgestellt werden.

Gemeinsam mit dem Leimbau erwachsen dem ursprüng-lich formal recht begrenzten Holzbau in Folge der Digita-lisierung des Planungs- und Produktionsprozesses kaumgeahnte und bei weitem noch nicht vollständig ausgereiz-te Möglichkeiten. In Projekten wie den Holzschirmenvon THOMAS HERZOG für die Expo 2000 in Hannover(Bild 6), dem Weingut Pérez Cruz bei Santiago de Chilevon JOSÉ CRUZ OVALLE oder dem Betriebsrestaurant inDitzingen von Barkow Leibinger Architekten (Bild 7)deuten sie sich bislang allenfalls an.

Bild 4 Neue Monte Rosa Hütte, Wallis, Schweiz, 2009; ETH Studio MonteRosa mit Bearth & Deplazes Architekten AG, ETH Zürich Hochschul-kommunikation

Bild 5 Innenansicht Neue Monte Rosa Hütte, Wallis, Schweiz, 2009; ETHStudio Monte Rosa mit Bearth & Deplazes Architekten AG, ETH Zü-rich Hochschulkommunikation

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5 Chancen der Formgebung

Mithilfe der Formgebung die Tragfähigkeit von Konstruk-tionen zu erhöhen, ist keine grundsätzlich neue Entwick-lung. Einen Höhepunkt hat diese Vorgehensweise bereits1975 mit der sogenannten Gitterschale der Multihalle inMannheim gefunden [6]. Die zarte, beinahe fragile Leich-tigkeit dieser bis zu 80 m weit spannenden Konstruktionzeigt sich selbst noch im Maßstab des detaillierten Mo-dells, das Studierende der TU München eigens für dieAusstellung angefertigt haben (Bilder 8 und 9). Leiderfand das Modell ebenso wie die anderen Ausstellungsmo-delle im Katalog keine Aufnahme. In den 1990er Jahrengelang es dem Architekten TOYO ITO gemeinsam mit denIngenieuren der Takenaka Corporation, im japanischenOdate eine vollständige Baseball-Arena mit 10 000 Zu-schauerplätzen zu überdachen (Bilder 10 und 11). Dieebenfalls schalenartige Tragwirkung dieser komplexenHolzkonstruktion ermöglicht in Längsrichtung sogar einelichte Spannweite von 178 m.

6 Der Reiz der Höhe

Während der Holzbau im Bereich der weitgespanntenDächer ehemalige Grenzen gesprengt hat, steckt er aufdem Gebiet des Hochhausbaus noch in der Entwick-lungsphase [7]. Mit dem LifeCycle Tower (Bild 12), einemForschungsprojekt für ein 20-geschossiges Holzhochhaus,soll die Eignung des Baustoffs Holz nun auch für dieseGebäudekategorie unter Beweis gestellt werden. Unter-stützt von der Österreichischen Forschungsförderungsge-sellschaft und dem Österreichischen Bundesministeriumfür Verkehr, Innovation und Technologie arbeiten die Ar-chitekten Hermann Kaufmann ZT GmbH, die RhombergBau GmbH, die Ove Arup Group und die WIEHAGGmbH an der Realisierung der Idee. Holz-Betonverbund-elemente bilden jeweils die Geschossdecken. Sie findenihr fassadenseitiges Auflager in unverkleideten Brett-schichtholz-Stützen. Die Brandlasten, durch die tragen-den Holzbauteile ins Bauwerk eingebracht, lassen sichdurch Sprinkleranlagen kompensieren. Gleichzeitig sind

Bild 6 EXPODACH: Großdachkonstruktion mit Pavillions in Hannover, Expo2000; Architekten: Herzog + Partner; Tragwerksplanung: IEZ Natte-rer, Ingenieurbüro Bertsche, Ingenieurbüro kgs

Bild 7 Betriebsrestaurant in Ditzingen von Barkow Leibinger Architekten,Tragwerksplanung: Werner Sobek Engineering & Design, Modelldes Dachtragwerks

Bild 8 Multihalle Mannheim, Bundesgartenschau 1975; Architekten:Mutschler Langner, Beratung: Frei Otto, Tragwerksplanung: OveArup and Partners

Bild 9 Blick ins Modell der Multihalle Mannheim, Modellbau: Studierendeder TU München




die Vorteile des Holzes hinsichtlich der Resttragfähigkeitbeispielsweise gegenüber dem Stahl nicht zu unterschät-zen. Zur Erschließung des Gebäudes dient ein Kern inmineralischer Bauweise, der zwei Treppenhäuser sowieFeuerwehr- und Personenaufzüge bereitstellt. Ein zu-

nächst achtgeschossiger Prototyp entsteht in diesen Tagenim österreichischen Dornbirn. An ihm wird unter ande-rem auch die Wirtschaftlichkeit einer solchen Bauweiseuntersucht.

Die Macher des Buches und der Ausstellung sehen imBauen mit Holz großes Zukunftspotenzial: „Bautechni-sche Forschungen haben große Verbesserungen beimBrand- und Lärmschutz von Holzbauten bewirkt, undcomputergestützte Berechnungs- und Fertigungsmetho-den ermöglichen völlig neue Formen der Gestaltung.Einer der ältesten Baustoffe liefert somit entscheidendeBeiträge zu einer ressourcenschonenderen Architektur,ein vertrautes Material präsentiert sich in einer neuenVielfalt“, schreiben HERMANN KAUFMANN und WIN-FRIED NERDINGER in ihrer Einführung. Diese Thesehaben sie mit dem reich bebilderten Buch „Bauen mitHolz“ (Prestel Verlag, 224 S.) und den großartigen, detail-reichen Modellen der Ausstellung eindrucksvoll belegt.

Bild 10 Baseball Arena, Odate, Japan; Architekten: Toyo Ito, Tragwerkspla-nung: Takenaka Corporation

Bild 11 Baseball Arena Odate, Detailansicht des Tragwerks, Modellbau:Studierende der TU München

Bild 12 Forschungsprojekt LifeCycle Tower, 20-geschossiges Holzhochhaus;Entwicklung: Hermann Kaufmann ZT GmbH, Rhomberg Bau GmbH,Ove Arup Group, WIEHAG GmbH

Literatur

[1] PÖSCHL, W.: Potentiale und Grenzen. In: KAUFMANN, H.,NERDINGER, W. (Hrsg.): Bauen mit Holz. Wege in die Zu-kunft. München: Prestel Verlag 2011, S. 96–97.

[2] KAUFMANN, H.; NERDINGER, W. (Hrsg.): Bauen mit Holz.Wege in die Zukunft. München: Prestel Verlag 2011.

[3] WEGENER, G.: Der Wald und seine Bedeutung. In: KAUF-MANN, H., NERDINGER, W. (Hrsg.): Bauen mit Holz. Wegein die Zukunft. München: Prestel Verlag 2011, S. 10–16.

[4] MÜLLER, C.: Ingenieurporträt Otto Hetzer. Begründer desHolzleimbaus. Deutsche Bauzeitung (2000), Heft 8, S. 105–109.

[5] MÖLLER, E.: Zu einer entfesselten Architektur. Über Indus-trialisierung und Digitalisierung des Bauens. In: NERDIN-GER, W. (Hrsg.): Wendepunkte im Bauen: Von der seriellenzur digitalen Architektur. München: Detail 2010, S. 31–37.

[6] MÖLLER, E.: Dach der Multihalle in Mannheim. In: NER-DINGER, W.: Frei Otto. Das Gesamtwerk. Leicht bauen, na-türlich gestalten. Basel: Birkhäuser 2005, S. 283–290.

[7] EIMERTENBRINK, M.; FICHTER, K.: Mehrgeschossige Bau-werke aus Holz. Eine Recherche über 6- und höhergeschos-sige Wohnbauten als Holzkomplettlösung. Berlin: Borders-tep Institut 2007.

Autor:Prof. Dr.-Ing. Eberhard MöllerHochschule Karlsruhe – Technik und WirtschaftFakultät für Architektur und BauwesenMoltkestraße 3076133 [email protected]



DOI: 10.1002 / bate.201320026

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KOMMENTAR

Zu Beginn des letzten Jahrhunderts wurde mit ungeheurem Aufwand die Er-forschung eines Materials vorangetrieben: Beton und Stahl. Als leuchtendesBeispiel wurde der Eiffelturm in Paris Symbol neuer Technik. Heute gilt untervielen Experten das im High-Tech-Verfahren erstellte Expodach von Hanno-ver als Wahrzeichen eines Jahrhunderts, das sich dem Holz zuwenden wird.Die Erforschung dieses Werkstoffes muss intensiviert werden, da noch immerein riesiges Entwicklungspotenzial vorhanden ist. Unter Planern, Architektenund Bauherren besitzt Holz ein uneingeschränkt positives Image. Dennochwurde er in der Vergangenheit aus mangelnder Kenntnis seiner Eigenschaftenzu wenig verwendet.

Mit der Einführung der neuen europäischen Normen, in die auch die neuestenKenntnisse über Belastungen im Grenzbereich einfließen, hat die Anwendungvon Holz in vielerlei Hinsicht Fortschritte gemacht. Beispielsweise hat die De-finition der charakteristischen Werte bei Bruch gezeigt, dass die heute noch inverschiedenen Ländern gültigen Kriterien für die visuelle Sortierung keine op-timale Abschätzung der Zuverlässigkeit des Werkstoffes erlauben. Tatsächlichkönnen die aufgrund solcher Kriterien definierten Eigenschaften 100 % bis200 % von den effektiven Werten abweichen. Als Folge dieser breiten Streu-ung werden Sicherheitsfaktoren angenommen, die weit unter den charakteris-tischen Werten liegen, was unvermeidlich zu einer unwirtschaftlichen Verwen-dung in den höheren Holzqualitäten führt. Die Einführung von zerstörungs-freien Messmethoden, wie z.B. die Anwendung von Ultraschall, erlauben esjedoch, verschiedene Werte wie Elastizität, Spannung und Bruch zuverlässig,reproduzierbar und mit einer viel höherer Genauigkeit zu bestimmen. Da-durch ist es möglich, höherwertige Holzqualitäten mit besseren Eigenschaftenzu definieren. Um eine wirtschaftliche Verwendung dieser Qualitäten zu ge-währleisten, müssen die qualitativ hochwertigsten Hölzer in die stark bean-spruchten Bereiche der Konstruktion eingebaut werden. Da die Anforderun-gen an Widerstand und Festigkeit von Fall zu Fall variieren, ist es möglich ausder Vielfältigkeit des Materials für jeden Verwendungszweck die wirtschaftlichund ästhetisch optimale Lösung zu finden.

Julius Natterer

Einfach- und Hightech-Konstruktionen aus HolzEine Chance für energie- und nachhaltigkeitsbewusstesBauen

Wird Holz als nachwachsender Werkstoff das Baumaterial des XXI. Jahr -hunderts? In der heutigen Zeit, in der ökologische Überlegungen zunehmend anBedeutung gewinnen, kann der Werkstoff Holz vor allem unter dem Aspekt derCO2-Emissionen und energetischer Gesichtspunkte gewichtige Trümpfeausspielen. Zum einen benötigt die Verarbeitung im Vergleich zu anderenBaustoffen nur sehr wenig fossile Energie. Darüber hinaus kann das im Holzabgelagerte CO2 nicht nur sinnvoll „entsorgt“ sprich verbaut werden, sondernneues CO2 der Atmosphäre durch Wiederaufforstung gebunden werden.

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J. Natterer: Einfach- und Hightech-Konstruktionen aus Holz

1 Neue Techniken im Holzbau

Die Mehrverwendung von Holz im Bauwesen ist von der ingenieurmäßigenWeiterentwicklung des Materials Holz als tragender Baustoff abhängig, umden bescheidenen Anteil am gesamten Bauvolumen von etwa 1% vielleicht auf2–3 % anzuheben.

Die Kriterien der Entwicklung sind dabei, bessere Evaluierung der Qualitätdes Bauholzes, Erhöhung der Vielfalt und bessere Behandlung der Materialva-rianten, Entwicklung neuer arbeitszeitsparender Verbindungsmitteltechniken,welche einen möglichst hohen Vorfertigungsgrad erlauben.

Zudem sind einmal quantitätsbezogene Techniken für Decken, Wände, Dä-cher des verdichteten Siedlungs-, Schul- und Verwaltungsbaus auch im Ver-bund mit anderen Massivbaustoffen wie Ziegel und Beton zu sehen. Als zwei-tes sind qualitätsbezogene High-Tech-Konstruktionen im Dach-, Hallen- undBrückenbau für die moderne Architektur wichtige Komponente, das Imagedes Baustoffes Holz zu verbessern und anderen Baustoffen konkurrenzfähigeine Alternative darzustellen.

Die Chancen des Ingenieurholzbaues, und die Verwendung des Holzes als tra-gender Baustoff, ist von Qualitätskriterien abhängig. Die Wirtschaftlichkeitdes Einsatzes von Holz als Baustoff im Wettbewerb mit anderen Baustoffen istdabei, wenn wir zu einer vermehrten Anwendung im Holzbauwesen gelangenwollen, das Wichtigste. Holz als Material für tragende Konstruktionen ist eineInitialzündung für weitere Holzverwendung im Ausbau.

2 Materialvarianten im Ingenieurholzbau

Alle Holz- und Holzwerkstoffe vom Rundholz, Kantholz, profiliertem Kant-holz bis zum zusammengesetzten Verbundquerschnitt aus Brettern und Kant-hölzern sowie Brettschichtholz, Furnierschichtholz, Sperrholz, als auch Fur-nierstreifenschichtholz, usw., insbesondere in Kombination mit anderen Mate-rialien, sind zu entwickeln und einzusetzen, um eine Chance für Häuser,Geschossbauten, Türme, Brücken und Sonderbauwerke, insbesondere für imNatur- und Denkmalschutz zu planende Gebäude.

2.1 Konstruktionen aus Rundholz, Kantholz und Profilholz

Der Einsatz von qualitativ hochwertigem Holz darf jedoch nicht das einzigeZiel bei Holzkonstruktionen sein. Es ist ebenso notwendig, den Gebrauch vonHolz unter allen Gesichtspunkten zu fördern.

So ist ganz besonders der wirtschaftliche Gesichtspunkt bei der Verwendungvon Rundholz, Kantholz und Profilholz bzw. durch Verbindungsmittel zusam-mengesetzte Massivholzquerschnitte in Baustellennähe zu erwähnen.

2.2 Konstruktionen im mehrgeschossigen Holzbau

Mehrgeschossige Holzbauten wurden schon vor geraumer Zeit erstellt, wie einfünfgeschossiges Gebäude in traditioneller Blockbauweise in den SchweizerAlpen beweist. Der Baustoff Holz kann, bei richtiger Konstruktion Jahrhun-derte überdauern. Die Blockbauweise entspricht natürlich nicht mehr denheutigen Anforderungen hinsichtlich Schall- und Brandschutz, großflächigenFensterfronten oder variabler Grundrissgestaltung, zeigt aber die Dauerhaftig-keit von Holzkonstruktionen bei richtiger Ausführung.




2.3 Konstruktionen aus Holz im Verbund mit Beton als Decken

Bei höheren Spannweiten können durch Verbundsystem hohe Wirtschaftlich-keit auch bei hohen Belastungen erreicht werden.

Holz wird dabei im Zug-, Beton im Druckbereich verwendet. So werden dieverschiedenen Werkstoffe ihren Eigenschaften entsprechend optimal verwen-det. Die Verbindung der beiden Komponenten erfolgt durch Kerven und nach-ziehbaren Schrauben. Entsprechend den verschiedenen Belastungen und äs-thetischen Anforderungen können die Holzelemente aus unterschiedlichenQuerschnitten wie Rundholz, Kantholz, Brettschichtholz, Furnierschichtholzetc. bestehen. So ist für Brücken der Einsatz von zweiseitig sägegestreiftemRundholz denkbar, während für Decken Halbrundholz benutzt werden kann.Für schwer belastete Decken werden Brettschichtholzträger flachliegend alsFlachdecke eingesetzt. Für sehr hohe Belastungen kann dieses Verfahren zu-sammen mit Brettschichtholz als Plattenbalken verwendet werden. Im Ver-gleich zu gängigen Systemen ist das Eigengewicht der Struktur deutlich niedri-ger als im Vergleich zu Betonkonstruktionen.

2.4 Konstruktionen aus Holz im Verbund mit Glas und Glasfaser

Ein großes Entwicklungsfeld für den Ingenieurholzbau ist die Verbundtechnikfür Tragwerke wie Fassaden, Wände, Träger und Dächer.

Ein weiteres High-Tech-Material ist die Verstärkung von Holz und Holzwerk-stoffen mit Glasfaser- oder auch Kohlefasergewebe. Die Beispiele aus demBoots- und Flugzeugbau sind begeisternd. Dabei sind die Verstärkungen so-wohl für Verbindungsmittel als auch für Bauteile zu sehen und ergeben nochungeahnte Möglichkeiten für den Ingenieurholzbau im Bauwesen.

2.5 Konstruktionen aus Massivholz und Glas (Haus im Haus)

Die Konzeption von Zwischentemperaturzonen mit integrierten Warmluftkol-lektoren mit Wärmetauscher (Luft-Wasser) und Wärmepumpen als auch zu-sätzlich Photovoltaikzellen im Warmluftkollektorraum ist eine ideale Möglich-keit das Wohnraumklima mit Massivholz für Decken, Wände und Dächer miteiner Energiepluseffizienz zu erreichen, eventuell auch ohne Dämmstoffe.

2.6 Konstruktionen aus Holz als statisch räumliche Tragwerke

Um dem Problem der hohen Streuung des Baustoffes Holz entgegen zu wir-ken, sind statisch hochgradig unbestimmte Tragsysteme mit sog. sozialem Ver-halten notwendig, d.h. das Vermögen der Tragstruktur durch Lastumlagerung,welches bereits in alten Holzkonstruktionen nachzuweisen ist.

3 Schlussfolgerung

Sowohl in der Vergangenheit als auch in der Zukunft kann die Gesellschaftdie ökologischen Herausforderungen nur dann bewältigen, wenn dem Waldein wirtschaftlicher Wert zukommt, der es erlaubt, die Kosten für die nachhal-tige Bewirtschaftung zu decken. Unsere Vorfahren pflanzten und schütztenden Wald nicht nur aus einer altruistischen Gesinnung, sondern weil sie sichbewusst waren, dass er ihnen nicht nur Brennmaterial, sondern auch Bauholzliefert.

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Die ausgleichende Wirkung der Wälder auf klimatische Einflüsse sowie ihreSchutzfunktion müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Außerdem übt derWald soziale, ästhetische und kulturelle Funktionen aus, die nicht monetär ab-gegolten werden können. Die Verwendung von Holz im Bauwesen ist deshalbdie einzige Chance, die Wälder der Welt zu retten, da deren Nutzung direkt zuihrer Erhaltung und Verjüngung beiträgt. Der ausschließliche Gebrauch vonHolz zur Energieerzeugung kann diese Ziele allein nicht finanzieren.

Die zukünftigen Wälder können ihre Aufgaben zum Wohle der Menschheitund der Umwelt nicht allein dadurch erfüllen, dass sie geschützt werden, so-wenig wie die Städte der Zukunft allein durch Denkmalschutz unterhaltenwerden können. In Zukunft wird den Wäldern wegen der Verknappung derfossilen Energien und Rohstoffe bei einer stärkeren Berücksichtigung derCO2-Bilanz eine bedeutendere Rolle als Baustoff- und Sauerstofflieferant zu-kommen.

Es ist deshalb zwingend erforderlich, die Forschung und Entwicklung im Ge-biet Holz zu intensivieren. Parallel dazu muss die Ausbildung auf Diplom- undNachdiplomstufe verstärkt werden, um eine zeitnahe Umsetzung der For-schungsergebnisse und -entwicklungen in der Praxis zu ermöglichen. Das Holzmuss seine privilegierte Stellung, die es einst innerhalb der Gesellschaft inne-hatte, zurückgewinnen. Dies soll jedoch nicht in nostalgischer Weise, durchVerherrlichung der traditionellen Konstruktionen, sondern durch deren Wei-terentwicklung zu innovativen Konzepten verwirklicht werden. Durch die per-fekte Übereinstimmung der Form mit der Funktion und eine sorgfältige Aus-wahl des Baumaterials muss den Anforderungen der modernen Architektur zukonkurrenzfähigen Bedingungen entsprochen werden.

Die Wahl von Holz ist nicht nur ein Beweis für Qualitätsarchitektur, sondernstellt einen konstruktiven Beitrag für die Erhaltung der Umwelt dar.

Prof. hon. Julius NattererBois Consult Natterer SA, CH-1163 EtoyTel.: +41 21 808 76 09 – Fax: +41 21 808 78 [email protected]



DOI: 10.1002 / bate.201200050

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Theodoros Triantafyllidis*, Carlos Eduardo Grandas-Tavera AUFSATZ

Quasi-statischer Ansatz der seismischen Anregungvon Böschungen mit nicht-linearer Wellenausbreitung

1 Einleitung

Bei der Standsicherheitsbetrachtung von Böschungen fürden Erdbebenfall wird sehr oft die dynamische Belastungmit der vereinfachten Methode durch eine statische Er-satzbelastung ersetzt, wobei die Böschung im Grenzzu-stand als ein abrutschender Block betrachtet wird. DieMethode, seismische Ereignisse mit einem abrutschendenBlock auf einer starren Unterlage als quasi-statisch zu be-trachten, wird in der Literatur auch als Newmark’s Me-thode oder Blockgleitmethode bezeichnet [3]. Diese Me-thode mit diversen Erweiterungen wurde von HYNES-GRIFFIN und FRANKLIN [1] wie auch von anderen [4 bis7] adaptiert, um die bei Böschungen oder Dämmen infol-ge Erdbeben induzierten Bewegungen zu berechnen bzw.Aussagen zur Standsicherheit unter Erdbebeneinfluss zutreffen. Speziell in [7] wird die Stabilität einer Böschungmit Berücksichtigung des durch die Erdbebenbelastung

hervorgerufenen Porenwasserüberdruckes in einer wei-chen Schicht der Böschung mithilfe des Lamellenverfah-rens ermittelt. Dabei hat man festgestellt, dass der seismi-sche Koeffizient für die pseudostatische Betrachtung ab-hängig vom generierten Porenwasserüberdruck ist, sodassdessen Ermittlung nur iterativ erfolgen kann. Die Berech-nung der Böschungsstabilität für den 3D-Fall mithilfe despseudo-statischen Koeffizienten findet man in [9]. Dortwerden steile Böschungen behandelt, wobei die 3D-Bruchmuscheln als logarithmische Spiralen dargestelltwerden, die durch den Fußpunkt der Böschung durch -gehen.

Eine wesentliche Voraussetzung der Böschungsstabilitäts-untersuchung mit Gleitkreisen ist das Nichtauftreten vonVerflüssigungseffekten der Materialien, mit denen die Bö-schungen hergestellt wurden. Die Erdbebenlasten werdenals stationär wirkend behandelt. Da allerdings die Erd -bebenkräfte aufgrund ihrer kurzzeitigen Wirkung raschePorenwasserüberdrücke (wie auch stabilisierend wirken-de Unterdrücke) erzeugen, ist es sinnvoll, auch diese zuberücksichtigen. Die Modellierung der Böschung mit ver-tikalen Lamellen ist zweckdienlich sowohl für die Ermitt-

Für vereinfachte Stabilitätsbetrachtungen von Böschungen beiErdbebenbelastungen werden pseudo-statische Verfahren be-nutzt. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, wieman mit einfachen Mitteln der nicht-linearen Wellenausbrei-tung einen auf physikalischer Grundlage ermittelten pseudo-statischen Koeffizienten zur Standsicherheitsbetrachtung vonBöschungen herleiten kann. Für einige Erdbauwerke oder Bö-schungen führen die erhöhten Anforderungen durch die Be-rücksichtigung einer seismischen Belastung für 2 500-jährigeWiederkehrperioden und die Verwendung von vereinfachtenpseudo-statischen Verfahren zu Sicherheitsfaktoren kleinereins. Anhand eines Beispiels einer Restseeböschung wurdedas Verfahren zur Ermittlung eines pseudo-statischen Koeffi-zienten erläutert und mit der Berechnung der permanentenVerformungen gezeigt, dass auch Gleichgewichtszustände fürden Sicherheitsfaktor kleiner eins existieren und die Bemes-sung in solchen Fällen sich eher auf die Zulässigkeit dieser Ver-formungen im Hinblick auf die Nutzungsbeeinträchtigung undVulnerabilität (Sekundärgefährdung) des Hinterlandes konzen-trieren sollte.

Keywords Wellenausbreitung, nichtlineare; Böschungsstabilität; Koeffizient,seismischer

Quasi-static approach for stability analysis of slopes underseismic excitation using non-linear wave propagationFor the simplified stability analysis of slopes under seismicloading pseudo-static methods are used in some cases. In thelimit equilibrium analysis the inertial force is considered to bestatic by the use of seismic coefficients, which relate the hori-zontal mass acceleration to the earth acceleration. In thispaper such coefficients are derived on the physical basis ofnon-linear wave propagation within the slope. Recent designrequirements of earth structures or slopes for seismic eventswithin recurrence period of 2 500 years lead for some projectsby the employment of the simplified pseudo-static methods tooverall factors of safety less than one. For the example of aslope within a brown coal open cut mining and filling area thederivation of the seismic coefficient is demonstrated and withFEM calculations for the non-linear dynamic case it is shownthat states of equilibrium exist below the global factor of safetyequal one. The design therefore has to take into account insuch cases the acceptance criteria for deformations based onthe serviceability and vulnerability of the nearby infrastructureaffected by the permanent deformations of the slope.

Keywords non-linear wave propagation; slope stability analysis; seismiccoefficient

*) Corresponding author: [email protected] for review: 23 August 2012Revised: 29 October 2012Accepted for publication: 01 November 2012

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T. Triantafyllidis, C. E. Grandas-Tavera: Quasi-statischer Ansatz der seismischen Anregung von Böschungen mit nicht-linearer Wellenausbreitung

lung der Beschleunigungskräfte aus einer seismischenS-Welle, die sich vertikal nach oben fortpflanzt, als auchfür die Anwendung des bewährten Verfahrens zur Be-rechnung der Standsicherheit von Böschungen mit tota-len Spannungen nach BISHOP, welches für den undrai-nierten Zustand direkt nach der Erdbebenwirkung physi-kalisch begründet ist.

Da bei den Erdbebenlasten vertikal und horizontal unter-schiedliche Beschleunigungsrichtungen αν, αh auftreten,wird die Bodenmasse mit der jeweiligen Beschleunigungmultipliziert, um die Zusatzkräfte in vertikaler Richtung,sowohl in Richtung der Gravitation als auch entgegenge-setzt, zu ermitteln. Zur Berücksichtigung der Wirkungdes Grundwassers (GW) inklusive einer möglichen Nei-gung des GW-Spiegels könnte man das Verfahren vonDENG [7] anwenden. Die Aufteilung der totalen in effekti-ve Spannungen des Korngerüsts und in den Porenwasser-überdruck erfolgt nach dem Prinzip der effektiven Span-nungen von TERZAGHI. Der anzusetzende Porenwasser-druck hängt von mehreren Faktoren ab, wobei diewichtigsten der Sättigungsgrad des Bodens, die zeitlicheDauer der Erdbebeneinwirkung und die Wasserdurchläs-sigkeit des Bodens in der Umgebung der Gleitfläche sind.Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird von GOLD-SCHEIDER u. a. [8, 10] für die praktische Anwendung dasVerfahren mit den totalen Gewichten empfohlen.

In der DIN 1054 wird der Lastfall Erdbeben nicht mitdem Partialsicherheitskonzept (z. B. über Abminderungder Scherparameter) behandelt und es wird auf die DINEN 1990 verwiesen. Allerdings ist bei der Erläuterung derBemessungssituationen in der DIN 1054 erklärt, dass esnach dem Eintreten der BS-E nicht ausgeschlossen wer-den kann, dass das Bauwerk nicht mehr den Anforderun-gen der Gebrauchstauglichkeit genügt. Im Eurocode DINEN 1998-5 werden zur Auslegung von Bauwerken gegeneine Erdbebenbelastung sowohl dynamische Berech-nungsverfahren als auch die sog. vereinfachten pseudo-statischen zugelassen. Für viele Ingenieur-Erdbauwerkewerden Bemessungen für ein seismisches Ereignis miteiner Wiederkehrperiode von 2 475 Jahren verlangt, so-dass sich die Erdbebenbelastung verglichen mit derjeni-gen einer Wiederkehrperiode von üblicherweise 475 Jah-ren erhöht.Im Bericht von GRÜNTHAL u.a. [13] werdenhinsichtlich der Gefährdungsabschätzung für das gesamteBundesgebiet die spektralen Antwortbeschleunigungenund die Spitzenbodenbeschleunigungen (PGA, peakground acceleration, s. auch homepage des GFZ Pots-dam) für verschiedene jährliche Überschreitungswahr-scheinlichkeiten angegeben. In verschiedenen Bundeslän-dern sind einige Arbeitshilfen oder Merkblätter zumNachweis der Erdbebensicherheit in Bearbeitung [12],wobei dort auch die vereinfachte Modellierung der dyna-mischen Erdbebenanregung durch statische Ersatzkräftezugelassen ist. Falls der konventionelle Standsicherheits-nachweis nicht gelingt, sollen die Gleitverschiebungen be-rechnet werden, wobei die maximalen Deformationenauch zu bewerten sind. Hierbei liegt das grundlegendeProblem darin, dass die dynamische Belastung selbst von

den Bodendeformationen abhängig ist und diese a priorinicht bekannt sind. Bei dynamischen nicht-linearen Be-rechnungen mit der FEM erfolgt der Nachweis durch dieErmittlung der Deformationen. In diesem Fall sind erdbe-beninduzierte Deformationen hinsichtlich ihrer Zulässig-keit zu beurteilen.

2 Anwendung der Blockgleitmethode nach NEWMARK

für den seismischen Fall

Mit der Einführung eines sog. seismischen oder pseudo-statischen Koeffizienten wird die Betrachtung der Stand-sicherheit von Böschungen für den dynamischen Lastfallder Erdbebeneinwirkung in ein quasi-statisches Systemüberführt. Diese sog. Methode des seismischen Koeffi-zienten [1] wird benutzt, um die Standsicherheit einer Bö-schung mit bekannten Softwareprogrammen der Erdsta-tik für den seismischen Fall zu berechnen. Bei diesen, aufstatischer Basis entwickelten Programmen, werden ent-weder zusammengesetzte Starrkörpermechanismen oderLamellen (Bild 1) des Bruchkörpers betrachtet und jedemKörper bzw. jeder Lamelle wird eine in der Regel hori-zontale statische Ersatzkraft für die ErdbebeneinwirkungkW zugewiesen, wobei W das Gewicht des Körpers und kder auf die Erdbeschleunigung g bezogene, sog. seismi-sche Koeffizient ist.

In der Bemessungspraxis wird üblicherweise der von [1]ermittelte Wert des auf die maximale Erdbebenbeschleu-nigung bezogenen Koeffizienten N/ABedrock von 0,5 ver-wendet. Der vertikale Anteil der Beschleunigung wird fürden Ansatz der Kräfte in der Lamelle (s. Bild 1) als unter-geordnet eingestuft. Dabei wird der potenziell abgleitendeKörper der Böschung als starr angesehen (Bild 2). Dieserstarre Körper gleitet entlang der Basis eines angenomme-nen Bruchkörpers bzw. Scherfuge. Die eingeleitete dyna-mische Energie wird als Reibung zwischen Block und Un-terlage größtenteils dissipiert und ein ggf. vorhandenerÜberschuss wird benutzt, um die Lage des Blocks zu ver-ändern. Der Block verschiebt sich dabei entlang derGleitfuge um einen bestimmten Betrag. Die Beschleuni-gung des Blocks ist dabei verschieden von der maximalenBeschleunigung der Unterlage.

Eine potenziell rutschende Masse im Bild 2a) befindetsich im Grenzgleichgewicht. Die Ursache für dieses Rut-schen ist die Beschleunigung Ng des Blocks, wobei N eine

Ei

Ei+1 C

Q

kWW

ϕ

Lamelle

Bild 1 Standsicherheitsbetrachtung an einer Lamelle eines Böschungs -körpers für den seismischen FallSeismic slope stability analysis on a slice of the sliding body



T. Triantafyllidis, C. E. Grandas-Tavera: Quasi-static approach for stability analysis of slopes under seismic excitation using non-linear wave propagation

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Fraktion der Erdbeschleunigung g = 9.81 m/s2 ist. Die kri-tische Beschleunigung Ng des Blockes (oder der Bö-schung) ist definiert als diejenige Beschleunigung, bei dersich die Sicherheit gegen Rutschen auf Eins reduziert(d. h. bei der das Rutschen unmittelbar bevorsteht) ist. Istdie Beschleunigung ABasisg an der Basis größer als Ng, sowird die Masse der Böschung entlang der Gleitfläche rut-schen. Der Effekt der kritischen Beschleunigung wird alseine Trägheitskraft NW (wobei W das Gewicht der rut-schende Masse ist), die auf die rutschende Masse nachrechts unter den Winkel θ wirkt, abgebildet (Bild 2b)).Das Krafteck wird mit den resultierenden Normal-(P)und Tangential- (oder Scher-) S-Kräften an der Gleitflächegeschlossen. Der Winkel β beschreibt die Neigung der re-sultierenden Scherkraft an der Gleitfläche. DasselbeKrafteck entspricht der Situation eines gleitenden Blocksentlang einer Ebene mit der Neigung β (Bild 2c)). Wäh-rend eines Erdbebens ändern sich die Richtung und dieMagnitude der Beschleunigung an der Basis Abasis(t)g mitder Zeit t. Solange die momentane Beschleunigung ander Basis kleiner als Ng bleibt, findet zwischen der poten-ziell rutschenden Masse und der Basis an der Gleitflächekeine relative Bewegung statt. Für eine momentane Be-schleunigung an der Basis, die eine Trägheit im Block grö-

ßer als NdW (downhill) bzw. NuW (uphill) erzeugt, findetzwischen Block und Basis eine relative bleibende Ver-schiebung statt (Bild 2d)). Diese Verschiebung summiertsich während der Zeit, in der die Beschleunigung an derBasis Abasis(t)g größer als Ng ist (d. h. wenn die relativeBeschleunigung zwischen Basis und Block größer alsNull ist) d. h. so lange ü(t) = ABasis(t)g – Ng > 0 gilt. Durchdie zweifache Integration der relativen Beschleunigungü(t) über die Zeit t (blaue Fläche im Bild 2e)) kann mandie bleibende Verschiebung des Blocks ermitteln.

Aus den Beobachtungen in einem Starkbebengebiet derUSA haben die Autoren in [1] aus sechs synthetischen Be-schleunigungssignalen statistisch auf der Basis von 348horizontalen Böschungsbewegungen an Dämmen einDiagramm der permanenten Bewegung über das Verhält-nis N/ABasis aufgestellt (Bild 3), wobei mit ABasis die ma-ximale Beschleunigung an der Gleitfuge über die Zeit be-zeichnet wird. In diesem Bild 3 ist der Verlauf des Mittel-wertes, incl. der einfachen Standardabweichung sowieder Einhüllenden der maximalen Bewegungen (als obereGrenze), im logarithmischen Maßstab über das dimensi-onslose Verhältnis N/ABasis aufgetragen. Legt man alsGrenze eine horizontale Bewegung des Blockes von 1 mfest, so liest man aus dem Diagramm (Bild 3) den Wertdes seismischen Faktors N/ABasis von 0,17. Aus diesemDiagramm ist zu erkennen, dass bei geringen Unterschie-den zwischen den beiden Beschleunigungen an der Basisund am Block, d. h. bei N/ABasis < 1, die resultierende Be-wegung des Blockes klein bleibt, aber bei größeren Unter-schieden zwischen den beiden Beschleunigungen, d. hN/ABasis << 1 die bleibenden Verformungen in der Gleit -fuge wachsen.

Aus einer bestimmten Böschungsgeometrie und 27 Stark-bebebensignalen wurde von den Autoren [1] zwischen

o

W

NW

NW

θ

θ

βP

S

β

S

P

NW

W

ZeitGes

chw

ind

igke

it

W NdW

NuW

Ng

1

P

S

abwärts

aufwärtsVerschiebung

Kra

ft

Geschwindigkeit derrutschenden Masse

Relative Verschiebungwährend eines Zyklus

Geschwindigkeitder Unterlage

a) Potenzieller Brüchkörper

c) Modell des abrutschenden Blocks

d) Kraft-Verschiebungs-Relation

e) Berechnung der Verschiebung

b) Kräftegleichgewicht im Grenzzustand

Bild 2 Abrutschen eines starren Blocks entlang einer Gleitfläche nach [1]Sliding of a rigid body along an inclined plane adapted from [1]

1000

100

100.01 0.1 10.17

Vers

chie

bu

ng

u (c

m)

obere Grenze

Mittelwert

N/ABasis

Mittelwert+ σ

Bild 3 Stochastische Verteilung der horizontalen Bewegungen von Däm-men über das dimensionslose Beschleunigungsverhältnis N/ABasisnach [1]Stochastic distribution of the horizontal movement of dams vs. thefactor N/ABasis adapted from [1]




Unterlage und Dammkörper ein mittlerer Vergrößerungs-faktor (Amplifikationsfaktor) von 3,0 ausgerechnet. Sol-che Faktoren errechnet man auch aus einer äquiva -lent-linearen Wellenanalyse, bei der üblicherweise eineAbnahme des Schubmoduls und eine Zunahme derDämpfung mit der Dehnung angesetzt werden. Aus derKombination beider Betrachtungen (starrer Block undAmplifikation des Signals an der Basis) kann sich bei derVorgabe einer erträglichen bleibenden Bewegung der Böschungsmasse, z. B. von 1 m, ein pseudo-statischer Ko-effizient zwischen Beschleunigung der Böschungsmasseund der maximalen Beschleunigung am Grundgebirge(bed rock) ergeben:

(1)

Dieser Wert wird z. Z. in den meisten Anwendungen alspseudo-statischer Koeffizient für die Berücksichtigungseismischer Einwirkungen in Böschungen, als statischeErsatzkräfte durch Multiplikation der Masse des mög -lichen abrutschenden Blockes manchmal mit der “bedrock acceleration’’ (Erdbebenbeschleunigung amGrundgebirge) angesetzt. Diese Vorgehensweise ist aller-dings sehr konservativ. Der Grund liegt zum einen in derVereinfachung der Betrachtungsweise und zum anderenan der linearen Wellenausbreitung im Böschungskörper,obwohl man davon ausgeht, dass die Erdbebenbelastungso groß ist, dass ein anelastisches Verhalten der Bö-schung vorliegt [2]. Wenn also die Beschleunigungengroß genug sind, um ein tiefliegendes Versagen zu erzeu-gen, dann ist die Ausbreitung dieser großen Scherbe-schleunigungen in höher liegende Bereiche nicht mög-lich. Die kritische Beschleunigung an der Scherflächeaber definiert die Beschleunigungsamplitude, welchesich noch im Bruchkörper ausbreiten kann. In der sog.Grenzgleichgewichtsbetrachtung für den Fall der dyna-mischen Böschungsstabilität bedeutet ein ermittelter Si-cherheitsfaktor < 1, anders als im statischen Fall, keines-wegs automatisch ein Versagen der Böschung. Es kannauch Gleichgewichtszustände unterhalb des Sicherheits-faktors von 1 geben, allerdings zu Lasten von Verformun-gen. Diese Verformungen im böschungsnahen Bereichmüssen so klein gewählt werden, dass die Anforderun-gen der späteren Nutzung dieses Bereiches erfüllt wer-den bzw. keine signifikante sekundäre Gefährdung mitsich bringen.

Eine realistische Betrachtung des nicht-linearen Boden-verhaltens und speziell der Wellenausbreitung kann zuanderen Überhöhungsfunktionen führen als die des äqui-valent-linearen Modells. Als eine Möglichkeit wird hierdie Wellenausbreitung in einem hypoplastischen Materialgesehen, wenn die entsprechenden Parameter dieses Mo-dells durch Sondierungen und Laborversuche am Bö-schungsmaterial bestimmt worden sind. Mit solchennicht-linearen Modellen lassen sich realistische pseudo-statische Koeffizienten für die pseudostatische Analyseder Standsicherheit von Böschungen für den seismischenBelastungsfall ermitteln.

· 0,17 3,0 0,50NA

AA

NABasis

Basis

Bedrock Bedrock

3 Ansatz zur Berücksichtigung von pseudo-statischenKräften in Böschungen

Bei der Wirkung von Erdbeben kurzer Dauer auf eineBöschung ist mit undrainierten Verhältnissen zu rech-nen, sodass sowohl ein Porenwasserdruckaufbau undeine Reduktion der Scherfestigkeit in der Gleitfuge auf-treten können, aber auch gleichzeitig die zusätzlichenTrägheitskräfte infolge der induzierten Beschleunigungder Erdmasse zu berücksichtigen sind. Die zeitveränder-liche Trägheitskraft wird durch eine pseudo-statische ho-rizontale seismische Kraft Fx ersetzt. Diese Ersatzkraftwird am Schwerpunkt der abrutschenden Erdmasse undhorizontal auf der Seite des Böschungsgefälles angesetzt.Die pseudo-statische Kraft Fx = χmax max kann als eineFrak tion χ der Masse des Bruchkörpers m der Böschungund der maximalen Beschleunigung im Untergrundax max berechnet werden, wobei mit χ der pseudo-stati-sche Koeffizient bezeichnet wird (im Gegensatz zumseismischen Koeffizienten k, der die horizontale Be-schleunigung des Bruchkörpers als einen Anteil von derErdbeschleunigung g darstellt, d. h Fχ = k m g). Die verti-kale Komponente der pseudo-statischen Kraft Fy wirktgleichzeitig aber im Allgemeinen mit einem anderen Be-schleunigungsbeiwert. Sie hat nach KRAMER [14] kaumEinfluss auf die Berechnung der Standsicherheit undwird üblicherweise (aber nicht immer) vernachlässigt.Der Koeffizient χ wird üblicherweise für beide Richtun-gen gleich gesetzt. Die bisherige Wahl dieses Koeffizien-ten basiert auf empirischen Empfehlungen. Unter ande-ren kann man in [14] für den seismischen Koeffizientendie Empfehlungen von TERZAGHI (k = 0,1 für ‚starke‘,k = 0,2 für ‚gewaltige oder zerstörerische‘ und k = 0,5 für‚katastrophale‘ Erdbeben), von SEED (k = 0,1 bis 0.2),von U.S. Army Corps of Engineers (k = 0.05 bis 0.2) undvon HYNES-GRIFFIN und FRANKLIN (k = 0,5) [1] finden.In diesem Bericht wird eine Methode vorgeschlagen, umden pseudo-statischen Koeffizienten χ etwas fundierterund unabhängig vom Sicherheitsniveau der Böschung zubestimmen.

4 Bestimmung des pseudo-statischen Koeffizienten χ

4.1 1D-Analyse

Betrachtet wird als Beispiel eine Böschungsrutschung in-folge Erdbeben mit der maximalen Amplitude a1max imGrundgebirge (Bild 4). Die Festlegung des maßgebendenGleitkreises kommt aus der statischen Stabilitätsuntersu-chung. Zur Vereinfachung des Systems wird die Bö-schung bis zum Grundgebirge in n vertikalen Lamellengleicher Breite b unterteilt, die nicht in gegenseitigerWechselwirkung stehen (s. Bild 4). Jede Lamelle wird alseine eindimensionale Bodensäule betrachtet, in der eineWellenausbreitung in vertikaler Richtung stattfindet.

Betrachtet wird die Impulsbilanz in der x1-Richtung fürdie Lamelle k (s.Bild 4b). Für jeden Punkt x2 mit 0 ≤ x2 ≤L und für jede Zeit t im Bereich 0 ≤ t ≤ tf, gilt:




AU

FSA

TZ

AR

TIC

LE

(2)

mit den Randbedingungen:

u2(0,t) = 0, u1(0,t) = f(a1(t)) und

T22(L,t) = T22, T12(L,t) = 0 (3)

wobei Tij (mit i, j = 1,3) die Komponenten des gesamtenSpannungstensors (Zug positiv), ρ die Dichte des Materi-als, a1(x2, t) die horizontale Beschleunigung und u1, u2

die horizontale bzw. die vertikale Verschiebung ist. DasSymbol ˘ bedeutet, dass die Größe vorgegeben bzw.bekannt ist. Die Gl. (2) kann auch als Integralform überdas Volumen V der Säule, die oberhalb der Gleitflächeliegt, ausgedrückt werden:

(4)

wobei A(= b · 1) die Querschnittsfläche der Säule ist. Divi-diert man beide Seiten der Gl. (4) durch die Höhe L – hder Säule, die oberhalb der Gleitfläche liegt, folgt:

(5)

Hierdurch bekommt man einen Ausdruck, der als Mittel-wert der Beschleunigung a1m(t) über die Höhe der Säule

( , )( , ) oder

( , )( , )

12 2

21 2

12 2

22 1 2 2

T X tx

dV a x t dV

T x tx

Adx a x t Adx

V V

h

L

h

L

1( – )

( , )

1–

( , ) ( )

12 2

22

1 2 2 1

L hT x t

xdx

L ha x t dx a t

h

L

mh

L

( , ) ( , ) ( , )( , )11 2

1

12 2

2

13 2

31 2

T x tx

T x tx

T x tx

a x tL – h oberhalb der Gleitfläche interpretiert werden kann.Nach der Integration von Gl. (5) erhält man

(6)

wobei T12(L,t) = 0 die Randbedingung (3) der Spannungs-freiheit an der Oberfläche der Böschung darstellt. Da Gl.(6) für die Lamelle k gilt, man kann Gl. (6) als

(7)

schreiben. Multipliziert man Gl. (7) mit der Masse mk derLamelle k oberhalb der Gleitfuge, so bekommt man dieTrägheitskraft Fk

1(t) für die Lamelle k über die Zeit (t)

(8)

Man kann nun die Trägheitskräfte von allen Lammel -len aufsummieren, um die gesamte Trägheitskraft des rutschenden Böschungskörpers F1(t) zu bestimmen,wobei:

(9)

Dividiert man den maximalen Wert der gesamten hori-zontalen Trägheitskraft (auf der Seite des Böschungsgefäl-les) durch die gesamte Masse des rutschenden Bö-schungskörpers m, so bekommt man den pseudo-stati-schen Koeffizient χ als

( ) = 1( – )

( , ) ( , )

1( – )

( , )

1 12

0

12

12

a tL h

T L t – T h t

–L h

T h t

m

��

( ) = ( ) = 1( – )

( , )1 1 12a t a t –L h

T h tm mk

k k

kk

( ) = ( )1 1F t m a tk km

( ) = ( )1 11

F t F tk

k

n

Mat 2

Mat 11 2 nk

a1(t)a1max

t a1(t)t

x1

x2

GWS

k

T11

b

L-h

Lh

b

T11

T22(t)

T12(t)

T22

T11

T11

W

a) b) c)

Gleitfläche

Gleitfläche

V

Gleitfläche

BBild 4 a) Ebene Böschung unter Erdbebenbelastung aufgeteilt in n vertikale Lamellen, b) 1D seismische Anregung der Lamelle k mit der Breite b und die Höheh bis zur Gleitfläche, c) Gleichgewichtbetrachtung der Lamelle k oberhalb der Gleitflächea) 2D slope under seismic loading subdivided into n vertical slices, b) 1D seismic propagation along the slice number k of width b and height h up to theslip surface, c) equilibrium on the k-slice above the slip surface




räumliche Ableitung einer Größe z. B. ∂Tij/∂xj wird mitTij,j geschrieben. Die Gleichung (11) kann über das Volu-men V des abrutschenden Böschungskörpers integriertwerden.

(12)

Mithilfe des Theorems von CAUCHY

ti = Tijnj oder t = T · n (13)

und des Divergenzsatzes von GAUSS

nidS = ,idV (14)

kann man die Gleichung (12) wie folgt umschreiben

(15)

In der Gleichung (15) ist tt der Spannungsvektor, der überden Einheitsvektor nn dem Spannungstensor TT zugeordnetist. Der Vektor nn steht senkrecht zu der Fläche dS undzeigt nach außen. Die Fläche S entspricht der Gleitfläche.

Man kann das Gleichgewicht für die Richtung x1 und x2

mit der Gleichung (15) schreiben

(16)

(17)

Da eine ebene Verformung vorausgesetzt wird, bleibt derVektor n auf der x1 – x2-Ebene, d. h. n3 = 0. Alle Integrale,die n3 enthalten, sind gleich Null zu setzen. Da außer denMassenkräften nur das Gewicht in vertikaler Richtung als

0,T dV fdV – a dVij jV

iV

iV

S V

0 oder

0

T n dS fdV – a dV

t dS fdV – a dV

ij jS

iV

iV

iS

iV

iV

0

11 1 12 2 13 3

1 1

T n dS T n dS T n dS

f dV – a dV

S S S

V V

0

21 1 22 2 23 3

2 2

T n dS T n dS T n dS

f dV – a dV

S S S

V V

(10)

Zur Vereinfachung der Berechnung in der Lamelle wirdhier angenommen, dass die vorhandene effektive An-fangsspannung eine geostatische Verteilung aufweist(s. Bild 4b). Die vertikale Komponente der effektivenSpannung T ′22 = –(L – x2)γ ′, mit γ = g · ρ = 18.5 kN/m3

nimmt linear mit der Tiefe L – x2 zu. Die horizontalenKomponenten der Spannung T ′11 = T ′33 = K0T ′22, mit demErd ruhedruckbeiwert K0 = 1 – sinϕc (wobei ϕc der kriti-sche Reibungswinkel des Bodens ist), sind proportionalzu der vertikalen effektiven Spannungskomponente. AlleSchubkomponenten des Spannungstensors werden zuNull gesetzt, obwohl durch die Böschungsneigung dieHauptspannungsrichtungen vom geostatischen Zustandab weichen. Außerdem ist die Verteilung des Anfangspo-renwasserdruckes hydrostatisch, pw = (L – x2)γw, und die Anfangsporenzahl wird konstant über die Tiefe angenom-men. Der Boden in der Böschung wird als vollgesättigtangenommen. Um den Einfluss des Materialverhaltensauf den pseudo-statischen Koeffizienten zu analysieren,kann dem Boden sowohl ein hypoplastisches als auch einelastisches Stoffgesetz zugewiesen werden.

4.2 2D-dynamische Berechnung mit der FEM

Betrachtet wird die rutschende Erdmasse m der Bö-schung ABC (Bild 5). Ein ebener Verformungszustandwird auf der sicheren Seite liegend senkrecht zur Zei-chenebene zugrunde gelegt (x3-Ebene). Es wird angenom-men, dass die Ebene A

–B der Gleitfläche entspricht, die

um den Winkel α zur Horizontalen geneigt ist.

Die Impulsbilanz für den Körper ABC im dynamischenFall wird geschrieben als

Tij,j + fi – ρai = 0 (11)

wobei Tij (mit i,j = 1, 2, 3) die Komponenten des totalenSpannungstensors T(x,t), fi = ρgi die Volumenkraft, ρ dieDichte und ai(x,t) die Beschleunigung sind. Die Erdanzie-hungsbeschleunigung ist als Vektor g = {0, – 10,0} m/s2

angegeben. Die Spannung T(X, t) und die Beschleunigungai(x, t) sind beide Funktion des Ortes x und der Zeit t. Die

max( ( ))1

1 max

F tma

Ax1

x2

a1(t)

t(x,t)

n(x)

t

BC

α A

B

VS

C

Bild 5 Wellenausbreitung in einer Böschung (links) und der daraus resultierende Spannungsvektor tt auf die Fläche S (rechts)Wave propagation in a slope (left) and the resulting stress vector tt on the surface S (right)




AU

FSA

TZ

AR

TIC

LE

(22)

mit den dimensionslosen Spannungen

(23)

Die Symbole 11 und | bezeichnen den zweistufigen bzw.den vierstufigen Einheitstensor. Als Materialparameterfür das hypoelastische Stoffgesetz dienen der Schwellbei-wert κ und der kritische Reibungswinkel des Materials ϕc.Der Koeffizient χ wird genauso wie nach Gl. (10) ermit-telt, wobei ein Beispiel hierfür im nächsten Abschnitt prä-sentiert wird.

5 Ergebnisse am Beispiel einer Restseeböschung

Als Anwendungsbeispiel für das erläuterte Verfahren wirdeine Restseeböschung eines Tagebaus zugrunde gelegt. Sol-che Restseen entstehen beim Tagebau nach der Braunkoh-legewinnung und Wiederverfüllung. Diese Wahl wurde ge-troffen, da verschiedene Betriebszustände (Aushub ohneGW, gefüllter See) und auch unterschiedliche Entstehungs-geschichten der Böschungen untersucht werden können(nicht abgebaute Bodenformationen mit geostatischemSpannungszustand, Kippenfüllung mit Schütten des Mate-rials). Aus den statischen Untersuchungen für das zugrun-de gelegte Profil der Böschung ergeben sich die maßgeben-den Gleitkreise in der Nähe der Böschungsoberfläche, so-dass als mögliche Bruchfiguren Gleitkreise nach Bild 6 fürdie Ermittlung des pseudo-statischen Koeffizienten χ unter-sucht werden können. Falls ohne Erdbeben ein oberflä-chennaher Gleitkreis mit der niedrigsten Sicherheit ermit-telt wurde, so erweist sich beim Erdbebenansatz ein etwastieferer Gleitkreis als der maßgebende. Es werden deshalbsowohl die oberflächennahen Gleitkreise als auch dieetwas tieferen mit dem Lamellenverfahren untersucht.

18tan

2 – tan

2 + 2 tan cos3

1

2 2tan ,

3 (3 – sin )

2 2 sin, tan 3 ||T ||, cos(3 )

= –3 6 det T*

2

2

c

c

^

F –

a *

M

�

T TtrT

, T T – 13

1 und T* T*||T ||

^ ^ ^*

*

�

verbleibende Volumenkraft wirkt, ist das Integral über dieVolumenkraft f1 auch gleich Null. Aus der Symmetrie desSpannungstensors folgt: T12 = T21. In Gl. (16) ist der Term

∫Vρa1dV die Trägheitskraft F1(t), die auf den rutschenden

Böschungskörper zu jeder Zeit t wirkt.

(18)

Für die Simulation eines Erdbebens und der daraus resul-tierenden Porenwasserdrücke wird von einem voll gesät-tigtem Material und undränierten Bedingungen ausgegan-gen. Nach dem Prinzip der effektiven Spannungen gilt:

T′ = T + pw1 (19)

wobei mit T′ die effektiven Spannungen und mit T die to-talen Spannungen bezeichnet werden. Die Entwicklungdes Porenwasserdruckes pw (Druck positiv) wird mit

p·w = –KwtrD (20)

berechnet, wobei Kw ≈ 2.0 GPa der Kompressionsmoduldes Wassers ist. Die Stoffgesetze werden in effektivenSpannungen ausgedrückt und die Spannungs-Dehnungs-Beziehung wird hier sowohl hypoplastisch als auch hypo -elastisch wie auch rein elastisch betrachtet, um den Ein-fluss des Materialverhaltens auf die Ergebnisse der FEMzu zeigen. In diesem hypoelastischen Materialmodell istdie Steifigkeit als eine Funktion der effektiven Spannun-gen beschrieben. Die entsprechende Formulierung lautet:

(21)

wobei κ der Schwellbeiwert im Ödometerversuch beieiner doppeltlogarithmischen Auftragung der Porenzahlüber die isotrope Spannung ist (nach BUTTERFIELD [16])und L die hypoelastische Steifigkeit ist [15]. Die skalarenGrößen FM und a sind wie folgt definiert [15]:

( )11 1 12 2 1 1T n dS T n dS a dV F tS S V

T E : D mit E –trT3

L und

L I TT

^

^ 22

^ ^a

FaM

a1(t)t

x1

x2

Mat 2

GWS

GWS

Mat 1

718m 328m

150m

428m618m

177m

800m

a1(t)t

x1

x2

Mat 2

Mat 1

K

K'

E

E'

10m

Bild 6 Wellenausbreitung in einer Böschung mit dem Grundwasserspiegel an der Geländeoberkante und einem tief liegenden Gleitkreis (K – K ′, links) und aneinem oberflächennahen Gleitkreis (E – E ′, rechts)Wave propagation on a slope with the water table equal to the ground and a deep located slip surface (K – K ′, left) and an slip surface close to the sloping face (E – E ′, right)




Es wurden die Fälle des mit Wasser gefüllten Restsees(GWS = 0) und des trockenen Restsees (GWS = -177 m)näher betrachtet. Gleichzeitig wurden die Erdbeben mitjeweiligen maximalen horizontalen Erdbebenbeschleuni-gungen im Grundgebirge von 0,8 bis 1,6 m/s2 zugrundegelegt. Bei den nicht linearen Berechnungen ist als einegenerelle Tendenz zu beobachten, dass der pseudo-stati-sche Koeffizient mit wachsender Anregung im Grundge-birge abnimmt, da mehr Energie dissipiert wird. Aller-dings ist gleichzeitig mit größeren maximalen und blei-benden Verschiebungen zu rechnen. Es ist auchfestzustellen, dass die oberflächennahen Gleitkreiseeinen etwas höheren pseudo-statischen Koeffizienten χoberfl liefern als die tiefer liegende Gleitkreise χtief. Durchdie oberflächennahen Abrutschungen ist allerdings einegeringere Sekundärgefährdung zu erwarten als bei einertiefer liegenden Rutschung, wo größere Massen ins Spielkommen. Da die geneigte Oberkante der Böschung dieWellen sowohl in der vertikalen als auch in der horizon-talen Richtung reflektiert, könnten die Reflexionen dieErgebnisse beeinflussen. Um diesen Einfluss auf die Aus-wertung von χ klein zu halten, wurde der Abstand zu denRändern so gewählt, dass im betrachteten Zeitabschnitt(Bild 7) die reflektierende Welle die Starkbewegung [17]des Eingangsignals nicht beeinflusst hat.

Zur Ermittlung des Koeffizienten χoberfl (für oberflächen-nahe Gleitkreise) wurde eine FE Berechnung mit einer2D-Wellenausbreitung durchgeführt. Die Böschung hateine Neigung von etwa 14° bezogen auf die Horizontaleund eine Höhe von 177 m. Die Festgesteinoberkante liegtin einer Tiefe von 800 m. Die Böschung besteht aus zweiMaterialien: Das ursprüngliche nicht gelöste Material(Mat 1) besteht aus Sand, Ton, Schluff und Kohle und dieBöschungsfüllung aus dem Material 2 (Mat 2, s. Bild 6).Es wird ein Böschungsbruch betrachtet, der immer inner-halb des gekippten Materials 2 liegt. Das mechanische

Verhalten des ursprünglichen Materials (Mat 1) wird miteinem hypoelastischen, druckabhängigen Stoffgesetz si-muliert und das Material 2 hypoplastisch berechnet. ZuVergleichszwecken wurden beide Materialien auch alselastisch und hypoelastisch berechnet. Für die hypoplasti-sche Formulierung (Version mit intergranularer Dehnung[15]) werden die Parameter aus Tabelle 1 verwendet.

Das hypoelastische Modell wird hauptsächlich verwen-det, um das Verhalten des vorliegenden (ungestörten) Un-tergrundes, der aus Sand-, Ton- und Kohleschichten be-steht, zu vereinfachen und gleichzeitig wird durch das hy-poelastische Verhalten eine größere Amplitude des sichausbreitenden Signals als bei einem hypoplastischen Ma-terial erwartet. Diese Betrachtung liegt für das Gesamt-system auf der sicheren Seite. In den vorliegenden Be-rechnungen wurden für das hypoelastische Verhalten dieWerte κ = 0,01 und φ = 30,7° eingesetzt.

Zum Vergleich wurden auch Berechnungen mit elasti-schen Parametern durchgeführt. Die verwendeten elasti-schen Materialparameter sind E = 9 106 kPa und ν = 0,3.

An der Unterkante des betrachteten Gebietes wird eineseismische Anregung nach Bild 7 aufgebracht. Als Ergeb-nis wird die maximale resultierende horizontale KraftF1max, sowohl für einen oberflächennahen Gleitkreis alsauch für einen tief liegenden Gleitkreis (K – K′, Bild 6links) ermittelt. Der Koeffizient χoberfl für ein oberflächen-nahes Versagen (Gleitkreis E – E′, s. Bild 6 rechts) bzw.χtief für ein tief liegendes Versagen ergibt sich als

(24)

wobei a1max die maximale Beschleunigung des Inputsig-nals an der Basis des betrachteten Gebietes (z. B. Fels-

1min

1max

Fa m

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4 5

a 1 (

m/s

2 )

t (s)

−15

−10

−5

0

5

10

15

0 2 4 6 8 10

F1(

t) (

MN

)

t (s)

F1 +

F1 −

F1min

Bild 7 Erdbebensignal der horizontalen Beschleunigung am Grundgebirge als Input für die Erdbebenberechnungen (links) und horizontale Komponente derTrägheitskraft über die Zeit für den tief liegenden Gleitkreis (K – K ′, im Bild 6) (rechts)Bedrock earthquake signal of horizontal acceleration as input fort he seismic analysis (left) and horizontal component of the inertial force vs. time for adeep located slip circle (K – K ′, in Fig 6) (right)

Tab. 1 Hypoplastische Materialparameter (mit intergranularer Dehnung) des KippenmaterialsHypoplastic material parameters (with intergranular strain) fort he brown field excavated material

hS n ed0 ec0 ei0 α β ϕc mT mR Rmax βx χ(kPa) (–) (–) (–) (–) (–) (–) (°) (–) (–) (–) (–) (–)

3,5 · 105 0,47 0,591 0,908 1,06 0,11 1,9 30,7 2 2 4 · 10–4 0,08 1




AU

FSA

TZ

AR

TIC

LE

oberfläche) und m die rutschende Masse, die zwischender Böschungsoberkante und der Gleitfläche liegt, undF1min die maximale Trägheitskraft in Richtung des Bö-schungsgefälles (s. Bild 7 rechts) sind.

5.1 Einfluss des Anfangsspannungszustandes

Die Herstellung der Böschung wurde durch zwei unter-schiedliche Verfahren numerisch abgebildet. Bei der Me-thode 1 (Bild 8 oben) wurde aus dem geostatischen Zu-stand einfach der Bereich der Braunkohlegewinnung undder anschließenden Schüttung durch Entfernen des ver-bleibenden Seevolumens betrachtet. Mit der Methode 2(Bild 8 unten) wird der nicht geostatische Anfangszu-stand simuliert. Um einen mit der Böschungsgeometriekompatiblen Spannungszustand zu bilden, wird das Ent-stehen der Böschung durch Verkippung simuliert. Dieswird in der FEM vereinfachend in zwei Simulations-schritten realisiert. Zunächst fängt man von einem geo-statischen Spannungszustand des Untergrundes an. DieAnfangsporenzahl, die für die hypoplastische Berechnun-gen notwendig ist, wird konstant über die Tiefe mit demWert e0 = 0,8 angenommen. Danach wird der Teil des Bo-dens entfernt, der dem Volumen des Aushubes entspricht.Dadurch reduziert sich die vertikale Komponente derSpannung an der Aushubsohle, die Sohle hebt sich undSchubspannungen in der Böschung tauchen auf. Dieserneue Spannungszustand ist mit der Geometrie der Bö-schung kompatibel und dient als Anfangszustand für dieSimulation der Wellenausbreitung. Für den Fall, bei dem

der Grundwasserspiegel bei x2 = 0 liegt, d. h. der gefluteteZustand, wird an der Oberfläche der Böschung und ander Seesohle der entsprechende Wasserdruck als Last an-gesetzt. Die meisten Berechnungen wurden mit der Me-thode 1 zur Modellierung der Böschungsgenese der Ein-fachheit halber durchgeführt. Allerdings mit der Methode2 (Bild 8 unten) wird die Entstehung der Böschung undder Spannungszustand (hohes Spannungsverhältnis) rea-litätsnah abgebildet.

In der Tabelle 2 sind die Ergebnisse der Berechnungenzusammengefasst. In einem Beispiel (Fall c1) wurde dieHerstellung der Böschung durch Verkippung getreuer ab-gebildet (Methode 2). Für den Fall des nicht geflutetenSees wurde die seismische Analyse genauso durchgeführtwie für den Fall c, wobei dort die Simulation der Bö-schungsentstehung vereinfacht wurde. Es ist festzuhalten,dass die aufwändige Simulation mit der FEM und Schüt-ten der Böschung Werte für den pseudostatischen Koeffi-zienten χ liefert, die kleiner sind als bei der nicht getreuenSimulation der Böschungsherstellung. Der Vergleich zwi-schen den Ergebnissen für den Fall c1) und c) zeigt, dassdieser Unterschied mehr als 20 % beträgt, sowohl für denoberflächenahen wie auch tief liegenden Gleitkreis unddeshalb nicht vernachlässigt werden sollte. Es ist dem-nach richtig und physikalisch korrekt die Geschichte derEntstehung der Böschung bei den Simulationen zu be-rücksichtigen. Es ist zu erwarten, dass aufgrund des höhe-ren Spannungsverhältnisses beim Schütten die Böschungdas Kippmaterial näher zum Grenzzustand ist und da-durch die Steifigkeit kleiner als beim Aushub unter geo-

GWSMat 2

γ und ϕ sind für Mat 1 und Mat 2 gleich

Mat 1

GWSGWS

GWSMat 2

Mat 1

GWSGWS

g=0.001m/s2g=10m/s2

A

A

A

B

A B B B

B

x1

x2

x1

x2

Methode 1:Aushub

1. Geostatisch 2. Aushub A

1. Geostatisch 2. Aushub A + Reduktion der Gravit. in B 3. Erhöhung der Gravit. in B (Nachfüllung)

Methode 2:Nachfüllung

Bild 8 Simulationen der Kippenherstellung mit der Methode 1: Aushub bis zur Böschungsflanke der Kippe (oben), und Methode 2: Aushub bis zur Basis undVerfüllung des Kippenmaterials (unten)Simulation of the excavation and filling of the brown field with method 1: excavation until the face of the slope (upper part) and method 2: excavationand refilling the slope with brown field material (lower part)




statischen Bedingungen zur Böschungsherstellung. Diesbedingt bei gleicher Anregung eine geringere Schubüber-tragung durch die Wellen und demzufolge auch einenkleineren seismischen Koeffizienten.

Ein weiterer Vergleich wurde für den Fall des nicht gefüll-ten Restsees auch mit einer maximalen horizontalen Erd-bebenbeschleunigung von 0,8 m/s2 im Grundgebirgedurchgeführt (Fall c2 in der Tabelle 2). Zunächst wurdendie Einflüsse des Materialverhaltens für die festgelegteGeometrie des tiefen Gleitkreises nach Bild 6 untersucht.Aus den Rechnungen ist ersichtlich, dass das elastischeMaterialverhalten immer größere pseudo-statische Koeffi-zienten χ für den gefüllten Zustand des Restsees liefert.Die Werte für den leeren See und das elastische Material-verhalten sind noch größer und liegen teilweise über 0,5.Dieser Ansatz wird in der Literatur (z. B. [2]) nicht emp-fohlen. Der hypoelastische Zustand für alle Schichtenhatte kleinere Koeffizienten χ für den leeren See geliefertals der rein elastische Zustand, aber auch größere Werte(χ = 0,211), verglichen mit dem hypoplastischen Material-verhalten des Auffüllmaterials (Mat. 2, χ = 0,186). Dieoberflächennahen Gleitkreise liefern größere pseudo-sta-tische Koeffizienten als die tief liegenden für das hypo-plastische Material (Mat 2). Die Fälle des leeren und vol-len Sees sowie die Lage der Gleitkreise (oberflächennah,tief liegend) wurden untersucht.

Aus den bisherigen Rechnungen ist abzuleiten, dass einnicht gefüllter Restsee einen höheren pseudo-statischenKoeffizienten als ein gefüllter See liefert. Für die ober -flächennahen Gleitkreise der 2D-Berechnung erhältman vergleichsweise Werte für χ, die sehr nahe denjeni-gen mit der eindimensionalen Betrachtung (Lamellenver-fahren) liegen. Der Fall des gefüllten Restsees liefert beieiner maximalen Beschleunigung im Grundgebirge von1,6 m/s2 einen pseudo-statischen Koeffizienten χ von0,275, der geringer ist als derjenige im trockenen Zu-stand (0,375). Dieses Verhalten ist durch die Übertra-gung von größeren Schubspannungen im trockenen Zu-stand entlang von möglichen Gleitflächen als im Falle

der Sättigung oder der Flutung, bei der eine Reduktionder Normalspannungen in der Gleitfläche vorliegt, be-dingt. Diese Reduktion der Normalspannungen bedingtauch eine Reduzierung der maximal übertragbarenSchubspannungen und dadurch findet auch eine geringe-re Massenanregung statt. Dies resultiert in kleinerenpseudo-statischen Koeffizienten. Interessant ist in diesemZusammenhang auch der Einfluss der Geschichte derBöschungsentstehung. Der Fall c1) der Tabelle 2 desnicht gefüllten Sees wurde auch mit dem Abtrag und derWiederverfüllung mit Kippenmaterial etwas aufwändigersimuliert, um den Spannungszustand (speziell die Schub-spannungen im Böschungsbereich) realitätsnah abzubil-den. Für a1max= 1,0 m/s2 im Grundgebirge liegt der ermit-telte Koeffizient χ bei 0,30 und 0,15 für die oberflächen-nahen und tiefliegenden Gleitkreise und bei derEffektivwertbetrachtung wären diese Werte noch um denFaktor 0,7 [11] zu reduzieren.

Die Analyse bisher bezog sich auf die Anregung imGrundgebirge, und die angegebenen horizontalen Be-schleunigungen wurden im Grundgebirge angesetzt. DieDaten im Grundgebirge sind nicht einfach zu ermitteln.Da in allen durchgeführten Berechnungen die jeweiligeAnregungsbeschleunigung von 0,8 bis 1,6 m/s2 im Grund-gebirge angesetzt wurde, allerdings der Bezug des pseudo-statischen Koeffizienten χ auch zu PGA-Werten in Bezie-hung gesetzt werden sollte, wobei a0

1max die maximal ander GOK ermittelte Beschleunigung ist [13], wurde fol-gender Umweg gewählt: Man hat aus den durchgeführtenFE-Berechnungen mit der bekannten Anregung imGrundgebirge die maximalen Beschleunigungen an derOberfläche des Böschungsgleitkörpers sowohl für den an-stehenden Boden wie auch für das Kippenmaterial extra-hiert. Diese maximale horizontale Beschleunigung a0

1maxwurde als Bezugsgröße genommen und darauf wurdendie Massenkräfte aller der als maßgebend betrachtetenGleitkreise bezogen. Die ermittelten Koeffizienten χ0 undχu mit jeweiligem Bezug auf die maximale Beschleuni-gung an der Oberfläche bzw. Grundgebirge lassen sichaus dem Verhältnis |a0

1max|/|au1max| ermitteln. Es gilt:

Tab. 2 Ergebnisse aus einer 2D-Wellenausbreitung für einen oberflächennahen Gleitkreis E – E ′ und einen tief liegenden Gleitkreis K – K ′ nach Bild 6Results from a 2D wave propagation analysis with FEM for a slip cirlce close to the slope E – E ′ and for a deep located slip circle K – K ′ according toFig. 6

Fall Mat 1 Mat 2 GWS a1max χober f. χtie f u1max u1(t = 20s)(–) (–) (–) (m) m/s2 (–) (–) (cm) (cm)

a Hypoelastic Hypoplastic 0 1 0,256 0,083 ≈ 5 ≈ 41

b Hypoelastic Hypoplastic 0 1,6 0,275 0,095 ≈ 8 ≈ 71

c1 Hypoelastic Hypoplastic –177 1 0,306 0,147

c Hypoelastic Hypoplastic –177 1 0,376 0,186 ≈ 5 ≈ 36

c2 Hypoelastic Hypoplastic –177 0,8 0,373 0,190

d Hypoelastic Hypoplastic –177 1,6 0,375 0,181 ≈ 8 ≈ 60

e Hypoelastic Hypoplastic –177 1 0,211 ≈ 10

f Elastic Elastic 0 1 0,3 ≈ 3

g Elastic Elastic 0 1,6 0,33 ≈ 4




AU

FSA

TZ

AR

TIC

LE

(25)

Es ist anzumerken, dass sich aufgrund der nicht-linearenWellenausbreitung und der Einbeziehung der Dilatanzund Kontraktanz infolge Scherung ein Teil der Energie inKompressionswellen umwandeln wird. Es findet alsoeine stärkere Dissipation der Energie verglichen mit demäquivalent-linearen Fall statt. Es ist auch zu beobachten,dass die maximale Beschleunigung an der Oberfläche ca.um 1/3 höher liegt als der Wert der horizontalen Be-schleunigung am Grundgebirge. Dadurch liegt eine Re-duktion der pseudo-statischen Koeffizienten χ0/χu umi. M. 0,75 vor. Der Fall c1), der etwas realistischer dieEntstehung der Kippe berücksichtigt, liefert den Faktorχ = 0,216 bei der Zugrundelegung der Oberflächenbe-schleunigung als Bezugsgröße und den entsprechendenFaktor χ = 0,306 bei Betrachtung der Beschleunigung amGrundgebirge.

Für den Fall, bei dem die Standsicherheit von oberflä-chennahen Gleitkreisen nicht erfüllt wird, bedeutet diesallerdings nicht automatisch, dass bei einer oberflächen-nahen Böschungsrutschung auch ein Versagen der Bö-schung vorliegen muss. Die bleibenden Verformungenwerden zunehmen. Im Bild 9 sind die maximalen Ver-

| |

| |

01max

1max0

a

au

u schiebungen während der seismischen Anregung für deninfrage kommenden Bereich der Böschung aus der 2D-FEM-Analyse dargestellt. Die rechnerisch ermittelten ma-ximalen Verschiebungen beziehen sich auf die Ausschlägeder Materialpunkte während des Erdbebenereignisses.

Die in der Tabelle 2 aufgeführten bleibenden Verschie-bungen sind ermittelt worden nach etwa 20 Sekundenseit Beginn der seismischen Anregung im Grundgebirge(Dauer von 5 Sekunden, s. Bild 7) und erhalten bereitsnumerische Reflexionen (ca. 4-fach) von vertikal sichausbreitenden Wellen zwischen Böschung und Grundge-birge. Diese Reflexionen treten in der Praxis nicht in die-ser Größenordnung auf. Die Werte in der Tabelle 2 undBild 9 liegen deutlich auf der sicheren Seite. Die Ergeb-nisse der bleibenden Verschiebungen für die detailliertuntersuchten Fälle des hypoplastischen Materials derAuffüllung und des hypoelastischen Materials der nichtausgehobenen Formation für den nicht gefüllten undden gefüllten Zustand sowie für das seismische Ereigniseiner Wiederkehrperiode von 475 und 2475 Jahren wer-den im Bild 9 dargestellt. Aus der jeweiligen Größe dermaximalen Verschiebungen während des Erdbebensig-nals kann geschlossen werden, dass die angesetzten Be-schleunigungen nicht zum Versagen der Gesamtbö-schung führen.

U1max

a1max = 1 m/s2a)

b)

c)

d)

a1max = 1.6 m/s2

a1max = 1 m/s2

a1max = 1.6 m/s2

x1

x2 8 cm

xx1

GWS

GWS

GWS

GWS

Bild 9 Errechnete plastische Verschiebungen des Böschungskörpers für die Fälle a), b), c) und d) der Tabelle 2 bis zu einem Zeitpunkt von ca. 20 Sekundennach Beginn der Anregung im GrundgebirgeCalculated permanent deformations of the sliding body for the cases a), b), c) and d) of Table 2 20 seconds after the begining of the seismic bedrock excitation


Literatur

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[3] NEWMARK, N. M.: Effects of earthquakes on dams and em-bankments. Geotechnique 15 (1965), No. 2, pp. 139– 160.

[4] WARTMANN, J.; BRAY, J. D.; SEED, R. B.: Inclined plane stu-dies of the Newmark sliding block procedure. Journal ofGeotechnical and Geoenvironmental Engineering 129(2003), No. 8, pp. 673–684.

[5] WARTMANN, J.; SEED, R. B.; BRAY, J. D.: Shaking table mo-deling of seismically induced deformations in slopes. Jour-nal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering131 (2005), No. 5, pp. 610–622.

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[7] DENG, J.; TSUTSUMI, Y.; KAMEYA, H.; KOSEKI, J.: A Modi-fied Procedure to evaluate earthquake-induced Displace-ment of slopes containing a weak Layer. Soils and Founda-tions 50 (2010), No. 3, pp. 413–420.

[8] GOLDSCHEIDER, M.; DAHMEN, D.; CH. KARCHER, CH.: Be-rücksichtigung von Erdbeben bei Standsicherheitsberech-nungen für tiefe Endböschungen unter Wasser. Technologie-transfer AMS Online, Mining (2010), No. 2, S. 60–68.

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[10] GOLDSCHEIDER, M.; DAHMEN, D.; KARCHER, CH.: Consi-deration of earthquakes in stability calculations for deep

underwater final slopes. World of mining-surface and un-derground, 62 (2010), No 5, pp. 252–261.

[11] Berücksichtigung von Erdbebenbelastungen nach DIN19700 in NRW. NRW Merkblatt 58. LandesumweltamtNWR, Essen, 2006.

[12] Arbeitshilfe zum Nachweis der Erdbebensicherheit vonHochwasserrückhaltebecken und Talsperren. Landesanstaltfür Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württem-berg, Entwurf vom 17. 05. 2011 (in Vorbereitung).

[13] GRÜNTHAL, G.; BOSSE, CH.; STROMEYER, D.: Die neue Ge-neration der probabilistischen seismischen Gefährdungs-einschätzung der Bundesrepublik Deutschland, Version2007 mit Anwendung für die Erdbebenlastfälle der DIN19700:2004-07. Scientific Technical Report STR09/07,GFZ, Helmholtz-Zentrum Potsdam.

[14] KRAMER, S. L.: Geotechnical Earthquake Engineering.Prentice Hall, 1995.

[15] NIEMUNIS, A.: Extended hypoplastic models for soils. Habi-litation, 2004, Heft 34, Schriftreihe des Institutes für Grund-bau und Bodenmechanik der Ruhr-Universität Bochum,2004.

[16] BUTTERFIELD, R.: A natural compression law for soils. Géo-technique 29 (1979), pp. 469–480.

AutorenUniv.-Prof. Dr.-Ing. habil. Theodoros [email protected]

MSc.-Ing. Carlos Eduardo [email protected] Institut für TechnologieInstitut für Bodenmechanik und FelsmechanikEngler-Bunte-Ring 1476131 Karlsruhe



6 Schlussfolgerungen

Das Verfahren von BISHOP mit totalen Spannungen ist ge-eignet, um die Standsicherheit der Böschungen unter Was-ser zu beurteilen. Hierzu ist die Erweiterung zur Berück-sichtigung der Erdbebenlasten auf die Feststoffmasse unddas Wasser nach GOLDSCHEIDER u .a. [8, 10] sinnvoll.

Der sog. pseudo-statische (bzw. pauschale) Koeffizientkann die dynamischen Effekte eines seismischen Ereig-nisses nicht physikalisch abbilden. Realitätsnahe und aufder sicheren Seite liegende Werte dieses Koeffizientenkönnen allerdings unter Zugrundelegung der nicht-linea-ren Wellenausbreitung im Böschungskörper ermitteltwerden. Es zeigt sich, dass diese Koeffizienten von derLage der Gleitkreise innerhalb des Böschungskörpers,vom Materialverhalten und von der Intensität des Signals(Wiederkehrperiode) abhängig sind, wobei die höherenWerte (ca. 0,3) für die oberflächennahe Böschungsumbil-dung und das seismische Ereignis der Wiederkehrperiodevon 475 Jahren mit Bezug zum Grundgebirge zuzuweisensind. Tiefere Gleitkreise liefern niedrigere pseudo-stati-sche Koeffizienten, die in der Größenordnung von 0,15liegen. Der Vergleich der Berechnungen mit dem Bezug

auf die Geländeoberfläche und der besseren Modellie-rung der verkippten Böschung liefern Werte für die pseu-do-statische Koeffizienten, die zwischen 0,15 (tiefe Gleit-kreise) und 0,25 (oberflächennahe Gleitkreise) liegen.

Die dynamische Standsicherheit einer Böschung wirdnicht alleine über den Sicherheitsfaktor geregelt. Es gibtauch Gleichgewichtszustände unterhalb des Sicherheits-faktors von 1 und dies ist zu Lasten von Verformungen er-reichbar. Es ist lediglich zu prüfen, ob die maximal erlaub-te permanenten Verschiebungen und Verformungen desGleitkörpers keine größere Sekundärgefährdung für dasdahinter liegende Land und dessen Nutzungskonzept mitsich bringen. Falls für die Erdbebeneinwirkung der Nach-weis der stabilisierenden Momente gegen die treibendenMomente nicht erbracht werden kann, müssen die Ver-formungen nachgewiesen werden. Diese maximalen oderbleibenden Verformungen in der Gleitfuge bzw. am Bö-schungskörper können durch nicht-lineare dynamischeBerechnungen in einem zwei-dimensionalen oder einem3D-Kontinuum ermittelt werden. Die maximalen bleiben-den Verschiebungen des abrutschenden Gleitkörpers soll-ten die Grenzwerte aufgrund des vorgesehenen Nut-zungskonzeptes einhalten.



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Wolfgang Kauschke

Neue Lager für die Wuppertaler SchwebebahnEin Bericht über einen außergewöhnlichen Sanierungsfall –Teil 1: Druckzuglager

1 Vorbemerkung

Die Konstruktion der Wuppertaler Schwebebahn, errich-tet 1901 – 1903, wurde zum 100-Jahre-Jubiläum kompletterneuert. Auch die alten Brückenlager mussten ersetztwerden, und es leuchtet ein, dass bei diesem ungewöhnli-chen Bauwerk die vorhandenen technischen Regeln(DIN 4141/EN1337, DIN 18 800/EC3, Allgemeine bau-aufsichtliche Zulassungen) unzureichend waren, sodassspezielle Regelungen, gestützt auf eigens hierfür durchge-führte Versuche und zugehörige gutachterliche Beurtei-lungen, vereinbart werden mussten. Ungeregelt sind auchdie für dieses Bauwerk anzunehmenden Verkehrslasten,da es sich weder um eine Straßenbrücke noch um eine Ei-senbahnbrücke handelt, für die es ausführliche Regelngibt. Über die notwendigen Versuche für die Lagersonder-konstruktionen wird im Folgenden berichtet, um sie derAllgemeinheit auch für die Lagerung von anderen unge-wöhnlichen Bauwerken zugänglich zu machen. (Quellen:Berichte Nr. 1780 und 1932, G. LEYKAUF, TU-München,[1, 2], Nr. 2129, W. KAUSCHKE, Haan, Nr. 9628341170J. EIBL, Universität Karlsruhe, Gutachten zu Vorspann-kräften bei Edelstahl-Schrauben von G. VALTINAT, TUHamburg-Harburg).

2 Rückstellmomente von runden Elastomerlagern

2.1 Allgemeines

Es ist Stand der technischen Erkenntnis, dass der Einbauvon Lagern, die auch abhebende Kräfte – also Zug – auf-

nehmen sollen, nicht zu empfehlen ist [3]. Die Konstrukti-on eines Bauwerkes sollte so sein, dass nur Druckkräfteaufzunehmen sind. Das gilt weiterhin, jedoch muss auchhier der Satz gelten, „keine Regel ohne Ausnahme“. DerNeubau der Tragkonstruktion der Wuppertaler Schwebe-bahn, ein Bauwerk, das seinesgleichen in der Welt sucht,ist eine solche Ausnahme. Eine Änderung der Konstrukti-on dieses Bauwerks, um dieser Forderung zu genügen,stand nicht zur Diskussion.

Um dieses Bauwerk mithilfe der heute zur Verfügung ste-henden Lagertechnik optimal zu lagern, waren sehr vieleVersuche notwendig, die auch neue Erkenntnisse für„normale“ Bauwerke brachten. Unter anderem wurde of-fenbar, dass das Rückstellmoment der Elastomerlager er-heblich unterschätzt wurde, s. auch [4]. Dies führteschließlich zu einer von T. BLOCK vorgeschlagenen Ände-rung der europäischen Lagernorm EN 1337 Teil 3 [5].

Eine vollständige Darstellung der Versuchsergebnissewürde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Im Nachfol-genden wird über einige Versuche berichtet, die auch fürandere Bauwerke interessant sein könnten.

2.2 Versuchsbegründung

Beim Ausbau der Wuppertaler Schwebebahn kamenunter den Ankerstützen des Traggerüstes kreisrunde Elas-tomerlager zum Einsatz, die über anvulkanisierte Deck-und Bodenbleche mit dem Topf bzw. dem Deckel vorge-spannt verschraubt sind. Das dadurch entstandene allsei-

DOI: 10.1002 / bate.201201579

Der Neubau der Wuppertaler Schwebebahn war Anlass fürumfangreiche Versuche an runden bewehrten Elastomerlagernund an Druckstücken für Punktkipplager. Die wichtigsten allge-mein interessierenden Ergebnisse der Versuche sind:– Die Rückstellmomente von bewehrten Elastomerlagern wur-

den bislang erheblich unterschätzt.– Der Einfluss der plastischen Verformung auf das Rückstell-

moment von stählernen Druckstücken ist vernachlässigbar.Es wird über einen Teil der durchgeführten Versuche und derenAuswertung berichtet.

Keywords Druckzuglager; Schubmodul; Rückstellmoment; Zugsteifigkeit;Drucksteifigkeit; Zug-Bruch-Versuch; Abwälzwiderstand; Blaupapier-Abdruck; Fuji-Druckmessfolien-Abdruck; Nichtrostender Stahl

New bearings for the overhead railway in Wuppertal – Part 1: compression-tension-bearingsThe reconstruction of the overhead railway in Wuppertal wasthe occasion for extensive testing on circular laminated elas-tomeric bearings as well as on pressure pieces for point rockerbearings. The most important results of the tests are as follows:– up to now the restoring moments of laminated elastomeric

bearings are considerably underestimated– the influence of plastic deformation on the restoring mo-

ments of steel point rocker bearings is negligible.The following report describes a part of the conducted testsand the analysis.

Keywords compression-tension-bearing; shear modulus; restoring moment;tensile stiffnes; compression stiffnes; fracture tension test; roll of resistance;Imprint on blue paper; Imprint on Fuji pressure foil; stainless steel

BERICHT

06_063_070_201201579_Kauschke_Layout 1 18.12.12 10:29 Seite 63


W. Kauschke: Neue Lager für die Wuppertaler Schwebebahn

tig feste „Elastomer-Topflager“ ist mit der Stützkonstruk-tion ebenfalls vorgespannt verschraubt, wodurch Lager-verdrehungen zu keiner klaffenden Lagerfuge führenkönnen und im Lastfall min Fz auch Zugkräfte aufgenom-men werden können (s. Bild 1).

Die in der Europäischen Lagernorm EN 1337-3 angege-bene Berechnungsformel für das Rückstellmoment lässtbereits bei nur auf Druck beanspruchten Lagern eine al-lenfalls sehr grobe Abschätzung zu und war für empfind-liche Nachweissituationen an Originallagern zu überprü-fen. Dies galt insbesondere deshalb, weil höhere Belas-tungsgeschwindigkeiten und Temperatureinflüsse zuberücksichtigen waren. Beides wird zudem spürbar vonder verwendeten Elastomer-Mischung beeinflusst.

Die für das Bemessungskonzept notwendigen Verdreh-versuche wurden beim Prüfamt für den Bau von Land-Verkehrswegen der TU München in Auftrag gegeben [1].

Vor Durchführung der Verdrehversuche wurden zur all-gemeinen Klärung und Festlegung Versuche zur Tempera-turanpassung (Abhängigkeit) sowie zur Schubsteifigkeitder Elastomerlager durchgeführt [2].

2.3 Temperaturabhängigkeit

Bei der versuchsmäßigen Klärung, welchen Einwirkun-gen Elastomerlager ausgesetzt werden dürfen, spielt nichtnur die Belastung – Kraft und Verformung – eine Rolle, esmuss auch die Temperatur berücksichtigt werden, weildie elastischen Eigenschaften temperaturabhängig sind.Ein noch nicht geklärter Punkt ist dabei die Frage, wie

schnell die Temperaturänderungen in der Luft erfolgenund wie schnell sich das Elastomer einer Änderung derLufttemperatur anpasst (Temperaturnachlauf). Die nied-rigste „Arbeitstemperatur“ wurde vom Bauherrn, denWuppertaler Stadtwerken (WSW), mit –25 °C vorgege-ben. Zur Ermittlung der Temperaturanpassung wurdendie Lager ∅ 350 mm und ∅ 470 mm in einer Kühltruhedieser voreingestellten Tieftemperatur zunächst perma-nent ausgesetzt und in einem zweiten Versuch allmählichvon Raumtemperatur (RT) auf –25 °C abgekühlt. NachAuskunft des Deutschen Wetterdienstes (Offenbach) warhierfür ein Gradient von –2,7 K pro Stunde eine strenge,aber realistische Vorgabe. Das Ergebniss ist in Bild 2 dar-gestellt. Für ∅ 470 mm ist der Temperaturverlauf sehrähnlich.

Für eine Einkühlung der Lager auf –25 °C bei fallenderTemperatur (–3,7 K/h) sind bei den Lagern ∅ 350 mm ca.20 h und bei den Lagern ∅ 470 mm ca. 24 h notwendig.Weiter ablesbar ist, dass die Lager ∅ 350 mm der Außen-temperatur etwa 3 h und die Lager ∅ 470 mm ca. 4 bis5 h „nachlaufen“.

Dieses Ergebnis zeigt deutlich, dass für die Beanspru-chung dieser Elastomerlager im Stahltopf der Lastfalltiefste Temperatur mit gleichzeitig maximaler Lagerbean-spruchung maßgebend wird. Die tiefste Temperatur solltejedoch immer nach den einzuhaltenden Vorschriften bzw.speziell nach Klima-Lage des Bauwerks festgelegt werden(s. EN 1337-3; Kap. 1 Anwendungsbereich).

2.4 Schubmodul-Prüfungen

An den Lagern ∅ 350 mm und ∅ 470 mm wurden beiRT und –25 °C die Schubverformungsmodule be stimmt.Die TU München bestätigte, dass nahezu kein Einflussdes Lagerformats gegeben ist und die über viele Jahreaus der Güteüberwachung der Gummimischung CC 6AMZ bekannte Temperatur-Abhängigkeits-Kurve (Bild3), die von mehreren Lager-Herstellern verwendet wurde,ausgezeichnet erreicht wurde. Der für die Bemessung

1 Elastomerlager, 2 Zugfeste Verbindung „1“ mit „5“, 3 desgl. „1“ mit „8“,4 Zuganker, 5 Stahltopf, 6 PTFE-Dichtung, 7 Faltenbalgen, 8 Stahldeckel,9 Fußplatte, 10 Bohrung für zugfeste Verbindung „5“ an Stützenfuß, 11 Zug-feste Verbindung „8/9“ mit „4“, 12 Kopfbolzendübel, 13 Ankerscheibe an „4“

Bild 1 Verschraubtes Druck-Zug-Lager (Elastomer-Topflager)Compression-tension-bearing with inserted nuts (elastomeric pot-bearing)

2520151050-5-10-15-20-25-30 3 6 9 12 15 18 21 [h]

T = -25°C

Temperaturnachlauf bei konst. -25°C

lineare Abkühlung auf -25°C

Ausgangstemp. : 19,4°C

Temperaturnachlauf bei T = -3,7°C pro h ( + 19°C auf -25°C in 12h )

Endtemp. :-24,7°C

Anmerkung : Einkühlung mit Zughalterungen

Tem

pera

tur [

°C]

Bild 2 Temperaturaufnahme des Elastomerlagers ∅ 350 · 147/T = 72 mmbei einer Abkühlung auf –25 ºCTemperature development of the elastromeric bearing when coolingto –25 °C


Yorkbrücke Berlin; Fotos: C. Bedeschinski / P. Piebrock RW Sollinger Hütte GmbH

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W. Kauschke: New bearings for the overhead railway in Wuppertal

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wichtige Schubverformungsmodul bei –25 °C wurde mitG = 2,2 N/mm2 ermittelt.

2.5 Bestimmung der Rückstellmomente

Bei der Lager-Konstruktion gem. Bild 1 wird die Bestim-mung der Rückstellmomente nur für die Bemessung derSchraubverbindungen einzelner Lagerkomponenten mit-einander sowie für die Anschlüsse des gesamten Druck-Zug-Lagers an das Bauwerk benötigt. In Bild 4 ist zur Be-stimmung der Rückstellmomente für Elastomerlager diefür diese Versuche konstruierte Prüfeinrichtung darge-stellt. In EN 1337-3, Anhang K werden die Vorrichtungenzur Prüfung der Rückstellmomente angegeben. Es werdendie Anordnungen mit einem Elastomerlager und einerNiedrigreibungslagerung sowie mit zwei Elastomerlagerndargestellt

Zur Ermittlung der Rückstellmomente wurde die zwei -lagige Versuchsanordnung (Bild 4) gewählt; dabei wurde

in einem Prüfrahmen die Vorlast über Stellringpressen(5 Stück mit je 500 kN) aufgebracht und über einen Last -hebel (L > 2800 mm) der Verdrehwinkel eingeleitet.

Die vorgegebenen Temperaturen und Lastzyklen erlaub-ten keine „Konditionierung“ nur der Lager, z. B. in einerKlimatruhe, sondern erforderten die Durchführung derPrüfungen in einer Klimakammer, in der Proben undPrüf einrichtung installiert werden können und in der diejeweiligen Prüftemperaturen über den gesamten Ver-suchszeitraum aufrecht erhalten werden können (Bild 5).In der Klimakammer wurde auch bei –25 °C geprüft.

Das Aufbringen der statischen Last erfolgte über die Stell-ringpressen, wobei zur Druck-Konstanthaltung manuellnachgeregelt werden konnte. Die Verdrehung des Mittel-trägers wurde mit einem Gleichlauf-Zug-Druck-Zylindermit F = 100 kN und einem Hub von s = ±150 mm durch-geführt, der von einer regelbaren Hydropumpe angesteu-

Bild 3 Schubmodule in Abhängigkeit von der TemperaturShear modulus vs. temperature

Bild 4 Versuchsstand zur Rückstellmomenten-BestimmungTest setup for the determination of the restoring moment

Bild 5 Ansicht der Verdrehvorrichtung in der Klimakammer (eingebautElastomerlager 350 · 147 mm bei RT)Test setup in the climate chamber (room temperature)




ert wurde. Um die geforderten Frequenzen von 0,03 Hzund 1,0 Hz ausreichend genau einhalten zu können, wur-den in jeder Last- und Temperaturstufe Vorversuche mitentsprechenden Ruhezeiten vor der eigentlichen Mes-sung zur „Erholung“ der Elastomerlager notwendig.

Vor der Durchführung der Prüfungen (die Norm EN1337-3 gab es damals noch nicht ) wurden die Lager einerkünstlichen Alterung (DIN 4141,Teil 140, Ziff. 4.3) über168 h bei +70 °C in der Klimatruhe unterzogen.

2.6 Rückstellmomente der Lager ∅ 350 mm und∅ 470 mm

2.6.1 Versuche unter Druckbeanspruchung

Die Rückstellmomente wurden an vier Lagern ∅ 350 ·147/T = 72 mm und an zwei Lagern ∅ 470 · 193/T =108 mm ermittelt. T entspricht jeweils der Gesamtgummi-dicke. Für die einzelnen Schichten wurde eine Dicke von18 mm gewählt.

Bei beiden Lagergrößen ∅ 350 mm und ∅ 470 mm wur-den die Messergebnisse an jedem einzelnen Lagerkörperin Abhängigkeit von den Verdrehungen (3, 6, 9 und12 ‰), den Vorlasten beim Durchmesser 350 mm (250und 1 200 kN) und beim Durchmesser 470 mm (250,1 200 und 2 200 kN), den Verdrehfrequenzen (0,03 Hzund 1,0 Hz) sowie den Temperaturen (RT, –25 °C und+45 °C) aus den Versuchsberichten entnommen.

In Bild 6 werden diese Rückstellmomente in Kurven fürdie gewählten Temperaturen (RT, –25 °C und +45 °C) undden Verdrehungsfrequenzen (0,03 Hz und 1,0 Hz) dar -gestellt. An allen Endpunkten der Kurven sind die zuge-hörigen Vorlasten eingetragen.

In Tabelle 1 wurden die Messergebnisse für das Lager∅ 350 mm eingetragen. Der Frequenzeinfluss äußert sich

nur bei diesem kleineren Elastomerlager und hier ammeisten unter der höchsten Vorlast bei größer werdendenVerdrehungen und einer Versuchsdurchführung unter-halb von –25 °C.

Die Ermittlung der Rückstellmomente ist ohne Vorlast(0 kN) experimentell sehr schwierig. Eine lineare Extra-polation der für 250 kN und 1 200 kN Vorlast erreichtenWerte ergibt die in der Tabelle angegebenen Rückstellmo-mente.

Da die Rückstellmomente im Wesentlichen durch die Ver-drehungen ausgelöst werden, ist davon auszugehen, dassauch bei einer Vorlast gegen Null noch mit einem erhebli-chen Anteil an Rückstellmomenten gerechnet werdenmuss.

Als neues und sehr wichtiges Ergebnis dieser Versuchekann generell für die Bemessung von Brückenlagern fest-gestellt werden:Das Rückstellmoment der Elastomerlager wächst mitgrößer werdender Verdrehung, steigender Verdrehungsfre-quenz, größeren Vorlasten sowie fallenden Temperaturen.

Des Weiteren ist zu beachten:Bei nur vier Prüfkörpern (∅ 350 mm) lässt sich die bei Se-rienfertigungen unvermeidliche Streuung nicht aus denVersuchsergebnissen ermitteln. Erfahrungsgemäß streuendie Kennwerte unter Druckbeanspruchung in der Grö-ßenordnung von 3 % und unter Zugbeanspruchung in derGrößenordnung von 15 %.

2.6.2 Versuche unter Zugbeanspruchung

Unter Zugbeanspruchung wurden keine Versuche zur Be-stimmung der Rückstellmomente durchgeführt. Es istaber aufgrund des in sich fest verschraubten Druck-Zug-Lagers (ein Block) mit der Stahlkonstruktion davon aus-zugehen, dass auch in diesem Lastfall Rückstellmomente

Tab. 1 Rückstellmomente für das Elastomerlager ∅ 350 · 147/T = 72 mmRestoring moment for the elastomeric bearing 350 · 147/T = 72 mm

Vorlast Rückstellmomente pro Lager in kNcm, Mittel aus 4 LagernkN Verdrehungsfrequenz 0.03 Hz↓ Elastomerlager ∅ 350 · 147 / T = 72 mm

Zeile Temperatur Drehwinkel 3 ‰ 6 ‰ 9 ‰ 12 ‰→

1 RT 0 588 938 1 138 1 327250 636 1 010 1 260 1 5201 200 819 1 280 1 720 2 250

2 –25 0 408 769 1 026 2 546250 578 1 090 1 500 3 2801 200 1 224 2 310 3 300 6 070

3 + 45 0 505 744 810 1 039250 576 860 960 1 3001 200 845 1 300 1 530 2 290




BE

RIC

HT

RE

PO

RT

Ø 350 * 147 / T = 72 mm

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

]

0.03 Hz

1.0 Hz

250 kN

Raumtemperatur

1200 kN

0 kN

Ø 350 * 147 / T = 72 mm

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

]

0.03 Hz

1.0 Hz

+45 °C

250 kN

1200 kN

0 kN

Ø 350 * 147 / T = 72 mm

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

] 0.03 Hz1.0 Hz

-25 °C

1200 kN

250 kN

0 kN

Ø 470 * 193 / T = 108 mm

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

] 0.03 Hz

1.0 Hz

Raumtemperatur

250 kN

1200 kN

0 kN

2200 kN

Ø 470 * 193 / T = 108 mm

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

] 0.03 Hz

1.0 Hz

+45 °C

250 kN

1200 kN

0 kN

2200 kN

Ø 470 * 193 / T = 108 mm

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

2 4 6 8 10 12 14 16Verdrehung [‰]

Rüc

kste

llmom

ent [

kNcm

] 0.03 Hz

1.0 Hz

-25 °C

250 kN

1200 kN

0 kN

2200 kN

Bild 6 Rückstellmomente von runden Elastomerlagern unter verschiedenen Belastungen, Temperaturen, Verdrehungen und Frequenzen

Restoring moments of round elastomeric bearings at different loads, temperatures, rotation angles and frequencies




auftreten werden. Auch hierfür wird in Tabelle 1 empfoh-len, die Zugkraft wie eine Vorlast anzusehen und bei denzugehörigen Drehwinkeln die Rückstellmomente zu er-mitteln.

Hierzu ist der Lastfall min.Fz, in dem die max. zulässigeZugkraft (Bemessungswert unter einfacher Einwirkung)mit zugehörigen Verdrehungen angegeben worden ist, zuuntersuchen.

2.6.3 Einfluss der Lagersteifigkeiten

Für das Elastomerlager ∅ 350 · 147/T = 72 mm wurde –siehe weiter unten – eine zulässige Zugkraft (Kennwertbei einfacher Einwirkung) ermittelt (Bild 7). Dazu wurdeeine Verdrehung von α = 3 ‰ angenommen. Unter derAnnahme, dass Rückstellmomente von den Lagersteifig-keiten beeinflusst werden, wurde aus Tabelle 1, Zeile 2bei –25 °C für eine Vorlast von –120 kN das zugehörigeRückstellmoment entsprechend den Vorgaben in Ab-schnitt 2.4 (lineare Extrapolation) ermittelt. Das ergabunter einer Zugkraft von –120 kN ein Rückstellmomentvon –328 kNcm. Dieses Rückstellmoment wurde danndurch das Verhältnis von Drucksteifigkeit (Bild 8) zurZugsteifigkeit (Bild 9) dividiert.

MZ,–120 = –328/1.42 = –231 kNcm

275 (Bild 8)193 (Bild 9)

1.42;,–25°C

,–25°C

C

CD

Z= =

Damit ist beim Schraubanschluss neben der Zugkraft von–120 kN ein Rückstellmoment von –231 kNcm zu be-rücksichtigen.

2.7 Ermittlung der Dehnungsgrößen unterZugbeanspruchung bei +45 °C für dasElastomerlager ∅ 350 · 147/T = 72 mm

Die Bestimmung der zulässigen Zugkraft (Kennwert beieinfacher Einwirkung) wurde schon bei der Ausschrei-bungs-Bearbeitung durchgeführt.

Als einzigen Anhaltspunkt gab es den Hinweis in [3] Seite235. Hier heißt es:

„Die mittlere Zugspannung sollte 10 % der zul. Druck-spannung, also 1 bis 1,5 N/mm2, nicht überschreiten.“

In dem vorliegenden Fall bedeutet dies für die Lager ∅350 mm:

Bild 7 Versuchsstand für Zugversuche an bewehrten ElastomerlagernTest setup for tension tests on laminated elastomeric bearings

0,000,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

800,0

0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00

C = 275kN/mm

2,73mm

Linie gleicher Drucksteifigkeit

Weg [mm]

Kra

ft [k

N]

Post-Process

Bild 8 Drucksteifigkeit eines Elastomerlagers 350 · 147 mm bei –25 °CCompression stiffness of an elastomeric bearing at –25°C

0,00,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

c = 193kN/mm

Linie gleicher Zugsteifigkeit

Weg [mm]

Kra

ft [k

N]

180,0

200,0

0,62mm

Post-Process

Bild 9 Zugsteifigkeit eines Elastomerlagers 350 · 147 mm bei +45 °CTensile stiffness of an elastomeric bearing at +45 °C




BE

RIC

HT

RE

PO

RT

Zd, 350 = 0,1 · · 1,25 ≤ 0,1 · 1 202,6 ≈ 120,0 kN

2.8 Rückstellmomente unter Zugbeanspruchung

2.8.1 Ermittlung der statischen Schub- und Zugkennwertebei +45 °C

Um die Prüftemperatur der Lager zu erhalten, wurden diePrüfkörper bei Raumtemperatur in die Klimatruhe einge-legt und anschließend mit einer Heizrate von 10 K/Stun-de erwärmt. Nach Erreichen der Prüftemperatur musstedie Prüftemperatur anschließend mindestens 6 Stundenauf +45 °C gehalten werden.

Die Isolierung der Prüfkörper mit einer Styroporman-schette ergab zusammen mit der hohen Wärmespeicher-kapazität des CR-Elastomers für den Zeitraum der Prü-fung von Zug und Zugbruch (ca. 20 min) einen Tempera-turabfall von unter 0,5 K.

Als Ergebnis der Schubsteifigkeitsprüfungen zeigte sichbei RT ein mittlerer Schubmodul von G = 0,88 N/mm2

und bei +45 °C von 0,81 N/mm2. Diese Temperaturab-hängigkeit stimmte gut mit den jahrelangen Güteüberwa-chungsprüfungen überein und liegt weit innerhalb derDIN-Toleranzgrenze.

Für die Zugsteifigkeitsprüfung waren zwei Haltelastenvorgegeben:

1. und 3. Be- und Entlastung bis 120 kN und die 4. Be-und Entlastung bis 180 kN. Die Zugsteifigkeit untereinem Belastungswert bis 180 kN wurde an einem Lagerbei +45 °C mit 120,8 kN/mm gemessen (f = 1,49 mm). Beieinem weiteren Lager wurde bis zu einer Zugkraft von120 kN und +45 °C eine Zugsteifigkeit von 138,9 kN/mmgefunden (f = 0,86 mm).

2.8.2 Probleme bei der Ermittlung der max. Dehnungen

Für die Funktionsfähigkeit des Zuglagers war zu prüfen,wie groß die Dehnungen im Elastomer aus zentrischer

354

2 *

Zugdehnung und exzentrischer Randdehnung werdendürfen, damit nach Bild 1 der Stahltopf (Pos. 5) nicht ausdem Stahldeckel (Pos. 8) herausgleitet. Der Nachweisdafür lautet: 1,5 · vz < X (s. Tabelle 2). Maßgebend fürdiese Untersuchung wurde die vom Bauherrn vorgegebe-ne Temperatur von +45 °C.

Dafür wurde auch der Zugversuch bei +45 °C nachBild 10 benötigt, da sich hier erheblich größere Dehnun-gen gegenüber Einzelversuchen unter einem Belastungs-wert von 180 kN mit f = 1,49 mm und unter 120 kN mitf = 0,86 mm ergeben haben.

Aus Gründen der Sicherheit wurden die in Tabelle 2,Spalte 4 eingetragenen Dehnungen aus Bild 10 übernom-men. Die max. möglichen exzentrischen Randdehnungenwurden in Spalte 5 eingetragen. Danach ergibt dieSumme aller Dehnungen in Spalte 6 mit dem Faktor 1,5multipliziert in Spalte 7 die max. möglichen Dehnungen.Dieser Wert darf die in Bild 1 mit „X“ gekennzeichnetekonstruktive Vorgabe von 10 mm nicht überschreiten.

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,000,0

25,050,075,0100,0125,0150,0175,0200,0225,0250,0275,0300,0325,0350,0375,0

f = 51,3mm

Weg [mm]

Kraf

t [kN

]

400,0

Durchriss

120

180 2,12,5

1,4

F = 289,2kN

Bruch = 3,01N/mm²

Post-Process

Bild 10 Zug-Bruch-Versuch eines Elastomerlagers 350 · 147 mm bei +45 °C,Maximallast: 289 kN bei ca. 51 mm VerformungFracture test (tension) of an elastomeric bearing at +45°C, maximumload: 290 kN at a deformation of 51 mm

TTab. 2 Max. Dehnungen des Elastomerlagers ∅ 350 · 147/T = 72 mm bei +45 °C und Zd = 120 kN bis 200 kNExpansion maximum for the elastomeric bearing

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Lager-Nr. Temperatur Zd Dehng. aus Zd Dehnung aus ∑ Dehnung 1.5 · vZ „X“Bild °C kN mm α = 1.2 % vZ mm mm

mm mm

2 1045 + 45 °C 120 1.40 2.10 3.50 5.25 < 1012

3 1045 180 2.10 2.10 4.20 6.30 < 1012

4 1045 200 2.50 2.10 4.60 6.90 < 1012




2.9 Vorgespannte (Pass-)Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl (Bild 1, Ziffer „2“, „3“ und „11“)

2.9.1 Werkstoffwahl

Für die Weiterleitung der Kräfte über das Elastomer-Topf-lager in die Stahlkonstruktion wurden Schrauben ausnichtrostendem Stahl, Werkstoffnr. 1.4547, verwendet,weil die Lager an den Stützenfüßen der Tragkonstruktiongelegentlich unter Wasser kommen können. Es wurdenPass-Schrauben nach DIN 7968 – Materialgüte 5.6 – ein-gesetzt. Diese Schrauben benötigen keinen besonderenKorrosionsschutz. Um überall gleiche Festigkeits-Eigen-schaften zu erhalten, wurde festgelegt, die Schrauben ausSchmiede-Qualität herstellen zu lassen.

Die für Schraubverbindungen vorhandenen Regeln inDIN 18 800 Teile 1 und 7 und die „Zulassung für Bauteileund Verbindungen aus Nichtrostenden Stählen“ („Niros-ta-Zul.“) sind für den hier vorliegenden Anwendungsfallnicht gedacht und konnten daher nur sinngemäß ange-wendet werden. Da die Verbindungen dieser Schraubentrotz Pass-Wirkung auch Gleitkräfte übertragen sollen,war eine Vorspannung erforderlich; dazu sollen die Kon-taktflächen eine möglichst gute Reibflächenvorbereitungerfahren. Zur Anwendung kamen Schrauben M20 × 100,M24 × 150 und M30 × 170.

2.9.2 Statische Hinweise

Der Werkstoff Nirosta hat bekanntlich keine ausgeprägteStreckgrenze. Für die Berechnung wurde ersatzweise die0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 genommen. Von den Schraubenwurden Stichproben untersucht und statistisch ausgewer-tet. Die Einhaltung der Werte für die Festigkeitsklasse 5.6war problemlos. Schrauben in „Zug-Verbindungen“ vonKonstruktionen, die schwingenden Lasteinwirkungenausgesetzt sind, müssen bekanntlich vorgespannt werden,weil sich durch diese Maßnahme das Klemmpaket an derAufnahme der Zuglasten beteiligt und die Schraube selbstnur einen entsprechend dem Steifigkeitsverhältnis gerin-geren Anteil als zusätzliche Zugkraft erhält. Das Klemm-paket bleibt geschlossen. Auch der Betriebsfestigkeits-

nachweis nach DIN 18800 Teil 1, Element (741) wurdegeführt.

An je sechs Nirosta-Pass-Schrauben wurden Anziehversu-che durchgeführt, um festzustellen, welche Vorspannkräf-te in gleitfesten Verbindungen mit diesen Schrauben er-reicht werden können. Eine Prüfung der Mutternfestig-keiten war nicht erforderlich, da, wie sich späterherausstellte, alle Schrauben in den Anziehversuchendurch Abdrehen (Zug-/Torsionsbruch) im Gewinde-schaftquerschnitt versagten. Mutterversagen war nichtaufgetreten. Somit waren die Muttern ausreichend festund wurden nicht maßgebend im Anziehversuch.DieSchmierung der Nirosta-Pass-Schrauben erfolgte mit dermitgelieferten Klüber-Paste, die auftragsgemäß mit einemPinsel auf das Gewinde aufgebracht wurde. Die Mutternder Schrauben M24 und M30 besaßen einen Kunststoff-Stopp-Ring gegen Lösen. Es wurde auch untersucht, wel-che Anziehmomente zum Aufdrehen und zum Losdrehendieser Muttern erforderlich waren, denn diese Momen-tenanteile sind unter Umständen zu den Vorspannkrafterzeugenden Anziehdrehmomenten zu addieren.

Schrauben können beim Anziehen im elastischen Be-reich verbleiben und sie können auch teilplastisch oderbis in den plastischen Bereich angezogen werden. DasAnziehen im elastischen Bereich erlaubt den Ausbau undden Wiedereinbau von Schrauben, also die Wiederver-wendung. Allerdings müssen Gewinde und Auflagerflä-che, auf der gedreht wird, durch Überprüfung derSchmierung und gegebenenfalls durch Nachschmierenwieder in den ursprünglichen Zustand gebracht werden.Ein Fressen und andere Beschädigungen sind Anzeichenfür einen Ausschuss, also für eine Nicht-Wiederverwen-dung.

Beim Wiederanziehen innerhalb des elastischen Bereichsentstehen praktisch keine bleibenden Dehnungen, eswird keine Duktilität der Schraube in Anspruch genom-men.

In einem zweiten Teil dieses Berichtes (in der nächstenAusgabe) wird über Versuche an Druckstücken für Punkt-kipplager berichtet.

Literatur

[1] Forschungsbericht über die experimentelle Ermittlung derRückstellmomente sowie der Zugbeanspruchbarkeit vonSonderlagern für die Wuppertaler Schwebebahn (WSW-Wuppertal). Bericht Nr. 1780 vom 22.04.2001, TechnischeUniversität München, Lehrstuhl und Prüfamt für Bau vonLandesverkehrswegen, Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. LEYKAUF.

[2] Forschungsbericht über die experimentelle Ermittlung derTemperaturabhängigkeit von Zug-, Druck-, Schub- und Ver-drehverhalten von Sonderlagern der Wuppertaler Schwebe-bahn (WSW-Wuppertal). Bericht Nr. 1932 vom 20.02.2002,Technische Universität München, Lehrstuhl und Prüfamtfür Bau von Landesverkehrswegen, Univ.-Prof. Dr.-Ing. G.LEYKAUF.

[3] EGGERT, H.; KAUSCHKE, W.: Lager im Bauwesen. 2. Aufl.Berlin: Ernst & Sohn 1995.

[4] BLOCK, T.: Verdrehwiderstände bewehrter Elastomerlager.Dissertation Bochum , Shaker Verlag 2010.

[5] DIN EN 1337-3: Lager im Bauwesen – Teil 3: Elastomerla-ger. Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2005.

AutorDipl.-Ing. Wolfgang KauschkeBismarckstraße 12 A42781 Haan



BE

RIC

HT

RE

PO

RT

13. Ingenieurbau-Preis von Ernst und Sohn: Jury tagte am 16.11. 2012

DOI: 10.1002 / bate.201320024

Selten hat man als Bauingenieur die Gelegenheit, einenganzen Tag lang über die Projekte von anderen Ingenieu-ren zu diskutieren, sie zu verstehen und zu kritisieren.Genau dies ist natürlich die Aufgabe der Jury des Inge-nieurbau-Preises, den Ernst & Sohn nun zum 13. Malausgelobt und nach erfolgreicher Entscheidung der Jury-mitglieder auch vergeben hat. Die anregenden, mal hefti-ger, mal gleichmütiger ausgetragenen Gespräche währendder verschiedenen Durchsichten der Projekte waren eineindrucksvoller Beweis dafür, wie vielfältig die einzelnenJurymitglieder ihre Aufgabe sahen und wie unterschied-lich Ansichten und Bewertungskriterien sein können.

Auch dieses Mal war die gestellte Aufgabe keine einfache.Erschwert wurde sie noch dadurch, dass die Projektenicht mehr – wie bei vorhergegangenen Ingenieurbau-Preisen – geografisch beschränkt waren. Für eine Teilnah-me zählte nur noch, dass die zu bewertende Ingenieurleis-tung in Deutschland, Österreich oder der Schweiz er-bracht wurde, was zu einer Vielfalt an Projekten führte:Das erste eingegangene Projekt war beispielsweise die in-dische Forschungsstation in der Antarktis. Zwar lag derGroßteil der Projekte natürlich in Deutschland, aber eswurden auch Bauwerke aus anderen europäischen Län-dern wie Tschechien und Serbien oder aber aus den Ver-einigten Arabischen Emiraten, Afghanistan oder gar

China eingereicht. Unter den 37 eingegangenen Projek-ten waren neben Brücken 13 Hochbauten, was einenguten Anteil darstellt, aber auch gleichzeitig die Proble-matik aufwirft: Wie vergleicht man Brücken oder die ge-meinhin als solche bezeichneten Ingenieurbauwerke mitdenen der Architektur? Denn letztere stellen konstruktivauch sehr große Herausforderungen dar, jedoch wird dortin vielen Fällen die Leistung des Ingenieurs von der desArchitekten überschattet, wenn nicht sogar buchstäblichverdeckt. Das aber macht gerade den Unterschied zwi-schen anderen Auszeichnungen für Bauingenieure unddem Ingenieurbau-Preis aus, der schon seit jeher ver-sucht, die Unterscheidung zwischen Hoch- und Tiefbau-ten zu vermeiden. Die Jury hat auch diese Herausforde-rung gemeistert. Nach mehreren Ausscheidungsrundenkonnte am Nachmittag schließlich der Preisträger festge-stellt werden: Das Nationalstadion in Polen von schlaich,bergermann und partner, ein exzellentes Beispiel nichtnur für die herausragende Ingenieurleistung, aber auchfür das Zusammenspiel mit der Architektur und zwischenden beiden Berufszweigen. Man bedenke hier, dass beivorhergegangenen Auslobungen dieses Bauwerk garnicht zugelassen worden wäre. Mit den beiden Auszeich-nungen, zum einen für die Sanierung des HamburgerHauptbahnhofes, die voranschritt, ohne dass es manchenJurymitgliedern in dieser Zeit aufgefallen wäre, und zum

BERICHT

Die Jury (v.l.n.r.): Dr.-Ing. KARL-EUGEN KURRER, Verlag Ernst & Sohn; Dr.-Ing. KLAUS STIGLAT, NICOLAS JANBERG, Verlag Ernst & Sohn; Prof. Dr.-Ing. ANNETTE BÖGLE,HafenCity Universität Hamburg; KARIN LANG, Verlag Ernst & Sohn; Prof. Dr.-Ing. MANFRED CURBACH, Technische Universität Dresden; Prof. Dipl.-Ing. HOLGER

SVENSSON, Dr. BERNHARD HAUKE, bauforumstahl e.V.; Dipl.-Ing. JOHANN SISCHKA, Waagner-Biro AG; Dipl.-Ing. MARKUS GEHRI, SIA Schweizerischer Ingenieur- undArchitektenverein

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anderen für den Ersatzneubau der Binnenhafenbrückeder Hamburger Hochbahn, könnte man dieses Mal viel-leicht noch einen Ehrentitel an die Hansestadt vergeben –als Hochburg des Ingenieurbaus.

Nach einer äußerst interessanten Jurysitzung kann mansich nun auf die Preisverleihung freuen, die am 25. Januar2013 in Berlin stattfindet. Denn im Rahmen der Sitzungsind alle anwesenden Jurymitglieder interviewt worden.Die interessantesten Antworten zu Fragen zur Beurtei-lung von Ingenieurbauwerken, zur Zusammenarbeit mitArchitekten oder zur Wichtigkeit des Preises selber wer-den sowohl während der Preisverleihung als auch in un-serem online-Magazin www.momentum-magazin.de zu-sammengefasst.

Nationalstadion Warschau (Preisträger)

Das neue polnische Nationalstadion gründet auf den auf-geschütteten Trümmern der im zweiten Weltkrieg zerstör-ten Stadt Warschau. Mit dieser Arena wurde ein techni-scher und funktionaler Meilenstein gesetzt und ingenieur-technisches Neuland betreten.

Die Formfindung des Seiltragwerkes erfolgte mit einerFEM-basierten Software, die die Definition eines beliebi-gen Gleichungssystems basierend auf Struktur- oder auchGeometrieelementen mit beliebigen Freiheitsgraden er-laubt. Der enge Planungsterminplan erforderte, dass we-sentliche Randbedingungen wie die Koordinaten derStützenfundamente bereits zu einem frühen Zeitpunktfestgelegt wurden. Das statische System kombiniert ver-schiedene Prinzipien des Speichenrades zu einem kom-plexen Gesamttragwerk. Die Dachtiefe des unbewegli-chen Daches alleine beträgt 91 m, die gesamte überdachteFläche liegt bei 68 000 m2. Im gesamten Tragwerk gibt eskeine Verstellmöglichkeiten um etwaige Abweichungenin der Ausführung zu korrigieren.

Herzstück des Innendaches ist die zentrale Nadel, dieüber dem Anstoßpunkt aufgehängt ist und das gesamteInnendach trägt. Von Planung bis Fertigstellung musstedas Eigengewicht der gesamten Nadel (190 t) sorgfältigverfolgt werden, um die zulässigen Kräfte in den Tragsei-len nicht zu überschreiten. Am oberen Ende des statischwirksamen Teils der Nadel befindet sich ein Zentralkno-ten wo auf kleinstem Raum die 60 Seile des Innendacheszusammen laufen. Statisch nicht erforderliche Teile desKnotens wurden aus Gewichtsgründen entfernt. Dadurchentstand eine auch optisch ansprechende Rosette, die fürden Besucher bei geöffneter Membrangarage sichtbar ist.Das bewegliche Innendach aus 9 800 m2 PCV Membranekann mit elektrischen Winden an den Seilen über dasSpielfeld gezogen werden. Das Gussteil des unteren Zen-tralknotens ist mit 18 t das schwerste von insgesamt 121Verbindungsstücken im Seiltragwerk.

Die Fassade besteht aus rot und silber eloxierten Alumini-um Streckmetallpaneelen, welche auf Stahlrahmen mon-

tiert sind. Für die Befestigung der Paneele wurde einschnell montierbares Klemmdetail aus Aluminiumextru-sionen entwickelt. Das Schwingungsverhalten der Panee-le wurde in einem Windkanal untersucht.

Der schwierige Hebevorgang der kompletten Seilkon-struktion wurde bei Temperaturen bis –20°C im Winter2010/2011 bewerkstelligt und stellte höchste Anforderun-gen an Planer und Ausführende. 390 vollverschlosseneSeile, 122 Stahlgussteile (380 t) und die zentrale Luftstüt-ze (100 t) wurden von 60 hydraulischen Pressen vomBoden in ihre endgültige Position gehoben – insgesamt2 200 t mit Zugkräften von bis zu 3 600 kN an den Hebe-pressen und bis zu 6 700 kN beim Anspannen. Zudemmusste das Abheben vom Boden ausschließlich vertikalund ohne horizontales Gleiten der Bauteile erfolgen. Dieswar nur durch äußerst präzise Simulationsrechnungen,sorgfältige konstruktive Vorbereitung, ständige Kraft- undGeometriekontrolle und ein erfahrenes und professionel-les Baustellenteam zu bewältigen.

Es hat sich bestätigt, dass die Kontinuität in der Planungs-verantwortung, die neben der vollständigen Ausführungs-planung auch die Montageberechnungen, die Prüfungder Werkstattpläne sowie die ingenieurtechnische Kon-trolle der Fertigung und Montage umfasst, einen wich -tigen Schlüssel zum Erfolg solcher Projekte darstellt. Sourteilte die Jury: „Mit dem polnischen Nationalstadion inWarschau wurde ingenieurtechnisches Neuland betre-ten. Herausragend ist der Entwurf einer Multifunktions-arena mit wintertauglichem wandelbarem Innendachund die Umsetzung in ein komplexes Gesamttragwerk,dessen statisches System verschiedene Prinzipien desSpeichenrades synthetisiert. […] Ausgezeichnet werdendie ungewöhnliche Konstruktion und die ingeniöse Be-herrschung des Spiels der Grundbeanspruchungen vonDruck und Zug in der Planung und Ausführung. Das Er-gebnis ist eine bis ins Detail gestalterisch durchdachtestrukturale Komposition, die ästhetisch und konstruktivüberzeugt.“

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Planungsbeginn: März 2008Fertigstellung: Januar 2012Kapazität: 58 000 PlätzeÜberdachte Grundfläche: 68 000 m2

Stahlbau: 10 000 tMembran festes Dach: 55 000 m2,

Glasfaser-PTFEMembran Innendach: 10 000 m2,

PVC-PolyesterGlasdach: 4 000 m2

Planungskonsortium: Architekten von Gerkan Marg undPartner, Berlin; JSK Architekten, Warschau; schlaich bergermann undpartner, Stuttgart

Weitere Fachplaner: Massivbau: Matejko und Partner, Wroclaw (Breslau) Windkanal: Wacker Ingenieure, Birkenfeld

Ausführende Generalunternehmer: Joint Venture Alpine, Deutschland/ Hydrobudowa, Polen

Konsortium Dach und Membranbau: Cimolai, Italien; Mostostal Zabrze,Polen; Hightex, Deutschland

Beteiligte Firmen Dachmontage: VSL Heavy Lifting, Schweiz; Innauen & Schätti, Schweiz

Stahlviadukt Binnenhafen, Hamburg (Auszeichnung)

Das Brückenbauwerk A(20) liegt am nördlichen Hafen-rand der Hansestadt Hamburg vor historischer Kulisseder Speicherstadt und in Sichtweite der im Bau befindli-chen Elbphilharmonie. Das Bauwerk überführt die LinieU3 der Hamburger Hochbahn über den Binnenhafen,dem Mündungsgewässer der Alster in die Elbe. Der zwei-gleisige Viadukt liegt zwischen zwei Straßenbrücken.

Die vorhandene Stahlbrücke wurde 1912 als Fachwerk-brücke bestehend aus drei Einfeldträgern erstellt. Die fili-grane Bauweise und gestiegene Zugfolge führten zu einerstarken Beanspruchung hinsichtlich der Dauerfestigkeit,sodass immer wieder Verstärkungsmaßnahmen erforder-lich wurden. Im Jahre 1986 fand eine auf 25 Jahre ausge-legte Grundinstandsetzung statt, mit dem Ziel, das Bau-werk danach zu erneuern.

Der Ersatzneubau besteht aus einer 5-feldrigen stähler-nen Deckbrücke mit Stützweiten von 24,8 m – 2 × 44,5 m– 23,4 m – 12,6 m bei einer Gesamtlänge von ca. 150 m.Die Deckbrücke wurde in den Vorlandbereichen mit zweiHohlkasten-Hauptträgern ausgeführt, die in den Haupt-feldern in ein gevoutetes Fachwerk übergehen, welcheeine größtmögliche Transparenz in der Ansicht erlaubt.Die Untergurte des Fachwerks sind als Bogen ausgeführt,die sich in den Feldmitten jeweils mit den Obergurtenwieder zu einem Vollwand-Querschnitt vereinigen. DieBogenform verdeutlicht den Sprung über den Binnenha-fen und akzentuiert den Mündungsbereich der Alster indie Elbe. Die Bauhöhe der Hauptträger beträgt 1,1 m imVorlandbereich und 1,6 m in den Bogenscheiteln beieiner sehr großen Schlankheit von 35.

Die Bauhöhe der Fachwerkträger beträgt maximal 4,2 mbei einem Abstand von 4 m. Aus der gekrümmten Trassie-rung resultieren Fliehkräfte, die durch Auflagerdiagona-

len an den Pfeilern ohne merkliche Einbußen der Ele-ganz abgetragen werden können. Alle Hauptträgerblechesind in dem Bereich der Linkskurve räumlich gekrümmt.Einem möglichen Abheben der Endauflager wurde aufeiner Seite durch Ballast entgegengewirkt, auf der ande-ren durch eine Stützenhebung.

Die Demontage- und Montagearbeiten an den Überbau-ten mussten innerhalb von 18 Wochen erfolgen, um denöffentlichen Nahverkehr so kurz wie möglich einzu-schränken. Nach der Demontage der alten Brücke wur-den die Unterbauten hergestellt und schließlich der neueÜberbau montiert. Der U-Bahn-Betrieb auf der Linie U3wurde am 2. Oktober 2010 plangemäß in vollem Umfangwieder aufgenommen.

Die Jury fasste ihr Urteil wie folgt zusammen: „Die mo-derne, funktionale Konstruktion der Binnenhafenbrückegreift historische Formen auf und korrespondiert so her-vorragend mit dem Kontext der umliegenden Speicher-stadt. Das Viaduktbauwerk ist somit ein sehr gutes Bei-spiel für eine funktionale und sensible Erneuerung derVerkehrsinfrastruktur in einer urbanen Umgebung.“

Verantwortliche Ingenieurbüros: Stahlbau: Ingenieurbüro Grassl GmbH,Hamburg; Massivbau: WTM EngineersGmbH, Hamburg

Bauherr: Hamburger Hochbahn AG, HamburgArchitekt: Grundmann + Hein Architekten,

HamburgBauausführung: Stahlbau: SD Stahlbau Dessau GmbH,

Dessau; Massivbau: Fr. Holst GmbH &Co. KG, Hamburg

Sanierung Hauptbahnhof Hamburg (Auszeichnung)

Der denkmalgeschützte Hamburger Hauptbahnhofwurde 1906 erbaut und zählt mit seiner historischenDachkonstruktion zu den imposantesten Bauwerken derHansestadt. Bei Überprüfungen an der Tragkonstruktionund der Gebäudehülle der Bahnhofshallen wurden er-hebliche Schäden festgestellt, die unter Berücksichtigungdes Denkmalschutzes saniert und rekonstruiert werden

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mussten. Unter anderem wurden Teile der Stahlkonstruk-tion der Haupt- und Seitenhallen ausgetauscht, die Glas-fassaden und Oberlichter erneuert und die Südfassade in-standgesetzt. Die Aufgabenstellung war, das bestehendeBauwerk unter Aufrechterhaltung des Verkehrs für diekommenden 50 Jahre standsicher, verkehrssicher und re-gendicht zu machen und durch die neue Transparenz at-traktiver zu gestalten. Die besondere Herausforderunglag in der Sanierung unter laufendem Betrieb bei 450 000Besuchern täglich.

Die Überdachung der Bahnsteige setzt sich aus genietetenZweigelenk-Stahl-Hauptbindern zusammen, die 73 mweit spannen (Firsthöhe 32 m) und im Abstand von ca.15,5 m aufgestellt sind. Zwischen den Hauptbindern tra-gen Gitterträger die Lasten von Dach und Fassaden wei-ter. Seitliche Fachwerkträger-Rahmen nehmen den hori-zontalen Schub aus den Hauptrahmen auf und dienen alsAuflager für die Tonnendächer der beidseitigen Seitenhal-len. Der Schub wird seitlich an Granitlagersteinen abge-tragen. Die Südfassade besteht aus einer abgehängtenStahlkonstruktion.

Aufgrund der Denkmalschutzauflagen hatten Baustoff-wahl und Farbgebung in enger Abstimmung mit der Be-hörde zu erfolgen. Defekte Stahlelemente wurden durchneue Profile ersetzt. Die Glasfassaden wurden mit einerStahlaufsatzkonstruktion ausgeführt. In der Südfassadewurden tonnenschwere Granitblöcke zum Austausch derStahlkonstruktion entfernt, aufgearbeitet und wieder ein-gesetzt. Stahlbetonblöcke im Mittelteil wurden unter Be-gleitung des Amts für Denkmalschutz durch strukturierteBetonfertigteilen mit Zuschlagsstoffen aus italienischemGranit ersetzt. Die originalgetreue Rekonstruktion derBauteile lag dabei im Vordergrund: so durften Tragprofileder Oberlichtverglasung in den Seitenhallen nicht ersetztwerden, sondern wurden einzeln demontiert, durchnum-meriert, aufgearbeitet und an gleicher Stelle wieder mon-tiert.

Unterschiedlichste Maßnahmen wurden über den gesam-ten Hauptbahnhof verteilt bei laufendem Betrieb durch-geführt. Ursprünglich waren großvolumige Raumgerüstein engen Sperrpausen innerhalb der Hallen vorgesehen.Anhand eines geänderten Konzeptes wurden die Gerüstedurch schneller zu montierende Schutznetzkonstruktio-nen und Hängegerüste ersetzt. Für diese z.T. schwerenGerüstkonstruktionen auf den Dächern, die außerhalbvon Sperrpausen errichtet werden konnten, waren um-fangreiche statische Berechnungen erforderlich, um dieStandsicherheit unter Ausnutzung vorhandener Lastre-serven nachzuweisen. Positiver Nebeneffekt war einekaum spürbare Beeinträchtigung des Betriebes, da dieHallen und Ladenzeilen von störenden Standgerüstenfrei gehalten wurden.

In ihrer Begründung fasste die Jury zusammen: „ […]wirdhier nicht nur ein neues Bauwerk lobend erwähnt, son-dern die ingenieurtechnische Leistung bei der Instandset-zung und Verstärkung einer vorhandenen Tragstruktur.Insbesondere wurden filigrane, leicht und schnell zumontierende und demontierbare Schutznetzkonstruktio-nen im Inneren der Haupthalle verwendet. Dadurch gabes nur kaum spürbare Beeinträchtigungen des Bahn- undReiseverkehrs. Die Bauhilfskonstruktionen mussten da -bei so leicht wie möglich ausgeführt werden, da die La-streserven der bestehenden Tragkonstruktion sehr geringwaren. Durch die Erneuerung der Glasfassaden ist dieschon zuvor beeindruckende Bahnhofshalle wesentlichheller und noch attraktiver geworden.“

Verantwortliches Ingenieurbüro: lngenieurbüro A. Elsner, Schneverdingen

Bauherr: DB Station & Service AG, RegionalbüroNord, Hamburg

Architekt: lngenieurbüro A. Elsner, Schneverdingen

Bauausführung: Eiffel Deutschland StahltechnologieGmbH

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Firmen und Verbände – Persönliches– Rezensionen – Nachrichten

BAUTECHNIK aktuell 1/13

Aus dem Inhalt

Vorindustrieller Holzbau .......................................................................... 8123. Dresdner Brückenbau symposium im März 2013 ........................... 82Bau und Umwelt in Darmstadt ................................................................ 82Health Monitoring in breit angelegtem Vormarsch ............................ 82Soroptimist International vergibt Förderpreis ...................................... 83An die Redaktion der BAUTECHNIK ...................................................... 84Veranstaltungskalender .......................................................................... 85

Regierungspräsidium Stuttgart – Landes-amt für Denkmalpflege, Arbeitskreis fürHausforschung, Regionalgruppe Baden-Württemberg, Vereinigung für Baufor-schung (VEBA) Schweiz (Hg.):Vorindustrieller Holzbau in Südwest-deutschland und der deutschspra -chigen Schweiz. Terminologie und Systematik. Südwestdeutsche Beiträgezur historischen Bauforschung.Sonderband. Esslingen 2012. 132 S.zahlr. s/w Abbildungen. Broschur,21× 30 cm. ISBN 978-3-942227-11-7

Im Gegensatz zum Stahlbau, bei dem dieBezeichnung der einzelnen Materialien,Bauteile und Verbindungsmittel unstrit-tig ist, ist der vorindustrielle Holzbaudurch handwerkliche Vielfalt und land-schaftliche Ausrichtung geprägt mit einergroßen Vielfalt von Konstruktionen,Konstruktionsdetails und deren mund-artlich geprägten Bezeichnungen. In vor-und frühgeschichtlicher Zeit entstanden,mit großen Entwicklungsschüben imMittelalter, während der Renaissanceund auch noch der Barockzeit (Dach-werke), glichen sich die unterschiedli-chen Konstruktionen und ihre Benen-nungen jedoch nur langsam an. Erstwährend des 19. Jahrhunderts und aufder Grundlage der staatlichen Architek-ten- und Handwerkerausbildung und der

daraus hervorgehenden Lehrbücher, indenen versucht wurde, den Holzbau aufeine wissenschaftliche Basis zu stellen,fand eine gewisse Vereinheitlichung statt.Ohne Schwierigkeiten war dies beim In-genieurholzbau möglich, für den auf derGrundlage statischer Berechnungen,neuartige Konstruktionen, Holzverbin-dungen und Verbindungsmittel ent -wickelt wurden. Das 19. Jahrhundert waraber auch eine Zeit der historischen For-schung und die große Anzahl der nocherhaltenen historischen Fachwerkbautenführte in der zweite Hälfte des Jahrhun-derts zu einer umfangreichen Publikation der Bauten in den einzelnenHauslandschaften. Eine Schwierigkeit,mit der die Forscher bei der Beschrei-bung der Fachwerkhäuser und ihrer höl-zernen Dachwerke zu kämpfen hatten,war die geringe Einheitlichkeit der oftmundartlichen Bezeichnungen für Kon-struktionshölzer und ihre Verbindungenin den einzelnen Hauslandschaften. Diesänderte sich nur geringfügig im Laufe derZeit. Liegen nun „Sparren“ auf dem Pfet-tendach, oder sind dies „Rofen“? Und istdie „Mittelpfette“ gar keine Pfette, son-dern ein „Stuhlrähm“? Diese und ähnli-che Fragen haben die Haus forscher bisheute umgetrieben und es hat immerwieder den Versuch gegeben, die Termi-nologie zu vereinheitlichen (z.B. BIN-DING 1990).

Mit dem neu erschienenen Band zumThema „Terminologie und Systematik imvorindustriellen Holzbau in Südwest-deutschland und der deutschsprachigenSchweiz“, der von den Mitgliedern desLandesamtes für Denkmalpflege Baden-Württemberg, des Arbeitskreises fürHausforschung, Regionalgruppe Baden-Württemberg und der Vereinigung fürBauforschung (VEBA) der Schweiz, inden letzten Jahren erarbeitet wurde, liegtzu diesem Thema erstmalig ein umfang-reicher, systematisch gegliederter Bandvor. Der Text beginnt mit der Vorstellungdes Werkstoffs Holz und seiner

Bearbeitung und den einzelnen Holzver-bindungen; ein umfangreiches Kapitelbehandelt die verschiedenen Holzbau -systeme (Blockbauweise, Holzgerüstbau-weise, Dachwerke, Spreng- und Hänge-werke), das letzte Kapitel die Gestal-tungsformen, das äußere Erscheinungs-bild des Baus. Die einzelnen Begriffe zurBenennung der Holzverbindungen – eines der umfangreichsten Kapitel – wer-den jeweils mit informativen Zeichnun-gen erläutert. Historische Fotos undZeichnungen, Ansichten der Holzgerüsteund Querschnitte vervollständigen denreichhaltigen Abbildungsteil. Vervollstän-digt wird der Band durch eine lange Lite-raturliste und den Index, in dem die ca.750 behandelten Begriffe aufgeführt sind.

Für den, der sich für historische Kon-struktionen interessiert, besonders fürHolzkonstruktionen, ist dieser Band dasbisher fehlende Lexikon zum Nachschla-gen und Kundigmachen. Die jahrelangenDiskussionen der Autoren um die „richti-gen“ Bezeichnungen haben zu einemgroßartigen Ergebnis geführt. Mögensich die Fachautoren in Zukunft auchdaran halten. Den Autoren sei erst ein-mal Dank für Ihre Mühe.

Prof. Dr.-Ing. HARTWIG SCHMIDT, Karlsruhe

R E Z E N S I O N

Vorindustrieller Holzbau in Südwestdeutschland und der deutschsprachigen Schweiz


BAUTECHNIK aktuell

Die ISHMII – The International Societyfor Structural Health Monitoring of Intelligent Infrastructure – führt jährlichalternierend Konferenzen und thema-tisch ausgerichtete Workshops durch.In diesem Jahr wurde der 4. Workshopzum Civil Structural Health Monitoring(CSHM-4) an der BAM in Berlin durchgeführt und von der DGzfP organisiert.

Es ist unübersehbar, dass dem HealthMonitoring, also der lebenslangen Be -obachtung von Strukturen, die erhebli-chen Beanspruchungen unterliegen, unddie ein erhebliches Risiko-Potenzial bein-halten, zunehmend immer noch mehrBedeutung beigemessen wird, nicht zuUnrecht; denn die gewaltige Menge anInfrastruktur-Anlagen in den Industrie-ländern, und nicht nur dort, fordert drin-

T A G U N G E N

Health Monitoring auf dem Vormarsch

Das 23. Dresdner Brückenbausympo -sium findet am 12. März 2013 statt. AmVorabend laden die Veranstalter ab18 Uhr zum mittlerweile traditionellen„Treff der Brückenbauer“ ein, bei demsich die Tagungsteilnehmer aus Wissen-schaft, Wirtschaft und den Behörden inzwangloser Atmosphäre austauschenkönnen.

Das Programm des Brückenbausymposi-ums am 12. März 2013 ab 9 Uhr ist diebewährte Mischung aus grundlegendenVorträgen und Berichten aus der Praxis.Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. MANFRED

CURBACH begrüßt als Leiter der Veran-staltung mit wichtigen Reflexionen zurZukunft der Branche: „Brückenbau morgen – was in Zukunft wichtig seinkönnte“ hat er seinen Vortrag genannt.Im Anschluss spricht Technische Re -gierungsdirektorin Dipl.-Ing. BRIT

COLDITZ, Leiterin des Referates „Brü-cken, Tunnel und sonstige Ingenieurbau-werke“ im Bundesministerium für Ver-kehr, Bau und Stadtentwicklung, über „Brückenertüchtigung“ als notwendigeVoraussetzung für ein zuverlässigesFernstraßennetz. Mit seinem englisch-sprachigen Vortrag „Life-Cycle Manage-ment of Bridges und Uncertainty“ gibtProf. DAN M. FRANGOPOL von der Le-high University (Bethlehem, USA) einenAußenblick auf diese spannende Proble-matik.

In neun Fachbeiträgen berichten Exper-ten von ihren Projekten und stellen Lösungen für Probleme vor. In den Pau-sen zwischen den Blöcken ist ausrei-chend Zeit für Diskussionen und die Besichtigung der Fachausstellung imFoyer des Hörsaalzentrums.

Die Tagungsgebühr beträgt unverändert120 €, für Mitglieder des Vereins derFreunde des Bauingenieurwesens der TUDresden e.V. 80 €. Angehörige der TUDresden und Studierende sind von derTagungsgebühr befreit.

Anmeldung und weitere Informationen:Technische Universität DresdenFakultät BauingenieurwesenInstitut für Massivbau01062 DresdenTel.: +49 351 463-33079E-Mail: [email protected]://www.tu-dresden.de/biw/dbbs/


23. Dresdner Brückenbau -symposium im März 2013

Der Fachbereich Bauingenieurwesenund Geodäsie der Technische UniversitätDarmstadt lädt am 12. und 13. März2013 zum „2. Darmstädter Ingenieurkon-gress – Bau und Umwelt“ ein. Der Kon-gress richtet sich an Interessierte ausWissenschaft, Praxis und Verwaltung sowie Studierende mit fachlichem Bezugzum Bau- und Umweltingenieurwesensowie der Geodäsie.

Der Kongress erlaubt einen Informa -tionsaustausch über den Stand der Wis-senschaft und Technik, zeigt neue An-wendungsfelder auf, erläutert Entwick-lungspotenziale mit hochkarätigen Fach-beiträgen und fördert so schließlich dietechnisch-wissenschaftliche Zusammen-arbeit. Der „2. Darmstädter Ingenieur-kongress – Bau und Umwelt“ bietet denTeilnehmern mit einem sowohl wissen-schaftlichen als auch praxisorientiertenProgramm und hochkarätigen Referen-ten aus ihren jeweiligen Spezialgebietendie Möglichkeit, sich detailliert mit denvielfältigen Themengebieten des Bau-und Umweltingenieurwesens sowie derGeodäsie zu beschäftigen.

Der Kongress wird durch eine zentraleVeranstaltung mit Grußworten und

Fachvorträgen herausragender Referen-ten aus Wissenschaft und Praxis eröffnet.Im Anschluss folgen 17 parallele Ses -sions zu den folgenden Themengebieten:

– Betriebsfestigkeit im Bauwesen– Building Information Modeling (BIM)– Energetische Ertüchtigung im denk-

malgeschützten Gebäudebestand– Entfernung von Mikroverunreinigun-

gen aus Abwasser – Relevanz auch fürHessen?

– Entwicklung ländlicher Räume– Glas und Kunststoffe im Bauwesen– Großbaustellen – Integrierte Optimie-

rung von Bauverfahren, Logistik undVerkehr

– Ingenieurmethoden im Brandschutz– Klima- und ressourcenschonendes

Bauen mit Beton– Neue geodätische Verfahren zum

Strukturmonitoring– Sanierung und Optimierung in der

Wasserversorgung– Simulation– Smart Energy Cities– Urban mining– Vom Energiehaus+ zur Plusenergie-

siedlung– Wasserbau– Wasserressourcenmanagement

Der 1. Darmstädter Bauingenieurkon-gress Bau und Umwelt fand 2009 stattund zog rund 1 000 Teilnehmer aus denunterschiedlichsten Fachdisziplinen desBau- und Umweltingenieurwesens sowieder Geodäsie an.

Die Anmeldung zur Konferenz ist unterwww.bauingenieurkongress.de möglich,die Teilnahmegebühren betragen 200 €,für Mitglieder des öffentlichen Dienstes,Angehörige von Universitäten und Fach-hochschulen sowie deren Studierende100 €.


Bau und Umwelt in Darmstadt


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Hongkong (ausführliche Informationensind auf der Website: www.ishmii.org zufinden). Zum Präsidenten der ISHMIIwurde für die nächsten Jahre WOLFGANG

HABEL von der BAM gewählt, der sichmit der Organisation der Berliner Veran-staltung um die ISHMII und um dasFach deutlich verdient gemacht hat. Wirwünschen ihm guten Erfolg und begrü-ßen sein Engagement.

Die Beiträge zu dem Workshop sind ver-fügbar als CD bei der DGzfP, Berlin,DGZfP-Proceedings BB 137 – CD(ISBN 978-3-940283-45-0) sowie stehenISHMII-Mitgliedern auf der ISHMII-Website kostenlos zur Verfügung.

KLAUS BRANDES, Berlin

In diesem Jahr verleiht Soroptimist Inter-national Club Regensburg den Preis anFrau M.Eng., Dipl.-Ing. (FH) CHRISTINA

DOTZLER, die im März 2012 ihr Master-studium im Bauingenieurwesen an derHochschule Regensburg mit dem Ge-samturteil „sehr gut“ abgeschlossen hatund seither in einem Regensburger Inge-nieurbüro in der Tragwerksplanung ar-beitet.

Der Preis wird jährlich an Absolventin-nen der Hochschule für einen heraus -ragenden Abschluss in einem frauen -untypischen Beruf (MINT-Fach) verge-ben. Herausragende fachliche Leistung,Persönlichkeit und gesellschaftliches Engagement sind gleichermaßen Krite-rien für die Auswahl der Preisträgerin-nen.

Die Auszeichnung und die Publikationder Preisverleihung sollen Abiturientin-nen und Studienanfängerinnen ermuti-gen, sich Ausbildungsbereichen zuzu-wenden, in denen Frauen bisher deutlichunterrepräsentiert sind.

SI Club Regensburg will damit dazu bei-tragen, dass die Gestaltung unserer maß-geblich von der Technik beeinflusstenUmwelt, zunehmend auch von Frauenmitbestimmt wird.

Soroptimist International, eine interna-tionale Service-Organisation von Frauenin verantwortlichen Positionen im Be-rufsleben, versteht sich als weltweiteStimme von Frauen für Frauen und setztsich insbesondere für Menschenrechteund die Verbesserung der Stellung derFrau ein.

Der Preis wurde am 07. Dezember 2012im feierlichen Rahmen der akademi-schen Jahresfeier der Hochschule Regensburg verliehen.

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Soroptimist International vergibt Förderpreis

2012 erhält die Bauingenieurin M.Eng., Dipl.-Ing.(FH) Christina Dotzler den Preis des SoroptimistInternational Club Regensburg

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gend, sich ihrem Erhalt zuzuwenden.Nicht mehr der Neubau ist gefragt, son-dern der Erhalt dessen, was bereits ge-baut ist und einen unschätzbaren Wertfür die Gesellschaft darstellt. Nur dietechnische Grundausbildung der Inge-nieure ist dieser Herausforderung sehrzögerlich gefolgt, auch weil die Lehresich noch keineswegs auf Bewährtes ab-stützen kann und der Rückgriff auf dieProzeduren des Entwurfs kaum hilfreichist. Allenthalben werden mehr oder we-niger große Veranstaltungen abgehalten,um die neuesten Ergebnisse zu präsentie-ren, zu diskutieren und u.U. gut zu heißen.

Aus 19 Ländern hatten sich etwa 100 Ex -perten zusammengefunden, um neuesteErkenntnisse zum Struktur Health Moni-toring zu erörtern. Die Spannweite des-sen, was vorgestellt wurde, ist beachtlich.Natürlich spielen Brückenkonstruktio-nen eine große Rolle, aber keineswegsmehr eine allein dominierende.

Das bestimmende Motto dieses Work-shops war „SHM systems supporting ex-tension of structures’ service life“.Die Themen der Keynote-Vorträge kön-nen einen ersten Eindruck davon vermit-teln, wo die dringlichsten Probleme lie-gen:

– Management of Critical InfrastructureBased on Monitoring, Assessment Results and Lifetime Engineering

– Structural Health Monitoring for LifeExtension of Railway Bridges: Strategies and Outcomes

Es gibt zum einen die sehr umfassendeSicht von den politischen Fragestellun-gen bis zur Sicht auf kleine Details – immer ist auch die Finanz-Ausstattungim Fokus (Beitrag aus Kanada) – alsauch das exemplarische Bemühen umganz neue Grundlagen der mathemati-schen Struktur-Analyse (Beitrag aus Berlin).

Aber auch das Monitoring von Wind-kraftanlagen gehört zur täglichen Auf -gabe ebenso wie die Beobachtung derArena in Verona.

Die größte Gruppe wurde unter demSession-Thema „Monitoring Strategiesfor Evaluation of Structures that have ex-ceeded their Designed Service Life“, wasauch immer darunter verstanden werdenkonnte: Wie wird denn „Designed Ser-vice Life“ begriffen oder gar definiert?Begriffliches ist noch hier und dort zuklären.

Aus Deutschland waren wenige Beiträgegeladen, international ergänzt wurdedas Programm durch Beiträge aus China, Japan und den USA.

Der Workshop-Charakter wurde durchdas Programm unterstrichen: Nur dreihalbe Tage galten der Präsentation vonBeiträgen, bereits mit ausreichend Dis-kussion angereichert, und ein ganzer Tageiner offenen intensiven Diskussion.Auch eine technische Exkursion gehörtezum Programm.

Dass noch viel zu tun bleibt – wen wun-dert’s. Der nächste Workshop dieser Reihe wird Ende Oktober 2013 in Ube inJapan stattfinden, die nächste ISHMII-Konferenz Mitte Dezember 2013 in


BAUTECHNIK aktuell

Fabrikplanung im Fokus. Im Spannungs-feld zwischen Anlagen und baulichenStrukturen, Heft 4, S. 257–263, von MA-NUEL NORBERT LOOS, Prof. Dr. Dr.-Ing.h. c. JIVKA OVTCHAROVA und STEFANIE

HEINZ

Der Artikel „Fabrikplanung im Fokus“bringt sehr wichtige und bedeutende In-formationen zur jetzigen Entwicklungder Fabrikplanung und der Ausbildung.

In diesem Zusammenhang fehlen jedocheinige Angaben besonders über das FachIndustriebau-Fabrikplanung in der Aus-bildung von Architekten, die ich hier er-gänze.

Der erste Lehrstuhl für Industriebau undFabrikplanung wurde 1901 an der Ma-schinenbauabteilung der damaligen THCharlottenburg durch die Berufung desArchitekten Wilhelm Franz eingerichtet.Kurz darauf wurde 1904 an der gleichenTH der erste Lehrstuhl für Fabrikpla-nung und Werkzeugmaschinenbau durchdie Berufung des Maschinenbauinge-nieurs GEORG SCHLESINGER aufgebaut.Die damalige Fakultät für Architekturder TH Charlottenburg und ihren Nach-folgeinstituten zeigten kein Interesse fürdie Ausbildung von Architekten in die-sem Fach. Die Fabrikplanung lag amEnde des 19. Jh. und im ersten Vierteldes 20. Jh. überwiegend in den Händenerfahrener Handwerksmeister und derBau- und Maschinenbauingenieure, dieauf jeden Fall für die Anordnung derProduktions- und Arbeitsmaschinen undfür das Layout verantwortlich waren.Nur gelegentlich traten Architekten alsPlaner von Fabrikanlagen auf (z. B. AR-NOLD VOGT 1894–99 bei der Errichtungder neuen Fabrikanlage von LUDWIG

LOEWE in Berlin-Moabit, P. BEHRENS fürdie AEG 1909–13, aber gemeinsam mitdem Bauingenieur KARL BERNHARDT).

Nach 1945 wurde dauerhaft nur an derFakultät für Architektur an der THBraunschweig ein Lehrstuhl für Entwer-fen und Industriebau eingerichtet. WAL-TER HENN lehrte dort von 1953 bis 1982Fabrikplanung für Architekten. Sein

Nachfolger wurde HELMUT SCHULITZ

(1982–2002), der ebenfalls aktiv Fabrik-planung lehrte. Beide Hochschullehrerwaren selbst im Industriebau tätig.

Für eine kurze Zeit lehrte GERD HEENE

(ca. 1975–1991) Entwerfen und Indus-triebau für Architekten auch an der TUKaiserslautern. Auch G. HEENE war akti-ver Fabrikplaner. Nach seinem Ausschei-den wurde Industriebau nicht mehr alserforderlich für die Ausbildung von Ar-chitekten betrachtet. Die TechnischenUniversitäten in Dortmund und Aachenhatten jeweils – formal – betrachtet Lehr-stühle für Entwerfen von Hochbautenund Industriebau, aber die Lehrstuhlin-haber hatten selbst so gut wie keine Fa-briken oder Gewerbebauten geplant undgebaut. 2000 wurde G. HEENE, der Sohnvon WALTER HENN, selbst erfahrener Fa-brikplaner an die TU Dresden berufen.

Als Trost kann die Erkenntnis dienen,dass selbst in Amerika z. B. in der erstenund zweiten Industrialisierungsphasenach der Einführung des Fließbandes1913/14 bei der Produktion der Autofa-briken von H. FORD das Lehrgebiet derFabrikplanung an den amerikanischenHochschulen nicht gelehrt wurde.

Es ist sehr bedauerlich, dass die Archi-tekturfakultäten der Technischen Univer-sitäten in Deutschland kein Interesse ander Fabrikplanung zeigen.

Prof. Dr.-Ing. habil. MIRON MISLIN

Anmerkung hierzu von den VerfassernManuel Norbert Loos, Frau Prof. Dr. Dr.-Ing.h. c. Jivka Ovtcharova (Karlsruher Institutfür Technologie) sowie Herrn Prof. Dr.-Ing.Karsten Körkemeyer

Wir möchten an dieser Stelle Herrn Prof.Dr.-Ing. habil. MISLIN für die ausführli-che und aufschlussreiche Darstellung derEntwicklung des Fachgebiets der Fabrik-planung an deutschen Architekturfakul-täten danken. Ausgehend vom For-schungsprojekt, welches hinter dem Arti-kel in der Bautechnik stand, konnten wir

der geschichtlichen Betrachtung nichtderartiges Gewicht verleihen.

Jedoch unterstützen wir die These, dassdeutsche Architekturfakultäten seit eini-gen Jahren kein Interesse mehr am The-mengebiet der Fabrikplanung finden.Dies trifft aber in nahezu gleichem Aus-maß auf die Bauingenieurfakultäten zu,welche zwar teilweise die Abwicklungvon derartigen Projekten im Zusammen-hang des Baubetriebs erfassen, jedochEntwurf und Planung außen vor lassen.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen,die Herr LOOS zusammen mit Frau Prof.OVTCHAROVA während eines For-schungsprojekts zur Vernetzung der Fa-brikplanung mit der Produktentwicklunggemacht hat, besteht aktuell die Absicht,am Institut für Informationsmanagementim Ingenieurwesen von Frau Prof.OVTCHAROVA (Fakultät Maschinenbau)dieses Thema vor allem aus Sicht vonProzess- und Methodenentwicklung undder Informationsverarbeitung in der Pla-nung zu beleuchten und eventuell die In-terdisziplinarität durch Kooperationenmit der Architekturfakultät hervorzuhe-ben.

Des Weiteren haben Herr Prof. KÖRKE-MEYER und Herr LOOS die Absicht, imFachgebiet Baubetrieb & Bauwirtschaftdes Fachbereichs Bauingenieurwesen derTU Kaiserslautern ein interdisziplinäresSeminar der Fabrikplanung und eventu-ell des Fabrikbetriebs (Fabrikgebäudema-nagement) in den nächsten Jahren zuetablieren.

In diesem Sinne hoffen wir, die For-schung und Lehre im Bereich des baulas-tigen Teilastes der Fabrikplanung bele-ben zu können, und freuen uns über wei-tere Anregungen.

MANUEL NORBERT LOOS

Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. JIVKA OVTCHA-ROVA

Prof. Dr.-Ing. KARSTEN KÖRKEMEYER

L E S E R B R I E F

An die Redaktion der BAUTECHNIK


Ort und Termin Veranstaltung Auskunft und Anmeldung

Kaarst Kostenlose Seminare für OSB-Anwender: Eurocode 5 und [email protected]. Januar 2013 DIN 68800 (Holzschutz und Fachdächer) www.nordbord.de/downloadHamburg24. Januar 2013

Wien 8. Fachausstellung „Grundbau-Brunnenbau“ [email protected]./25. Januar 2013 9. Österreichische Geotechniktagung „Wasser im Boden“ www.oegt-2013.voebu.at/

– Bauen im (Grund-)Wasser als besondere Herausforderung für Planung und Ausführung – Nutzung des (Grund-)Wassers für innovative (Energie-)Systeme der Zukunft

Darmstadt Weiterbildung für Tragwerksplaner – Aus der Praxis TU Darmstadt13. Februar 2013 für die Praxis Fachgebiet Massivbau

Rechenbeispiele zur Bemessung nach EC6 – Mauerwerk Tel.: +49 (0)6151/[email protected]

Leipzig Kostenlose Seminare für OSB-Anwender: Eurocode 5 und [email protected]. Februar 2013 DIN 68800 (Holzschutz und Fachdächer) www.nordbord.de/downloadKarlsruhe22. Februar 2013

Darmstadt Weiterbildung für Tragwerksplaner – Aus der Praxis TU Darmstadt20. Februar 2013 für die Praxis Fachgebiet Massivbau

Fassadentechnik und Glasbau Tel.: +49 (0)6151/[email protected]

Bozen VIATEC 2013 www.viatec.it21. – 23. Februar 2013 Internationale Fachmesse für Straßenbau und Infrastruktur-

bewirtschaftung

Darmstadt Weiterbildung für Tragwerksplaner – Aus der Praxis TU Darmstadt6. März 2013 für die Praxis Fachgebiet Massivbau

Rechenbeispiele zur Bemessung nach EC3 – Stahlbau Tel.: +49 (0)6151/[email protected]

München Kunststoffe in der Geotechnik – 13. Informations- und Technische Universität München7. März 2013 Vortragstagung – FS – KGEO 2013 www.gb.bv.tum.de/fs-kgeo.htm

Darmstadt 2. Darmstädter Ingenieurkongress – Bau und Umwelt Technische Universität Darmstadt12./13. März 2013 – energieoptimierter und ressourcenschonender Neubau – Dipl.-Ing. Michael Kreger

Bauen im Bestand – Großbaustellen – Brandschutz – neue Tel.: +49(0)6151/16-6744Materialien – Planungsprozesse – Building Information [email protected]_darmstadt.deModeling – Wasserressourcenmanagement – Urban Mining –Entwicklung ländlicher Räume

Essen 4. Ruhr-GeoTag 2013 Universität Duisburg-Essen21. März 2013 Baugruben und Grundwasser www.uni-due.de/geotechnik

Graz 28. Christian Vedder Kolloquium Ao. Univ.-Prof. H. Schweiger4. und 5. April 2013 Tiefgründungskonzepte – Vom Mikropfahl zum Großbohrpfahl [email protected]

www.cvk.tugraz.at

Münster Münsteraner Tunnelbau-Kolloquium Institut für unterirdisches Bauen11. April 2013 – aktuelle materialtechnologische Entwicklungen in der Spritz- [email protected]

betontechnologie, den Betonen für Tunnelinnenschalen, www.fh-muenster.de/tunnelden Einsatz von PP-Fasern – Sanierung von Tunnelanlagen

VERANSTALTUNGSKALENDER

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen


VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin Veranstaltung Auskünfte und Anmeldung

Hamburg Deutscher Bautechnik-Tag 2013 Deutscher Beton- und Bautechnik-11. und 12. April 2013 – Aktuelle Baumaßnahmen im In- und Ausland – Akzeptanz Verein E.V.

und Bürgerbeteiligung – Bauprojekte in der Metropolregion Dipl.-Betriebswirtin Hamburg – Bauwerke für die Energiewende – Forschung, Anja MuschelknautzEntwicklung und Innovation – Instandhaltung und Telefon 030 236096-45 Erweiterung der Verkehrsinfrastruktur – Interaktion von [email protected] und Ökologie – Nachhaltige und energieeffiziente Gebäude – Planung und zukünftige Projekte im In- und Ausland

Miskolc, Ungarn DFE 2013 Announcement of the 5th International Conference www.dfe2013.uni-miskolc.hu24. /26. April 2013 on Design, Fabrication and Economy of Metal Structures

Rotterdam International IABSE Spring Conference [email protected]. – 8. Mai 2013 Assessment, Upgrading and Refurbishment of Infrastructures www.iabse2013rotterdam.nl

– Load carrying and remaining lifetime – assessment of structural condition – Modernization and refurbishment – Materials and products – Structural verification

Memmingen TechnoBond – Fachtagung industrielle Klebetechnik“ Ostbayerisches Technologie-Transfer-13./14. Mai 2013 – Adhäsion und Oberflächenbehandlung – Neue Klebstoffe Institut e.V. (OTTI)

und Verfahren – Klebtechnische Anwendungen in Optik und Wernerwerkstraße 4Mikrotechnik – Klebtechnik im Fahrzeugbau – Berechnung D-93049 Regensburgund Simulation – Verarbeitung und Applikation – Prozess- Tel.: +49 (0)941 29688 35beherrschung und -integration http://www.otti.de

Arbeiten in …Süd-Korea

Fünf Fragen an Dr.-Ing. Daniel Pfanner, Partner bei Bollinger+ Grohmann in Frankfurt, Leiter internationale Projekte undLeiter der Fassadenplanung

1. Können Sie unseren Lesern verraten, wie Sie in die südkoreanischenProjekte reingekommen sind?Von Projekt zu Projekt waren die Gegebenheiten naturgemäß verschieden.An unser erstes Großprojekt in Busan sind wir über einen internationalenArchitektur-Wettbewerb gekommen, in welchem wir als Fachplaner fürTragwerksplanung die Architekten beraten hatten. Inzwischen werden wirauch direkt angesprochen und sogar von einem unserer lokalen Partnerbürosin Südkorea weiterempfohlen. Die Bauherrenschaft spielt natürlich auch einegroße Rolle, öffentliche und institutionelle Bauherren gehen anders vor, alsFirmen oder Investorengruppen. Alle Projekte weisen aber einige für unswichtige Parallelen auf: In sämtlichen Projekten arbeiten wir mit internationaltätigen Architekten gemeinsam in einem internationalen Planungsteam. DerErstkontakt nach Korea erfolgte dabei meistens durch die Architekturbüros.Und in allen Projekten folgt dem sehr positiven Erstkontakt ein zäher Ver -handlungsmarathon, bis man sich über eine definitive Beauf tragung freuenkann.

2. Wie fällt für Sie ein Vergleich zwischen der Qualität von Bauteilen(etc.) in Süd-Korea und Deutschland aus?Der augenscheinliche Vergleich fällt sehr gut für Südkorea aus. Die Ausfüh-rungsqualität sowohl im Beton- als auch im Stahlbau ist ausgesprochen hoch.Beim Busan Cinema Center hatten wir bei den meisten oberirdischenBetonbauteilen Sichtbetonqualität, obwohl diese gar nicht gefordert war.Leider wurden die meisten Betonoberflächen anschließend noch weißgestrichen … Und Baustellenschweißnähte sahen oft aus wie vom Schweiß-roboter hergestellt. Allerdings muss man insbesondere im Stahlbau ergänzenderwähnen, dass die Frage nach Prüfprotokollen beispielsweise der Ultra-schallprüfung von Schweißnähten oft unbeantwortet bleibt, so dass trotz derguten visuellen Qualität eine gewisse Restunsicherheit bleibt. Im Fassaden-bau liegt die Ausführungsqualität hingegen weit hinter europäischenStandards und auch die Bereitschaft, auf importierte Materialien zurückzu-greifen, ist sehr gering. Dies gilt sowohl für den Bau transparenter Ganzglas-fassaden, als auch für opake Blechfassaden, was uns in der Fassadenplanung

immer wieder vor die Herausforderung stellt, den lokalen koreanischenMarkt in Hinsicht auf ein ganz bestimmtes Produkt sondieren zu müssen.

3. Projektplanung und Kommunikation – was sind für Sie dieauffälligsten Unterschiede zu Deutschland?

Das grundlegende Planungsmodell, d.h. die Festlegung der Planungs-phasen und Leistungsbilder, aber auch die Normung des Korean

Building Code folgt den amerikanischen Standards. Wir waren in derRegel ab dem Concept Design im Projekt involviert. In allen Projekten

wurde für die darauf folgenden Leistungsphasen von der Entwurfs- biszur Ausführungsplanung (Schematic Design, Design Development und

Construction Documentation) ein Service Split zwischen unserem Büround dem jeweiligen lokalen Partnerbüro vereinbart. Unsere Intention ist

immer, bis zur letzten Phase im Projekt involviert zu bleiben, spätestens beiAusschreibung und Vergabe übernehmen aber die lokalen Partner in der Regelunsere Planung.

WISSENSWERTES ZUM SÜD-KOREANISCHEN BAU-ARBEITS-MARKT IM ÜBERBLICK:

– erforderliche PapiereEinreise ohne Visum. DeutscheStaatsangehörige benötigen für einenAufenthalt in Süd-Korea bis maximal3 Monate kein Visum. Für längereAufenthalte siehe 1. u. 2. Link

– offene Stellen in welchen Bereichen:Der Anteil ausländischer Fachkräfte inKorea ist sehr gering. Alle ausländi-schen Ingenieure, die wir trafen, warenauf Projektbasis im Land. Selbst diesehr großen, international operierendenIngenieurfirmen haben keineNiederlassungen in Korea. Diekoreanischen Planungsbüros habeneine völlig andere Struktur als inDeutschland. Die meisten Projektewerden von großen Generalplaner-Unternehmen abgewickelt, dieArchitektur- und sämtliche Fachpla-nungsabteilungen unter einem Dachvereinigen und oft mehrere tausendMitarbeiter haben.

– Gehälter25.000 – 34. 000 € (Brutto) pro Jahrfür Berufsanfänger,39.000 – 43. 000 € (Brutto) pro Jahrfür 5–7Jahren Berufserfahrung.

Dr.-Ing. Daniel Pfanner, Partner bei Bollinger + Grohmann

in Frankfurt, Leiter internationale Projekteund Leiter der Fassadenplanung

„In allen Fällen sehr respektvoller Umgangmiteinander“

© Duccio Malagamba

Alte Innenstadt Seoul (Foto: Bollinger + Grohmann)

Privatfoto: Kulinarische Highlights(Foto: Bollinger + Grohmann)

AUF EIN WORTWir sind in jeder Hinsicht froh über die Projekte, die wir bislang in Korea planen und realisieren durften. Zum einen sinddie Projekte selbst hochinteressant. Sei es das Busan Cinema Center mit riesigen Herausforderungen an die Planer, wieder längsten Dachauskragung der Welt, einem Doppelhochhaus für einen der größten koreanischen Konzerne in derhistorischen Innenstadt von Seoul, einem Ausstellungs- und Servicecenter des größten koreanischen Automobilher-stellers oder mehrere über 300 m hohe Türme in einem komplett neu geplanten Stadtviertel: die Dynamik und die Kraftin der Umsetzung solcher Projekte in Korea ist sehr beeindruckend.

Sicherlich liegen auf dem Weg zum erfolgreichen Projektabschluss einige Fallstricke. Diese sind zum einenkommunikativer Natur, zum anderen in der unterschiedlichen Ingenieurskultur begründet. Hier befindet man sichregelmäßig im Drahtseilakt zwischen höflichem, interkulturellem Miteinander und dem konsequenten Eintreten für

eine innovative ingenieurmäßige Denkweise, die mitunter den lokalen Gepflogenheiten nicht entspricht. Das kann u.a.dazu führen, einen –spontanen – theoretischen Grundlagenvortrag vor einem koreanischen Expertengremium über ein

ausgewähltes Thema des konstruktiven Ingenieurbaus halten zu müssen, zum anderen aber auch zu sehr intensivenKonversationen mit den koreanischen Partnern während lokaler Restaurantbesuche. Letztere sind übrigens immer wieder einHighlight – kaum eine Küche ist so frisch und vielseitig wie die koreanische!

Die Kommunikation gestaltet sich oft schwierig: Englisch wird meist nur voneinigen Führungskräften beherrscht, trotzdem sieht man sich oft 50 oder mehrMeetingteilnehmern gegenüber. Es wird sehr großer Wert auf Präsentationen,regelmäßige Reports, Video- und Telefonkonferenzen, etc. gelegt, daraufsollte man sich – auch zeitlich – einstellen.

4. Wie wird der deutsche Bauingenieur in Südkorea gesehen undbegegnet ihm sein südkoreanischer Kollege auf der berühmtenAugenhöhe?Ich habe in allen Fällen einen sehr respektvollen Umgang miteinander erlebt,der stark von der berühmten asiatischen Höflichkeit geprägt ist. Jedoch sinddie koreanischen Partner durchaus selbstbewusst genug, auch einmal eineablehnende Haltung zu verbalisieren, das asiatische Klischee des ständignickenden Gegenübers trifft hier definitiv nicht zu. Allerdings sollte man Zeitund Aufenthalte vor Ort investieren, damit sich ein solch offener Umgangauch mit der Zeit einstellen kann.In Hinsicht auf die inhaltliche Zusammenarbeit unter Ingenieuren gilt in Koreadas Gleiche wie überall auf der Welt: die Qualität der Planung hängt stark vonden jeweiligen verantwortlichen und planenden Akteuren ab. Wir haben inSüdkorea gute und weniger erfreuliche Erfahrungen in technischen Diskussio-nen gemacht. Beispielsweise ist in Südkorea das unbedingte Vertrauen in dieErgebnisse von Finiten Element Berechnungen sehr ausgeprägt, was wirdurchaus immer wieder hinterfragen. Auf der anderen Seite akzeptieren wir,dass einige Dinge anders aber deshalb nicht schlechter gemacht werden.So mussten wir als deutsche Ingenieure beispielsweise lernen, dass nebenunseren Stahlbetonwannen jeglicher Couleur durchaus weitere interessanteBauweisen für unterirdische Bauten im Grundwasser existieren …

5. Was würden Sie jedem deutschen Planer für sein erstes Projektin Süd-Korea raten?Ratschläge zu erteilen steht mir sicherlich nicht zu, da ich die Motivlagedeutscher Planer in Korea nicht insgesamt beurteilen kann. Wir machen diesaus dem gleichen Antrieb heraus, der uns in allen Projekten antreibt:Architektur im jeweiligen regionalen, kulturellen, normativen und technischemKontext umzusetzen. Ein offenes Ohr und ein bisschen Abenteuerlust helfendabei sicherlich auch in Korea. Und um an die vorige Frage anzuknüpfen:Ingenieurverständnis darf zwar niemals interkultureller Kommunikationgeopfert werden, doch ab und an lohnt sich die Bereitschaft zum Zuhörenund Lernen auch für deutsche Planer.In jedem Falle kann ich die Zusammenarbeit mit koreanischen Kollegenim eigenen Büro wärmstens empfehlen, viele kommunikative und auchtechnische Verständnisprobleme treten so gar nicht erst auf – schöne Grüßean dieser Stelle an meinen Kollegen Sungyong Kim!

Arbeiten in …Süd-Korea

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Flip Chart Diskussionen (Foto: Bollinger + Grohmann)

Abendliches Beisammensein (Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Michael Volk)

6-geschossiges Basement in Seoul(Foto: Bollinger + Grohmann)

Baustelle Busan (Foto: Bollinger + Grohmann)

Ernst & Sohn Stellenmarkt · Oktober 2012 aufFachpersonal Niveauho

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Stellenangebote & Weiterbildungweitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

Professur für Baustatik und

Konstruktion

Am Departement Bau, Umwelt und Geomatik (www.baug.ethz.ch)

der ETH Zürich ist eine Professur für Baustatik und Konstruktion

zu besetzen. Der Schwerpunkt der Professur in Lehre und

Forschung liegt im Bereich des Massivbaus, insbesondere dem

Verhalten von Tragwerken aus Stahlbeton und Spannbeton.

Kandidatinnen und Kandidaten verfügen über eine solide

wissenschaftliche Grundlage im Massivbau und in der Konstruk-

tion sowie über eine universitäre Hochschulausbildung mit

Doktorat im Bauingenieurwesen. Ein besonderes Interesse an

der grossmassstäblichen experimentellen Forschung und der

numerischen Simulation wird begrüsst und durch die hervor-

ragenden Einrichtungen der ETH Zürich unterstützt. Es wird

erwartet, dass der Kandidat / die Kandidatin über eine fundierte

praktische Erfahrung in Entwurf und Konstruktion von Stahl-

betonbauten verfügt. Als anerkannte Führungspersönlichkeit

in den Bereichen Baustatik und Massivbau ist er / sie bereit,

Industrie und Behörden als Experte / Expertin zu beraten und zu

unterstützen.

Bewerbungen mit Lebenslauf, Publikationsliste und einem Ver -

zeichnis der bearbeiteten Projekte sind bis zum 15. März 2013

beim Präsidenten der ETH Zürich, Prof. Dr. Ralph Eichler, ein-

zureichen. Um den Frauenanteil in führenden Positionen in Lehre

und Forschung zu erhöhen, fordert die ETH Zürich qualifizierte

Wissenschaftlerinnen ausdrücklich zur Bewerbung auf. Die ETH

Zürich ist eine verantwortungsbewusste Arbeitgeberin mit

fortschrittlichen Arbeitsbedingungen. Sie setzt sich für Chancen-

gleichheit, für die Bedürfnisse von Dual Career Paaren und für die

Vereinbarkeit von Familie und Beruf für Frauen und Männer ein.

Bitte bewerben Sie sich online auf: www.facultyaffairs.ethz.ch

Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2013

Mit Ihrer Präsenz im Ernst & Sohn Stellenmarkt erreichen Sie qualifiziertes Personal im Fachgebiet BauingenieurwesenKontakt: [email protected] oder Tel. +49 (0)30/47031-238


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Fachrichtung konstruktiver Ingenieurbau mit Vertiefungsrichtung Stahlbau

Wir erwarten Erfahrung im Erstellen statischer Berechnungen und Kenntnisse der eingeführten Normen. Wir bieten eine abwechslungsreiche Tätigkeit mit vielfältigen Aufgaben aus dem Hoch-, Industrie- und Gewerbebau.

Ihre schriftliche Bewerbung mit aussagekräftigen Unterlagen erbitten wir an:Ingenieurbüro SchmittGartenstr. 53–55, 40479 Düsseldorf, E-Mail: [email protected]

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Das komplexe und technisch hoch spezialisierte Gebiet der Geotechnik bildet ein Fundament des Bauingenieurwesens, dessen Herausforderungen heute u. a. im innerstädtischen Infrastrukturbau, im Bauen im Bestand oder in der Gestaltung tiefer, in das Grundwasser hineinreichender Baugruben liegen. Das vorliegende Buch befähigt Bauingenieure, grundbauspe-zifische Probleme zu erkennen und zu lösen. Prägnant und übersichtlich führt es insbesondere in alle wichtigen Metho-den der Gründung und der Geländesprungsicherung ein. Auch Themen wie Frost im Baugrund, Baugrundverbesserung und Wasserhaltung werden behandelt. Dem Leser werden bewähr-te Lösungen für viele Fälle sowie eine große Zahl von Hinwei-sen auf weiterführende Literatur an die Hand gegeben. Alle

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zahlreiche Beispiele, die nach-vollziehbar erläutert werden. Alle Darstellungen basieren auf dem aktuellen technischen Regelwerk. Das Buch ist eine unverzichtbare Orientierungshilfe in der täglichen Planungs- und Gutachterpraxis.

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Monatlich das Neueste für Bauingenieure und Architekten per E-Mail

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An der Georg-Simon-Ohm-Hochschule für angewandte Wissenschaften – Fachhochschule Nürnberg ist an der Fakultät Bauingenieurwesen zum 1. 10. 2013 oder später eine

Professur der BesGr. W 2 für das Lehrgebiet

Konstruktiver Ingenieurbauzu besetzen.

Inhaltliche Schwerpunkte in Lehre und angewandter Forschung sind:

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Wir bieten Ihnen persönliche Entfaltungsmöglichkeiten bei weitgehend selbstbestimmtem Arbeiten. Neben der anregenden Tätigkeit mit Studierenden haben Sie die

Entwicklung zu bearbeiten. Sie können die vielfältigen

-lauf, Zeugnisse, Nachweise über den beruflichen Werdegang und die wissenschaftlichen Arbeiten) bis 8. Februar 2013 bei Herrn Prof. Dr. Niels Oberbeck, Fakultät Bauingenieurwesen der Georg-Simon-Ohm- Hochschule für angewandte Wissenschaften – Fachhochschule Nürnberg, Keßlerplatz 12, 90489 Nürnberg, einzureichen. Rückfragen unter Tel. 0911 5880-1143, www.ohm-hochschule.de.

Nähere Einzelheiten, insbesondere zu den Einstellungs-voraussetzungen, finden Sie in der Jobbörse auf der Homepage der Georg-Simon-Ohm-Hochschule unter: http://www.ohm-hochschule.de/seitenbaum/home/jobs/page.html

Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2013


Weiterbildung

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■ Baustoffe erfüllen ihren Zweck, wenn sie richtig aus gewählt, hergestellt und ver-arbeitet sind. Dieses Buch behandelt die wichtigsten Werkstoffe des KonstruktivenIngenieurbaus. Es führt zunächst grundlegend in das mechanische Werkstoffverhalten,die rheologischen Modelle, die Bruchmechanik und die Transportmechanismen poröser Stoffe ein. Systematisch werden dann die Baustoffe jeweils mit ihrer Zusammensetzungund ihrem mechanischem Verhalten als Funktion von Belastungsart und -geschwindigkeit,Temperatur und Feuchte beschrieben. Großer Wert wird dabei auf eine vergleichendeBetrachtung gelegt. Somit schlägt das Buch die Brücke zwischen Grundlagenwissen und Baupraxis, über welche konstruktive Ingenieure gehen können, denn sie sind verantwortlich für die

richtige und optimale Auswahl und Verarbeitung der Werkstoffe, manchmal auch für deren Herstellung (z.B. Beton). Eine gründliche Kenntnis des mechanischen, physikalischen und chemischen Verhaltens ist hierfür Voraussetzung.

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Ingenieurbaustoffe

2., überarbeitete Aufl age,2010. 3 4 Seiten,3 Abb., Gb.

9,–ISBN 978-3-433-02920-6

Ingenieurbaustoffe

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TAE Technische Akademie EsslingenIhr Partner für Weiterbildung

Erhaltung von Bauwerken

Ziel der Veranstaltung ist der Austausch von Wissen auf dem Gebiet der Erhaltung von Bauwerken. Dabei sollen sowohl die Erfahrungen bei der Umsetzung von Instandsetzungs-maßnahmen als auch der Kenntnisstand bei der Entwicklung neuer Materialien und Unter-suchungsmethoden kommuniziert werden. Basis hierfür sind die relevanten Baustoffe für Bauwerke (im Wesentlichen Stahlbeton und Mauerwerk).

Leitung: Prof. Dr.-Ing. M. Raupach, Dr.-Ing. L. Wolff, Dr.-Ing. B. Schwamborn 880,00 EUR Nr. 50009.00.003

Ihr Ansprechpartner:Dr.�Ing. Rüdiger KeuperTelefon +49 711 34008-18; Telefax +49 711 34008-65 [email protected]

3. Kolloquium

22. und 23. Januar 2013

Updates für Ihre Karriere

Mehr über unsere Veranstaltungen finden Sie unter: www.taw.deSie können sich aber auch direkt an uns wenden. Wir freuen uns auf Ihren Anruf oder Ihre E-Mail.

Ihr Ansprechpartner für Seminare: Dr.-Ing. Stefan Mähler0 202 74 95 - 207 � [email protected]

Ihr Ansprechpartner für Symposien: Dipl. rer. soc. Bernhard Stark 0 234 89 03 53 - 409 � [email protected]

Seminare und Symposien der Technischen Akademie Wuppertal e. V.

22.-23.1.2013 Konzepte zur effizienten Energienutzung Bochum6.2.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil I Wuppertal7.2.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil II Wuppertal

19.2.2013 Nachtragsforderung im Bauwesen – Teil I Leistungsumfang Wuppertal20.2.2013 Nachtragsforderung im Bauwesen – Teil II Bauzeitverzögerung Wuppertal

20.-21.2.2013 Beläge, Abdichtungen, Korrosionsschutz von Brückenbauwerken und Parkhäusern Bochum25.-26.2.2013 Betoninstandsetzung Altdorf b. Nürnberg27.-28.2.2013 Planung und Ausführung hochwertig genutzter „Weißer Wannen“ Bochum

12.3.2013 LEED® Green Associate (GA) Altdorf b. Nürnberg5.-6.3.2013 Aktuelle Entwicklungen im Asphaltstraßenbau Bochum

12.3.2013 Fugenabdichtung im Ingenieurbau Bochum17.-18.4.2013 Betonrohrvortrieb in der Ver- und Entsorgungstechnik Altdorf b. Nürnberg

22.4.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil III Wuppertal23.4.2013 Vermeidbare Baumängel – Teil IV Wuppertal

W E I T E R D U R C H B I L D U N GTAW-Weiterbildungszentren finden Sie in:

Wuppertal � Altdorf b. Nürnberg � Berlin � Bochum � Cottbus � Wildau b. BerlinTechnische Akademie Wuppertal � Hubertusallee 18 � 42117 Wuppertal

W E I T E R D U R C H B I L D U N GTAW-Weiterbildungszentren finden Sie in:

Wuppertal � Altdorf b. Nürnberg � Berlin � Bochum � Cottbus � Wildau b. BerlinTechnische Akademie Wuppertal � Hubertusallee 18 � 42117 Wuppertal

Planung und Ausführung hochwertig genutzter „Weißer Wannen“

Leitung und ModerationProf. Dr.-Ing. Rainer HohmannFH Dortmund

Termin27. - 28. Februar 2013

OrtHotel Park Inn, Bochum

Haben Sie noch Fragen? Dann freuen wir uns auf Ihren Anruf oder IhreE-Mail. Ihr Ansprechpartner für TAW-Symposien ist:

Dipl. rer. soc. Bernhard Stark 0 234 8903 53 - 409 � [email protected]

Mehr Informationen über diese Veranstaltung finden Sie auf unserer Hompagewww.taw.de unter Kongresse / Fachtagungen

Anforderungen – Baukonstruktion – Bemessung – Abdich-tung – Bauphysik – Instandsetzung – Schadensfälle – Haf-tungsfragen – Qualitätssicherung – Anwendungsbeispiele

Prof. Dr.-Ing. Achim HettlerTechnische Universität DortmundLehrstuhl für BaugrundAugust-Schmidt-Straße 8D-44227 DortmundTel.: +49 (0)231 / [email protected]

Dr.-Ing. Christian DehlingerEd. Züblin AGLeitung Dir. Konstruktiver IngenieurbauAlbstadtweg 3D-70567 StuttgartTel.: +49 (0)711 / [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Annette BögleHafencity Universität HamburgHebebrandstraße 1D-22297 HamburgTel.: +49 (0)40 / [email protected]

Impressum

Dr.-Ing. Dirk JesseChefredaktion BautechnikVerlag Ernst & SohnRotherstraße 21D-10245 BerlinTel.: +49 (0)30 / 47031-275Fax: +49 (0)30 / [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Steffen MarxUniversität HannoverAppelstraße 9aD-30167 HannoverTel.: +49 (0)511 / [email protected]

Redaktionsbeirat

Chefredaktion

Prof. Dr. sc. techn. Mike SchlaichTechnische Universität BerlinFG Entwerfen und Konstruieren – MassivbauGustav-Meyer-Allee 25D-13355 BerlinTel.: +49 (0)30 / [email protected]

schlaich bergermann und partner GmbHBrunnenstraße 110cD-13355 BerlinTel.: +49 (0)30 / 8145283-0

Bautechnik – Fachzeitschrift für Entwurf und Konstruktion, Berechnung und Ausführung,Brücken- und Verkehrsbau, Ingenieurhoch-, Holz-, und Mauerwerksbau, Grundbau, Wasser-bau Bauwerkserhaltung und Baukultur.

VerlagWilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KGRotherstraße 21, 10245 D-BerlinTel. +49 (0)30 / 47031-200, Fax +49 (0)30 / [email protected]

Amtsgericht Charlottenburg HRA33115BPersönlich haftender Gesellschafter:Wiley Fachverlag GmbH, WeinheimAmtsgericht Mannheim HRB 432736Geschäftsführer: Karin Lang, Bijan GhawamiSteuernummer: 47013 / 01644Umsatzsteueridentifikationsnummer: DE 813496225

Chefredakteur Dr.-Ing. Dirk JesseTel.: +49 (0)30 / 47031-275, Fax: +49 (0)30 / [email protected]

Project Editor Esther SchleidweilerTel.:+49 (0)30 / 47031-267, Fax: +49 (0)30 / [email protected]

EhrenmitgliederProf. Dr.-Ing. Fritz Gehbauer M.S.Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Smoltczyk

Produkte und Objekte Dr. Burkhard TalebitariTel.: +49 (0)30 / 47031-273, Fax: +49 (0)30 / [email protected]

Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn Fred Doischer

Anzeigenleitung Sigrid ElgnerTel.: +49 (0)30 / 47031-254, Fax:+49 (0)30 / [email protected]

Verkauf von Sonderdrucken Janette SeifertTel.: +49(0)30 / 47031-292, Fax:+49 (0)30 / 47031-230,[email protected]/sonderdrucke

Kunden-/LeserserviceWiley-VCH Kundenservice für Ernst & SohnBoschstr. 12, D-69469 WeinheimTel.: +49 (0)8001800536 (innerhalb Deutschlands)

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Die in der Zeitschrift veröffentlichten Beiträge sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte,insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeit-schrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Foto -kopie, Mikrofilm oder andere Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbe -sondere von Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. Auchdie Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk oder Fernsehsendung bleiben vorbehalten.Warenbezeich-nungen, Handelsnamen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffent-licht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Warenzeichen-Gesetze zubetrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen gekennzeichnet sind.

Hinweise zur Einreichung von Manuskripten: www.ernst-und-sohn.de/bate/for_authors.

Aktuelle Bezugspreise

Die Zeitschrift „Bautechnik“ erscheint mit zwölf Ausgaben pro Jahr. Neben „Bautechnik print“steht „Bautechnik online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library imAbonnement zur Verfügung.

Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monatenzum Ablauf des Kalenderjahres schriftlich gekündigt werden. Das Abonnement verlängert sichum ein weiteres Bezugsjahres ohne weitere schriftliche Mitteilung.

Spezielle Angebote und Probeheftanforderung unter www.ernst-und-sohn.deAlle Preise sind Nettopreise. Die Preise sind gültig bis 31. August 2013. Irrtum und Änderungenvorbehalten.

Bankverbindung: Commerzbank Weinheim, Kto 751118800, BLZ 67080050, SWIFT DRESDEFF670

Bei Änderung der Anschrift eines Abonnenten sendet die Post die Lieferung nach und infor-miert den Verlag über die neue Anschrift. Wir weisen auf das dagegen bestehende Wider-spruchsrecht hin. Wenn der Bezieher nicht innerhalb von 2 Monaten widersprochen hat, wirdEinverständnis mit dieser Vorgehensweise vorausgesetzt.Periodical postage paid at Jamaica NY 11431. Air freight and mailing in the USA by PublicationsExpediting Services Inc., 200 Meacham Ave., Elmont NY 11003. USA POSTMASTER: Sendaddress changes to Bautechnik, c/o Wiley-VCH, 111 River Street, Hoboken, NJ 07030.

Satz: TypoDesign Hecker GmbH, LeimenDruck: Meiling Druck, HaldenslebenGedruckt auf säurefreiem Papier.

© 2012 Ernst & SohnVerlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG, Berlin

Beilagenhinweis:Diese Ausgabe enthält folgende Beilagen: DEUTSCHER BETON- UND BAUTECHNIK-VEREIN E.V.,10785 Berlin; Hochschule für angewandte Wissenschaften Deggendorf, 94469 Deggendorf; Ulrich Lippert Warenhandel GmbH & Co. KG, 24558 Henstedt-Ulzburg; Verlag Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, 10245 Berlin

Jahresabonnement (print) Jahresabonnement (print + online) Einzelheft

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Zum Bild Eröffnet im Jahr 1914, erfüllte der Clasaurertobelviadukt fast 100 Jahre lang seinenDienst auf der Bahnstrecke zwischen Chur undArosa. Gebirgsverschiebungen in erheblichenGrößenordnungen hatten eine horizontale Lage-verschiebung von ungefähr 1,50 m zur Folge, eineInstandsetzung des Bauwerks war unumgänglich.Den Umfang und die Herangehensweise an dieSanierung beschreibt ein Bericht in der FebruarAusgabe der Bautechnik.

Testabonnement: Sollten Sie innerhalb von 10 Tagen nach Erhalt des dritten Heftes nichts von uns hören, bitten wir um Fortsetzung der Belieferung für ein weiteres Jahr / 12 Ausgaben. Jahresabonnement: Gilt zunächst für ein Jahr und kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Bezugszeitraums schriftlich gekündigt werden. Sollten wir keinen Lieferstopp senden, bitten wir um Fortführung der Belieferung für ein weiteres Jahr. Bei Bestellung eines print + online-Abonnements steht die Zeitschrift auch im PDF-Format im Online Portal Wiley Online Library zur Verfügung.

Abonnement Fax +49 (0)30-47 03 12 40

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Ja, wir möchten die Zeitschrift Bautechnik lesen:01

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Testabo 3 Ausgaben € 75

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Kostenlose Probehefte aller Ernst & Sohn Zeitschriften:

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Preise: exkl. Mwst., inkl. Versand, gültig bis 31.08.2013. €-Preise gelten nur in Deutschland.Studentenpreise, Staffelpreise und Preise in anderen Währungen auf Anfrage. Änderungen und Irrtum vorbehalten.

Johann GlatzlÖtztaler Achbrücke

Andreas KeilFußgängerbrücken: Entwurf und Konstruktion

Christian OmmertPlanung einer Wildbrücke

Thomas JägerClasaurertobelviadukt – Integrale Instandsetzung einesMauerwerksviadukts

Michael BraunDie Eisenbahnbrücke bei Hämerten in Sachsen-Anhalt

Theodoros TriantafyllidisZur Verformungsprognose von Monopile Gründungen infolgezyklischer Belastung mit veränderlicher Amplitude

Wolfgang KauschkeNeue Lager für die Wuppertaler Schwebebahn, Teil 2

Änderungen vorbehalten

09_A34_Vorschau_0113_Vorschau_0113 18.12.12 10:31 Seite A2

…und aktuell an anderer Stelle

(Änderungen vorbehalten)

Heft 1/2013

Energieeffiziente Kühlung, thermischer Raumkomfort (Teil 2)

Hygrothermische Gebäudesimulation gekoppelt mit Multizonen-Gebäudedurchströmungsmodell

Numerische Simulation von Gebäudebelüftung bei Wind

Quantifizierung der Auswirkungen von moderaterWärmebelastung auf die menschliche Leistungsfähigkeit

Methodik zur Unsicherheitsbewertung und Sensitivitätsanalysefür thermische Gebäudesimulationen

Komfort für Passivhaus-Büros

Modelica Building Systems – Eine Modellbibliothek zurSimulation komplexer energietechnischer Gebäudesysteme

Beitrag zur thermischen Speicherung von Netzüberlasten

Effiziente Strahlungssimulation für ein thermischesBehaglichkeitsmodell

Zur Neufassung von DIN 1946-6 Beiblatt 1 Raumlufttechnik

Energiekennzahlen für den Gebäudebestand

Heft 1/2013

Erneuerung der Talbrücke Einsiedelstein

Experimentelle Untersuchungen zur mitwirkenden Breite für Querkraft von einfeldrigen Fahrbahnplatten

Umsetzung des Kathodischen Korrosionsschutzes an denSpannbetonüberbauten der Schleusenbrücke Iffezheim

Beurteilung der Wirkungsweise von adaptiven Seildämpfernim Brückenbau durch Kopplung von numerischer Simulationund Experiment

Heft 1/2013

Schwerpunktthema: Entwicklungen im Baustoffsektor, Neue Zulassungen Steine, Umstellung auf EC 6

Erläuterungen zur Haftscherfestigkeit

Untersuchungen zum Verbund von Bewehrung in Fugen und Aussparungen

Einfluss der Carbonatisierung auf Festigkeit und Struktur von Porenbeton

Ansätze zur Ermittlung der horizontalen Einwirkungen auf Schubwände

Heft 1/2013

Nachhaltigkeit von Stahl im Bauwesen (NASTA)

Instandhaltungsstrategien als Basis für die ganzheitlicheBewertung von Stahl- und Verbundbrücken nach Kriterien der Nachhaltigkeit

Entwicklung einer integrierten Verbunddecke für nachhaltigeStahlbauten

Einfluss von Nutzeranforderungen auf die ökonomischeBewertung von Stahl als Konstruktionswerkstoff für nachhaltige Bürogebäude

Mehrdimensional energieoptimierte Gebäudehüllen inStahlleichtbauweise für den Industrie- und Gewerbebau

Potenziale und Chancen der Stahl-/Stahlleichtbauweise beim Bauen im Bestand

Nachhaltigkeitsbewertung stählerner TragkonstruktionenErneuerbarer Energien

Methodenentwicklung und Anwendungsbeispiele

Neubau von zwei flügelartigen Überdachungsbauwerken in Monocoque-Bauweise für den ZOB Schwäbisch Hall

Tragverhalten von Groutverbindungen beiMonopilegründungen von Offshore-Windenergieanlagen

Heft 6/2012

Geologische und logistische Herausforderungen beim TMB-Vortrieb des Pinglu Tunnels in China

Bahnprojekt Stuttgart 21 – eine Herausforderung

Erfahrungen in Skandinavien am Beispiel des Södermalmstunnels

Tunnelprojekte brauchen Kooperation

Tunnelbau auf der Bahnstrecke VDE 8.1 Ebensfeld-Erfurt am Beispiel Tunnel Eierberge

Anreiz für Projektoptimierung

Stellungnahme zum Vergabemodell für Infrastrukturprojekte(VIP) aus Sicht des Auftragnehmers

VIP – Vergabemodell für Infrastrukturprojekte

Das neue Vergabemodell für Infrastrukturprojekte (VIP) aus der Sicht des Planer

Herausforderung aktueller Großbaustellen

Das Vergabemodell für Infrastrukturprojekte aus Sicht des Auftraggebers ASFINAG

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Der große Wurf für jede Anwendung. Funktionale Beschichtungssysteme für die Industrie.

Ob Automobil- und Zulieferindustrie, Nahrungsmittelbranche, Chemische Industrie oder Reinräume in unterschiedlichen Branchen: Sika verfügt mit maßgeschneider-ten Beschichtungssystemen über innovative Lösungen für nahezu alle Anwen-dungsbereiche im Industriebodenbau. Mit leistungsfähigen Produkten und anwen-derfreundlichen Verarbeitungstechnologien bieten wir belastbare und langlebige Bodenbeschichtungen, jeweils abgestimmt auf die spezifischen Produktionsbedin-gungen. Zudem ist die Entwicklung anforderungsgerechter Individuallösungen möglich. Jahrzehntelange Erfahrung und Millionen von beschichteten Quadratmetern bestätigen die hervor-ragende Performance der Sika Produkte. Mit umfassendem Branchen-Know-how bietet Sika Beschichtungslö-sungen für alle Bereiche der produzierenden Industrie. Unter [email protected] können Sie unsere Bro-schüre „Der große Wurf für jede Anwendung“ anfordern und/oder gerne eine persönliche Beratung vereinbaren.

Sika Deutschland GmbH Kornwestheimer Straße 103-107, 70439 Stuttgart, Tel. 0711 8009-0, www.sika.de

Der große Wurf für jede Anwendung

Technologien und Konzepte für Fußböden und Beschichtungen

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