Innovat on 2013/14 - STRABAG Sverige AB

Transcription

Research, Development
Innovation 2013/14
Der STRABAG Konzern auf einen Blick
Research, Development, Innovation 2013 / 14
The STRABAG Group at a glance
STRABAG SE ist ein europäischer Technologiekonzern für Baudienstleistungen, führend in
Innovation und Kapitalstärke. Unser Angebot
umfasst sämtliche Bereiche der Bauindustrie
und deckt die gesamte Bauwertschöpfungskette
ab. Dabei schaffen wir Mehrwert für unsere Auftraggeberschaft, indem unsere spezialisierten
Unternehmenseinheiten die unterschiedlichen
Leistungen integrieren und Verantwortung dafür
übernehmen: Wir bringen Menschen, Baumaterialien und Maschinen zur richtigen Zeit
an den richtigen Ort und realisieren dadurch
auch komplexeste Bauvorhaben – termin- und
qualitätsgerecht und zum besten Preis. Durch
das Engagement unserer mehr als 73.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erwirtschaften wir
so jährlich eine Leistung von etwa € 14 Mrd.
Dabei erweitert ein dichtes Netz aus zahlreichen
Tochtergesellschaften in vielen europäischen
Ländern und zunehmend auf anderen Kontinenten unser Einsatzgebiet weit über Österreichs
und Deutschlands Grenzen hinaus.
Weitere Infos auch unter www.strabag.com
STRABAG SE is a European-based technology
group for construction services, a leader in
innovation and financial strength. Our services
span all areas of the construction industry and
cover the entire construction value chain. We
create added value for our clients by our
specialized entities integrating the most diverse
services and assuming responsibility for them.
We bring together people, materials and
machinery at the right place and at the right
time in order to realise even the most complex
construction projects – on schedule, of the
highest quality and at the best price. The hard
work and dedication of our more than 73,000
employees allows us to generate an annual
output volume of about € 14 billion. At the same
time, a dense network of numerous subsidiaries
in many European countries and, increasingly,
on other continents is helping to expand our
area of operation far beyond the borders of
Austria and Germany.
Please find further information at
www.strabag.com
Zusammenarbeiten für die Wettbewerbsfähigkeit von morgen
Collaboration for mastering a competitive tomorrow
Sehr geehrte Damen und Herren,
sehr geehrte Kunden, Partner, Mitarbeiterinnen
und Mitarbeiter des STRABAG Konzerns,
Dear Ladies and Gentlemen,
dear Clients, dear Partners and
STRABAG employees,
Anfang des Jahres überraschte die Meldung,
dass der Suchmaschinenbetreiber Google die
kleine, 170-Mitarbeiter starke Firma nest für
3,2 Mrd. Euro gekauft hatte. nest entwickelt
internetfähige Heim-Thermostate. Vor wenigen
Wochen dann der nächste Streich: Apple kündigte im Zuge der Aktualisierung ihres mobilen
Betriebssystems auf iOS8 die Softwareplattform
HomeKit (Abb. 1) an, mit der zahlreiche Funktionen der Gebäudeautomation, wie Licht- und
Thermostateinstellungen oder Schließanlagen
gesteuert werden können. Mit iOS8 können unterschiedliche Geräte verschiedener Hersteller
über ein einziges Protokoll geregelt werden.
at the beginning of 2014, the search engine
giant Google surprised us with the news to
have acquired “nest”, a company that develops
thermostats operated via internet for 3.2 bEUR.
And, a few weeks ago, the next coup: While
announcing their new mobile operating system
iOS8, Apple also introduced their software
platform HomeKit (Fig. 1), which can control
various home automation functions such as
light and thermostat settings or even locking
and securing your home. With iOS8 various
appliances from different manufacturers can be
run on only one protocol.
Was hat das Internet (der Dinge) mit Bau zu
tun?
Diese Beispiele zeigen, dass Maschinen zunehmend über das Internet miteinander kommunizieren und dem Menschen immer mehr Entscheidungen abnehmen können. Seitdem mehr
Maschinen als Menschen via Internet miteinander kommunizieren spricht man vom Internet
der Dinge, dem sogenannten Internet of Things
(IoT). Die umfassende Vernetzung von Daten,
Informationen, Geräten und damit auch von Orten,
Handels- und Finanzwegen und Kulturen wird
als Konnektivität bezeichnet. Integrieren erhält
demnach in Zeiten der Digitalisierung eine neue
Bedeutung. Verband man Vernetzung früher mit
dem Verbinden durch Straßen oder analoge
Kommunikation, so rückt die digitale Vernetzung heute nicht nur Menschen über Kontinente
näher zusammen, sondern verschränkt auch
Branchen miteinander, wie es vor nicht allzu
langer Zeit nicht für möglich gehalten worden
wäre. So ermöglichten erst Entwicklungen der
What does the Internet (of Things) have to do
with construction?
These examples clearly indicate that devices
are increasingly communicating with each other
and are able to more and more able to make
decisions for humans. Ever since more devices
are communicating which each other via the
internet than with humans, one speaks of
the “Internet of Things” or IoT. The extensive
network of data, information and devices, not to
mention locations, trade and finance channels,
and culture has been coined as connectivity.
As a result, integration has acquired a new
meaning in the digital world.
Until a few years ago one associated a network
to the linking of streets or analog communication.
Today the digital network not only brings people
across continents closer together, but also
intertwines branches with each other in ways,
which were not even imaginable too long ago.
It was the development of information and
communication technology that enabled new
mobility concepts: Vehicles, infrastructure and
environment exchange information and link up
to mutually benefit each other. Properties and
conditions, whether about the safety condition
of bridges or black-ice road conditions (Fig. 2),
could practically be recognized with IoT
autonomously and could send all relevant
information directly to the driver or issue
maintenance services.
The really new aspect is not the sensor-based
online communication of the status quo – but
the predictive information that can be generated
using powerful algorithms from the abundance
of available cloud data, such as intelligent travel
time calculation due to anticipated traffic volume
or regulating the heating system depending on
the weather forecast and preferred individual
STRABAG Konzernbroschüre Research, Development & Innovation
Vorwort: vorgesehene Abbildungen
 Abb. 1: iOS8-fähige
Softwareplattform
HomeKit zur Steuerung
der Gebäudeautomation /
Fig. 1: iOS8-compatible
software platform HomeKit
able to control home
automation functions
2I3
Vorwort / Introduction
4I5
 Abb. 2: Intelligenter
Fahrbahnbelag warnt vor
gefahrenvollen Zuständen /
Fig. 2: Smart roads alerting
drivers about black-ice
conditions
(http://techcrash.net/2013the-year-of-the-intelligentroads-in-the-netherlands )
Informations- und Kommunikationstechnologie
(IKT) neue Mobilitätskonzepte: Fahrzeuge, Infrastruktur und Umwelt tauschen Informationen
aus und vernetzen sich somit zum gegenseitigen Nutzen: Eigenschaften und Zustände, seien
es Gebrauchszustände von Brücken oder die
eisbedingte Rutschgefahr auf dem Fahrbahnbelag (Abb. 2) können inzwischen mittels dem
IoT quasi autark erkannt werden und entsprechende Mitteilungen an Autofahrer oder Wartungsdienste auslösen. Das entscheidend Neue
ist hierbei nicht die sensor-basierte online-Mitteilung des status quo, sondern die prädiktive
Information, die sich mittels leistungsfähiger
Auswertealgorithmen aus der Fülle der in der
cloud verfügbaren Daten generieren lassen.
Z. B. eine intelligente Fahrzeitenberechnung
aufgrund voraussichtlicher Verkehrsaufkommen
oder die Regulierung der Heizungsanlage je
nach Witterungsaussicht und Behaglichkeitsanspruch. Mit diesen Entwicklungen betritt die
mächtige Industrie der IKT nun auch das Gebiet
der Gebäudeautomation und Verkehrsinformationssysteme. Es ergeben sich neue Betätigungsfelder, die sicher das Attribut baunah verdienen
und auf denen auch Bau(general)unternehmen
aktiver sein könnten. Als ich darüber las, dachte
ich mir noch, dass wir auf solche Entwicklungen
achten müssen, damit unser Geschäft nicht
irgendwann auf den bloßen Rohbau reduziert
wird.
Die möglichen Auswirkungen des immer schnelleren Wandels, dem wir infolge dieser Digitalisierung der Gesellschaft ausgesetzt sind, werden in zahlreichen Arbeiten und Medien intensiv
diskutiert. Eine immer wiederkehrende Botschaft
dabei lautet: Politik, Gesellschaft, Wissenschaft
und Wirtschaft müssen auf neue Weise konstruktiv miteinander kooperieren. Übertragen auf
unsere Geschäftstätigkeit kann man sagen:
Für die Wertschöpfung von morgen müssen wir
die Formen der Zusammenarbeit bereits heute
diesem Wandel anpassen.
Abb. Intelligente Strasse
Erfolgsfaktor Kooperation – Bedingung für
Innovation
Kooperation war schon immer das Mittel der
Wahl bei der erfolgreichen Bewältigung komplexer Aufgaben. Besonders wenn diese für
einzelne Personen weder überschaubar noch
deren weiterer Verlauf abzuschätzen ist. Dies
ist besonders in der Bauwirtschaft bei der Individualität der Aufträge und Anzahl der verschiedenen Akteure im Planungs- und Erstellungsprozess der Fall. Wollen wir solche komplexen
Situationen kontrollieren, müssen wir uns iterativ, kontinuierlich über rückmeldende Mechanismen an die neuen Gegebenheiten anpassen.
Die Bedingung hierfür: das regelnde System
muss mindestens so komplex sein, wie das zu
regelnde. Das heißt, wir müssen auch unsere
Arbeitsweisen wie auch Organisationsformen
kybernetisch darauf ausrichten und systemisch
arbeiten. Kurz: Ein gemeinsames Problemverständnis bildet die Grundlage für eine geteilte
Lösungsperspektive. Kooperation ist seit jeher
ein Erfolgsfaktor für Innovation. Technologiebedingt hat sich die Geschwindigkeit der Veränderungen im Umfeld erhöht – wir müssen damit
umgehen können.
Neue Konzernstrategie – fünf Prioritäten, ein
Grundgedanke
Es ist davon auszugehen, dass die nicht zu versiegen scheinende Innovationskraft der Informationstechnologen sämtliche industrie- und damit
produktionsbezogene Prozesse maßgeblich verändern wird. Die augenblickliche und weltweite
Kommunikation stellt Informationen an jedem
Ort und zu jeder Zeit bereit. Interaktive Arbeitsweisen mit hochgradiger Visualisierung komplexer Prozesse sind standortortunabhängig
und eine allgegenwärtige Sensorik verknüpft die
reale physikalisch-technische Gegenwart mit der
virtuellen Darstellung – zum Nutzen der Kunden,
Hersteller, Betreiber und Anwender; und wenn
gewünscht wird der gesamte Lebenszyklus der
betrachteten technischen Produkte simuliert.
Diese Entwicklungen eröffnen auch Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle. Als Technologieunternehmen für Baudienstleistungen, das
die gesamte Wertschöpfungskette Bau abbildet,
müssen wir uns diesen Aufgaben stellen.
Daher haben wir im Vorstandskreis die Konzernstrategie überarbeitet: Fünf strategische Prioritäten (s. Kasten) sollen uns alle dabei leiten, den
vielschichtigen Anforderungen vor allem seitens
der Kundschaft aber auch Politik und Gesellschaft gerecht zu werden.
Für die Umsetzung dieser Prioritäten wollen wir
auch gute Ideen sowie die Innovationskraft*)
unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wirksamer für die Wettbewerbsfähigkeit des Konzerns einsetzen. Die Voraussetzungen, dieses
Potenzial systematisch in Gang zu bringen,
wollen wir verbessern (Abb. 3).
comfort settings. With these cutting edge
developments, the powerful industry of ICT has
now stepped onto the playing field of building
automation and traffic information systems. This
opens up new fields of activity, which clearly
can be considered attractive for a construction
company.
When I read about it, I thought to myself that we
have to keep our eyes on such developments so
that our business – at some point – does not boil
down to just shell construction. The possible
effects of an ever more rapid change, to which we
are all subject to as a result of the digitalization
of society, are extensively discussed in numerous
studies and media. A recurring message here is:
Politics, society, science and industry must
constructively cooperate with each other in new
ways. When applied to our business activities,
we can say: For the added-value of tomorrow
we need to establish the approaches of
cooperation today in order to be able to adapt
to this change.
Success factor cooperation – A stipulation
for innovation
Cooperation has always been the best choice
for successfully accomplishing complex tasks.
Especially when these are neither fully comprehensible to nor their further development can be
foreseen by individuals. This is especially the case
in the construction industry, which can be seen
by the individuality of its work orders and the
large number of players involved in the planning
and construction process. Hence, if we want to
control such complex situations, then we need to
iteratively and continuously adjust through feedback mechanisms to the new circumstances.
The precondition for this: The controlling system
must be at least as complex as what needs
to be regulated. In other words: we have to
cybernetically align our ways of working as well
as our organizations and work systemically. In a
nutshell: a common understanding of a problem
is the base for a shared solution perspective.
Cooperation has always been a success factor
for innovation. Due to technology, the pace of
change has increased in our surroundings and
we must be able to handle it.
TEAMS WORK.
Weil die Kultur der Zusammenarbeit den
Wettbewerb der Zukunft entscheiden wird.
*) unter Innovation
verstehe ich eine für unser
Unternehmen Nutzen
bringende neue Idee oder
Technologie
*) innovation for me is a
new idea or technology
adding value to our
organisation
Die Innovationsleistung hängt dabei besonders
davon ab, inwieweit wir alle im Konzern in der
Lage sind, uns wirksam zu vernetzen: intern, um
Redundanzen zu vermeiden und Synergien zu
fördern. Extern, damit im Rahmen nationaler und
internationaler Partnerschaften mit führenden
Unternehmen – gerne auch Mitbewerbern – Forschungsinstitutionen, Hochschulen und politischen Organen technische und gesellschaftliche wettbewerbsrelevante Entwicklungen rechtzeitig erkannt und entsprechende Lösungen
gegebenenfalls gemeinsam entwickelt werden
können.
New corporate strategy – five priorities, one
basic idea
One can assume that the innovative vigor
of information technologists will significantly
change all industry and thus productionrelated processes. The immediate and global
communication provides information anywhere
and at any time. Interactive ways of working
using a high degree of visualization of complex
processes are mobile. A ubiquitous sensory
network connects the actual physical-technical
world with its virtual representation – for the
benefit of customers, manufacturers, operators
and users And if desired, the entire life cycle of
the considered technical products is simulated.
These developments also create opportunities
for new business models. As a technology
provider for construction, which covers the
entire value chain of construction, we have to
be able to face these challenges.
Therefore we, the Executive Board, have revised
the Group's strategy: Five strategic priorities
(see box) should guide us all through the
multilayered requirements to meet the demands
of not only our customers, but those driven by
politics and society as well.
To implement these priorities, we also want
to make use of our employees’ best ideas as well
as of their innovation capacity*) to strengthen
the competitiveness of our organization. Hence,
we want to improve the innovation eco-system
to systematically get this potential rolling
(Fig. 3).
TEAMS WORK.
The culture of how we work together, will
determine our competitiveness in the future.
The innovation performance depends particularly
on the Group’s ability to effectively link up people:
Internally, in order to avoid redundancies and to
promote synergies. Externally, and therefore in
line with national and international partnerships
with leading companies – also competitors –
research institutions, universities and political
authorities to recognize in due time technical
and societal developments so that appropriate
joint competitive solutions can be developed
when necessary.
This essential feature of innovative organizations
leads me now to the main theme of our corporate
strategy: TEAMS WORK. I am convinced that
our way of collaborating internally will become
a pivotal competitive element.
And for us, as a European technology provider
for construction services, this applies more so
than ever.
Cooperation in the STRABAG Group
One of our main tasks as a general contractor has
always been to integrate different technologies
Abb. HomeKit
 Abb. 3: Was bedarf es,
innovativ zu sein?
Treibende Kräfte, Merkmale
und Bedingungen innovativer Organisationen /
Fig. 3: What is needed to
be innovative? Drivers,
features and conditions of
innovative organisations
Wir sind auf einem guten Weg
Entscheidend für unseren Erfolg ist jedoch die
Weiterentwicklung unserer Kernkompetenzen,
beispielsweise in der Welt der Baustoffe. Diese
werden täglich in den zahlreichen konzerneigenen Labors unter hohen Qualitätsansprüchen
verbessert; sei es die Optimierung bestehender
Materialien (Griffigkeitsprognose bei Asphalt,
S. 24) oder die Entwicklung neuartiger Materialien
(Robuster Polypropylen-Faserbeton, S. 26). Unsere Experten aus dem konstruktiven Ingenieurbau wiederum entwickeln Lösungen, damit Bauwerke in Erdbebengebieten auch unter wirtschaftlichem Druck sicher sind (Seismische Bemessung von Stützbauwerken, S. 52, Erdbeben-
Environment
Trends
to improve cooperation within the Group above
and beyond teamconcept.
The phenomenon of “social media” shows how
new business models can emerge from the
seemingly limitless exchange of data and
information. And this is certainly not limited to
social trivialities. The effectiveness of creative
cooperation, for example, can be seen on the
internet platform TED – Ideas worth spreading
(www.ted.com).
TED emerged 20 years ago from a convention in
California, as a platform that gathers scientists,
artists, thinkers, business leaders, and many
more to present solutions for a better world and
to link up the knowledge of their respective
disciplines. Since 2006, the lectures have been
available on the internet and have inspired
millions of people with its exciting passing on of
knowledge.
As a company, we also need to integrate these
new ways of communication into our formalized
work structures, in order to deliver our diversified
knowledge quickly and effectively to other
locations within our Group.
A first step in this direction was taken with the
communication platform connect (p. 110) which
was introduced in the spring of this year. With
connect the people in our organization are able
to easily share their tasks and problem-solving
skills across and beyond organizational structures
for the benefit of the Group.
We are on the right track
The key to our success is the development of
our core competencies, for example in the world
Drivers Macroeconomics
Welcome diversity
Endorsed by company leaders
Enable serendipity
Space for creativity
Incentives
Innovation Eco-System
Lessons learned - also from errors
(hard) Innovation Work
Innovation Process
Identify business opportunities
Company analysis
Understanding the Client
Leave comfort zone
information
Skilling staff
Innovation Competence
Get staff excited about innovation
Technology Radar
It is people who innovate
Public bodies
Colleagues
Universities
Innovation Networks
Competitors
Idea / knowledge Management
Controlling
Innovation Tools & Methods
Design Thinking Open Innovation
Connecting people
Zentrale Technik
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Forschung I Entwicklung
Innovation
Ed. Züblin AG
Albstadtweg 3
70567 Stuttgart
Deutschland
www.zueblin.de
für
TPA Gesellschaft
Qualitätssicherung
und Innovation
STRABAG AG
Polgarstraße 30
A-1220 Wien
Österreich
www.strabag.com
STRABAG AG
Stiftsgasse 1
A-2521 Trumau
Österreich
www.strabag.com
Zentrale
Technik
Forschung
I Entwicklung
I Innovation
Ed. Züblin
AG
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ZENTRALE
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TECHNIK70567 Stuttgart
Deutschlan
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Business Model Development
BPM Bau Prozess
Management GmbH
STRABAG AG
Ungargasse 64-66/4/2
A-1030 Wien
Österreich
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TPA Gesellscha
ft für Qualitätssicherung
und Innovation
STRABAG
GmbH
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Polgarstraß
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1220 Wien
Österreich
www.straba
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FORSCHUNG | ENTWICKLUENT | INNOVATION
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Powered by management
| INNOVATION
Zusammenarbeit im STRABAG Konzern
Eine unserer wesentlichen Aufgaben als Generalunternehmerin bestand schon immer im
Integrieren verschiedener Technologien und
Methoden zu einem größeren Ganzen. Obwohl
wir dadurch mit nahezu allen am Bau Beteiligten
zu tun haben, kann nicht immer von einer optimalen Zusammenarbeit gesprochen werden:
Wir erkennen, dass Misserfolge auch auf nicht
ausreichende Kooperation zurückzuführen sind.
Bereits vor Jahren hat der Konzern daher das
Partnerschaftsmodell teamconcept entwickelt.
Dessen Zweck: Projekte gemeinsam von Auftraggeber- und Auftragnehmerseite zu optimieren. Mit einem sogenannten front-loaded design
wird bereits in der frühen Projektphase der
durchgängige Bauprozess angestrebt, damit
Reibungsverluste und die Gesamtkosten minimiert werden. teamconcept überträgt quasi den
Gedanken der Zusammenarbeit auf Vertragsmodelle mit unserer Kundschaft, bietet maximale Transparenz, einen straffen Organisationsablauf und die Möglichkeit, auf Risiken und
Konfliktpotenziale prompt und bedarfsgerecht
reagieren zu können. Die Erfolge aus wirtschaftlicher Sicht sowie die Zufriedenheit der Kunden
bestätigen die eingeschlagene Richtung – dennoch verbessern wir unser teamconcept stetig
weiter. Baustellenprozesse systematisch zu verbessern ist unser besonderes Anliegen. Eine
konzerneigene LEAN-Akademie trägt dazu bei,
dass die Herstell- und Bauprozesse effizient
ablaufen können (S. 42). Damit auch die Maschinenzuverlässigkeit gewährleistet ist, werden
LEAN-Prinzipien und Werkzeuge kontinuierlich
für die Bauaufgaben weiterentwickelt.
Davon ausgehend, dass eine der wesentlichen
Voraussetzungen für die Innovationsfähigkeit
einer Organisation darin liegt, dass Menschen
motiviert und gerne miteinander arbeiten, wollen wir über teamconcept hinaus die Möglichkeiten zur Verbesserung der Zusammenarbeit
innerhalb des Konzerns weiterentwickeln. Das
Phänomen „social media“ zeigt, wie aus dem
scheinbar grenzenlos möglichen Austausch von
Daten und Informationen neue Geschäftsmodelle entstehen können. Und dieser ist wahrlich
nicht nur auf soziale Belanglosigkeiten beschränkt. Die Wirksamkeit kreativer Kooperation zeigt z. B. die Internetplattform TED – Ideas
worth spreading (www.ted.com). Hervorgegangen vor 20 Jahren aus einem Zukunftskongress
in Kalifornien, versammelt die Plattform Wissenschaftler, Künstler, Denker, Wirtschaftslenker und
viele andere, um Lösungen für eine bessere Welt
vorzustellen und das Wissen der jeweiligen Disziplinen miteinander zu verknüpfen. Seit 2006
sind die Vorträge im Internet abrufbar und inspirieren Millionen von Menschen mit spannend
vermitteltem Wissen. Als Unternehmen müssen
auch wir diese neuen Möglichkeiten der Kommunikation in unsere formalisierten Arbeitsstrukturen integrieren, um unser breitgestreutes
Wissen schnell und wirksam an anderen Konzernorten Nutzen bringend einzusetzen. Ein
erster Schritt in diese Richtung wurde mit der
Kommunikationsplattform connect (S. 110) im
Frühjahr dieses Jahres verwirklicht. Mit connect
sollen sich die Menschen im Konzern auf einfache Weise über ihre Aufgaben austauschen
können, um über Standorte und Organisationsstrukturen hinweg ihre Lösungskompetenzen
zum Nutzen des Konzerns zu steigern.
and methods to a larger whole. Although we
have to deal with practically all parties involved
in construction, we cannot always speak of an
optimal cooperation. We have come to recognize
that failures are also due to inadequate
cooperation. Therefore, several years ago the
Group developed the partnership model
teamconcept. Its purpose: to optimize projects
between client and contractor. Based on a
so-called front-loaded design, an integrated
building process is pursued from the early
stage of the project with the target to minimize
frictional losses and the total cost.
teamconcept essentially transfers the idea
of working together onto contract models with
our clients, providing maximum transparency,
streamlining organizational procedures and the
possibility to promptly respond to risks and
potential conflicts as needed.
The economic success as well as the satisfaction
of our customers, confirms the direction we
have chosen – nonetheless we are constantly
improving our teamconcept.
Particular focus is given to systematically
improve the processes on the construction sites.
An in-house LEAN academy has proven to
be highly useful for streamlining our on-site
production and construction processes (p. 42).
In order to secure machine reliability, LEAN
principles and tools are continuously adjusted
for construction works.
Assuming that one of the essential prerequisites
for the innovative aptitude of an organization
is that people are motivated and enjoy working
together, we would like to further develop ways
FORSCHUNG | ENTWICKLUNG
Mit diesem wesentlichen Merkmal innovativer
Organisationen komme ich zum Leitmotiv unserer neuen Konzernstrategie: TEAMS WORK. Ich
bin davon überzeugt, dass die Art und Weise
unserer Zusammenarbeit wettbewerbsentscheidend sein wird. Und für uns als europäischen
Technologiekonzern für Baudienstleistungen
wird das stärker denn je gelten.
6I7
10:17:53
Uhr
20
stütze, S. 62) oder damit Tragkonstruktionen mit
einem höheren Vorfertigungsgrad die Bauzeit
verringern und die Qualität erhöhen (Holzbalken-Beton-Verbunddecke, S. 58). Wir entwickeln Verfahren, um Bauherrn das energetische
Verhalten und die daraus resultierenden Luftwechsel von Doppelfassaden nachvollziehbar
und plausibel darlegen zu können (CFD-Tool
Gebäudehülle, S. 66).
Auch dem „digitalen Bauen“ widmen wir etliche
Ressourcen. Mit dem vom BMWi geförderten
Projekt SmartSite (S. 90) sollen alle relevanten
Daten aus Baumaschinen und aus der Bauprozessüberwachung mit BIM-Planungsdaten auf
einer Plattform zusammengeführt werden, um
die Abläufe im Straßenbau zum Vorteil der
Kundschaft zu verbessern. Das EU-geförderte
Projekt eeEmbedded greift das Thema dieses
Vorwortes auf: Wie muss eine offene, BIMbasierte Planungs- und Simulationsplattform aussehen, damit energieeffiziente Stadtquartiere
ganzheitlich geplant werden können (S. 88)?
Fünf strategische Prioritäten
1 Diversifiziert bleiben
2 Kapitalkraft erhalten
3 Risiko- und Chancenmanagement
stärken
4 Flexibilität zeigen
5 Nachhaltigkeit bieten
An dieser Stelle kann ich nur einige Arbeiten
aus unserem breitgefächerten Entwicklungsspektrum nennen. Daher möchte ich Sie einladen, sich etwas Zeit für die getroffene Auswahl unserer vielfältigen und interessanten
Projekte im letzten Berichtsjahr zu nehmen. Zumal diese jährlich aufgelegte Konzernbroschüre
Forschung, Entwicklung, Innovation in ihrem nun
achten Jahrgang im neuen Corporate Design erscheint und damit das Bekenntnis zur konzernweiten Zusammenarbeit unterstreicht und den
einheitlichem Markenauftritt unterstützt.
Abschließend möchte ich all unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern für ihren Beitrag danken – und Sie zum Dialog mit Kundinnen und
Kunden, Kolleginnen und Kollegen ermutigen,
um auch zukünftig wettbewerbsfähig zu sein.
Dr. Peter Krammer
Mitglied des Vorstandes /
Member of the Management Board
STRABAG SE
Wien, im Juli 2014
Inhalt / Content
of building materials. These are being improved
daily in numerous laboratories within the Group
under high quality standards, whether it is the
optimization of existing materials (Prognosis of
skid resistance for asphalt, p. 24) or developing
new materials (Robust polypropylene fiberreinforced concrete, p. 26).
Our design experts, in turn, develop solutions
to ensure that buildings are safe in earthquake
zones even if under economic pressure
(Seismic design of retaining structures, p. 52,
the earthquake-column, p. 62) or that supporting
structures have a higher degree of prefabrication
which in the end reduces construction time and
increases the quality (Hybrid floor system of
wood and prefabricated concrete slab, p. 58).
We are developing procedures to illustrate in a
comprehensible and plausible way to the client
the energetic behavior and the resulting air
volume change rate of double facades (CFD tool
building envelop, p. 66).
We also devote quite a bit of attention and thus
resources to “digital construction”. In SmartSite
(p. 90) for example, a project funded by the
Federal Ministry of Economic Affairs and Energy,
all relevant data from construction machinery
and construction process monitoring shall be
reconciled with BIM design data on a platform
to improve processes in road construction for
the benefit of the customer.
The EU-funded project eeEmbedded takes up
this introduction’s theme: How should an open,
BIM-based planning and simulation platform
look, so that energy-efficient neighborhoods
can be holistically planned (p. 88)?
Baustofftechnologie / Construction Material Technologies
12
Beton für elektrostatisch ableitfähige Bodenplatten
Concrete for electrostatic conductible floor slabs
14
Bestimmung der reaktiven Oberfläche von Gesteinskörnungen bezüglich Alkali-Aggregat-Reaktionen
Determining the responsive surfaces of composites in regard to alkali-aggregate reactions
16
Wirksamkeit und Reaktivität von Hüttensand als Betonzusatzstoff
Effectiveness and reactivity of blast furnace slag as concrete additive
18
Einfluss von Sand auf die Druckfestigkeit in hydraulisch gebundenen Tragschichten
Influence of sand on the compressive strength of hydraulically bound sub-bases
20
Beurteilung der Frostbeständigkeit von Gesteinskörnungen – Einfluss bituminöser Bindung
Assessing the frost resistance of aggregates – the impact of bituminous binders
22
Frostsicherheit von Recyclingmaterial – Evaluierung von Schnellversuchen
Frost susceptibility of recycling material – evaluation of rapid tests
24
Griffigkeitsprognose für Asphaltmischgut – Einfluss der Textur
Prognosis of skid resistance for asphalt
26
Entwicklung eines robusten Polypropylen-Faserbetons für Tunnelbauprojekte
Development of a robust polypropylene fibre concrete for tunnel construction projects
30
Konzept zur Qualitätssicherung beim Einbau von Faserbetonen am Bauvorhaben Bühltunnel
Quality-assurance-concept for casting fibre concrete at the Bühltunnel project
34
Pumpbarkeit hochfester Betone
Pumpability of high performance concretes
36
Hochstandfeste Asphaltdeckschicht DAsphalt® D HS
High stable asphalt wearing course mix DAsphalt® D HS
38
Maximale Zugabemenge von Asphaltgranulat im Asphaltmischgut – Maximalrecycling
Maximum added amount of asphalt granulat in asphalt mixtures – Maximalrecycling
Five strategic priorities
1 Staying diversified
2 Maintaining financial strength
3 Strengthening risk and opportunity
management
4 Showing flexibility
5 Offering sustainability
At this point I can only mention a few activities
from our broad spectrum of development projects.
Therefore, I would like to invite you to peruse this
selection of our diverse and interesting projects,
which we accomplished in the past year.
Particularly, as this annual publication of the
Group brochure Research, Development &
Innovation, now in its eighth year, will appear with
a new corporate design and thus emphasizes
the commitment to a Group-wide cooperation
and supports our unifying branding.
Finally, I would like to thank all our members
of staff for their contribution – and would also
like to encourage you to keep in touch with
customers and colleagues and inspire them to
stay competitive in the future.
Baubetrieb / Construction Process Management
40
Fertiger-Terminal: Automatisierte Erfassung der IST-Situation beim Asphalteinbau
Finisher-Terminal: Automated recording of the during situation in asphalt paving
42
LEAN Construction Asphalt Methode in Polen erfolgreich etabliert
LEAN Construction asphalt method successfully implemented in Poland
44
RFID-Technologie im Bauwesen
RFID-Technology in construction
46
Personaleinsatzplanung am Beispiel des Wiener Hauptbahnhofs
Staff planning – example of Vienna Central Station
Grund-, Tief- und Tunnelbau / Geotechnical Engineering and Tunnelling
48
Prestressed Reinforced Soil (PRSi) – Experimental background
Vorgespannte Bewehrte Erde – Experimenteller Hintergrund
52
Seismische Bemessung von Stützbauwerken
Seismic design of retaining structures
54
Dynamische Berechnung von Anpralllasten
Dynamic analysis of impact loads
56
Neues in der Absenktunnel-Technik
News in the field of immersed tunnel engineering
8I9
Konstruktionen / Structural Engineering
Inhalt / Content
94
3D-Planungstool für Lärmschutzwände – Phase 2
3D-design tool for noise barriers – Phase 2
98
Beschaffungsprozessoptimierung – Konzeptentwicklung mittels modellorientierter Arbeitsweisen
Optimising procurement process – Concept development via a model based working approach
58
Entwicklung einer Holzbalken-Beton-Verbund-Decke unter Verwendung einer Stahlbeton Fertigteilplatte
Development of a high-performance hybrid floor system composed of timber and a prefabricated concrete slab
100
62
Die Züblin-Erdbebenstütze – eine Lösung für duktile Stahlbetonstrukturen
Züblin-Earthquake Column – a solution for ductile reinforced-concrete-structures
Informationssystem zum Strukturmonitoring und Erhaltungsmanagement von Brücken – IB-ISEB
An information management system for structural monitoring and maintenance of bridges
102
64
Zonenbewehrte Wände
Zone-reinforced walls
Monitoring des realen Grades der Ermüdungsschädigung in Betonstrukturen – MOSES
Monitoring the actual degree of fatigue of concrete structures – MOSES
106
Produktkatalog Umweltrisiken DGNB/LEED/BNB
Product catalogue environmental risks DGNB/LEED/BNB
108
Planung der Planung: web-basiertes Planmanagement
Web-based design management software
110
Bauen mit unser aller Wissen – Erfolgsfaktor Zusammenarbeit
Building using all our knowledge – Collaboration as a success factor
Gebäude und Bauphysik / Buildings and Buildings Physics
66
Energetische Bemessung von Doppelfassaden: CFD-Tool Gebäudehülle
Energy design of double facades: CFD-Tool building envelope
68
Bestimmung und Bewertung der Schalllängsleitungskenngrößen von Fassadenelementen
Determination and evaluation of longitudinal sound transfer through building surface constructions
70
Testbetrieb des Hochdrucklüftungssystems – HDLS
Test run of the high-pressure ventilation system
Verkehrswegebau / Transport Infrastructure
72
Prozesssicherer automatisierter Straßenbau – PAST: Status quo und Ausblick
Process reliable automated road construction – PAST: Status quo and outlook
74
Abdichtungssysteme der STRABAG und ihre Anwendungsmöglichkeiten
Sealing systems of STRABAG and their application possibilities
76
In situ Validierung der innovativen Asphalttragschicht – DAsphalt® 22 TS
In situ validation of the innovative asphalt base course – DAsphalt® 22 TS
78
Instandhaltung lässt sich verbessern – ZOEAB+
For a better maintenance – ZOEAB+
0 0
000
0
0
0 0
10 I 11
Energie, Umwelt und Nachhaltigkeit / Energy, Environment and Sustainability
112
Z-Box – eMobile Ladestation aus Holz
Z-Box – eMobile timber charging station
116
Das BRYGHUS-Projekt: Umsetzung bauherrenspezifischer Nachhaltigkeitsziele auf der Baustelle in Kopenhagen
BRYGHUS Copenhagen: The implementation of client-specific sustainability objectives at a construction site
120
Energiewirtschaft in der Region Stuttgart
Energy economy of the Stuttgart region
Organisation und Netzwerke / Organisation and Networks
122
Wissenstransfer zwischen Gilbane und Züblin
Knowledge transfer between Gilbane and Züblin
Verzeichnis / Index
0
Werkzeuge und Software / Tools and Software
124
80
Einsatz von Flugrobotern im Vermessungswesen
Application of unmanned aerial vehicles (UAV) for surveying works
FuE+I Projekte 2013
RD+I projects 2013
130
84
Easy-OBU: Ein einfacher Ansatz um Satelliten-Signalausfälle zu überbrücken
Easy-OBU: A simple approach to cover satellite malfunctions
Hochschul-Abschlussarbeiten 2013 / 2014
University / college Theses 2013 / 2014
134
86
Smart Construction Site – erste Anwendung
Smart Construction Site – first application
Ansprechpartner
Contact persons
136
88
Ein kollaboratives ganzheitliches Planungslabor für energieeffiziente und in die Umgebung integrierte
Bauwerke − eeEmbedded
A collaborative holistic design laboratory for energy-efficient embedded buildings − eeEmbedded
Impressum
Masthead
90
Intelligente und autonome Umgebungen, Maschinen und Prozesse zur Realisierung von cleveren
Straßenbauprojekten – SmartSite
Intelligent and autonomous environments, machinery and processes to realise smart road construction
projects – SmartSite
92
Modellbasierte und durchgängige Projektbearbeitung im Spezialtiefbau
Model-based and holistic project work in ground engineering
 Messgerät zur
Bestimmung der
elektrostatischen
Ableitfähigkeit /
Measuring instrument
for determining the
electrostatic conductivitiy
Due to health and safety issues, many industrial
properties face challenging requirements for
the electrostatic conductivity of floor surfaces.
A main reason is the avoidance of sparks, which
can appear due to an electrical discharge and
in turn ignite explosive substances. Special
conductive floor coatings are used to meet the
requirements of these types of industrial floor
areas. These coatings, however, are associated
with more effort and costs and require more
maintenance due to mechanical loads. This
study proposes an alternative approach. In the
elaborated approach of this paper carbon fibres
are used to warrant electrical conductivity of the
concrete slabs. It is concluded that the usage
of carbon fibres has the potential of being more
effective and efficient during the construction
and operation phase.
 Aufgestreute Kohlenstofffasern vor dem
Glätten / Dispersed carbon
fibers before the process
of smoothing
Hintergrund
In vielen industriellen Anwendungsbereichen
sind für die endgültigen Oberflächen Kriterien
bezüglich deren elektrostatischer Ableitfähigkeit
zu erfüllen. Hintergrund dafür sind hauptsächlich Maßnahmen des Arbeitsschutzes. Ein wichtiger Aspekt ist die Vermeidung von Funkenflug
infolge der elektrischen Entladung und einer
damit verbundenen Zündung explosionsfähiger
Stoffe. Dies betrifft neben explosiven Stoffen,
wie zum Beispiel Wasserstoff, auch Lager- und
Produktionsräume für feine, staubförmige Produkte wie Mehl, Puderzucker und ähnlichem.
Zur Einhaltung der Anforderungen werden oft
spezielle leitfähige Bodenbeschichtungen ausgeführt, die aber zusätzliche Arbeitsgänge und
damit verbundene Materialkosten verursachen.
Zudem sind insbesondere bei mechanischen
Belastungen diese Bodenbeschichtungen regelmäßig zu warten. Ziel des Projektes Ableitfähige
Bodenplatten aus Beton ist es, Alternativen zu
ableitbaren Beschichtungen zu entwickeln und
auf ihre Anwendbarkeit zu testen. Dabei wird
im hier beschriebenen Verfahren versucht, der
obersten Betonschicht eine definierte hohe
Ableitfähigkeit zu verleihen, ohne eine zusätzliche Schicht aufzubringen, sodass der Beton
die endgültige Nutzschicht darstellt. Dies spart
zum einen zusätzliche Arbeiten und bringt auf
der anderen Seite den Vorteil, dass die robuste
Betonoberfläche mit ihrem hohen mechanischen Widerstand die Nutzschicht bleibt.
Stand der Arbeiten
Die Grundidee die Betonoberfläche gezielt
leitfähig zu gestalten, ließ sich mit dem Bauvorhaben DESY FLASH II in der Praxis erproben.
Die Idee besteht darin, dem Beton zum Glättvorgang gezielt Kohlenstofffasern im Oberflächenbereich zuzugeben und mit Einarbeiten zu
lassen, wie es beim Einarbeiten von Hartstoff
zur Erlangung des mechanischen Widerstandes
der Klasse XM3 auch geschieht. Kohlenstofffasern sind exzellente elektrische Leiter und
sollten dann in entsprechender Verteilung in der
Oberfläche den gewünschten Effekt hervorrufen. Zudem kann dadurch aufgrund der hohen
Zugfestigkeit von Kohlestofffasern eine mechanische Verfestigung gegen Rissbildung in der
Oberfläche als Nebeneffekt realisiert werden.
Für die Einstreuung von Kohlenstofffasern wurden
70 g Fasern pro m² Fläche mit einer Länge von
160 µm und einem Durchmesser von sieben µm
verwendet. Diese weisen einen elektrischen
Widerstand von nur 15 µΩm auf. Die Fasern
wurden vor dem Glätten des Betons per Hand
gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt. Das
Aufstreuen der Fasern erfolgt unmittelbar vor
dem geplanten Glätten der Betonoberfläche.
Durch den Glättvorgang werden die Kohlenstofffasern in den oberflächennahen Bereich
des Betons eingearbeitet und verteilt. Die
anschließend folgende Nachbehandlung muss
nicht angepasst werden und kann wie gewohnt
erfolgen. Für die Funktionalität der elektrosta-
12 I 13
tisch ableitfähigen Betonfläche müssen die
Fasern relativ gleichmäßig verteilt sein. Trotzdem kam es bei der hier gezeigten Anwendung
zu lokalen dunklen Verfärbungen des Betonbodens, die jedoch nicht die Funktionalität beeinträchtigen. Eine Messung der Ableitfähigkeit
von sechs Wochen nach Betonage zeigte über
die gesamte Fläche sehr geringe Widerstände
auf, die deutlich unterhalb der Anforderung liegen und somit eine sehr gute elektrostatische
Ableitfähigkeit gewährleisten.
Ausblick
Im weiteren Verlauf muss sich nun zeigen, ob
die geringen Widerstände der Bodenplatte auch
im Nutzungszustand nachgewiesen werden
können, da die Umgebungsbedingungen deutlich andere sein werden, als zum Zeitpunkt der
ersten Messung. Gerade die Klimatisierung wird
einen erheblichen Einfluss auf die Betonfeuchtigkeit haben. Die wiederum hat einen erheblichen Einfluss auf die Ableitfähigkeit. Im Anschluss daran werden mögliche Optimierungen
auch in Bezug auf das optische Erscheinungsbild eruiert.
 Einarbeiten der Kohlestofffasern beim Glättvorgang / Incorporation of
carbon fibers during the
smoothing process
 Optisches Erscheinungsbild der Betonoberfläche nach Fertigstellung /
Visual appearance of the
concrete surface after
completion
Ableitfähige Bodenplatten aus Beton
Ziel / Nutzen
• Leitfähigkeit ohne Beschichtung
Mögliche Anwendung
• Bodenplatten, Estriche
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Marcus Walz
Projektlaufzeit
seit März 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: Betontechnologie International (BTI)
Projektleitung /
Bearbeitung
Roland Thiel
Patente, Publikationen
geplant
AUF
EINEN
BLICK
 Typische Mikro-Risse
(ausgehend im Korn) einer
Alkali-Aggregat-Reaktion /
Typical micro-cracks
(initiated in the aggregate)
caused by Alkali-aggregate
reaction
 Feldspat mit Verwitterungs (Ton-) minerale /
Feldspar with weathering
(clay-) minerals
Ergebnisse
Als Ursache für die Alkali-Aggregat-Reaktivität
spielen unter anderem die Feldspäte (Orthoklas,
Plagioklas) eine entscheidende Rolle. Diese
Feldspäte sind verwitterungsanfällig und zersetzen sich gemäß der Formel:
1000 µm
Feldspat von CO2 und H2O
(Orthoklas)
Silikat
Tonmineral
{
2 KAlSi3O8 + 2H+ + 2 HCO3- + H2O  Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 2 HCO3- + 4 SiO2
{
Bestimmung der reaktiven Oberfläche von Gesteinskörnungen
bezüglich Alkali-Aggregat-Reaktionen
gen, wurden die Probekörper einer intensiven
Zufuhr verschiedener Alkalien, Feuchtigkeitsgehälter sowie Temperaturen ausgesetzt. Ziel
dieser Simulierung war es, die unterschiedlichen
Reaktionsabläufe bei unterschiedlicher Alkalizufuhr zu erfassen sowie die Geschwindigkeit
der Reaktionsabläufe durch die Gelbildung
mittels Dünnschliffmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie zu bewerten. Die Charakterisierung der Gesteinskörnungen erfolgte mineralogisch, petrographisch und chemisch. Zusätzlich wurden die Ladungsdichten der einzelnen
Gesteinsmaterialien gemessen sowie der lösliche SiO2-Gehalt der Aggregate bestimmt.
lösliche
Ionen
Silikat in Lösung/
feste Partikel
 Riss und Luftpore
gefüllt mit Kieselgel
a) linear polarisiertes Licht
b) ultraviolettes Licht /
Cracks and air void
filled with gel
a) plane polarised light
b) ultraviolet light
Up to this point it has been identified that the
type of alkali has a significant influence on the
alkali-aggregate reaction. However the influences
of feldspar on this issue have not been fully
discovered. Given this background the aim of
this project is to verify the influence that feldspar
particularly its weathering products have on
the alkali-aggregate reaction. This will allow
precise statements to be made regarding the
reactiveness of the aggregates and will support
the improvement of the existing test method
in future.
Chalcedon), ein hoher Alkalieintrag (Zement,
Zusatzstoffe) sowie ausreichend Feuchtigkeit
als Ursache für die Alkali-Kieselsäure-Reaktion
angesehen. Im Laufe der Zeit wurde erkannt,
dass alle silikathaltigen Gesteine (unter anderem Granite, Diabase, Basalte) als potenzielle
Reaktionspartner in Frage kommen. Die Überprüfung, ob eine potentielle Alkali-AggregatReaktivität vorhanden ist, erfolgt in Österreich
durch die Beurteilungen von Langzeiterfahrungswerten und durch Dehnungsmessungen
an Probekörpern (gemäß ÖNORM B 3100).
Hintergrund
Alkali-Aggregat-Reaktionen verursachen Risse
mit einer möglichen Ausscheidung von einem
Gel. Das wiederum führt zur Gefügeauflockerung
und daher zur Qualitätsminderung des Betons.
Bisher wurden kryptokristalline Kieselsäure (Flint,
Ziel und Methodik
Zur Bewertung der in Österreich angewendeten
Prüfmethode wurden unterschiedliche Gesteinskörnungen sowie bekannt bedenkliche und
unbedenkliche Materialien untersucht und verglichen. Nach den erfolgten Dehnungsmessun-
Die durchgeführten Versuche zeigen, dass die
Art der verfügbaren Alkalie genauso einen starken Einfluss auf die Rissbildung, wie die petrographischen Komponenten und die Anwesenheit von Feuchtigkeit und Temperatur hat. Es
konnte festgestellt werden, dass Kalium einen
wesentlich stärkeren Einfluss auf die Rissbildung an Mörtelprismen als Natrium hat. Kalium
weist einen größeren Atomradius (231pm) als
Natrium (186pm) auf, weshalb davon ausgegan-
14 I 15
gen werden kann, dass Kalium weniger stark
in das Porengefüge des Mörtels eindringt. Die
Erklärung für den größeren Einfluss von Kalium
auf die Rissbildung liegt darin, dass sich an Natrium, bedingt durch eine höhere Ladungsdichte
beziehungsweise Elektronegativität, im hydratisierten Zustand mehr Wassermoleküle als bei
Kalium anlagern. Diese Hydrathülle bewirkt,
dass Kalium leichter porengängig ist und somit
auch die Rissbildung vermehrt begünstigt.
Ausblick
Ob Zuschlagstoffe eine potentielle Reaktivität
besitzen oder nicht, kann somit durch die Art
des Feldspates (Orthoklas / Mikroklin – Albit und
Anorthit) und deren Verwitterungsgrad ermittelt
werden. Dies wäre auch die Erklärung dafür,
dass ein Gestein aus dem gleichen Vorkommen
über Jahrzehnte in verschiedenen Bauwerken
keine Risse zeigt, es dann aber doch an einem
Bauwerk mit starker (innerer) wirksamer Kaliumzufuhr zur Alkali-Aggregat-Reaktivität kommen
kann.
Alkali-Kieselsäure-Reaktivität – Zuschläge
Ziel / Nutzen
• Schadensvermeidung an Betondecken und anderen Betonbauwerken
• neue Prüfmethode zur Beurteilung der Alkali-Aggregat-Reaktivität von Gesteinskörnungen
• besseres Verständnis der Reaktionsabläufen in der Mikrostruktur des Baustoffes  Zeitpunkt der
schädigenden Gelbildung
Mögliche Anwendung
• Beurteilung einer potenziellen Alkali-Aggregat-Reaktivitäts-Gefährdung konzernverwendeter Splitte
• Kombination der bestehenden Prüfungsmethode mit der neu entwickelten Methode, um eine eindeutige
Aussagen treffen zu können
• Maßnahmen zur Verhinderung / Reduzierung der schädigenden Kieselgelbildung
Förderung
intern
Partner
Höhere technische Bundeslehr- und Versuchsanstalt (HTL) Villach
Projektlaufzeit
seit Januar 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: AT/Adria
Projektleitung
Walter Strasser
Bearbeitung
Brigitte Pestitschek
AUF
EINEN
BLICK
 Unhydratisierter Hüttensandfeinanteil unter dem
Raster-Elektronen-Mikroskop (REM) / Unhydrated
fine portion of granulated
blast furnace slag under
the scanning electron
microscope (SEM)
 Festigkeitsentwicklung
bei Substitution von 70 %
Zement L durch Hüttensandmehl S / Structural
strength developement
of a 70% substitution
between cement L divided
by furnace slag S
Festigkeitsentwicklung
80
80
Druckfestigkeit Prisma [N/mm²]
70
60
50
L-0,7S-CF 0
20
K-0,0
10
K-0,0
K-0,0
0
0
7
14
K-0,0
21
28
K-0,7S
Prüfalter [d]
K-0,7S
K-0,7S
35
42
K-0,7S-CF
K-0,7S-CF
49
56
K-0,7S-AH
K-0,7S-AHCF
K-0,0
K-0,7S
K-0,7S-CF
K-0,7S-AH
K-0,7S
K-0,7S-CF
K-0,7S-AH
K-0,7S-AHCF
K-0,7S-CF
K-0,7S-AH
K-0,7S-AHCF
7
14
60
50
Hintergrund
40
In den letzten jahren hat der ökologische Fußab80
druck Karriere gemacht. Das hat dazu geführt,
30
70
dass die Herstellung von Zement näher be- 80
leuchtet wird und zwar über die technologische
20
80
L-0,0
70
60
und wirtschaftliche Optimierung hinaus. Bei der Festigkeitsentwicklung
10
Herstellung wird sehr80viel Primärenergie
benö- 60
L-0,0
L-0,7S
70 Festigkeitsentwicklung
50
tigt und durch den derzeitigen Strommix ent80
0
L-0,0
L-0,7S
70
L-0,7S-CF
60
Potenzial
liegt in 50
sprechend viel CO2 freigesetzt.
40
0
7
14
21
28
35
42
49
56
der Zugabe
von
Zuatzstoffen,
die
den
Zement
70
L-0,0
L-0,7S
Prüfalter [d]
L-0,7S-CF
L-0,7S-AH
60
50
zu einem bestimmten Teil ersetzen. Im Schwer- 40
30
L-0,0
L-0,7S
L-0,7S-CF
L-0,7S-AH
punkt des60Forschungsund
EntwicklungsproL-0,7S-AHCF
50
40
30
20
jektes „Wirksamkeit von Zusatzstoffen“ lag zuL-0,7S
L-0,7S-CF
L-0,7S-AH
L-0,7S-AHCF
50 Substitution
nächst die
durch
40 des Zementes
30
20
10
Flugasche. Im weiteren Verlauf führten neue PaL-0,7S-CF
L-0,7S-AH
L-0,7S-AHCF
40
30
rameter zu
einem Wechsel
des 20
Substitutions- 10
Hüttensand
als
Betonzusatzstoff
0
L-0,7S-AH
L-0,7S-AHCF
materials, sodass 2013 die Wirksamkeit und
0
7
14
21
28
35
42
49
56
30
20
10 untersucht 0
Reaktivität von Hüttensandmehl
Prüfalter
Ziel / Nutzen
•[d]technologische und wirtschaftliche Optimierung von Beton
L-0,7S-AHCF
0
7
14
21
28
35
42
49
56
wurde. Dabei
nur der Einfluss auf die
• Reduktion des Zementanteils und damit der CO2-Emmissionen
20 spielt nicht
10
0
Prüfalter
[d]
Festigkeitsentwicklung eine Rolle, sondern im0
7
14
21
28
35
42
49
56
merL-0,0
häufiger
besonders im Ausland
10 auch die
• Betone mit Prüfalter > 28 d
0
Prüfalter [d] Mögliche Anwendung
geforderten
Nachweise 0für eine7 hohe 14
Dauer- 21
28
35
42
49
56
L-0,7S
Prüfalter [d]
haftigkeit. 0
Förderung
intern
 Festigkeitsentwicklung
bei Substitution von 70 %
Zement K durch Hüttensandmehl S / Structural
strength developement
of a 70% substitution
between cement K divided
by furnace slag S
As of today, it is not possible to use granulated
blast furnace slag (GGBS) as an additive for
concrete in Germany, because it is not covered
by any standards. For the concrete mix, however,
GGBS is economically and ecologically of great
importance when it is used as a cement
substitute. Nonetheless, there is still a gap in
the current literature which allows for the
accurate performance assessment of GGBS.
With the use of extensive laboratory experiments,
this study aims to provide values which enable
the tuning of the respective GGBS to the
corresponding cement. This will be achieved
with the development of a new screening test.
Um einen ersten Eindruck über die Wirkungsmechanismen zu bekommen, wurden im Rahmen dieses Projektes Mörtelversuche durchgeführt. Für die Versuchsmischungen werden zwei
Hüttensande mit jeweils zwei Zementen in unterschiedlichen Verhältnissen kombiniert, wobei
zusätzlich eine Sulfatzugabe (Anhydrit CaSO4 )
und die Wirkung von Calciumformiat (Ca(HCOO)2 als Abbindebeschleuniger für zementgebundene Baustoffe mit untersucht wird. Anhand der Versuchsergebnisse zeigt sich deutlich, dass die Bewertung des Hüttensandmehls
von der Wahl des Zementes beeinflusst wird
und somit nicht allein produktspezifisch für
Hüttensandmehl ist. Die Sulfatzugabe und die
Beimischung von Calciumformiat haben deutliche Effekte, die mit der bisher durchgeführten
Versuchsreihe nicht systematisch bewertet werden können. Hinzu kommt, dass Herkunft und
Herstellungsbedingungen die Wirksamkeit des
Hüttensandmehls beeinflussen und deshalb bei
der Bewertung festgehalten werden müssen.
Ausblick
Es ist ein Screeningtest zu entwickeln, der
einL-0,0
bestimmtes, am Markt befindliches Hüttensandmehl
in Kombination mit den im konkreten
L-0,7S
Projekt verfügbaren Zementen bewertet und
L-0,7S-CF
Möglichkeiten
der Potenzialausnutzung hinsichtlich Festigkeitsentwicklung und DauerhafL-0,7S-AH
tigkeit aufzeigt. Hierzu ist eine umfangreiche
Versuchsreihe
L-0,7S-AHCF notwendig, die letztendlich in
den Aufbau einer entsprechenden Datenbank
münden muss.
70
40
30
gkeitsentwicklung
ng
Stand der Arbeiten
Es ist bekannt, dass zahlreiche Parameter Einfluss auf die Festigkeitsentwicklung des Betons
haben. Hochofenschlacke, die vor allem aus
Kalk, Kieselsäure, Aluminium- und Magnesiumoxid besteht, wird heute meist in Granulationsanlagen aufgearbeitet. Durch das Abschrecken
der flüssigen Schlacke entsteht ein glasig erstarrter, feinkörniger Hüttensand. Dieser eignet
sich besonders als Rohstoff für die Herstellung
von hochwertigen Zementen, kann jedoch auch
als Betonzusatzstoff vom Typ II genutzt werden.
Wichtig für die Wirksamkeit der Hüttensande
sind die chemische Zusammensetzung, die Struktur des Hüttensandes nach der Granulation, die
Feinheit (Korngrößenverteilung KGV), die Art der
Mahlung und die Kenntnis über mögliche negative Einwirkungen auf das Produkt während der
vorangegangenen Prozessschritte.
21
28
Prüfalter [d]
Ziel
L-0,7S-AH
Dieses
Projekt verfolgt zwei Ziele. Erstens die
Entwicklung
L-0,7S-AHCF eines Schnellprüfverfahrens für
den Nachweis der Wirksamkeit von Hüttensanden als Zementersatz. Zweitens wird im
weiteren Verlauf des Projektes der Einfluss von
Zusatzstoffen auf das Betongefüge sowie die
Verarbeitbarkeit des Frischbetons und damit auf
die Festigkeitsentwicklung als auch die Dauerhaftigkeit untersucht. Damit können Einsparpotenziale geschaffen werden.
35
42
49
16 I 17
56
Projektkoordination
Dr. Marcus Walz
Projektlaufzeit
seit Januar 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: Betontechnologie International (BTI)
Projektleitung
Roland Thiel
Bearbeitung
Roland Thiel, Dr. Marcus Walz
• interner Bericht 01.14/4/01
AUF
EINEN
BLICK
18 I 19
 Herstellung von Zement
stabilisierter Tragschicht
im Baumischverfahren /
Production of hydraulically
bound sub-bases through
mixed in place technique
 Druckfestigkeitsversuch / Compressive
strength test
Ziel
Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung
der Auswirkungen von verschiedenen Sanden
(unter anderem rund, gebrochen, verschiedene
petrografische Eigenschaften) auf die Druckfestigkeit der Zement stabilisierten Tragschichten.
Die Untersuchungen werden in Relation zum
Bindemittel (Art und Gehalt) erfolgen. Für die Herstellung der Grundstoffgemische (nachfolgend
als Grundstoff A; B und C bezeichnet) werden
von jedem Ausgangsmaterial (nachfolgend als
Material 1 bis Material 3 bezeichnet) der Sandanteil kleiner 4,0 mm trocken ausgesiebt. Das
ausgesiebte Material wird den jeweiligen Körnung mit einem Anteil von 35 M% (A), 50 M%
(B) und 65 M% (C) zugesetzt. Zu jedem Grundstoffgemisch wurde Zement der Sorte CEM 32,5N
und CEM 32,5R von der Firma W&P Zement
Werk Wietersdorf mit einem Anteil von jeweils
5,5 M% und 8,0 M% zugegeben. Danach wurden
Probekörper für die Bestimmung der Druckfestigkeit nach sieben und 28 Tagen hergestellt.
Einfluss von Sand auf die Druckfestigkeit in hydraulisch gebundenen
Tragschichten
From time to time the samples of cement
stabilised base courses appear to have negative
robustness values. Even without binder contents,
the base courses cannot reach the required
compressive strength. Given this background,
the failure to meet the compressive strength
during execution could be related to the (variable)
sand contents. Consequently, the clients could
reject the handover and extend the warranty
time. The aim of this project is to analyse, if
sand in relationship with the binder content type
has an impact on the compressive strength. The
results of this project with three different material
mixtures revealed that a high amount of sand
does not necessarily lead to a weak compressive
strength. Furthermore, it has been verified that
the compressive strength does not depend on
the relationship between sand content and
material related parameters.
 Druckfestigkeiten /
Compressive strength
Hintergrund
Im Zuge von Kontroll- und Abnahmeprüfungen
an mit Zement stabilisierten Tragschichten werden immer wieder Minderfestigkeiten an den
Probekörpern festgestellt. Auch hohe Bindemittelgehalte, welche im Zuge der Eignungsprüfungen ermittelt wurden, reichen oftmals nicht
aus, um die geforderten Druckfestigkeiten in der
Bauausführung zu erreichen. Es liegt die Vermutung nahe, dass ein wesentlicher Grund für
die Nichterreichung der Druckfestigkeiten in der
Bauausführung an den (schwankenden) Sandgehalten beziehungsweise Sandeigenschaften
liegt. Aufgrund der Minderfestigkeit kann die
Übernahme durch den Auftraggeber verweigert
und ein mangelfreier Neubau gefordert werden.
Zumindest ist mit einer (nicht kalkulierten) Verstärkung des (Asphalt)-Überbaus und einer
Verlängerung der Gewährleistung zu rechnen.
7d/5,5/N
7d/8,0/N
7d/5,5/R
Ergebnis und Schlussfolgerung
Die Untersuchungen an den drei Materialien
zeigen, dass ein höherer Sandanteil nicht
zwangsläufig auch zu einer schlechteren Druckfestigkeit führen muss. Die höchste Festigkeit
wurde fast ausschließlich bei einem Sandgehalt
von ca. 50 M% erzielt. Beachtenswert ist auch
die Tatsache, dass die ermittelten Druckfestigkeiten bei einem Sandgehalt von ca. 65 M% bei
den Materialien 2 und 3 in der Regel höher liegen als bei einem Sandanteil von ca. 35 M%.
Die Bindemittelart N beziehungsweise R zeigen
keinen Einfluss auf die Festigkeitsentwicklung
hinsichtlich des Sandanteiles, ebenso nicht das
Prüfalter von sieben beziehungsweise 28 Tagen.
Ein Zusammenhang zwischen der Festigkeit in
Abhängigkeit des Sandanteils und der Materialparameter (Rohdichte, Fließkoeffizient, Kornform und Bruchflächigkeit) konnte im Rahmen
der durchgeführten Untersuchungen nicht festgestellt werden.
7d/8,0/R
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
28d/8,0/R
Sand in hydraulisch gebundenen Tragschichten
Ziel / Nutzen
• Abschätzung der erforderlichen Bindemittelmenge
• Vermeidung von Abzügen und Mehrkosten
• dauerhaft tragfähige und frostsichere Schichten
Mögliche Anwendung
• hydraulisch gebundene Tragschichten im Verkehrswegebau
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Januar 2013 bis Januar 2014
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: Bereich AT/Adria
Projektleitung
Wolfgang Lebeda
Bearbeitung
Paul Prucker, Alfred Runa
30
Druckfestigkeit
25
20
15
7d/5,5/N
10
5
1 B
7d/8,0/N
7d/8,0/N
7d/5,5/R
7d/5,5/R
7d/8,0/R
7d/8,0/R
3 C
28d/5,5/N
28d/5,5/N
3 A
28d/8,0/N
Material
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
28d/8,0/R
7d/5,5/N
7d/8,0/N
7d/5,5/N
7d/8,0/N
7d/5,5/N 1 C 7d/8,0/N
2 A 7d/5,5/R
7d/5,5/R
2 B
7d/8,0/R
0
1 A
7d/5,5/N
7d/5,5/N
7d/5,5/N
7d/8,0/N
7d/5,5/R
7d/8,0/R
7d/5,5/N
7d/8,0/N
7d/5,5/R
7d/8,0/R
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
7d/8,0/N
7d/5,5/R
7d/8,0/R
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
28d/8,0/R
7d/5,5/R
7d/8,0/R
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
28d/8,0/R
7d/8,0/R
28d/5,5/N
28d/8,0/N
28d/5,5/R
28d/8,0/R
3 B
3 C
AUF
EINEN
BLICK
 Spaltzugfestigkeit am
Bohrkern aus SMA-Platte
nach 30 Frost-TausalzWechseln / Splitting tensile
strength of drilling core
after 30 freeze-thaw-cycles
Ergebnisse
Es kann gezeigt werden, dass die Bindung von
Splitt in Mastix das Abwitterungsverhalten verändert. Sowohl laterale Einbettung der Körner
in Mastix, als auch oberflächliche Aufnahme
von Bitumenbestandteilen und damit teilweiser
Porenverschluss führen überwiegend zu deutlicher Verzögerung oder Verringerung der Absplitterung nach 30 Frost-Tausalz-Wechseln
(FTW). Im Vergleich zu den Untersuchungen an
reinem Splitt sinkt die Abwitterung für mastixgebundenen Splitt im Mittel um etwa 80 % (Streuung etwa 50 – 95 %). Entscheidend ist allerdings die Feststellung, dass diese Stabilisierung
durch die Bitumenmatrix stark materialspezifisch ist und nicht pauschal auf alle Gesteine in
gleichem Ausmaß zutrifft. Eine Ableitung der
Frostempfindlichkeit bitumengebundenen Splitts
aus konventionellen Splittprüfungen ist daher
nicht möglich.
Die Abwitterungen der exemplarisch hergestellten SMA-Platten zeigen eine gute Korrelation
mit jenen der kleinen und großen Mastixkörper.
Prüfungen der Druck- und Zugfestigkeit an
Bohrkernen aus diesen SMA-Platten demonstrieren eine Abhängigkeit von der Frostbeanspruchung in Form deutlich verkürzter Wege bis
zum Bruch bei einer hohen Anzahl von vorangegangenen Frost-Tau-Wechseln. Dies wird
sowohl auf die verstärkte Aufmürbung des
Gesteins als auch auf eine Verhärtung des Bitumens zurückgeführt. Auch kann ein guter Zusammenhang zwischen der Spaltzugfestigkeit
oder dem Weg bis zum Bruch und dem Absplitterungsverhalten der kleinen Mastixkörper festgestellt werden. Die Absplitterungen der kleinen
Mastixkörper könnten somit Hinweise auf das
Frostverhalten von Asphalt liefern.
Beurteilung der Frostbeständigkeit von Gesteinskörnungen – Einfluss
bituminöser Bindung
A previous publication in this journal has dealt
with the frost resistance of aggregates (Brochure
Research, Development, Innovation – Projects
2011 / 2012, pp. 54 – 57). This paper is a
continuation of the previous publication. After
testing frost resistance of pure aggregates
mastic-bound samples and asphalt-plates (SMA)
have been produced to verify and quantify a
protective effect of bitumen on aggregates. The
spalling of the mastic-bound samples decreased
by 80% (mean value), but is highly depending
on the aggregate. Thus spalling in bituminousbound condition is material-specific and cannot
be derived from frost susceptibility of pure
aggregates. Cores from asphalt-plates are
subjected to indirect tensile strength tests
correlating with spalling of mastic-bound samples.
The results of the project are the base for an
assessment background enabling to evaluate
the frost susceptibility of aggregates in asphalt.
 Andesitischer Splitt
in Mastix vor Befrostung
(links) und nach 40 FrostTausalz-Wechseln (rechts) /
Andestic aggregates im
mastix before freezing
(left side) and after
40 freeze-thaw-cycles
(right side)
Problemstellung
Die konsequente Fortsetzung der Untersuchungen zur Frostbeständigkeit von Splitten (Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation –
Projekte 2011 / 2012, S. 54 bis 57) liegt darin, die
Beurteilung der Frostbeständigkeit des reinen
Gesteins auf die des Gesamtsystems Asphalt –
also der Zuschlagstoff Splitt umgeben von einer
Bitumenmatrix – zu erweitern. Das umgebende
Bitumen ist in der Lage in Hohlräume der Gesteinskörner oberflächlich einzudringen, die
Wasserzufuhr zu verringern und damit zur
Desensibilisierung gegenüber Frostsprengung
beizutragen.
Ziele und Methoden
Ziel der gegenständlichen Untersuchungen ist
es zu prüfen, ob die bisherigen Erkenntnisse
für reinen Splitt hinsichtlich Frostbeständigkeit
auf Splittmastixasphalt (SMA) übertragbar sind.
Dazu werden die Splitte in Mastix hohlraumfrei
eingegossen. Die erkalteten Prüfkörper werden
geschnitten, um die Gesteinsflächen der Frostlösung (1 % NaCl) zugänglich zu machen und
vergleichbare Oberflächentexturen zu schaffen.
Neben großen Mastixkörpern (225 mm Durchmesser) mit hoher Repräsentanz des Splitts
werden auch kleine Mastixkörper (110 mm
Durchmesser) hergestellt.
Um das Verhalten der Splitte unter möglichst
realitätsnahen Verhältnissen abschätzen zu
können, werden exemplarisch mit drei unterschiedlichen Splitten SMA-Probekörper mittels
Walzsektorverdichtung hergestellt und unterschiedlicher Frostbeanspruchung ausgesetzt.
Daraus gezogene Bohrkerne werden schließlich
Druck- sowie Spaltzugfestigkeitsprüfungen unterzogen, um den Frosteinfluss zu verifizieren.
20 I 21
Die gegenständlichen Ergebnisse dienen als
Grundlage künftig einen Bewertungshintergrund
für die Frostbeständigkeit von Splitt in Asphalt
zu schaffen.
Mit diesen Erkenntnissen kann eine Aussage
über das Langzeitverhalten von Asphalten getroffen werden, die eine realistische Einschätzung gibt und damit auch Basis für die Kalkulation der Betriebs- und Instandhaltungskosten
von PPP-Projekten liefert.
FTW bei in Bitumen eingebundenem Splitt
Ziel / Nutzen
• realitätsnahe Beurteilung der Frostbeständigkeit der Gesteinskörnung in bituminöser Bindung
• Basisarbeit für eine Prognose des Langzeitverhaltens konkret geplanter Asphalte
• Grundlage für die Möglichkeit realistischer finanzieller Kalkulationen bei PPP-Projekten
Mögliche Anwendung
• bei jeder Gesteinskörnung, die in bituminösen Decken hochrangiger Straßen eingesetzt werden soll
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Januar 2012 – Dezember 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: AT/Adria
Projektleitung
Dr. Hannes Kugler
Bearbeitung
Andreas Krajcsir, Dr. Hannes Kugler, Wolfgang Lebeda
AUF
EINEN
BLICK
die Tatsache, dass die Ergebnisse der ermittelten Wassergehalte nach Wasseraufnahmeversuchen, mit den zweiten Frosthebungen beziehungsweise den Gesamthebungen nach zwei
ununterbrochenen Zyklen korrelieren. Angesichts der Heterogenität von Recyclingmaterial
scheint die Wasseraufnahme über Filterplatten
an der gesamten Fraktion (und nicht nur an den
Feinfraktionen) eine erfolgversprechende Methode zu sein, die Frostsicherheit noch im Vorfeld von Frosthebungsversuchen abzuschätzen.
 Frosthebungen von
Material C in Abhängigkeit
vom Mineralgehalt der
Fraktion < 0,063 mm. Von
C_1 bis C_4 abnehmender
Quarzgehalt und zunehmender Kaolinitgehalt /
Frost heaving of material C
in relation to the mineral
content of the fraction
<0,063 mm. From C_1 to
C_4 decreasing Quartz
content and increasing
Kaolinite content
die Forderung nach der Prüfung von mindestens zwei Prüfkörpern. Die absoluten Hebungen
liegen zwischen 4 bis 12 mm und damit im
zulässigen Bereich (max. 15 mm). Zur Analyse
des längerfristigen Frostverhaltens werden einige Materialien zwei- bis dreimal hintereinander
ohne Unterbrechung befrostet. Dabei zeigt sich
zum Teil sehr unterschiedliches Verhalten, besonders Material C weist bei der zweiten Frosthebung eine relative Steigerung von Plus 165 %
auf. Dieses Material wurde auch gewählt, um
den mineralogischen Einfluss zu verifizieren.
Die ermittelten Resultate der ersten und zweiten
Frosthebungen (sowie der Gesamthebungen
nach zwei ununterbrochenen Zyklen) sind im
Diagramm dargestellt. Es zeigt sich, dass die
kaolinitreichen Proben (C_3 und C_4) klar geringere zweite Frosthebungen aufweisen. Ein
mineralogisch-granulometrischer Einfluss der
Feinteile scheint somit gegeben und unterstreicht die Forderung, Recyclingmaterial zumindest einer zweiten Frosthebung zu unterziehen. Dieses Ergebnis plausibilisiert sich durch
Frostsicherheit von Recyclingmaterial – Evaluierung von
Schnellversuchen
To this point there is no rapid test (as for natural
aggregates) to estimate the frost susceptibility of
recycled material. To close this gap, five similar
recycled materials are subjected to frost heave
tests (two subsequent cycles), mineralogical
studies and water consumption tests through
filter plates. One material has been chosen to
produce uniform specimens varying only in
artificial quartz and kaolinite content within
fraction < 0,063 mm. This will verify the
mineralogical influence. The results show that
mineralogical (together with granulometric)
influence of kaolinite cause very low second frost
heaves. The water uptake shows also a probable
correlation to the second frost heave cycle.
Hence this study reveals that two subsequent
frost heaves should be carried out after the water
consumption behavior has been tested. Water
consumption as carried out in this study indicates
the potential for estimating frost susceptibility.
Hintergrund
Recyclingmaterialien werden zu immer wertvolleren Rohstoffen für den Straßenbau. Im Gegensatz zu natürlichen Körnungen existiert keine zum
Mineralkriterium äquivalente Vorstufe der Beurteilung, ob ein Frosthebeversuch tatsächlich
nötig ist. Damit eine effektive und effiziente Erstbeurteilung der Frostsicherheit ermöglicht werden
kann, wird im Rahmen dieses Projektes untersucht, inwieweit Einflussfaktoren wie Mineralogie oder Wassersaugfähigkeit zur Beurteilung der
Frostsicherheit herangezogen werden können.
Ziele und Methodik
Als mutmaßlich relevante Einflussfaktoren auf
die Frostsicherheit recyclierter Materialien werden die Mineralogie, die Korn- beziehungsweise
Hohlraumverteilung und die Wassersaugfähigkeit als deren Summenparameter postuliert. Für
die Untersuchungen werden fünf mineralogisch
sehr ähnliche Recyclingmaterialien herangezogen (recycliertes Betongranulat beziehungsweise recycliertes Mischgranulat). Die mineralogischen Analysen erfolgen mittels X-ray Diffraction
(XRD). Die Fähigkeit zur Wasseraufnahme wird
über die Messung der Gewichtsänderung der
Frost-Probekörper erfasst. Diesen Probekörpern wird ermöglicht, über eine Filterplatte Wasser anzusaugen, das auf verschiedene definierte Niveaus konstant eingestellt werden kann.
Die Frosthebeversuche erfolgen gemäß ÖNORM
B 4810. Zur Klärung eines mineralogischen Einflusses auf die Frosthebung werden von einem
Material mehrere Frostkörper gleicher Kornverteilung hergestellt. Diese unterscheiden sich nur
hinsichtlich des Mineralbestandes in der Fraktion < 0,063 mm in Form unterschiedlicher Quarzanteile (inaktiv) beziehungsweise Kaolinitanteile (frostempfindlich).
Ergebnisse und Fazit
Die Frosthebeversuche gleicher Proben eines
Materials zeigen eine sehr geringe Wiederholbarkeit mit einer mittleren relativen Standardabweichung von zum Teil deutlich > 20 %.
Dies bestärkt analog den natürlichen Körnungen
22 I 23
Frostsicherheit von Recyclingmaterial
Ziel / Nutzen
• Klärung der Wiederholbarkeit und der Aussagekraft von Frosthebungen bei Recyclingmaterial
• Identifizierung relevanter Einflussfaktoren auf die Frostsicherheit
• Ableitung einer vertrauenswürdigeren Versuchsdurchführung von Frosthebungen
• Vorstellung der Wasseraufnahme über Filterplatten als mögliche Schnellmethode
Mögliche Anwendung
• vertrauenswürdigere Aussagen zum langfristigen Frostverhalten recycelter Baumaterialien
• Etablierung einer Schnellmethode zur Erstbeurteilung der Frostsicherheit als Vorstufe zu Frosthebungen
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Januar 2013 bis Dezember 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: AT/Adria
Projektleitung
Dr. Hannes Kugler
Bearbeitung
Dr. Hannes Kugler, Wolfgang Lebeda, Paul Prucker
AUF
EINEN
BLICK
 SMA-Oberflächen nach
Polierbeanspruchung:
Grobkornreiche Kornverteilung (links) und feinteilreiche Kornverteilung
(rechts) / SMA-surface
after polishing: coarse
grain distribution (left side)
and fine grain distribution
(right side)
The production of void rich asphalt surfaces (such
as stone mastic asphalt (SMA)) face a huge
variation in grain size distribution. To verify the
influence of different grain size distributions on the
skid resistance three series of laboratory SMAplates were produced. According to the Austrian
standard ÖNORM B 3584-1 for SMA, those
represent the upper, the middle and the lower limit
of permissible grain size distributions. The results
after sand-blasting and polishing steps reveal that
the highest skid resistance is from those plates
with the finest grain size distribution. The plates
which have coarse grain size distribution in turn,
show a lesser skid resistance. This is related to
the micro-textural effects of the sand fraction in
the specimen which keep the skid resistance on
a high level. The maximum differences in skid
resistance observed are approximately µ = 0,03 [-].
 Griffigkeitsverlauf von
SMA-Oberflächen gleichen
Gesteins unterschiedlicher
Kornverteilungen (KV) /
Skid resistance of SMA
surfaces, same grit with
different grain distribution
0,55
KV-grob
0,50
KV-Mitte
μ [1]
0,45
KV-fein
0,40
0,35
0,30
0,25
[0]
[0-S]
[1]
Beanspruchungsstufen
[2]
[3]
[4]
Hence it can be summarised that even variations
within the permissible range of grain size
distribution have a clear measureable effect
on skid resistance. In addition, measurable
differences in skid resistance (up to µ = -0,02 [-])
have been identified when exposing the sample
(together with the rubber sliding blocks used to
measure the skid resistance) to different temperatures (in a range of 10-25°C). Consequently it
has been noted that every specimen together
with the sliding blocks needs to be flooded
routinely. This will be achieved through the use
of the integrated water projection system, for
5 minutes at 10°C, before the actual test.
Additional experiments to control the efficiency of
the polishing unit samples with industrial sandpaper unfortunately turned out to be less useful
than specimen with simple homogeneous sand.
Problemstellung
Die Griffigkeit einer bituminösen Straßenoberfläche beeinflusst deren Nutzungsdauer entscheidend. Besonders die Herstellung hohlraumreicher Asphaltoberflächen (z. B Splittmastixasphalt (SMA)) unterliegt hinsichtlich der
Griffigkeit einer relativ großen Streuung. In
der Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung,
Innovation – Projekte 2012 / 13, S. 18 / 19 ist
über das Verfahren zur Prognostizierbarkeit der
Griffigkeitsentwicklung berichtet worden, erste
Versuche waren durchgeführt und bewertet
worden.
In der Fortsetzung des Forschungsprojektes
wurden die als besonders relevant identifizierten
Parameter genauer betrachtet.
 Eingespannter
SMA-Prüfkörper vor der
Prüfung mit rotierenden
Prüfgummis / Fixed
SMA-specimen before
testing with spinning
rubber sliding blocks
Methoden
Einer der bedeutendsten herstellungsseitigen
Einflüsse auf die erreichbare Griffigkeit ist die
Textur. Diese wird maßgeblich von der Kornverteilung bestimmt, welche für SMA nach ÖNORM
B 3584-1 innerhalb eines vorgegebenen SollBereichs schwanken darf. Es werden drei Serien
mit je vier SMA-Platten hergestellt: Diese repräsentieren die idealisierte Mitte des Soll-Bereichs
der Kornverteilung sowie dessen obere und
untere Grenzsieblinie.
Um den Einfluss der Temperaturwirkung auf die
Messergebnisse abzuschätzen, wird die Temperatur von Messgummis und Probe an Hand
einer Referenzplatte (Prototyp aus ZrO-Körnung)
geprüft.
Zur Kontrolle der Polierleistung werden gemeinsam mit externen Instituten Vergleichsmessungen an Sandpapier-Platten durchgeführt
(industrielles Nassschleifpapier Körnung 120
auf Holzplatte).
Ergebnisse
Die mittleren Griffigkeitsentwicklungen der drei
Prüfserien unterschiedlicher Kornverteilungen
nach Sandstrahlen und mehreren Polierstufen
sind im Diagramm abgebildet. Dabei wurde vom
Originalzustand nach Herstellung (Beanspruchungsstufe 0) ausgegangen. Es zeigt sich,
dass die Griffigkeit beim Versuchskörper mit
grober Kornverteilung nach dem Sandstrahlen
(Stufe [0-S]) bei Weitem über jener der anderen
Proben liegt. Nach fortgesetzter Polierarbeit
hingegen kommt es zu einer Trendumkehr, wodurch die feinteilreichsten Proben die höchsten
Griffigkeiten aufweisen und die grobkornreichsten die geringsten.
Die maximalen absoluten Abweichungen sind
deutlich messbar und liegen bei etwa µ = 0,03.
Das kann damit in Zusammenhang gebracht
24 I 25
werden, dass bei den feinteilreichen Versuchskörpern die Sandfraktion für mikrotexturelle
Rauheit sorgt und in der Lage ist länger für ein
höheres Griffigkeitsniveau zu sorgen. Für vergleichende Untersuchungen ist daher die Kornverteilung detaillierter zu berücksichtigen.
In prüftechnischer Hinsicht kann gezeigt
werden, dass in einem Bereich von 10° – 25°C
hohe Temperaturen der Prüfoberfläche und
der Messgummis zu niedrigeren Prüfwerten
führen (bis µ = -0,02 [-]). Daher werden künftig
unmittelbar vor jeder Prüfung routinemäßig
Probe und Messgummis in eingebautem Zustand fünf Minuten von 10°C kaltem Wasser
umspült.
Vergleichsmessungen an Sandpapier-Platten
haben gezeigt, dass der Zustand der Polierrollen einen messbaren Einfluss auf die Polierleistung hat. Die Verwendung von industriellem
Sandpapier führt zu einer geringeren Wiederholbarkeit als bereits durchgeführte Versuche
mit Normensand. Zudem treten bei der Verwendung von Sandpapier-Platten oft geräteschädliche Vibrationen auf – weshalb diese Methode
nicht weiter verfolgt wird.
Griffigkeitsprognose
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Optimierung labortechnisch hergestellter Asphaltprüfkörper für die Griffigkeitsprognose,
insbesondere hinsichtlich Reproduzierbarkeit
• Festlegung standardisierter Prüfbedingungen über die gültigen Regelwerke hinaus
• Evaluieren von Methoden zur Kontrolle der Polierleistung (Normensand, Sandpapier)
Mögliche Anwendung
• Griffigkeitsprognose als wesentlicher Parameter bei der Mischgutkonzeption
• Optimierung der Mischanlagenrezepturen
• Einsatz von unterschiedlichen Sanden zur Griffigkeitsverbesserung
• bekannte Griffigkeitsentwicklung als wesentliches Instrument der Straßenerhaltung und Verkehrssicherheit
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: AT/Adria
Projektleitung
Dr. Hannes Kugler
Bearbeitung
Andreas Dechet, Dr. Hannes Kugler, Andreas Krajcsir
 Polypropylen Fasern für
Beton / Polypropylene
fibres for concrete
dieses Projektes ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Fasermengen und Fasergeometrien zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen soll ein Beton entwickelt werden,
der unter Berücksichtigung von produktionssowie witterungsbedingten und weiteren baupraktischen Einflüssen vor allem beim Einbau
eine ausreichende Robustheit aufweist.
 Ohne Fasern,
Fließmittelanteil = 0,8 %,
Ausbreitmaß = 605 mm /
Without fibres,
superplasticizer
content = 0.8%,
flow diameter = 605mm
Entwicklung eines robusten Polypropylen-Faserbetons für
Tunnelbauprojekte
Development of a robust polypropylene fibre concrete for tunnel construction projects
Tunnel construction projects are exposed to
increasing fire and safety expectations, due to
deadly incidents in the past. To improve the fire
resistance of concrete in tunnel construction
projects, the utilisation of polypropylene (PP) –
fibres has become more appealing throughout
the industry. However, this additive also has
some negative impacts on the consistency of
the concrete. The more PP-fibres are used,
the higher are the negative impacts on the
consistency of the concrete. This study will
reveal the impact of the used amount of PPfibres and the shapes of the PP-fibres on the
concrete for the case of tunnel construction
projects. The results of this study will enable the
development of a robust concrete composition
for the inner concrete shell of the construction
project Bühltunnel. The composition will be
casted through the usage of mining techniques.
 Mit Fasern,
With fibres, superplasticizer
content = 0.9%,
flow diameter = 470mm
The compiled concrete with PP-fibres is able to
meet the high fire and safety provisions and
shows also sufficient robustness for construction
related activities and various weather conditions.
Hintergrund
Aufgrund von Brandereignissen in Straßentunneln mit meist tödlichen Folgen hat der vorbeugende Brandschutz in den letzten Jahren stetig
an Bedeutung gewonnen. Dem Tunnelbeton
selbst wird dabei die vorrangige Schutzwirkung
zugewiesen. Aus mehreren Forschungsvorhaben und Praxisanwendungen ist bekannt, dass
die Zugabe von Kunststofffasern zur deutlichen
Reduzierung von explosionsartigen Betonabplatzungen führen kann. In sämtlichen Tunnelbauwerken, seien es Straßentunnel oder
Bahntunnel, wird diese Bauweise inzwischen als
Standard vorausgesetzt. Während bei der
 Mit Fasern,
With fibres, superplasticizer
content = 2.3%,
flow diamteter = 565mm
Tübbingbauweise bereits umfangreiche Erfahrungen mit der Verwendung von Polypropylen(PP)-Fasern im Beton vorliegen, gibt es für die
offene oder auch bergmännische Bauweise in
Deutschland bisher nur Pilotprojekte, wie der
Bühltunnel in Siegen.
Ziel
Neben der Verbesserung der Brandbeständigkeit hat die Zugabe von PP-Fasern auch negative Auswirkungen auf die Konsistenz, die Stabilität und Sedimentation, das Ansteifverhalten und
die Frühfestigkeit. Diese Auswirkungen nehmen
mit steigender Konsistenz des Betons zu. Ziel
 Brandversuch ohne
Fasern / Fire test without
fibres
 Brandversuch mit
1,5 kg PP-Fasern / Fire
test with 1.5 kg PP fibres
 Zusammenhang von
Fasergeometrie und -gehalt,
Ausbreitmaß und Fließmittelgehalt / Relationship
between fibre geometry,
fibre content, flow diameter,
and superplasticizer content
Stand der Arbeiten
Es wurden zahlreiche Betonversuche mit verschiedenen Ausgangsstoffen durchgeführt
• zur zielgerichteten Entwicklung einer Betonrezeptur.
• um einen robusten Faserbeton im Konsistenzbereich F5 unter Beibehaltung der durch
die Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen (ZTV-ING) zu erhalten.
• unter der Berücksichtigung der im Brandschutz vorgegebenen Fasermenge von zwei
Kilogramm pro Kubikmeter.
Die Durchführung der Versuche erfolgte mit
unterschiedlichen Zementsorten unter Verwendung verschiedener Fließmittel. Dabei war auch
die Optimierung der Sieblinien, der natürlichen,
als auch der gebrochenen Gesteinskörnungen
notwendig. Zudem wurden Flugaschen und
Steinmehle unterschiedlicher Herkunft verwendet. Aufgrund des hohen Fasergehaltes werden
die Frischbetoneigenschaften negativ beeinflusst, was zwingend durch eine Anpassung der
Rezeptur auszugleichen ist. Zur Verbesserung
der Stabilität und gleichzeitig der Konsistenz
musste der Leimgehalt bis an die normativen
Grenzwerte erhöht werden. Ergänzend wurde zu
jeder Rezeptur die Grenzdosierung des Fließmittels ermittelt, um eine möglichst hohe Konsistenz zu erreichen, ohne dabei die Gefahr einer
Entmischung einzugehen. Hier waren umfangreiche Vorversuche notwendig, da nur wenige
Fließmittel bei solch einer hohen Dosierung ein
für den Tunnelbau rechtzeitiges Ansteifen des
Betons zulassen. Erste Versuchsreihen mit Rezepturen gemäß der in Ausschreibungen der
Deutschen Bahn und der ZTV-ING vorgeschriebenen Fasergeometrie (Länge sechs Millimeter,
Durchmesser 20 µm) und der Fasermenge von
zwei Kilogramm pro Kubikmeter lieferten keine
technologisch und wirtschaftlich zufriedenstellenden Ergebnisse. Bei Einhaltung der Grenzdosierung des Fließmittels konnte die gewünschte
Konsistenz nicht erreicht werden. Die Konsistenz nimmt stark ab bei der Zugabe von zwei
Kilogramm Fasern. Die Zielkonsistenz kann
lediglich durch eine Überdosierung des Fließmittels erreicht werden. Dies hat jedoch zur
Versuch
Nr.
Faserlänge
[mm]
Faserdurchmesser [µm]
Fasergehalt
[kg/m3]
Ausbreitmaß
[mm]
FM-Gehalt
[% v.Z]
1
6
32
2
600
1,2
2
6
20
2
515
1,4
3
6
15
1,4
600
1,4
4
3
20
2
610
1,1
26 I 27
von Mikrokanälen im Brandfall bei gleicher
Brandbeständigkeit eine geringere Faserdosierung ermöglicht. Um einen möglichst robusten
Beton herzustellen ist bei den ersten Brandversuchen eine Rezeptur mit nur 1,2 kg/m³ Fasern
getestet worden. Dabei konnte die Wirksamkeit noch nicht ausreichend nachgewiesen werden, sodass nach weiteren Brandversuchen
letztlich eine Rezeptur mit einer Faserdosierung
von 1,4 kg/m³ dieser Fasersorte zum Einsatz
kam.
60
50
40
30
0,00
0,25
 Einfluss des Fasergehaltes auf das Ausbreitmaß /
Fibre content influence on
the consistency
 Mikroskopische Aufnahme vom Faserbeton /
Microscopic recording of
fibre concrete
0,50
0,75
1,00
Fasergehalt in kg/m3
1,25
1,50
1,75
Folge, dass der Beton stark blutet und nicht
ausreichend stabil ist. Anschließend wurden
Versuche mit Rezepturen durchgeführt, die
einen geringeren Fasergehalt aufwiesen. Wie
zu erwarten, verbesserte sich durch die Reduktion der Fasermenge das Konsistenzverhalten
deutlich. Zudem wurde der Einfluss unterschiedlicher Fasergeometrien identifiziert. Eine
Reduzierung der Faserlänge auf drei Millimeter
oder eine Verdoppelung des Faserdurchmessers auf 32 µm lieferten bezüglich des Konsistenzverhaltens deutlich bessere Ergebnisse als
die Ausgangsgeometrie. Im nächsten Schritt
muss nun die Auswirkung der Veränderung der
Fasergeometrie auf das Brandverhalten des
Bauteils anhand von Brandversuchen festgestellt werden.
Unter Einhaltung der Grenzdosierung des Fließmittels ist es mit diesen Optimierungen nun
möglich, entsprechende Faserbetone der Konsistenzklasse F5 herzustellen. Eine Abweichung
der Fasergeometrie oder des Fasergehaltes von
den Anforderungen der ZTV-ING, beziehungsweise den Ausschreibungen der Deutschen
Bahn, macht allerdings eine Prüfung der Wirksamkeit der Fasern im Brandfall notwendig.
Hierzu müssen aufwendige Groß- und Kleinbrandversuche durchgeführt werden. Für das
Bauvorhaben am Bühltunnel sollte eine Rezeptur mit einer speziellen PP-Faser verwendet
werden, die aufgrund ihrer signifikant erhöhten
Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand und
der damit verbundenen schnelleren Ausbildung
Fazit
Zusammenfassend kann festgestellt werden,
dass bereits bei einer Faserzugabe von einem
Kilogramm pro Kubikmeter die Konsistenz des
Frischbetons stark negativ beeinflusst wird. Die
dadurch bedingte erhöhte Zugabemenge an
Fließmittel kann relativ rasch zu einer sehr hohen Blutneigung führen, das heißt die Stabilität
des Frischbetons wird wesentlich beeinflusst.
Bei Verdichtung mit Außenrüttlern verringert
sich die Wirkung der Verdichtung durch die
Faserzugabe. Das empfohlene Ausbreitmaß ist
daher in Abhängigkeit des Verdichtungsverfahrens entsprechend anzusetzen. Hierzu kann
auch in einem bestimmten Rahmen der w/zWert angepasst werden. Die Fasern bewirken
aber nicht nur beim Einbau vor Ort Besonderheiten, die unbedingt zu beachten sind, sondern
bereits im Mischwerk. Durch die noch relativ
unbekannte Verarbeitungsmethode des Materials Faserbeton können im TransportbetonMischwerk verschiedenste Probleme auftreten.
Der Faserbeton stellt sich hier als schwierig zu
beherrschendes Material heraus. So ist zum
Beispiel durch die Faserzugabe mit einem
wesentlich höherem Geräteverschleiß oder mit
einer deutlichen Reduktion der Förderleistung
zu rechnen.
Ausblick
Die Vielzahl der Versuche mit verschiedensten
Rezepturen hat gezeigt, dass es nicht möglich
ist, einen ausreichend robusten PP-Faserbeton
für die bergmännische Tunnelbauweise unter
Einhaltung der Vorgaben zum Fasergehalt und
zur Fasergeometrie herzustellen. Entweder wird
bei Einhaltung der Grenzdosierung des Fließmittels nicht die notwendige Konsistenz erreicht
oder der Beton ist bei Überdosierung des Fließmittels nicht mehr stabil. Somit bleibt zur Herstellung eines robusten Faserbetons nur das
Ausweichen auf andere Fasermengen und/oder
Fasergeometrien. Dies hat aufwendige Brandprüfungen zur Folge. Zudem muss beim Einsatz
des PP-Faserbetons durch die sehr hohen
Fließmitteldosierungen immer der deutlich höhere Schalungsdruck berücksichtigt werden.
PP-Faserbeton für den Tunnelbau
Ziel / Nutzen
• Entwicklung eines robusten PP-Faserbetons für die bergmännische Tunnelbauweise
• Identifizieren von Auswirkungen unterschiedlicher Fasermengen und Fasergeometrien
Mögliche Anwendung
•Tunnelbau
• Hochfester Beton im Hochbau
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Marcus Walz
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: De Nord / International / RU, Betontechnologie International (BTI)
Projektleitung
Torsten Dölle
Bearbeitung
Andre Langeborg
interner Bericht
Ausbreitmaß in cm
70
28 I 29
AUF
EINEN
BLICK
 Einbau von Polypropylen-Faserbetonen am
Bauvorhaben Bühltunnel /
Casting of Polypropylene
fibre concrete at the
Bühltunnel project
Dieses Projekt hat das Ziel die maßgeblichen
Eigenschaften des Faserbetons am Beispiel
vom Bauvorhaben Bühltunnel zu identifizieren
und den damit verbundenen Prüfumfang zu
optimieren. Mit den gewonnenen Erkenntnissen
wird ein Konzept zur Qualitätssicherung entwickelt. Diese Vorgehensweise gewährleistet
einen reibungslosen Betonierablauf mit gleichbleibend hoher Betonqualität. Die Erfassung der
Schwankungen der Frischbetoneigenschaften
und deren Einfluss auf die Festbeton- und Bauteilqualität sind ein wichtiger Bestandteil dieses
Konzeptes. Nach Abschluss des Bauvorhabens
werden die durchgeführten Prüfungen und
Prüfhäufigkeiten technologisch und wirtschaftlich bewertet, um weitere Optimierungen für
künftige Projekte ableiten zu können.
 Ausbreitversuch
Polypropylen-Faserbeton /
Flow table test Polypropylene fibre concrete
genannten Richtlinie nur dann erteilt, wenn
die Abplatzungen weniger als ein Zentimeter
betragen und an keiner Stelle bis zur Bewehrung reichen.
Der Bühltunnel Siegen ist der erste Straßentunnel in Geschlossener Bauweise in Deutschland, bei dem die Innenschale mit Faserbeton
ausgeführt wird und bei dem neue Erkenntnisse
über diesen Baustoff gewonnen werden können.
Konzept zur Qualitätssicherung beim Einbau von Faserbetonen am
Bauvorhaben Bühltunnel
Fibre concrete for tunnel inner shells have high
technological requirements. The construction
project Bühltunnel required a continuously high
quality standard of concrete at all times during
the execution. To ensure this high standard of
quality, an extensive quality assurance concept
has been developed. On the one hand, the
quality assurance concept consists of the
inclusion of a new test for fibre content
determination and solidification behaviour. This
new test was included in the inspection plan. On
the other hand, the frequency of the usual tests
has been increased and evaluated from both a
technical and economic aspect. Through these
evaluations, optimisations have been achieved,
which now result in a quality assurance concept
that can be used for other construction projects,
as well.
 Mikroskopische Aufnahme vom Faserbeton /
Microscopic recording of
fibre concrete
Hintergrund
Der positive Einfluss von abschmelzenden
Kunststofffasern auf die Brandbeständigkeit von
Betonbauteilen ist vielfach untersucht und hinreichend belegt. Daher gewinnt die Zugabe von
Polypropylen-(PP)-Fasern in Deutschland immer
mehr an Akzeptanz und wird zunehmend zur
Standardbauweise im Tunnelbau werden. Faserbetone für Tunnelinnenschalen unterliegen vielfältigen, zum Teil technologisch gegensätzlichen
Anforderungen. Bei der geschlossenen Bauweise ist für den Faserbeton eine hohe Konsistenz
(Konsistenzklasse F5) gefordert, wodurch hohe
Zusatzmitteldosierungen notwendig werden.
Aufgrund dieser hohen Dosierungen werden
die Betoneigenschaften bereits durch geringe
Schwankungen in den Produktionsbedingungen,
in den Ausgangsstoffen oder der Witterung
beeinflusst. In Deutschland sind die Auswirkungen dieser Schwankungen auf die Qualität von
Tunnelinnenschalen nicht untersucht.
Letztendlich wird die durch die Zugabe der
Kunststofffasern erhöhte Brandbeständigkeit
des Betons in Brandversuchen gemäß der von
der Österreichischen Vereinigung für Beton- und
Bautechnik (ÖVBB) 2004 herausgegebenen
Richtlinie geführt. Der ÖVBB-Richtlinie zufolge
werden die entsprechenden Versuchskörper
über einen Zeitraum von 120 Minuten nach den
Vorgaben der Rijkswaterstaat (RWS) - Kurve befeuert. Eine Klassifizierung nach Beton mit erhöhter Brandbeständigkeit geprüft im Großversuch (BBG-Faserbetonklasse) wird nach der
Ziel
Die Ausschreibungen für Tunnelbauprojekte
stellen bezüglich des Faserbetons umfangreiche Anforderungen an die zu prüfenden Parameter sowie an die Prüfhäufigkeiten.
Überprüfung
Häufigkeit
Zielgröße
Konsistenz
Sichtprüfung
- jedes Fahrzeug
gemäß
Bestellung
Stand der Arbeiten
Beim Bauvorhaben Bühltunnel wurde für die
PP-Faserbetone ein umfangreicher Qualitätssicherungs-Plan zur Herstellung der Tunnelinnenschale erstellt. Dieser beinhaltet sowohl detaillierte Abnahmeprotokolle für alle Arbeitsschritte
als auch einen umfangreichen Prüfplan zur Sicherstellung einer konstant guten Betonqualität.
Berücksichtigung fanden nicht nur die Prüfanforderungen aus der Norm. Hinzu kamen auch
noch die Zusatzanforderungen des Bauherrn.
Darüber hinaus mussten aus der Sicht des Bauausführenden technologisch erforderliche Prüfungen mitberücksichtigt werden. Diese umfassten unter anderem die Konsistenzprüfung
und die Beurteilung der Frischbetonstabilität für
jedes Fahrzeug. Auch eine umfangreiche Datensammlung über die Prüfergebnisse war unabdingbar, da sich aus den ermittelten Eigenschaf-
Grenzwerte
Maßnahmen bei
Abweichung
Prüfnorm
Beton prüfen
GP P4
Temperatur
- bei ProbekörperLuft (Min/Max)
Herstellung
GP P1,
GP P4
Luft (Min/Max) - erstes Fahrzeug je
Werk
- bei ProbekörperHerstellung
Werk informieren
23°C
5°C ≤ TBeton ≤ T < 5°C
25°C
 Rücksprache
Polier
- in Zweifelsfällen
Konsistenz
Ausbreitmaß
 Erweiterter Prüfplan
für die Annahme des
Frischbetons / Enhanced
quality control plan for the
receipt of ready mixed
concrete
Mitgeltende
Unterlagen
GP P1,
GP P4
a ≥ Grenzwert
 Rücksprache
Polier
- erstes Fahrzeug je 560 mm
Werk
15°C – 18°C
530 – 590 mm
Werk informieren
590 mm
19°C – 22°C
560 – 620 mm
a ≤ Grenzwert
 FM nachdos.
- in Zweifelsfällen
600 mm
> 22°C
570 – 630 mm
a ≥ Grenzwert
 Rücksprache
Polier
Rohdichte
Fasergehalt
2 x Erstherstellung 1,4 kg/m³
1 x stetige Herstell.
je 400 m³
DIN EN 12350-5
GP P1,
GP P4,
AA 003
DIN EN 12350-6 GP P1
min 1,12 kg/m³ FG ≤ Grenzwert
mittel 1,26 kg/  Rücksprache
m³
Bauleitung
ÖVBB-Richtlinie
Erhöhter Brandschutz mit Beton
für unterirdische
Verkehrsbauwerke
GP P2,
AA 002
30 I 31
tonkühlung erforderlich. Die erhöhten Qualitätsanforderungen wurden gegenüber dem Betonlieferanten konsequent seitens der Bau- und
Projektleitung durchgesetzt. Beim Betoneinbau
ergeben sich durch den Einsatz von PP-Faserbetonen besondere Anforderungen. Der hohe
Fließmittelbedarf führt zu einem langsamen
Ansteifverhalten des Betons, wobei der Erstarrungsbeginn frühestens nach fünf Stunden
einsetzt. Bei der Nachbehandlung wurde zur
Sicherstellung einer konstanten Luftfeuchtigkeit
von über 90 % der Nachbehandlungswagen
mit einem stationärem Hochdruck-Nebelsystem
ausgerüstet.
Eindringwiderstand in N/mm2
8
6
„herkömmliche“
Rezeptur
4
PP-Faserbeton
2
0
0:00
2:00
 Vergleich des Ansteifund Erstarrungsverhaltens /
Comparison of the
stiffening and setting
behaviour of concrete
4:00
6:00
Zeitpunkt nach Herstellung des Betons in h
8:00
10:00
ten gravierende Auswirkungen auf den Bauablauf und die Konstruktion des Schalwagens ergeben können. Neben den herkömmlichen
Frischbetonprüfungen, wie die Bestimmung des
Ausbreitmaßes und der Frischbetontemperatur,
waren weitere aufwendige Prüfungen, wie zum
Beispiel Faserauswaschversuche, gefordert. Ein
zusätzliches Qualitätssicherungskonzept wurde
für die Produktionslenkung im Betonwerk aufgestellt. Die TPA GmbH veranlasste im Prüfplan
die Anhebung der Prüfhäufigkeit der Konsistenz, der Erstarrungsbeginn des PP-Faserbetons war mit Hilfe einer Penetrationsnadel zu
prüfen. Der Prüfplan sah vor, dass die Konsistenzprüfung an jedem Fahrzeug durchzuführen
ist. Dies hatte den Vorteil, dass neben der
Bestimmung des Ausbreitmaßes automatisch
auch die Stabilität des Betons geprüft wurde. Im
Zuge dieser Prüfung wurde auch immer die
Frischbetontemperatur gemessen.
Da die Laborversuche gezeigt haben, dass sich
der Erstarrungsbeginn durch die hohe Fließmitteldosierung deutlich verschieben kann, war
auch eine Prüfung zur Bestimmung der Erstarrungszeiten vorgesehen. Diese wurde täglich
durchgeführt, um Erfahrungen bezüglich der
Schwankungen des Ansteifverhaltens des PPFaserbetons bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen zu bekommen. Des Weiteren sind
zur Überprüfung der Messungen mit der Penetrationsnadel Temperaturfühler im Bauwerk eingebaut worden, um die entstehende Hydratationswärme zu bestimmen. Zur Kontrolle des
Fasergehaltes war ein Auswaschversuch vorgeschrieben. Auf Wunsch des Bauherren wurde
zudem täglich der Luftporengehalt und der w/zWert kontrolliert. Diese in hohem Umfang notwendigen Prüfmaßnahmen erfordern es, dass
ein ausführlicher Qualitätssicherungsplan erstellt
wird, in dem sämtliche durchzuführende Prüfungen sowie die Maßnahmen bei Nichteinhaltung
der geforderten Grenzwerte detailliert und übersichtlich festgehalten werden.
Zur Qualitätssicherung war unter anderem die
Installation einer Scherbengleisanlage zur Be-
Fazit
Die Faserauswaschversuche haben gezeigt,
dass der erforderliche Fasergehalt nie wesentlich unterschritten wurde. Die festgestellten
Schwankungen scheinen einen verfahrensbedingten Charakter zu haben, sodass der Nutzen
dieses Versuches als zweifelhaft zu beurteilen ist.
Marginale Schwankungen der Rohdichte und
des Luftporengehaltes sind als unkritisch zu bewerten, da beim Bauvorhaben Bühltunnel kein
Einfluss dieser Parameter auf die Qualität der
Innenschale erkennbar war. Jedoch kann nach
den Erkenntnissen der TPA eine schwankende
Qualität der Fasern zu einem deutlichen Lufteintrag führen, weshalb die Prüfung des Luftporengehaltes als sinnvoll zu betrachten ist. Konsistenz und Stabilität des Frischbetons sind die
maßgebenden Parameter zur Sicherstellung der
Qualität der Betonbauteile; sie bedürfen einer
genauen Prüfung.
In der Konsequenz sind Lieferungen mit Kennwerten außerhalb der vorgegebenen Grenzen
konsequent zurückzuweisen.
Die Datensammlung zum Ansteifverhalten des
Faserbetons zeigt nur geringe Schwankungen
auf. Jedoch hat ein deutlich verzögertes Ansteifverhalten einen wesentlichen Einfluss auf
den entstehenden Schalungsdruck und damit
auf die Betonierdauer und infolgedessen auf
die Konstruktion der Schalwagen bei Faserbetoninnenschalen. Bei der Konstruktion der
Schalung müssen diese Auswirkungen bei
der Ablaufplanung und der Kalkulation berücksichtigt werden. Die Ausschalfestigkeit kann
durch die Auswahl eines optimalen ZementZusatzmittel-Systems sichergestellt werden,
sodass es zu keinen Verzögerungen im Bauablauf kommt.
Qualitätssicherung beim Einbau von PP-Faserbeton
Ziel / Nutzen
• Entwicklung eines Qualitätssicherungskonzeptes zum Einbau von PP-Faserbetonen
• Erfassung der Schwankungen der Frischbetoneigenschaften von PP-Faserbetonen und deren Einfluss
auf die Festbeton- und Bauteilqualität
• technologische und wirtschaftliche Bewertung der durchgeführten Prüfungen und Prüfhäufigkeiten
Mögliche Anwendung
•Tunnelbau
• Hochfester Beton im Hochbau
• baulicher Brandschutz von Betonbauteilen
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Marcus Walz
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: Betontechnologie International (BTI); UB Tunnelbau 2I: Tunnelbau IU (Ed. Züblin AG)
Projektleitung
Torsten Dölle, Yves Grebing
Bearbeitung
Andre Langeborg
10
32 I 33
AUF
EINEN
BLICK
 Anwendung von
hochfesten Betonen im
Hochhausbau / Application
of high performance
concretes at high rise
buildings
Due to the high binder and the necessarily
low water contents, the viscosity of the fresh
high performance concrete will essentially
grow. This has an impact on the pumpability.
The pumpability of high performance concrete
gets more important for high rise buildings,
because there are long vertical pumping
distances. Hence, this study reveals possible
factors for creating the concrete composition to
improve the pumpability of high performance
concretes.
Hintergrund
Im Hochhausbau werden verstärkt hochfeste
Betone im Bereich von Stützen und Kernwänden bis in die obersten Stockwerke benötigt.
Bei großen Betonkubaturen ist in den meisten
Fällen ein Einbau mittels Krankübel technisch
und wirtschaftlich nicht mehr umsetzbar. Die
Einbauhöhen würden eine zu lange Spielzeit des
Krankübels ergeben. Ein einwandfreier Einbau
und eine ausreichende Vernadelung von Schütt-
 Anpassung von Betonrezepturen bei hochfesten
Betonen zur Sicherstellung
der Pump- und Verarbeitungseigenschaften /
Adjustment of the concrete
mix design of high
performance concrete
regarding pump process
and workability time
lagen mittels Innenrüttlern kann dann zeitlich
nicht mehr gewährleistet werden. Demzufolge
ergeben sich immer häufiger Anforderungen
an die Pumpbarkeit von hochfesten Betonen.
Hochfeste Betone weisen generell hohe Bindemittelgehalte auf. Der Wasserzementwert liegt
bei hochfesten Betonen in der Regel deutlich
unter 0,40. Daher werden verstärkt Fließmittel
der neuen Generation, sogenannte PCE-Fließmittel (auf Polycarboxylatether-Basis), mit hohen
Dosiergehalten eingesetzt. Damit wird eine ausreichende Verarbeitungsfähigkeit des Frischbetons gesichert. Dies hat zur Folge, dass hochfeste Betone gegenüber Normalbetonen eine
höhere Viskosität aufweisen. Diese „Klebrigkeit“
wird zusätzlich durch die Zugabe von Mikrosilika verstärkt. Die auftretende „Klebewirkung“
des Frischbetons erschwert allerdings massiv
den Pumpvorgang. Im Ingenieurhochbau treten
vermehrt Anforderungen an Pumpstrecken von
größer 100 Metern für hochfeste Betone auf.
Ziel
Ziel ist es, technisch die Robustheit des Frischbetons beim Pumpprozess zu erhöhen und die
Wirtschaftlichkeit von hochfesten Betonen zu
verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen, werden
die Parameter, die einen Einfluss auf die Pumpbarkeit von hochfesten Betonen haben, gezielt
auf den jeweiligen Anwendungszweck im Hochbau im Vorfeld der Baumaßnahme angepasst.
Stand der Arbeiten
In ersten Laboruntersuchungen wurde die Viskosität von Ersatzmörtelsystemen mittels Viskomat bestimmt, um durch eine geeignete Auswahl an Zement und Betonzusatzstoffen die
Viskosität zu reduzieren. Dadurch kann eine
zielsichere Aussage zur Pumpbarkeit des hochfesten Betons bereits im Vorfeld getroffen werden. In weiteren Laborversuchen wurden im
Vorfeld die Erstarrungszeiten des hochfesten
Betons bei unterschiedlichen Frischbeton- und
Umgebungstemperaturen ermittelt. Durch die
Optimierung der Bindemittelzusammensetzung
kann eine ausreichend lange Verarbeitungszeit erzielt werden. In Abhängigkeit der Pumpstrecken muss die Frischbetonkonsistenz von
hochfesten Betonen an den Bauablauf beziehungsweise an die entsprechenden Bauteile
angepasst werden. Um den Konsistenzverlust
infolge des Pumpweges zu berücksichtigen,
wird bei langen Pumpstrecken ein ausreichendes Vorhaltemaß im Bereich der Frischbetonkonsistenz gewählt. Durch hohe Pumpendrücke
und zusätzlicher Reibung des Frischbetons an
der Rohrwandung kommt es insbesondere bei
langen vertikalen Pumpstrecken zu einem Anstieg der Frischbetontemperatur und damit zu
einer Verringerung der Frischbetonkonsistenz
am Ende der Förderleitung.
 Betonpumpe mit Rundverteiler im Hochhausbau /
Concrete pump with round
distributer for high rise
buildings
Ausgangstemperaturen eine entscheidende
Rolle hinsichtlich der Pumpbarkeit von hochfesten Betonen. Es ist durch Vorversuche im
Labor möglich, hochfeste Betone aufgrund
ihrer Bindemittelzusammensetzung bezüglich
der Pumpbarkeit zu optimieren und so eine
Vorauswahl der Zusammensetzung zu treffen.
Erfahrungen aus dem Ingenieurhochbau zeigen,
dass insbesondere bei der Installation von Pumpleitungen und Pumpstrecken größer 100 Metern
die Viskosität des Betons entscheidend für
einen zielsicheren Pumpprozess ist.
Fazit
Neben der reinen Betonzusammensetzung
spielen Viskosität, Frischbetonkonsistenz und
Ziel / Nutzen
• technologische Optimierung von hochfesten Betonen beim Pumpvorgang
• technische und wirtschaftliche Optimierung von hochfesten Betonen
Mögliche Anwendung
• hochfeste Betone im Ingenieurhochbau
Anforderungen • erforderliche Betonfestigkeitsklasse C80/95 / massige Wandkonstruktion
• pumpbar mittels Autopumpe
Förderung
intern
Betonzusammensetzung TBW
Projektkoordination
Dr. Marcus Walz
Projektlaufzeit
seit Januar 2010
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04, Betontechnologie International (BTI)
Bearbeitung
Markus Pötz
interner Bericht
CEM I 52,5R
Betonzusammensetzung optimiert
81 % v. BM
CEM II B-S 42,5N
CEM III/A 32,5N
19 % v. BM
Flugasche
w/zeq-Wert
0,32
CEM I 52,5R
27 % v. BM
CEM II B-S 42,5N
64 % v. BM
CEM III/A 32,5N
Flugasche
9 % v. BM
w/zeq-Wert
0,32
34 I 35
AUF
EINEN
BLICK
Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, eine
hochstandfeste Asphaltdeckschicht mit großer
Verformungsbeständigkeit bei hoher Temperatur, ausreichendem Relaxationsvermögen bei
niedriger Temperatur und guter Affinität zu entwickeln, die mit ähnlichen oder besseren Eigenschaften ausgestattet ist als ein Asphalt, der auf
PmB 10 / 40-65 A NV basiert.
Stand der Arbeiten
Seit Beginn des Projektes wurden unterschiedliche Asphaltmischgüter mit herkömmlich polymermodifizierten Bitumen (PmB), Sonderbitumen
und polymermodifizierten Bitumen mit Additiven
hergestellt und durch unterschiedliche Methoden auf ihre Hochstandfestigkeit und Kälteflexibilität hin untersucht. Da die herkömmlichen Asphaltdeckschichtarten Splittmastixasphalt
(SMA) und Asphaltbeton Beanspruchungen aus
Industrie- und Schwerlastverkehr nicht dauerhaft standhalten, wurden optimierte Asphaltmischgutkonzepte mit den Vorteilen sowohl des
Splittmastixasphaltes als auch des Asphaltbetons entworfen, sodass ein Teil der Kräfte durch
erhöhten Grobkornanteil und ein anderer Teil
der Kräfte über steifen Mastix aufgenommen
werden. Das Schieben infolge der Horizontalkräfte des splittreichen Asphaltbetons soll durch
eine gute Einbettung der Grobkörner in den
steifen Mastix mit höherem Feinkornanteil erschwert werden. Hierzu wurde eine splittreiche
Sieblinie in mehreren Schritten angepasst und
die optimale Additiv-Zugabemenge in Kombination mit herkömmlichem polymermodifiziertem
Bitumen PmB 25 / 55-55A zur Herstellung eines
hochstandfesten Bindemittels ausgearbeitet.
Jede Mischung wurde mittels performanceorientierten Prüfungen hinsichtlich asphalttech-
Hochstandfeste Asphaltdeckschicht DAsphalt® D HS
 Vergleich der Eigenschaften des hochstandfesten
Asphaltes / Comparison
of performance properties
of high stable asphalt
Asphalt pavements for bus lanes, roundabouts
and industrial areas are heavily loaded by high
shear loads and punctual vertical loads. To
counteract these loads a high stable asphalt mix
by the use of special binders (PmB 10/40-65
NV) can be produced. However, the barriers
in logistics and economics do not make it
feasible to produce this high stable asphalt for
small projects (< 5000 m²). Hence this study
has developed a highly stable asphalt called
“DAsphalt® 11 D HS”, which provides the same
performance when compared to the asphalt
with special binders. This has been achieved
by means of optimisation of grading and
improvement of bitumen properties. The
properties of conventional polymer modified
bitumen (PmB 25/55-55 A) at high and low
temperature have been specifically improved by
means of additional modification with adequate
polymer additives (Lucobit 1210 A / Honeywell
7686 / ROAD+). DAsphalt® 11 D HS can be
produced at all asphalt mix plants.
Standfestigkeit
Sonderbindemittel
PmB 10/40-65 A NV
PmB 25/55-55 A
Kälteverhalten
Tragfähigkeit
Hintergrund und Zielsetzung
Bereits in der Konzernbroschüre Forschung,
Entwicklung, Innovation – Projekte 2012 / 2013,
S. 28 / 29 wurde über die Entwicklung von
Asphalttragschichten mit erhöhter Lebensdauer
für PPP-Projekte berichtet. Die Untersuchungen
wurden nun für Asphaltflächen mit multifunktionaler Beanspruchung konkretisiert. Industrieflächen, Kreisverkehre und Busbuchten sind aufgrund ihrer Geometrie und Nutzungsart durch
kanalisierten und langsam fahrenden Verkehr
mit sehr hohen Schub-, Horizontal- und Vertikalbeanspruchungen belastet. Zudem werden
Industrieflächen durch Industriefahrzeuge (LKW,
Stapler und Hubwagen) multifunktional genutzt,
diese beanspruchen die Verkehrsflächen sehr
unterschiedlich. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass durch die Verwendung von Sonderbindemittel PmB 10 / 40-65 A NV hochstandfeste
Asphalte für derartig stark beanspruchte Flächen
hergestellt werden können. Allerdings erschweren
logistische wie auch wirtschaftliche Aspekte die
Verwendung dieses härteren polymermodifizierten Sonderbitumens für Kleinbaumaßnahmen.
Verdichtbarkeit
Lagerung und
Handling an der
Asphaltmischanalge
Preiserhöhung
je Tonne
Asphalt [€]
++
0
+
0
0
4,00 – 6,00
0
+
0
+
+++
0,00
PmB 25/55-55 A + Lucobit
++
+
+
+
++
5,00
PmB 25/55-55 A +
Honeywell
++
+
+
++
+
7,00
PmB 25/55-55 A + ROAD+
+
++
+
0
++
3,00
DAsphalt®
nologischen Eigenschaften untersucht und im
Vergleich zu den Varianten mit konventionell
modifiziertem Bitumen und dem Sonderbitumen
ausgewertet.
Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass
das entwickelte hochstandfeste Asphaltdeckschichtmischgut DAsphalt® 11 D HS gleichwertige oder bessere Eigenschaften hat, als ein
mit dem hochviskosen Sonderbitumen PmB
10 / 40-65 A NV hergestellter Asphalt. Darüber
hinaus lässt sich diese Variante deutlich besser
verdichten. Unter Berücksichtigung der Performance-Eigenschaften und der Wirtschaftlichkeit schneidet die hochstandfeste Variante mit
PmB 25 / 55-55 A + Additiven Honeywell oder
mit Lucobit am besten ab.
Mit den herausragenden Laborergebnissen
konnten mehrere Auftraggeber überzeugt werden, sodass DAsphalt® 11 D HS bereits auf
Industrieflächen und Kreisverkehren eingebaut
wurde. Die ersten Erfahrungen in situ bestätigen
die Laborergebnisse.
Ausblick
Der neu entwickelte hochstandfeste Asphalt
stellt nicht nur eine Alternative zu Asphaltmischgut mit Sonderbitumen PmB 10 / 40-65 A NV
dar, sondern wird längere Nutzungsdauern und
weniger Erhaltungsmaßnahmen in Bereichen
wie Kreisverkehren, Industrieflächen und Busbuchten zur Folge haben. Darüber hinaus kann
dieses Mischgut an fast allen Asphaltmischanlagen mit vorhandenen Ausstattungen hergestellt werden.
DAsphalt® D HS
Ziel / Nutzen
• hochstandfester Asphalt
• Kleinmengenproduktion ohne zusätzliche logistische und wirtschaftliche Hürden
• langlebigere Asphaltdeckschichten
Mögliche Anwendung
•Kreisverkehre
•Busbuchten
•Industrieflächen
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Norbert Simmleit
Partner
UB VWB Deutschland 6H: Köln / Düsseldorf DE (STRABAG AG, Deutsche Asphalt GmbH)
Projektlaufzeit
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: DE Nord / International / RU
Projektleitung
Dr. Pahirangan Sivapatham
Bearbeitung
Hülya Sacihan
AUF
EINEN
BLICK
36 I 37
 Asphalteinbau /
Bituminisation
 Fräsen der Asphaltdeckschicht / Milling of
pavement
Herstellung des Asphaltmischgutes
Sowohl vor und während der Aufbereitung des
Asphaltgranulates wurden labortechnische Untersuchungen durchgeführt. Als Mischgut kam
ein Splittmastixasphalt, SMA 8 Hmb zur Anwendung. Aufgrund der Aufbereitung und Homogenisierung des Asphaltgranulates konnte somit
folgende Mischgutzusammensetzung nach dem
Maximalrecyclingverfahren gewählt werden:
• 90 M.-% 11 RA 0/8 Asphaltgranulat Veddeler
Damm
• 10 M.-% 5/8 Rhyolith
• 7 kg/to Additivkombination
Die Produktion an der Asphaltmischanlage
erfolgte wie nachfolgend beschrieben:
•Erhitzung der Gesteinskörnungen auf ca.
200 °C in der Trockentrommel
• Dosierung des Asphaltgranulates über drei
Doseure zur besseren Homogenisierung
• Erwärmung des Asphaltgranulates auf ca.
140 °C in der Paralleltrommel
• Dosierung der Additivkombination über den
Behälter der Bindemittelwaage
Maximale Zugabemenge von Asphaltgranulat im Asphaltmischgut –
Maximalrecycling
The use of recycled asphalt has positive monetary
impacts and also preserves environmental
resources. Hence the higher the recycling rate
of asphalt the better the positive impacts will be.
To achieve high recycling rates a regenerative
compound has been added into the asphalt
granulate of the recycled material. The final
mixture, i.e. asphalt with a high recycling rate,
has been tested on the Veddeler Damm Street
in Hamburg. The preparation of the recycled
asphalt and new asphalt as well as the mixture
of the regenerative compound has been
undertaken by the Deutsche Asphalt GmbH
located in the district Peute in Hamburg.
Durability tests have been conducted to analyse
the applicability of this new asphalt mixture. The
results show that there have been no negative
impacts on quality even when the proportion of
the recycled asphalt has been increased by up
 Aufbereiten des
Fräsgutes / Recycling of
milling material
to 90%. Additionally, it has also been identified
that the produced asphalt is more resistant
against a decline in temperature. The process of
producing asphalt with such high recycling rates
has been labelled “Maximalrecycling”.
Ziel
Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Erhöhung der Wiederverwendungsrate von Asphaltgranulat im Asphaltmischgut unter Verwendung
des ausgebauten und homogenisierten Fräsgutes. Dabei werden sogenannte Rejuvenatoren
(Verjüngungsmittel) oder Additivkombinationen
eingesetzt, welche das gealterte Bitumen im
Asphalt reaktivieren und eine Erhöhung der
Standfestigkeit bewirken.
Potenzial
Die Wiederverwendung von Ausbauasphalten
ist nicht nur hinsichtlich des Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) zur Ressourcenschonung
notwendig, sondern auch aus wirtschaftlicher
Sicht sinnvoll. Neben den technischen Voraussetzungen der Asphaltmischanlagen ist die
Wiederverwendungsrate von der Qualität des
Asphaltgranulates abhängig. Hier ist der Erweichungspunkt Ring und Kugel von entscheidender Bedeutung. Eine Möglichkeit die Wiederverwendungsrate des Asphaltgranulats zu erhöhen
ist die Zugabe eines Regenerierungsmittels.
Über diese Thematik war schon in früheren
Konzernbroschüren (2010 / 2011, S. 70 – 71 und
2012 / 2013, S. 30 – 33) berichtet worden.
Projekt
Im Auftrag der Hamburg Port Authority erfolgte
die Sanierung des Veddeler Damms, eine der
durch Schwerlastverkehr hochfrequentiertesten
Straßen in Hamburg. Der zu sanierende Straßenabschnitt weist eine Länge von rund 1.100 m
auf. Die vorhandene Deckschicht aus Splittmastixasphalt wurde auf der Nordseite 4,0 cm
tief und auf der Südseite 3,5 cm tief abgefräst.
Das gewonnene Fräsgut wurde zum Asphaltmischwerk transportiert und dort zur weiteren
Verwendung aufbereitet und klassifiziert. Es
kam ein Verfahren zum Einsatz, welches eine
nahezu 100 %-ige Wiederverwendung des ausgebauten Fräsgutes vorsieht. Dieses Verfahren
basiert auf der Zugabe einer Additivkombination
aus speziellen Fischer-Tropsch-Wachsen und
additivierten Ölen.
38 I 39
Nach Zugabe der Gesteinskörnung und des
Asphaltgranulates wurde die Additivkombination
in den Mischer gedüst. Gegenüber herkömmlich
produziertem Splittmastixasphalt war die Nachmischzeit um 30 Sekunden je Charge höher, um
ein optimal homogenisiertes Mischgut zu gewährleisten.
Einbau der Versuchstrecke
Der Splittmastixasphalt SMA 8 Hmb wurde auf
der Versuchstrecke mit einem Straßenfertiger
mit einer Breite von ca. 3,50 m eingebaut und
mit zwei Tandemvibrationswalzen (ca. 12 t) verdichtet. Es wurden hohe Verdichtungsgrade
erzielt, die auf eine gute Verdichtungswilligkeit
des Asphaltmischgutes schließen lassen.
Fazit Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass die
asphalttechnologischen Eigenschaften durch
Maximalrecycling mindestens gleichwertig sind.
Durch die optimale Aufbereitung und mit der
Zugabe einer geeigneten Additivkomponente
konnten bis zu 90 % Ausbauasphalt in einer
Splittmastixasphaltdeckschicht wiederverwendet werden.
Geplant ist, weitere Versuche hinsichtlich der
Dauerhaftigkeit durchzuführen.
Maximalrecycling von Asphalt
Ziel / Nutzen
• Erhöhen der Wiederverwendungsrate von Asphaltgranulat im Asphalt
• Schonung von Ressourcen
•Wirtschaftlichkeit
Mögliche Anwendung
• in allen Asphaltschichten
Förderung
Freie und Hansestadt Hamburg (FHH), Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt
Projektkoordination
FHH
Projektlaufzeit
April 2013 bis September 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: DE Nord / International / RU; UB VWB Deutschland 6H: (Deutsche Asphalt GmbH)
Projektleitung
Thomas Sikinger
Bearbeitung
Thorsten Krawetzki, Riccardo Michatz
AUF
EINEN
BLICK
40 I 41
Tastatur erfolgen. Ein zuvor mittels STRAtakt
geplantes Projekt lässt sich entweder über
einen USB-Stick oder über das Internet direkt
in den Fertiger-Terminal laden. Der Lieferschein
des aktuellen Transports wird in eine Papierlade
gelegt und mittels einer eingebauten Kamera
fotografiert. Durch optische Texterkennung und
können mit der kennzeichenbasierten LKWAuswertung Aussagen über die Zuverlässigkeit
der Transporte getroffen werden. Die Ergebnisse
aus der IST-Aufnahme werden nach Beendigung des Einbaus in das bestehende STRAtakt
Projekt serverseitig abgelegt und stehen damit
jederzeit online und zentral zur Verfügung.
 Standardansicht am
Fertiger-Terminal:
eingebaute LKW Fuhren
(grün), derzeit eingebaute
LKW Fuhren (gelb), LKW in
Warteposition (rot) /
Standard view of the
Finisher-Terminal: built in
truck loads (green),
building in truck loads at
the moment (yellow), truck
is in waiting position (red)
Verwendung einer OCR-Schablone ist die Software in der Lage, alle einbaurelevanten Daten
des Lieferscheines auszulesen und zu dokumentieren.
Der Anwender kann den gesamten Einbautag
analysieren und erhält aktuelle Hochrechnungen
und Prognosen über den noch zu leistenden
Einbau. Störungen und Einbauunterbrechungen
können jederzeit am Fertiger-Terminal eingegeben und mitprotokolliert werden. Länger andauernde Einbauzeiten werden anhand von Verzögerungszeiten dokumentiert. Dem Anwender
steht eine Reihe von Auswertungen zur Verfügung. Anhand der Taktlinie lässt sich zum
Beispiel die Planung und der erfolgte Einbau
einfach und übersichtlich vergleichen. Ebenso
Fertiger-Terminal: Automatisierte Erfassung der IST-Situation beim
Asphalteinbau
Finisher-Terminal: Automated recording of the current situation in asphalt paving
 LKW Auswertung am
Fertiger-Terminal / Truck
analysis of the FinisherTerminal
Finisher-Terminal is an add-on to STRAtakt
and belongs to the LEAN Construction Asphaltmethodology. The aim of the Finisher-Terminal
is to record the current situation of the asphalt
paving process. This is achieved through
recording all relevant data from the asphalt
delivery notes. This data provides details about
the installation progress and the asphalt mix
transports. Hence the supply, pavement and
quantity of the asphalt will be analysed in real
time. The comparison between the expected
(STRAtakt) and current situation (Finisher-Terminal)
allows the identification of quality deficiencies,
schedule delays, and potential cost increases.
Hintergrund
STRAtakt ist ein webbasiertes Planungswerkzeug, das der automatischen Fahrplanerstellung
für den Asphalteinbau dient. STRAtakt ermittelt
jede einzelne Fuhre zeitgenau und sorgt dafür,
dass alle Prozessbeteiligten (Asphaltpolier, Mischmeister und LKW-Fahrer) in den Taktkarten dargestellt werden. Die Anwendung von STRAtakt
reduziert Standzeiten und steigert damit die
Effizienz beim Asphalteinbau. Um diese vorangegangene STRAtakt-Planung (SOLL) mit dem
realen Einbau auf der Baustelle vergleichen zu
können (IST), wurde das Fertiger-Terminal entwickelt. Mit den aufbereiteten Lieferscheindaten
erfolgt eine SOLL / IST-Gegenüberstellung. In
weiterer Folge kann auf eventuelle Abweichungen sofort reagiert und gegengesteuert werden.
Ziel
Das Ziel des Fertiger-Terminals ist die automatisierte Erfassung der IST-Situation beim
Asphalteinbau. Dafür werden alle relevanten
Informationen der verschiedenen Lieferscheine
digitalisiert und erfasst. Die Auswertungen der
zeitlichen Anlieferungen, die Einbauleistung und
die Menge des eingebauten Asphaltmischguts
stehen anschließend am Fertiger-Terminal in
Echtzeit zur Verfügung.
Ergebnis
Der Fertiger-Terminal wird über ein eingebautes
Touch-Display bedient. Die Eingabe von Werten
kann alternativ auch über die eingebaute
Ausblick
Im Zuge des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses wird bereits an der nächsten Version
des Fertiger-Terminals gearbeitet. In naher Zukunft werden die Daten des Lieferscheins an der
Mischanlage auf einen RFID Tag am LKW geschrieben, und auf der Baustelle vom Terminal
kontaktlos und vollautomatisch gelesen und
verarbeitet. Es werden Sensoren zum Einsatz
kommen, die sowohl die tatsächlich eingebaute
Fläche ermitteln, als auch die Temperatur des
Asphaltmischgutes und die Schichtdicke messen und protokollieren. Alle dafür notwendigen
Sensoren werden am Fertiger fest installiert und
über ein eigenes System miteinander vernetzt.
Asphaltbox
Ziel / Nutzen
• Dokumentation und Auswertung des IST-Zustandes beim Asphalteinbau in Echtzeit
• zeitnahe Korrekturmöglichkeiten
• Erkennen von Optimierungspotenzial
• detaillierte Aufzeichnung für Rechnungsprüfungen
Mögliche Anwendung
• Linien- oder Flächenbaustellen
• Einbau von Asphaltmischgut
• Einbau jeglicher Schüttgüter
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Januar 2012
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: LEAN Construction RR
Projektleitung
Mario Gasser, Christoph Schmidberger
Bearbeitung
Thomas Baierl, Christoph Schmidberger
• Deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 005 186 – Schutzrecht angestrebt
• Europäische Patentanmeldung EP 13 001 265 – Schutzrecht angestrebt
AUF
EINEN
BLICK
 Fertiger-Terminal /
Finisher-Terminal
 Asphaltierung auf
der A4 Brzesko –
Wierzchosławice in Polen /
Asphalting at the A4
Brzesko – Wierzchosławice
in Poland
 Asphalteinbau /
Asphalting
wertiges Einbauergebnis erreicht. In 5 ½ Monaten wurden insgesamt 354.000 t Asphalt eingebaut – und die Stillstandskosten von den üblichen 15 % des Frachtkostenanteils auf 2 %
reduziert.
Dieser Projekterfolg soll in andere Projekte
übertragen werden: Derzeit wird im nächsten
Abschnitt der Autobahn A4 zwischen Krzyż und
Dębica ebenfalls nach der LC-Asphalt-Methode
gebaut. Das Tool STRAtakt und der tägliche
SOLL- und IST-Vergleich gehören zum Baualltag.
Dabei kommen die nun serienreifen FertigerTerminals der Fertiger-Terminals (s. Bericht S.
40 / 41) zur Anwendung, die die Bauleistung –
Asphalteinbau und Taktung der Materialanlieferung – permanent in Echtzeit dokumentieren.
Mit den Auswertungen der Dokumentation kann
die exakte Planung des nächsten Einbautages
angepasst werden.
LEAN Construction asphalt method successfully implemented in Poland
LEAN Construction Asphalt is a method to head
the asphalt placing process. Main targets are the
continuous improvement of the added value and
the continuous elimination of dissipation. Through
LC Asphalt the strengths, weaknesses and weak
spots will be visible during the asphalt placing.
The development of the LEAN Construction
Asphalt Method has been described in previous
publications of this Journal. In the issue
2010 / 2011, the theoretical and conceptual
background has been elaborated. A practical
case study of a construction project in
Germany has been presented in the subsequent
issue 2011 / 2012. The success of the LEAN
Construction Asphalt Method has resulted in
a rapid expansion. Meanwhile, the method has
also been implemented abroad, in Poland. It can
be concluded that the LEAN Construction
Asphalt Method is applicable in any country
within Europe.
Hintergrund
In der Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte 2010 / 2011, S. 92 / 93,
wurden die theoretischen Grundlagen der LEAN
Construction Asphalt Methode (LC-AsphaltMethode) erläutert. In der Ausgabe im Jahr
2012 – Projekte 2011 / 2012, S. 82 / 83, erschien
dann die Präsentation eines Praxisbeispiels aus
Deutschland. Der LEAN-Gedanke ist jedoch
nicht nur auf den deutschsprachigen Raum
begrenzt – so kann nun von der Anwendung
der Methode im Verkehrswegebau in Polen berichtet werden: Zunächst war im Jahr 2012 das
Autobahnprojekt A4 Brzesko – Wierzchosławice
mit dem LEAN-Gedanken begleitet worden,
derzeit kommt die LC-Asphalt-Methode auf
dem Bauabschnitt A4 Krzyż – Dębica zur Anwendung.
Das Projekt
Der Abschnitt der Autobahn A4 Brzesko –
Wierzchosławice ist rund 20 Kilometer lang,
der Vertragswert war ca. 135 Millionen Euro.
Die Herausforderung für den Fachbereich Bau
Prozess Management lag darin, die LEAN Kultur
in einem ersten Schritt dem polnischen Führungspersonal zu vermitteln. Alle am Asphalteinbau beteiligten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter – Bauleitung, Mischanlagenleitung und
die Transportorganisation – wurden zum Thema
LEAN Construction Asphalt (LC Asphalt) geschult. Während der Baumaßnahme wurde das
Baustellenteam in situ unterstützt.
Die Akzeptanz auf der Baustelle stellte sich schnell
ein: Die Taktung der Transporte und Einbauprozesse wurde – trotz anfänglicher Skepsis – akzeptiert und effektiv umgesetzt. Die LKW-Fahrer
stellten fest, dass sowohl bei der Beladung des
Mischguts an der Mischanlage als auch beim
Abladen auf der Baustelle keine Wartezeiten
entstehen und damit die Zahl der täglichen
Fahrten zunimmt.
Infolge der kontinuierlichen Materialanlieferung
konnte im Bauablauf ein gleichmäßiger Arbeitsfluss entstehen, Stillstandskosten wurden minimiert und auch die oft vorkommende „Rudelbildung“ wurde weitgehend eingeschränkt.
Insgesamt hat das Team eine höhere Tagesleistung erzielt und ein durchweg qualitativ hoch-
Von September bis Ende Oktober 2013 wurden
in den Tag-Schichten 81.000 t Asphalt eingebaut und die Stillstandskosten der LKW weiter
auf 0,04 % gesenkt. Seit November erfolgt der
Asphalteinbau im Mehrschichtbetrieb. Allein im
Zeitraum März bis Ende Mai 2014 wurden auf
dem Abschnitt der Autobahn A4 Krzyż-Dębica
106.000 t Asphaltmischgut eingebaut. Die Stillstandskosten des Transports wurden bedeutend reduziert und betrugen nur 0,19 % der gesamten Transportkosten.
Eine konsequente Planung und Anwendung der
LC Asphalt Methode gemeinsam mit technischen Verbesserungen an der Mischanlage in
Tarnów führten auch zu einem sinkenden Energieverbrauch. Im Vergleich zu den Kalkulationsannahmen wurden bislang 250.000 EUR an
Heizöl und Kohlenstaub eingespart. Nach
Meinung der Mitarbeiter verläuft Dank der
LC-Asphalt-Methode die Arbeit insgesamt
wesentlich ruhiger und effektiver.
Ergebnis und Ausblick
Das Baustellenteam war zunächst in der Initiierungsphase skeptisch. Diese Skepsis legte sich
dann während der Umsetzung, als die ersten
Erfolge sichtbar wurden. Mittlerweile gehören
die LEAN Construction Asphalt Methode und
STRAtakt zum Alltag des Baustellenteams. Die
Ergebnisse aus diesem Projekt geben einen
Hinweis darauf, dass der LEAN Gedanke unabhängig vom länderspezifischen Kontext in Europa eingeführt werden kann.
LC-Asphalteinbau in Polen
Ziel / Nutzen
• gleichmäßiger, kontinuierlicher Asphalteinbau
• Erhöhung der Einbauleistung
• genaue Übersicht und Kontrolle über Bauablauf während des Einbaus
• einfache und sichere Verbrauchskontrolle
• kontinuierliche Auslastung der Mischanlage
• Reduzierung von Standzeiten
• Sicherung der Einbauqualität
• ruhiges Arbeiten und dadurch bessere Arbeitsatmosphäre
• Verbesserung der Kommunikation aller Prozessbeteiligten
• Implementierung des LEAN Gedankens im Konzern
• Erkenntnisse hinsichtlich Universalität der LC-Asphalt-Methode
Mögliche Anwendung
• Baumaßnahmen im Verkehrswegebau
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Oktober 2011 bis Juli 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: Bau Prozess Management; UB Polen 6Q: Südwest PH
Projektleitung
Pawel Lochnicki
Bearbeitung
Piotr Cofala, Wojciech Kropacz, Pawel Lochnicki, Maciej Spychalski
AUF
EINEN
BLICK
42 I 43
44 I 45
• Anwendung der RFID-Technologie auf einer
Baustelle beim Einbau von Gipskartonständerwänden. Hierzu wird die RFID-Technologie mit den Daten eines Multi-Modells
aus iTWo gekoppelt. Das zugrundeliegende
5D-Modell bildet die Grundlage für die bidirektionale Anbindung der zentralen (RFID)Datenbank.
Stand der Arbeiten
Der Videofilm zur Darstellung der unterschiedlichen Prozessabläufe und Einsatzmöglichkeiten der RFID-Technologie für die Baubranche ist
fertiggestellt. Der Film wurde auf der Baustelle
Meandris in Frankfurt gedreht und kann unter
www.rfidimbau.de oder auf YouTube gesehen
werden.
Darüber hinaus wurde der Container zur Demonstration der bisherigen Forschungsergebnisse
fertiggestellt und wird auf der Bautec 2014 in
Berlin erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.
Ab Mai 2014 ging der Container auf eine
bundesweite Roadshow, die im Züblin-Haus in
Stuttgart beginnt.
Ausblick
Auf der Züblin-Baustelle Flugfeld in Böblingen
wird die RFID-Technologie erstmals im laufenden Baustellenbetrieb getestet. Geplant ist am
Beispiel der Gipskartonständerwände die folgende Szenarien abzubilden: Logistik, Baustellenprozesse, Anbindung an das 5D-Modell
(Termin- und Kostenkontrolle) sowie gewerkübergreifende Prozessabläufe.
During the design and execution phase the
qualitative and economic success of a
construction project increasingly depends on
the appropriate use of information and
[1]
. Hence one
communication technologies reason why there are so many collaborative
activities (e.g. meetings, phone calls, emails) on
site is that the flow of information is interrupted
or no central information databank exists. For
this reason there is a demand to optimise the
flow, to decrease the costs, and to increase
the health and safety of the processes on
the construction site. To meet such challenges
in the automotive industry, radio-frequencyidentification (RFID)-technologies are applied
successfully. The overall aim of this project is
to try to benefit from the RFID-technology by
transferring it from the automotive production
plant to the construction site. To achieve this
aim the project has been divided into three
research series. In this final research series, the
theoretical results which have been previously
obtained by the involved universities will be
combined with a potentiality analysis, where the
RFID-technology will be presented to the public
by the project partners.
Hintergrund
„Der qualitative und wirtschaftliche Erfolg eines
Bauvorhabens hängt zunehmend davon ab, wie
die Akteure aus der Planungs- und Ausführungsphase es verstehen, Informations- und Kommunikationstechnik zum Erfüllen Ihrer Arbeiten einzusetzen“ [1]. Häufig treten Kollaborationen zwischen den Beteiligten auf, da kein durchgängiger
 Handlesegerät mit
RFID-Tag / Handheld
reader and RFID-tag
Informationsfluss vorliegt und eine zentrale Datenbankverwaltung fehlt. Die Automobilindustrie
wendet die radio-frequency-identification (RFID)Technologie bereits erfolgreich an, um Prozessabläufe zu optimieren, Prozesskosten zu senken
und die Produktsicherheit zu erhöhen. Das Ziel
dieses Forschungsvorhabens ist es, diese Technologie auch für die Baubranche zu nutzen. Hierfür hat die ARGE Bau Grundlagenforschungen
betrieben, um herauszufinden in welchen Prozessabläufen die RFID-Technologie angewendet
werden kann und wie die Lesbarkeit und Reichweite der RFID-Tags nach dem Einbau in Bauteilen sind. In der dritten und letzten Forschungsreihe werden die bisherigen Ergebnisse der beteiligten Universitäten zusammengeführt und die
Potenziale der RFID-Technologie für die Baubranche der Öffentlichkeit vorgestellt. Dies geschieht mit der Unterstützung der Praxispartner.
Ziele
Die dritte Forschungsreihe hat folgende Zielsetzungen:
• Zusammenführen der Applikationen, zur Demonstration der Datenflüsse
• Veröffentlichungen und Öffentlichkeitsarbeiten zur Darstellung der potentiellen Anwendungsfelder der RFID-Technologie in der Baubranche. Hierfür wurde ein Videofilm erstellt
und ein Demonstrationscontainer gebaut, um
die Forschungsergebnisse visuell und erlebbar der Öffentlichkeit vorzustellen.
• Erstellen von Standardisierungs-Regelwerken,
welche unter anderem Kennzeichnung, Klassifizierung und Datenschutz beinhalten
RFID im Bauwesen
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Optimierung von Prozessabläufen
• Senken von Prozesskosten
• Steigerung der Bauqualität
• durchgängiger Informationsfluss über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes
• zentrale Datenablage aller Prozessabläufe und eingebauten Materialien
Mögliche Anwendung
• Persönliche Sicherheitsausrüstung (PSA) – Kontrolle
• Koppelung von Lieferscheinen beziehungsweise Mengen und kaufmännischen Abrechnungssystemen
• Kontrolle des Plan-Solls (Termin, Kosten und Materialien) durch Vergleich von realen Informationen mit den
Daten eines virtuellen Modells
Förderung
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und Bundesinstitut
für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)
Projektkoordination
Bettina Luik
Partner
Bergische Universität Wuppertal, Technische Universität Dresden, Technische Universität Darmstadt,
Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V., Zentralverband des Deutschen Baugewerbes e.V.,
Ed. Züblin AG, Streif Baulogistik GmbH, ALHO Systembau GmbH, pco Personal Computer Organisation
GmbH & Co. KG, Cichon + Stolberg Elektroanlagenbau GmbH (C+S), CWSM GmbH Software Solutions,
RIB Software AG, Asta Development GmbH, innoTec GmbH, IDENTEC SOLUTIONS AG, 2G Konzept KG
Projektlaufzeit
Dezember 2012 – November 2014
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau, Baubetrieb; UB H+I Deutschland 2C: Stuttgart EP, Mitte ER
Projektleitung
Alexander Blickle, Bettina Luik, Brigitte Wichert
Bearbeitung
Sandra Damerau, Jörg Endrich, Tomislav Filipovic, Benjamin Hahn, Desiree Klein, Anja Küstner,
Alexander Kuhn
[1]
Helmus, M.: RFID und BIM – konsistente Datenerkennung im modellbasierten Planungs-,
Arbeitsvorbereitungs- und Logistikprozessen. Jahresbericht 2013-2014 VDI-Bautechnik. 2013
 Demonstrationscontainer auf der Bautec in
Berlin / Demonstration
container at the Bautec
trade fair in Berlin
 Überblick Tätigkeitsfelder des Angestelltenpersonals / Overview
employee scope of
activities
46 I 47
Ergebnisse und Methodik
Die strengen vertraglichen Auflagen des Bauvorhabens Hauptbahnhof Wien erschwerten die
Projektkonditionen. Unter anderem musste eine
kurze Hauptbauzeit mit laufendem Bahnbetrieb
und permanenter Leistungserbringung Dritter
berücksichtigt werden. Darüber hinaus waren
118 Pönal-Termine vertraglich festgelegt. Es
gab von der Angebotsphase an kaum Spielraum
für Leistungsabweichungen. Um diesen Anforderungen zu begegnen, wurde durch die ARGE
HBF Wien (Anteil STRABAG 36 %) schon zu
Beginn ein proaktiv agierendes und gut strukturiertes Projektteam eingesetzt. Bis dato wurden
85 % der Leistungen des Hauptauftrages termingerecht und zur vollsten Zufriedenheit aller
Beteiligten abgewickelt. Zudem konnten Folgeaufträge aquiriert und somit die Gesamtabrechnungssumme um 35 % gesteigert werden.
Bei Baubeginn setzte sich das Startteam aus
14 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zusammen,
die durch Expertinnen und Experten aus den
Stundenlauf der Personengruppen
Bereichen
Controlling, Bauzeitplanung, Arbeitsvorbereitung, Construction Management und
Abrechnung ergänzt wurden. Die Grundlage für
den termingerechten Bauablauf waren ein gut
strukturiertes Organigramm, ein gelebtes Verantwortungsbewusstsein und die disziplinierte Verwendung einer gemeinsamen Projektdatenbank.
Um den Zeitaufwand für die einzelnen Teiltätigkeiten und Besprechungen festzustellen, wurde
anhand der gelebten Verantwortungsmatrix das
gesamte Angestelltenpersonal mit Hilfe von
Fragebögen einmal für die Start- und einmal für
die Regelphase interviewt. Die Verantwortungsmatrix gab 157 aktuelle Teiltätigkeiten vor,
welche durch die Probanden im Fragebogen
mit Zeitangaben belegt wurden. So entstand für
jedes Teammitglied ein eigenes Tätigkeitsprofil.
Ergänzt wurden diese Ergebnisse durch die
Kontaktintensität der Kolleginnen und Kollegen
untereinander und die Besprechungsstunden.
Im Ergebnis kann gezeigt werden, wie hoch
der Arbeitsaufwand für die einzelnen Tätigkeitsgruppen im Verhältnis zum gesamten Arbeitsaufwand ist: Trotz einer mustergültigen Einsatzplanung bleiben 12 % Sonstiges, also Unvorhersehbares. Dieser Anteil spiegelt die Flexibilität
auf Unvorhersehbares zu reagieren und den
administrierbaren Aufwand wider.
8000
Kaufmännische
Abwicklung
12 %
Abrechnung
11 %
Sonstiges
12 %
Ausführung
16 %
Besprechungen
12 %
 Prozentualer Anteil
der einzelnen Tätigkeitsgruppen an der gesamten
Arbeitszeit / Percentage
of the individual activity
groups
Planlauf
3 %
Übergeordnete
Organisation
4 %
Arbeits‐
vorbereitung
10 %
Controlling
13 %
Vertrag
7 %
importance in order to identify professional
qualifications and the competencies of the
staff. Hence the main objective of this study is
to analyse workflows, indicate weak points
and to improve the working conditions through
this approach.
Fazit und Ausblick
Die unterschiedlichen Analysen lassen sich derzeit nur bedingt miteinander vergleichen, jedoch
können die Ergebnisse und die dabei gewonnen
Erkenntnisse helfen, die Selbstorganisation von
Arbeitsaufgaben auf Baustellen zu optimieren.
Zusätzlich können auch Hinweise betreffend
einem möglichen Umstrukturierungs- oder Weiterbildungsbedarf abgeleitet werden. Als Säulen
des Erfolges konnten definiert werden: das
motivierte Startteam, die starke Projektleitung,
der Einsatz von Expertinnen und Experten, das
erfahrene Abrechnungsteam sowie eine hohe
Motivation durch eine straffe Struktur.
Weitere Untersuchungen sind bereits in Planung.
7000
6000
Stunden
Construction projects usually face different
types of uncertainties during project organisation
and execution. Qualified human resources and
a well-functioning team is required to be able to
execute a project on time, with the appropriate
quality, and the required safety standards.
Therefore, effective human resource planning is
highly essential. Various work parameters from
a large construction project in Austria (Vienna
Central Station) have been compiled, in order to
improve the human resource planning on the site
management level. The work profiles of the site
management staff have been analysed within
the framework of two independent research
projects. Thus it was possible to quantify
the amount of time needed for each task. The
Diagrammtitel
analysis of the work
profiles is of great
5000
4000
3000
2000
Hintergrund
Bauprojekte werden bei der Projektabwicklung
und Organisation oftmals von unvorhersehbaren
und nicht planbaren Einflüssen geprägt. Um ein
Projekt und die damit verbundenen Aufgaben
zeitgerecht, in bestmöglicher Qualität und unter
Einhaltung erforderlicher Sicherheitsaspekte
abwickeln zu können, wird ein aufeinander abgestimmter Mitarbeiterstamm benötigt. Um den
Anforderungen einer Personaleinsatzplanung
wirtschaftlich wie auch technisch gerecht zu
werden, wurden bei einer derzeit laufenden
Großbaustelle am Wiener Hauptbahnhof einzelne Parameter für die verschiedenen Bauphasen
erhoben. Im Rahmen von zwei unabhängigen
Forschungsvorhaben wurden Tätigkeitsprofile
des Angestelltenpersonals analysiert, um das
breitgefächerte Aufgabengebiet erstmals zu
quantifizieren. Die Analyse der auszuführenden
Tätigkeiten gilt als wichtige Voraussetzung für
die Ermittlung von Anforderungen an die berufliche Qualifikation und Kompetenz von Beschäftigten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in
weiteren Untersuchungen auf andere Projekte
adaptiert und ergänzt werden. Ziel ist es, basierend auf den gesammelten Erfahrungswerten
Kennzahlen für einen optimalen Ablauf ähnlicher
Projekte zu erhalten.
1000
0
0 2
4 6
8 10
12
14 16
18 20
22 24
Bauzeit
Kaufmannschaft
26 28
30 32
34 36
38 40
42 44
PEP im Projekt
Abrechnung
Projektleitung
Innendienst
Aussendienst
Ergebnis
Ziel / Nutzen
• optimale Personaleinsatzplanung, besonders in der Startphase
• Unterstützung durch Expertinnen und Experten, besonders in der Startphase
• Erheben von Kennzahlen für die Personalsteuerung
Mögliche Anwendung
• bei allen Projekten mit mehr als fünf Angestellten
• Einsatz einer Verantwortungsmatrix für unterschiedliche Projekte
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Baubetrieb, Zentrale Technik Wien
Projektleitung
Martin Hörhan
Bearbeitung
Stefan Brunner
• interner Bericht
AUF
EINEN
BLICK
 Normalized
displacement shadings
for UR and RE soil
element out of PIV /
Normalisierte shading
plots für ein UR und RE
Bodenelement aus der PIV
Analyse
Prestressed Reinforced Soil (PRSi) – Experimental background
Vorgespannte Bewehrte Erde – Experimenteller Hintergrund
 PIV monitored
experimental testing
device: steel box (L/W/
H=0,25 m) surrounded by
a vertical hydraulic- and a
horizontal pneumaticcylinder / PIV überwachtes
experimentelles Testgerät:
Stahlbox (L/B/H = 0,25 m)
umschlossen von einem
vertikalen Hydraulik- und
einem horizontalen
Pneumatik-Zylinder
Das Konzept der Vorgespannten Bewehrten
Erde (PRSi) hat die Verbesserung des Last-Verformungsverhaltens von Strukturen aus Bewehrter Erde zum Ziel. Bei diesem innovativen
Bauverfahren werden granulare Böden mit Geogittern bewehrt; durch Verdichten der einzubringenden Bodenschichten erfährt das Geogitter
eine Vorspannung. In diesem Forschungsvorhaben wurden aus experimentellen und numerischen Untersuchungen Erkenntnisse zum Tragverhalten der vorgespannten Bewehrten Erde
gewonnen.
Bei den experimentellen Untersuchungen handelte es sich um großmaßstäbliche Laborversuche. Mehr als 60 weggesteuerte, statische
Last-Verformungsversuche wurden durchgeführt,
um das Verhalten bewehrter Erdstrukturen zu
bestimmen. Die Ergebnisse zeigen eine beträchtliche Verbesserung des Last-Verformungsverhaltens der Bewehrten Erdkörper bei einer
Vorspannung nach dem Konzept Prestressed
Reinforced Soil (PRSi). Um das Konzept PRSi
unter zyklischer Belastung zu validieren, wurden
in Weimar, Deutschland mehr als 80 zyklische
Last-Verformungsversuche gefahren. Ein bewehrtes Bodenelement wurde unter biaxialen,
vertikalen und horizontalen Lastzuständen untersucht. Die makroskopischen Ergebnisse zeigen,
dass sich Verformungen unter zyklischer Last
reduzieren, wenn die Bewehrte Erde vorgespannt wird. Neben den Untersuchungen zum
makroskopischen Last-Verformungsverhalten der
bewehrten Erdkörper und Bodenelemente wurden mit Hilfe der Particle-Image-VelocimetryMethode (PIV-Methode) mesoskopische Ana-
lysen durchgeführt, um einen Einblick in den
Lastabtragungs- und Interaktionsmechanismus
zwischen Geogitter und Boden zu erhalten. Zur
Validierung der makro- und mesoskopischen
Laborergebnisse wurden numerische Simulationen basierend auf der Finite-Elemente-Methode
(FEM) und Diskrete-Elemente-Methode (DEM)
berechnet.
Dabei wurde eine geometrisch detaillierte
DEM-Modellierung von Bodenkörner- und Geogitterstrukturen durchgeführt. Die Methode des
Computer Aided Design (CAD) für clumps
(diskrete Bodenpartikel) und Geogitterstrukturen gewährleistet eine detaillierte mesoskopische Modellierung der Boden-Geogitter-Interaktion. Die Ergebnisse der diskreten numerischen
Berechnung validieren die experimentellen
 Normalized horizontal
displacements versus
time for the woven PET
and the welded PP
geogrid reinforcement
load situation 1, load
combination 3 /
Normalisierte horizontale
Verschiebung versus Zeit
für gewebte PET und
geschweißte PP GeogitterBewehrung während
Last-Situation 1, Lastkombination 3
Erkenntnisse und verbessern das grundlegende
Verständnis des mechanischen Verhaltens von
Vorgespannter Bewehrter Erde.
Praktische Bemessungs- und Einbauempfehlungen schließen das Konzept ab, das die
Grundlage zum Einsatz des Bauverfahrens Vorgespannte Bewehrte Erde darstellt.
Introduction
Nowadays the usage of geosynthetics goes
beyond geotechnical engineering. It is used
for a variety of applications. The success of
geogrids and many road construction projects
throughout the world would not be the same
without the use of geosynthetic reinforcement.
One example for a successful geogrid reinforced
soil structure is the B114 highway in Austria
from Trieben to Sunk, which is characterised
with a geological complex surrounding. Up to
35 m high and 70 degrees sloped geogrid
reinforced embankments over a distance of
3.5 km were constructed to connect two
existing highways in upper Styria.
In comparison to conventional road construction
methods, reinforced soil structures do not act
stiff enough at times.
This paper presents the conceptual background
of an innovative system called “prestressed
reinforced soil” (PRSi). It is developed at Graz
University of Technology. PRSi aims to improve
the load-displacement behaviour of the geogrid
reinforced soil structure. Three different methods
have been developed to be able to prestress
the geogrid reinforcement in a bonded soil
structure. These are shown below:
• Prestressed reinforced soil by compaction:
PRSc
• Permanently prestressed reinforced soil:
PRSp
• Temporarily prestressed reinforced soil:
PRSt
PRSc in the overfilled granular soil layer can be
achieved by using the stress distribution, which
occurs between the soil and geogrid interface.
 Up to 35 m high,
flexible geogrid reinforced
embankment on Motorway
B114 Hohentauern,
Austria in complex
geotechnical conditions/
Bis zu 35 m hohe, duktile
mit Geogittern bewehrte
Hangsicherungen für die
Bundestraße B114 über
Hohentauern, Österreich
unter komplexen geotechnischen Randbedingungen
48 I 49
The concept of PRSp, in turn, is comparable to
membrane structures. The more tension occurs
in the geogrid, the higher are the deviation forces
in the vertical direction and the bedding support
provided by the reinforcement becomes larger.
PRSt is for instance well applicable for geogrid
reinforced structures with granular backfill
materials. The reason for this is that through the
temporary prestressing of the geogrid, the mesh
of the geogrid expands. This consequently
enables the granular soil particles to reach the
longitudinal and transverse polymer elements of
the geogrid during the compaction process.
Experimental investigation methods
Two sets of data have been collected through
two different types of experimental tests (cyclic
load and cyclic load displacement tests). The tests
have been undertaken in Weimar (Germany). The
aim is to validate the cyclic load displacement
behaviour of PRSi.
More than 80 cyclic load tests have been utilized
to investigate three different types of impacts on
prestressing the geogrid reinforcement. Three
different kinds of geogrids, in turn, have been
also investigated in cyclic interaction with a
granular gravelly sand.
The testing device is a steel box with the
measurements: 0.25 x 0.25 x 0.25 meters. Inside
the steel box the reinforced soil element has
built up porosity controlled in two compaction
layers (12.5 cm each). One layer consists of
gravelly sand and the other layer of a polymer
geogrid. Full bridge load cells and inductive
displacement transducers have been installed
on the vertical top wall and the horizontal side
wall of the experimental device. This enables
undertaking macroscopic experimental tests,
such as vertical and horizontal loads and
displacements. In addition, laser controlled
displacement transducers are installed to
 Schematic sketch of
load situation 1
vertical and horizontal
stresses plotted over time
for load combination 1, 2
and 3 / Schematische
Darstellung der Lastsituation 1, vertikale und
horizontale Spannungen
abhängig von der Zeit für
Lastkombination 1, 2 und 3
times t
a)
50 I 51
Prestressed Reinforced Soil
separately monitor and validate the measured
displacements.
87 cyclic load displacement tests have been
undertaken. The results are used to validate the
concept of PRSi structures under cyclic loading
conditions. A soil element simulating a reinforced
soil structure is used to investigate the system’s
behaviour under specific biaxial load and
horizontal support conditions. The macroscopic
research has shown that displacements can be
reduced by installing a geogrid. The soil layer
settlements have decreased through further
prestressing of the geogrid (PRSt) and releasing
the stress after compaction. The maximum
impact in reducing the vertical and also horizontal
displacements is reached by prestressing the
geogrid permanently (PRSp). It has been found
that the settlements occurring under cyclic
loading could have been decreased by up
to 20% of the displacements, when testing
an unreinforced soil structure. The high
displacements have been visualised above the
reinforcement layer with the help of the particle
image velocimetry (PIV) method. Hence the
vertical and horizontal displacements occurring
under cyclic loading decrease rapidly under the
geogrid layer.
The experimental investigation has further
revealed that the reinforcement stiffness is of
great importance, when related to the load
displacement behaviour of the reinforced soil
structures. The results show that stiffer welded
Polypropylene (PP) geogrid provides more
support to the PRSi than the woven Polyethylene
terephthalate (PET) reinforcement - because of
its higher tensile stiffness. A hypothesis derived
by this investigation is that the better the
geogrid soil interaction, the stiffer the overall
load displacement behaviour will be. This
has been revealed by comparing the PRSt
experimental test results, which are produced
by the gravel geogrid interaction, with those
constituted by sand reinforcement interaction.
According to that finding, PRSt should be
applied in combination with coarse grained
material such as the gravel from the Mur (river).
vertical and horizontal
stresses σ
 Horizontal displacement
during load displacement
test out of PIV
a) reinforced (RE)
b) prestressed
reinforced soil as a result
of compaction (PRSc)
c) permanent prestressed
reinforced soil (PRSp)
d) temporary prestressed
reinforced soil (PRSt) /
Horizontale Verschiebung
während des Last-Verformungstests aus PIV
a) bewehrt (RE)
b) vorgespannte Bewehrte
Erde in Folge Verdichtung
(PRSc)
c) permanent vorgespannte
Bewehrte Erde (PRSp)
d) temporär vorgespannte
Bewehrte Erde (PRSt)
Ziel / Nutzen
• Optimierung der Baumethode Bewehrte Erde
• Verbesserung des Last-Verformungsverhaltens von Dammbauwerken
• Kostenoptimierung im Verkehrswege- und Dammbau
• ökologisches Bauen im alpinen Raum
• nachhaltiges Nutzen natürlicher Ressourcen
Mögliche Anwendung
• übersteile Dammbauwerke für Infrastruktur- oder Verkehrswegebauwerke
• flexible und duktile Dammbauwerke in übersteilem Gelände
• steifigkeitsoptimierte Erdwiderlager für integrale Brücken
• Bodenverbesserung im Bereich von Gründungen für Ingenieurbauwerke
Förderung
intern
Projektlaufzeit
November 2012 bis Dezember 2013
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Zentrale Technik Wien, KI+TT-W
Projektleitung /
Bearbeitung
Dr. Christian Lackner
Publikationen / Quellen
• Lackner, C.; Bergado D.T.; Semprich S.: Prestressed reinforced soil by geosynthetics – Concept and
experimental investigations. Geotextiles and Geomembranes, Volume 37, Pages 109-123.
ISSN 0266-1144. 2013
• Lackner, C.: Prestressed reinforced soil – Concept, investigations and recommendations. PhD thesis, Graz
University of Technology, Gruppe Geotechnik Graz, No. 45. 2012
• Lackner, C.; Bergado, D.T.; Semprich S.: The mesoscopic soil geogrid interaction of reinforced soil utilizing
DEM. Proceedings of the 5th Asian Regional Conference on Geosynthetics, Geosynthetics Asia 2012
• Lackner, C.; Bergado, D.T.; Semprich S.: Prestressed reinforced soil by geogrids - Theory, experimental and
numerical investigations. Proceedings of the Geoamericas 2012 Conference. 2012
• Burgstaller, M.: Dynamische Laborversuche an geogitterbewehrter Erde. Master thesis, Graz University of
Technology, Institute of Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2011
• Hippacher, W.; Lackner, C.; Köberl, J.; Steidl, A.: Neuerrichtung der B114 im Abschnitt Trieben-Sunk –
Hangsicherungsmaßnahmen unter schwierigen geologischen Randbedingungen und Geländeverhältnissen.
Beiträge zum 24. Christian Veder Kolloquium, Gruppe Geotechnik Graz, No. 23, Pages 165-180. 2009
• Alexiev, D.; Lackner, K.; Detert, O.; Brokemper, D.; Lackner, C.: Twenty eight meters high geogrid reinforced
embankments as flexible solutions in problematic hillsides: Project Trieben-Sunk, Austria. Proceeding of the
9th International Conference on Geosynthetics, Pages 1681- 1684. 2010
• Lackner, C.: Numerical Simulation of Geosynthetic Reinforced Embankments. Proceedings of the 19th
European Young Geotechnical Engineers Conference, Pages 207 – 215. 2008
b)
c)
d)
Conclusion
The system of PRSi has been experimentally,
structurally and cyclically validated. This
investigation concludes that through the use of
the same materials, soil and reinforcement, and
through prestressing the geogrid reinforcement
with the explained concepts, the load
displacement behaviour of reinforced soil
structures can be increased in an appropriate
manner. It is recommended that in-situ
investigations should verify the experimental
and numerical investigations and should point
out the practical limitations of PRSi on the
construction site. Long term observations on
the behaviour of the constructed soil structures,
strengthened by the concept of PRSi should
be undertaken to guarantee the safety of the
presented concept.
AUF
EINEN
BLICK
 Vergleich unterschiedlicher Verfahren /
Comparison of different
methods
The normative Annex E of the Eurocode 8:
Design of structures for earthquake resistance Part 5: Foundations, retaining structures and
geotechnical aspects (EC8-5) provides formulas
for a simplified analysis of retaining structures
under seismic loading based on the MononobeOkabe method (M-O method). According to
the internal experience of the Geotechnical
Engineering Department of the Technical Head
Office, the Annex E cannot be applied reasonably
and it may lead to unrealistic results. In addition
to the simplified procedure according to EC8-5
Annex E, several analytical solutions are also
available in the literature. Moreover, more
accurate analysis methods such as the response
spectrum method and the nonlinear time history
simulation are also allowed in EC8-5. This study,
however, proposes a new non-linear time history
simulation, which is based on benchmarks.
The calibration and the boundary conditions of
the dynamic Finite Element (FE) calculations are
discussed and the results of the simulations
are compared with analytical methods. Finally,
the pros and cons of both approaches are
discussed.
 Beispiel: vereinfachtes
Verfahren nach EC8 zeigt
unrealistische Ergebnisse /
Example: simplified method
in accordance to EC8
shows unrealistic results
Hintergrund
Im normativen Anhang E des Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 5:
Gründungen, Stützbauwerke und geotechnische Aspekte (EC8-5) – sind Berechnungsformeln für die vereinfachte Berechnung von
Stützbauwerken unter Erdbebenbeanspruchung
zusammengestellt. Dabei wird die Berechnung
des dynamischen Erddruckanteils unter Verwendung des Grenzgleichgewichtszustands nach
der Mononobe-Okabe-Methode (M-O-Methode)
durchgeführt. Nach den internen Erfahrungen im
Technischen Büro Tiefbau der Zentralen Technik
ist der Anhang E nicht sinnvoll anwendbar und
kann zu unrealistischen Ergebnissen führen.
Neben dem vereinfachten Verfahren nach EC8-5,
Anhang E sind mehrere analytische Lösungen
aus der Literatur bekannt.
Problematik
Die Anwendungsbeschränkung des vereinfachten Verfahren nach EC8-5 lässt sich an einem
Beispiel zeigen: Bei einer Geländeneigung von
β = 10° und den horizontalen oder vertikalen
Erdbebenbeiwerten nach EC8-5 kh = 0,192 und
kv = 0,096 nimmt der Erddruckbeiwert KAE
(statisch und dynamisch) zunächst mit dem
Reibungswinkel des Bodens ϕ zu und erreicht
einen maximalen Wert bei ϕ = 22°. Danach fällt
der Erddruckbeiwert schlagartig ab und erreicht
einen minimalen Wert bei ϕ = 41° bis er wieder
anfängt zu steigen. Dieses Phänomen ist bodenmechanisch nicht erklärbar. Auch der Einfluss
der Kohäsion auf den dynamischen Erddruck ist
in EC8-5 nicht beschrieben.
Es sind aber auch genauere Berechnungen nach
EC8-5 zulässig. Dazu zählen u. a. das Antwortspektrenverfahren und die nichtlineare Zeitverlaufsberechnung. Dynamische Finite-ElementeBerechnungen (FE-Berechnungen) können als
die vollständigsten verfügbaren Instrumente für
die Vorhersage der seismischen Antwort eines
geotechnischen Systems betrachtet werden, da
sie detaillierte Angaben sowohl zum Zustand
und zur Verteilung der Spannungen als auch zu
den Verformungen im Boden geben können.
Allerdings erfordern sie ein richtiges Bodenmodell und entsprechende Bodenparameter sowie
eine angemessene Vorgabe der dynamischen
Last in Form eines Zeitverlaufs.
 nichtlineare Zeitverlaufsberechnung / Non-linear
time history analysis
52 I 53
 FE-Modellierung der
rückverankerten
Stützwand / FE modelling
of the retaining structure
Ergebnis
Zunächst war der allgemeine Kenntnisstand zu
den vereinfachten Berechnungsverfahren von
Stützbauwerken unter Erdbebenbeanspruchung
darzustellen. Dabei wurden die Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren und deren Anwendungsgrenzen herausgearbeitet und zusammengefasst. Die unterschiedlichen analytischen
Verfahren wurden anhand einer BenchmarkBetrachtung weitergehend untersucht und mit
nichtlinearen Zeitverlaufsberechnungen (FE-Berechnungen) verglichen. Dabei wurden die Kalibrierung und die Randbedingungen der dynamischen FE-Berechnungen diskutiert. Weiterhin
wurden die maßgeblichen Einflussparameter
(Dämpfungseigenschaften, dynamische Steifigkeiten, Trägheitskräfte, Wassermassen etc.) bei
der nichtlinearen Zeitverlaufsberechnung identifiziert und Berechnungsvorlagen erstellt.
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Erstellen von Berechnungsbeispielen oder Projektvorlagen
• Abschätzung des Rechenaufwandes für komplexe dynamische FE-Berechnungen
anstelle des Ansatzes von statisch äquivalenten Ersatzlasten
• Identifizierung der maßgeblichen Einflussparameter (z. B. Dämpfungseigenschaften, dynamische
Steifigkeiten, Trägheitskräfte, Wassermassen etc.) bei der nichtlinearen Zeitverlaufsberechnung
Mögliche Anwendung
• nationale und internationale Projekte in Erdbebengebieten
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Tief- und Tunnelbau (TBT)
Projektleitung/
Bearbeitung
Dr. Gebreselassie Berhane, Dr. Jörg Schreiber
• Berhane, G., Schreiber, J.: Erdbebenbemessung von Stützbauwerken – Nichtlineare Zeitverlaufsberechnung am Beispiel eines praktischen Projektes. 9. Kolloquium „Bauen in Boden und Fels“, TAE, Tagungshandbuch 2014, Seite 383 – 389
• Laes, B.: Seismische Bemessung von Stützbauwerken. Bachelorarbeit, Hochschule Biberach (in Vorbereitung). 2014
• Mutlu, T.: Berechnungen von Stützbauwerken unter Erdbebenbeanspruchung. Masterarbeit, Hochschule
für Technik, Stuttgart. 2013
 Dynamische FE-Berechnung: Schiffsanprall gegen
einen Einschwimmtunnel
auf Pfahlgründungen
(Söderströmstunnel,
Stockholm) / Dynamic
FE-analysis: Ship impact
on a pile-founded
immersion tunnel
Ergebnisse
Für den Anprall von Binnenschiffen zeigte sich,
dass die Verwendung von Tabellenwerten sogar
zu geringeren Ersatzkräften führen kann als die
Verwendung der zum gleichen Zweck angegebenen Berechnungsformeln des EC1 (DIN EN
1991-1-7). In die Tabellenwerte sind bereits
probalistische Betrachtungen eingearbeitet, die
gegenüber einer rein physikalischen Berechnung auf Grundlage der Anprallgeschwindigkeit
und der Masse des Schiffes zu einer deutlichen
Abminderung der Lasten führen.
Für den Anprall von Seeschiffen sind die Tabellenwerte hingegen nicht abgemindert. Verschärfend kommt hinzu, dass die Tabellenwerte für
Seeschiffe im Eurocode unter der Annahme von
ungewöhnlich hohen Schiffssteifigkeiten ermittelt wurden. Dadurch können die Anpralllasten
bei gleicher Annahme zur Geschwindigkeit und
Masse des Schiffes im internationalen Vergleich
doppelt so hoch ausfallen.
Anlass
In den vergangenen Jahren wurden in der
Zentralen Technik zunehmend Projekte bearbeitet, bei denen Anpralllasten – zumeist aus
Schiffsstößen – maßgebend für die Bemessung
von Bauwerken oder deren Gründung waren.
Bei der Ermittlung der anzusetzenden Anpralllast fällt auf, dass der Eurocode 1 (EC1) gleich
mehrere optionale Berechnungsvarianten sowie
Lastentabellen beinhaltet, die jedoch zu stark
von einander abweichenden Lastniveaus führen.
Zudem ist es häufig nicht absehbar, ob eine
zeitaufwendigere dynamische Analyse des
Buganpralllast Fbow bzw. Fdyn,pl [MN]
Anpralls zu wirtschaftlicheren Bemessungsergebnissen führt als die übliche Berechnung mit
statischen Ersatzlasten. Der Vergleich zwischen
dynamischen und statischen Berechnungen wird
auch dadurch erschwert, dass keine praktisch
anwendbaren normativen Vorgaben zur Umrechnung zwischen dynamischen Lasten und
statisch äquivalenten Ersatzlasten bestehen.
Ziel
Im Rahmen dieses Projektes werden die erforderlichen Grundlagen geschaffen, um für Anprallsituationen kostengünstigere Entwürfe zu
ermöglichen, als sie sich durch die allgemein
übliche Anwendung von Tabellenwerten und
vereinfachten Rechenansätzen ergeben.
Umsetzung
Zunächst wurden die unterschiedlichen Berechnungsformeln und Tabellenwerte des EC1 für
außergewöhnliche Einwirkungen durch Parameterstudien untersucht und mit anderen international verwendeten Berechnungsverfahren verglichen. Weiter wurden Berechnungen durchgeführt, um u. a. den Einfluss von Kraft-Zeitverläufen für dynamische Analysen beurteilen zu
können. Alle Berechnungen und die Ergebnisse
aus der begleitenden Literaturrecherche wurden
in einen Abschlussbericht zusammengefasst,
der für die künftige Projektbearbeitung in der
Zentralen Technik als Informationsgrundlage
genutzt werden kann. Der Bericht wurde mit
Projektbeispielen der letzten Jahre ergänzt, bei
denen der Schiffsanprall für die Bemessung
maßgebend war.
Fazit
Bei den im EC1 angegebenen Tabellenwerten
und Formeln handelt es sich in der Regel nur um
informative Angaben, die angewendet werden
dürfen, aber nicht angewendet werden müssen.
Für den Fall, dass Anpralllasten bemessungsrelevant werden, sollten die gewählten Ansätze
besonders kritisch hinterfragt werden.
300
In the past few years the Technical Head Office
has increasingly worked more on projects, where
high impact forces became relevant or decisive
for the structural design. The impact forces are
predominantly caused by ship collisions. Usually
they are important for the building design or at
least for the design of the building foundation.
Several approaches to design and tables
to determine the load of the impact forces
are provided by the Eurocode 1 (EC1). Those,
however, lead to different results. In addition,
there is no evidence so far, which shows that the
higher effort for such dynamic analyses will
result in a more efficient design and consequently
is more reasonable than the usual structural
(static) calculations. Given this background, the
aim of this project is to undertake computations
which compare these two types of calculations
with each other. The study concludes potentials
for optimisation for the simulation of impact
loads on buildings and their foundations.
Es fällt auf, dass dem wesentlichen Eingangsparameter Schiffssteifigkeit im Eurocode eine
geringe Bedeutung beigemessen wird. Auf
Grundlage der bisherigen Ergebnisse sollten
daher die Formeln und Angaben zur Abschätzung der Schiffsteifigkeiten des EC1 nicht verwendet werden.
54 I 55
 Buganpralllast abhänig
von der Schiffsmasse im
Vergleich / Bow impact
load depending on mass
of ship
250
EN 1
200
EN 1991
150
EN 1991-1-7 Anh.C.4.4 Seeschiff
v = 5 m/s
100
v = 4 m/s
v = 3 m/s
EN 1991-1-7 Anh.C.4.3 Binnenschiff
50
v = 5 m/s
v = 4 m/s
0
v = 3 m/s
0
20
40
60
80
100
Schiffsmasse [103 t]
AUF
EINEN
BLICK
Schiffsanprall
Ziel / Nutzen
• Minimierung der anzusetzenden äquivalenten Ersatzlasten für statische Berechnungen
• statische und dynamische FE-Berechnungen zur Simulation von Anprallvorgängen
Mögliche Anwendung
• optimierte, realistische Bemessung von Bauwerken und Gründungen für Anprall von Schiffen
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Unternehmenseinheit
Projektleitung/
Bearbeitung
Dr. Jörg Schreiber
detaillierter Abschlussbericht (intern)
 Söderströmstunnel,
Stockholm
Techniken hinsichtlich der Verwertbarkeit bei
gegenwärtigen und zukünftigen Projekten.
Das Kompetenz-Team Absenktunnel hat die
Zielsetzung bekannte Details mit heutigem
Know-how neu zu beleuchten und zu überarbeiten, um die Absenktunnel-Technik technologisch und wirtschaftlich voranzutreiben. Einfluss
finden dabei Erfahrungen, die in den aktuellen
Ausführungsprojekten gewonnen werden.
© Hans Ekestang (3)
 Absenkvorgang eines
Tunnelsegmentes / Sinking
procedure of a tunnel
segment
A commonly used technique for road and rail
crossings of rivers, estuaries and sea channels
or harbours is the immersed tunnel technique.
Meanwhile the construction industry has become
more and more attracted to this technique. In
order to improve expertise and knowledge in
this field, a competence team called immersed
tunnels has been formed. The team includes
specialists of Züblin Ground Engineering,
Technical Head Office and BMTI. The specialists
work together to improve technological and
financial success of current and future projects.
Within this competence team new technologies
and solutions are investigated. Currently the
main focus is on: bulkheads (design and
logistics of assembly as well as removal),
 Gina-Dichtung zwischen
temporary and permanent foundations (design,
zwei Tunnelsegmenten /
material and workability), ballast tanks (design,
Gina-Gasket between two
tunnel
segments – PPP function
Limerick
Tunnel
Scheme
and cast-in items), and element - joints
Limerick Tunnel – PPP Scheme
1
11
Gina Gasket
Gina Gasket
Gina
Gasket
Omega Seal
Detail 1
Immersion Joints
Omega
Seal
Omega
Seal
Detail
Detail1 1
Immersion Joints
(design of temporary parts as well as
subsequent permanent connection). These
fields of investigation are very important for
sinking the tunnel segments. It is important
to start with those as they are crucial for
the success of the immersed tunnel project.
In future, however, other innovations of the
immersed tunnel technique will be investigated.
Hintergrund
Die Absenktunneltechnik ist ein vergleichsweise
junges Bauverfahren. Die Tunnelelemente bestehen in der Regel aus Stahl und Stahlbeton,
sie werden in einem Trockendock gefertigt. Die
offenen Enden sind während des Schleppvorganges zum Einbauort mit Schotten verschlossen. Im Tunnelelement befinden sich Ballasttanks, mit deren kontrollierter Flutung das
Bauteil vor Ort gezielt abgesenkt wird. Während
des Absenkvorganges unterstützt ein Schwimmkran die Lagesicherung des neuen Röhrenstückes. Befindet sich dieses passgenau in der
Soll-Lage erfolgt die Andichtung zum bereits
eingebauten Tunnelsegment; der tempore
Schott kann entfernt werden.
Das Verfahren findet Anwendung für Straßenoder Bahntunnel im Bereich von Flüssen, Mündungsgebieten, Meeresengen oder Häfen. Insbesondere in stark frequentierten Wasserstraßen ist dieses Bauverfahren geeignet, da es
nur zu einer kurzfristigen Störung des Schiffverkehres während des eigentlichen Absenkvorganges führt.
Beispiele hierfür sind der Söderströmstunnel in
Stockholm, der Marieholmstunnel in Göteborg
56 I 57
oder der Fehmarnbelt, die Verbindung zwischen
Deutschland und Dänemark.
Aufgabenstellung
Seitdem in der Bautechnik Absenktunnel eingesetzt werden, ist das Verfahren nur wenig revidiert worden. Die Anwendbarkeit alternativer
Lösungen soll nun vom Kompetenz-Team Absenktunnel geprüft werden, das sich aus einer
Gruppe von Mitarbeitern der Züblin Spezialtiefbau GmbH und der Zentralbereiche Zentrale
Technik und BMTI zusammensetzt.
Das heterogen besetzte Team diskutiert kontinuierlich Vor- und Nachteile der verschiedenen
Stand der Bearbeitung
Derzeit sind folgende Bauteile im Fokus der
Untersuchungen:
• Schottwände – Design, Ein- und Ausbaulogistik
• Fundamente – Design, Materialtechnik, Ausführbarkeit
• Ballasttanks – Design, Funktionalität, Einbauteile
• Element-Fugen – Ausbildung der temporären
Bestandteile sowie des späteren permanenten Anschlusses
Diese vier Elemente sind bestimmend für den
Absenkvorgang und somit entscheidend für
den technologischen und wirtschaftlichen Erfolg. Einfluss in die Betrachtungen finden heutzutage verfügbare technische Möglichkeiten
und ihre praktische Anwendbarkeit für die
Absenktechnik.
Ausblick
Die bisher detailliert betrachteten Bauteile sind
ein Teil der Absenktunnel-Technologie. Im Zuge
der weiteren Bearbeitung wird auch für andere
Bauteile und Techniken nach innovativen Verbesserungen gesucht, um das Bauverfahren
weiter zu etablieren und es wirtschaftlich und
sicher einsetzen zu können.
Absenktunnel-Technik
Ziel / Nutzen
• technologische und wirtschaftliche Optimierung der Absenktunnel-Technik
• Reflektion und Neubetrachtung bisheriger Verfahren
Mögliche Anwendung
• zukünftige und laufende Absenktunnel-Projekte
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit November 2013
Unternehmenseinheit
UB SWS 2L: Spezialtiefbau IG (Züblin Spezialtiefbau GmbH); ZB Zentrale Technik 30: Tief- und Tunnelbau;
ZB BMTI 01: DE/BNL/DK
Projektleitung
Tilo Spahn
Bearbeitung
Nicole Jakobs, Tilo Spahn
in Bearbeitung
AUF
EINEN
BLICK
 Ansicht Spiegellager /
View bearing supported on
flange
Entwicklung einer Holzbalken-Beton-Verbund-Decke unter
Verwendung einer Stahlbeton Fertigteilplatte
Development of a high-performance hybrid floor system composed of timber and
a prefabricated concrete slab
The housing sector is becoming more attracted
to the use of timber-concrete composite
structures. Given this background, the group
“Zueblin Wood Construction Systems” aimed
to develop a wood-concrete-composite-beam
ceiling to benefit out of both, the advantages of
glulam beams and pre-fabricated concrete slabs.
Through the establishment of a development
group the structural calculations could be defined.
Hence it can be concluded that the developed
system can be used for office, industrial and
residential construction projects. Additionally,
it can also be used for car park facilities. The
developed ceiling system is economically and
structurally useful for floor spans from five up
to 10 meters. It can be built as a single span
beam system.
Hintergrund
Im Rahmen der Gruppe Züblin Holzbausysteme
wurde eine Holzbalken-Beton-Verbund-Decke
(HBBV-Decke) entwickelt, die die Vorteile von
Brettschichtholzträgern (BSH-Trägern) mit jenen
von Betonfertigteilplatten kombiniert.
Die Verwendung von HBBV-Decken hat in den
vergangen 20 Jahren in verschiedenen Ausführungen stetig zugenommen. Ein Novum in der
Praxis ist bei diesem Produkt die Möglichkeit,
den BSH-Träger und die Stahlbetonplatte als
Fertigteil herzustellen und im Werk oder auf der
Baustelle zusammenzufügen. Durch diese Entwicklung lassen sich die klassischen Vorteile
des Stahlbeton-Fertigteilbaus – wie Reduzierung
der Produktionskosten durch automatisierte
Werksfertigung, Maßhaltigkeit der Bauteile und
 Deckenuntersicht /
Bottom view ceilling
 3D Isometrie Deckenelement – Untersicht / 3D
Isometric drawing ceilling
element
 Schubversuch TU
München / Shear test TU
Munich
Verkürzung der Bauzeit – um die Aspekte einer
reduzierten Baufeuchte und die Möglichkeit
einer sauberen und exakten Fügung der Partner
Holz und Beton ergänzen.
In der Entwicklungsgruppe wurden die konstruktiven Randparameter für eine HBBV-Rippendecke festgelegt. Das System kann für
Büro- und Gewerbebauten sowie Wohnbebauungen, insbesondere Mehrgeschossbauten eingesetzt werden. Auch eine Verwendung in der
Nutzungsklasse 2, beispielsweise als Parkdeck,
ist möglich. Das Deckensystem ist wirtschaftlich
und statisch ab einer Deckenspannweite von
6 m bis ca. 12 m als Einfeld-Trägersystem sinnvoll einsetzbar.
Konstruktion
In der Regel besteht ein Deckenelement aus
einer Stahlbeton-Fertigteilplatte (3,0 m x 7,2 m x
12 cm) und vier BSH-Balken mit einem Querschnitt von 24 cm x 28 cm. Das Betonfertigteil
wird durch lokalen Verguss kraftschlüssig mit
den darunterliegenden BSH-Balken verbunden,
die in einer Doppellage angeordnet sind. Die
Stahlbetonplatten der einzelnen Deckenelemente
sind mittels Ortbeton in den Längs- und Querfugen kraftschlüssig gefügt.
Eine Besonderheit des Deckensystems ist die
indirekte Lagerung (Spiegellagerung) auf den
lastabtragenden Bauteilen. Hierfür endet der
BSH-Balken vor dem Auflager, die Lasteinleitung erfolgt über die Stahlbetonplatte. Da die
Holzbalken nicht direkt auf der Unterkonstruktion liegen, wird die Bauhöhe reduziert; die
Konstruktion ermöglicht eine größere Raumhöhe
bei gleichbleibendem umbautem Raum. Für die
Spiegellagerung wurde eine innovative Schraubverbindung mit lokalem Verguss entwickelt und
optimiert. Derzeit wird eine Tabelle mit einer
Übersicht zu den möglichen Spannweiten, Auflasten und Dimensionen der Decke erarbeitet.
 4-Punkt-Biegezugversuch TU München /
4-points-bending-tensile
test TU Munich
58 I 59
Vorgehen
Wegen der Besonderheit des Deckensystems,
dass die Lagerung nicht über den BSH-Träger
sondern über die Stahlbetonplatte (Spiegellagerung) erfolgt, wurden spezielle mechanische
Bemessungsmodelle für den Auflagerbereich
entwickelt, die in ersten Lastversuchen verifiziert
wurden. Die Berechnung des Gesamtmodells
erfolgte an einem Stabwerksmodell. Nach der
statischen Berechnung wurden Prototypen des
Deckensystems für drei Versuchsreihen (Traglast-, Brand- und Schallversuche) hergestellt.
Im Fertigteilwerk Karlsruhe der Ed. Züblin AG
wurden Betonfertigteile produziert und mit den
BSH-Trägern der Stephan Holzbau GmbH verbunden.
Traglastversuche
Die Traglastversuche wurden im Labor der
Technischen Universität München (TUM) durchgeführt. Diese gliederten sich in zwei Versuchsreihen: Für die erste Versuchsreihe wurden drei
große Deckenelemente (b x l = 1,5 m x 7,2 m)
produziert und deren Tragfähigkeit mittels VierPunkt-Biegezugprüfungen ermittelt. Die Testelemente wurden bis zum Bruchzustand belastet.
Versagensart war in allen drei Fällen ein Abscheren des Vorholzes im Schubkervenbereich.
Zusätzlich wurden die Verformungen des Gesamtsystems sowie die Relativverschiebungen
der Holzbalken zur Stahlbetonplatte gemessen.
Die erste Eigenfrequenz des Gesamtsystems
wurde im Mittel zu f1 = 10,4 Hz bestimmt. Die
theoretischen Berechnungen konnten durch die
praktischen Versuchsergebnisse verifiziert werden. Alle drei durchgeführten Biegeversuche
zeigten ein gleichmäßiges Verhalten hinsichtlich
Trag- und Verformungsverhalten.
In einer zweiten Versuchsreihe wurden 15 Prüfkörper mittels Abscherversuchen hinsichtlich
Tragfähigkeit des Verbundmittels Schubkerve
60 I 61
 Betonage Deckenelement FT Werk Karlsruhe /
Construction ceilling
element FT Werk Karlsruhe
 Brandversuch MFPA
Leipzig / Fire test MFPA
Leipzig
getestet. Jeweils fünf Schubkörper waren mit
einer, zwei und drei Schubkerven hergestellt
worden. Die Versuche dienten der Ermittlung
des für die Berechnung anzusetzenden Verschiebungsmoduls und der besseren Kenntnis
über das Tragverhalten des Verbundmittels
Schubkerve. Die Prüfkörper wurden bis zum
Bruchversagen belastet, wobei bis auf eine
Ausnahme die Versagensart ein Abscheren des
Vorholzes im Schubkervenbereich war.
Brandversuche
Das Berechnungsmodell zur Feuerwiderstandsdauer des Systems wurde in Anlehnung an
die Vorgaben für die Baustoffe Beton und Holz
aus den jeweiligen Eurocodes simuliert. Eine
normierte Vorgabe zur Berechnung für HolzBeton-Verbundsysteme dieser Art liegt derzeit
 Diagramm Schall /
Acoustics diagramm
nicht vor. Insbesondere die Spiegellagerung
bedurfte einer intensiven theoretischen Betrachtung im Vorfeld, damit diese die geforderten Brandschutzanforderungen erfüllt.
Um die theoretischen Berechnungsergebnisse
zu verifizieren, wurde ein Deckenelement (b x l =
3,0 m x 4,5 m) auf einem Brettschichtholzunterzug mit einseitiger Spiegellagerung im Brandofen der MFPA Leipzig getestet. Die Prüfung
erfolgte unter Lastbeanspruchung des Elementes. Die Doppelbalkenlage des Systems wirkt
sich positiv auf den Brandschutz der Holzbalken
und der Verbindungsmittel der Spiegellagerung
aus, da annähernd nur ein zweiseitiger Abbrand
des jeweiligen Holzquerschnitts angesetzt werden muss. Bei der Feuerwiderstandsprüfung
erreichte das Deckenelement nach den Kriterien
der DIN EN 1365-2 die Leistungsanforderung
REI 120.
Schallschutzversuche
Aufgrund fehlender Ergebnisse von Luft- und
Trittschallmessungen für gleichartige Decken
und deren Aufbauten wurden verschiedene
Hohlbodensysteme namhafter Hersteller untersucht. Je nach Ausgestaltung und Materialwahl
wurde in Labormessungen der Mindestschallschutz nach DIN 4109 verfehlt oder lediglich
knapp erreicht.
Die Zielvorgabe war jedoch den erhöhten
Schallschutz, den Auftraggeber oftmals fordern,
planungssicher zu erreichen. Die Lösung dieser
Aufgabe besteht aus optimierten Hohlbodenstützen, die den Fußbodenaufbau besser entkoppeln als klassische Stützen mit Unterlegmaterialien wie beispielsweise Kork oder Gummischrot. Großen Wert wurde auf eine ähnliche
Federsteifigkeit im Vergleich zu den handelsüblichen Varianten gelegt. Damit wird sichergestellt, dass sich die optimierten Stützen bei
vertikaler Belastung entsprechend gering ein-
senken. Dies stellt ein wesentliches Merkmal für
die Gebrauchstauglichkeit beispielsweise beim
Einsatz von rissanfälligen Bodenbelägen dar.
In einer abschließenden Referenzmessung wurde
ein Trittschallpegel von Ln,w = 42 dB und ein
Schalldämmmaß von Rw = 75 dB bestätigt.
Der Gesamtaufbau zeigte über das gesamte
Frequenzspektrum signifikant niedrigere Trittschallpegel als handelsübliche Systeme. Die
optimierte Hohlbodenstütze wurde zum Patent
angemeldet.
Ergebnis
Neben den Tragsicherheits-, Brandschutz- und
Schalluntersuchungen wird ein besonderes
Augenmerk auf die Entwicklung von konstruktiven Details gelegt. Um zukünftig eine kurze
Planungszeit zu erreichen, soll auf einen Katalog
mit standardisierten Knotenpunkten zurückgegriffen werden.
Mit dem erfolgreichen Abschluss der Versuchsreihen steht nun mit dem Holzbalken-Beton-Verbund-Element ein Deckenbauteil zu Verfügung,
das für den mehrgeschossigen Holzingenieurbau eingesetzt werden kann. Durch die Entwicklung konnten die Kompetenzen innerhalb
des Konzerns im Bereich Stahlbeton-Fertigteilbau, Betontechnologie und Holzbau zusammengeführt und erweitert werden. Der Einsatz
vorgefertigter Stahlbetonplatten in der Holzbalken-Beton-Verbundbauweise hat große Vorteile gegenüber einer HBBV-Lösung in Ortbetonbauweise. Erste Kundenanfragen zum Einsatz dieses Elements liegen vor und sollen
zeitnah in die Praxis umgesetzt werden.
HBBV-Deckensystem
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Entwicklung eines HBBV-Deckensystems aus Betonfertigteil und BSH-Träger
• Nutzen der Vorteile von Stahlbetonfertigteilen
Mögliche Anwendung
• Deckensystem für Wohn-, Gewerbe- und Bürobauten sowie Decken im Bereich der Nutzungsklasse 2
Förderung
intern
Projektlaufzeit
April 2013 bis Januar 2014
Unternehmenseinheit
UB H+I Deutschland 2C: Werke / Werkleistungen ES (MERK Timber GmbH, Stephan Holzbau GmbH),
Karlsruhe EQ (Ed. Züblin AG); ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau (TBK), Schlüsselfertigbau (SFB)
Projektleitung
Jürgen Scheffler
Bearbeitung
Andreas Amorth, Dr. Hubert Bachmann, Susanne Bendix-Böttcher, Franz Hölzl, Andreas Offele, Jürgen Scheffler
• Europäische Patentanmeldung EP 14156372.6 – Schutzrecht angestrebt
 Ausschnitt Bewehrungsplan / Detail reinforcement
drawing
Die Züblin-Erdbebenstütze – eine Lösung für duktile
Stahlbetonstrukturen
Pos.
Stück
1
2
Pos.
28
12
Stück
11
12
13
Lenton
Pos.
26
14
10
Stück
21
28
Φ
[mm]
Φ
[mm]
Φ
[mm]
Einzellänge
[m]
28
4,20
16
3,38
16
12
16
s
[mm]
28
Material:
Beton innen: C50/60
Beton außen: C30/C37 duktil
Bewehrung innen: SAS 670/800
Bewehrung außen: S500B
 Stützenquerschnitt mit
innerer und äußerer Zone /
Cross section of column
with inner and outer zone
75
100
100
Buildings in many regions face threats due to
earthquakes. Especially renown and prestigious
buildings require strong structural safety and
high bearing reserves. To meet this demand,
steel structure is most often used. Steel structures
are very ductile and have a lower weight in
comparison to reinforced concrete structures.
Even if steel structures can be associated with
many advantages, one major disadvantage is
that they are more expensive than reinforced
concrete structures. Given this background, the
aim of the Zueblin Earthquake Column is to
develop a ductile reinforced concrete column,
which can cope with the specific loads of
earthquakes. The developed reinforced concrete
column consists of a steel precast framed
structure and an in-situ casted concrete column
with high-strength reinforcement. Due to the
high load carrying capacity of the Zueblin
Eartquake Coulmn it can be used for high
buildings as well.
Gesamtlänge Masse
[m]
[kg]
117,60
568,44
40,56
64,02
D
[mm]
915
905
Einzellänge Gesamtlänge Masse
[m]
[m]
[kg]
2,87
74,74
117,96
2,84
39,80
35,34
2,90
28,95
45,69
Gesamtmasse:
831,45
Hintergrund
In vielen Regionen besteht eine große Erdbebengefährdung für Bauwerke. Insbesondere
bei bedeutenden Gebäuden werden eine hohe
Tragreserve und Tragsicherheit gefordert. Um
diese Anforderungen zu erfüllen, werden in der
Regel Stahlstrukturen eingesetzt. Dieses Material ist sehr duktil und kann einfach mechanisch
beschrieben werden. Ein weiterer Vorteil der
Stahlstruktur ist ihr geringes Gewicht gegenüber einer Stahlbetonstruktur. Diesen Vorteilen
steht ein bedeutender Nachteil entgegen: Stahl
ist im Vergleich zu Stahlbeton teuer.
Status quo für Hochhausstützen
Gerade für vertikal hochbelastete Stützen werden eine extreme Duktilität und hohe Traglastreserven gefordert. Eine Stütze hat zunächst
hohe Vertikallasten abzutragen und erfährt im
Fall eines Erdbebenereignisses zusätzliche Biegebeanspruchungen, welche die Tragfähigkeit
für Vertikallasten deutlich absenken. Bei Stahlbetonstützen muss mit einem Versagen der äußeren Querschnittsbereiche gerechnet werden.
Dies führt dazu, dass Stützen sehr gedrungen
ausgeführt werden müssen. Stahlstützen sind
schlanker ausführbar, häufig sind jedoch Brandschutzanforderungen zu beachten, dann werden auch Stahlquerschnitte mit Beton ummantelt, was ebenso zu gedrungenen Querschnitten
führt.
Tragverhalten im Erdbebenfall
Im Erdbebenfall müssen die Stütze und der angeschlossene Unterzug eine duktile Antwort auf
die Einwirkung geben. Der Unterzug erfährt kaum
Normalkräfte und kann daher mit einem plastischen Gelenk ausgebildet werden. Damit steht
die Stütze im Vordergrund. Bei Stahlstützen ist ein
Stahlunterzug üblich, um eine konstruktiv klare
Verbindung herstellen zu können. Ein Stahlbetonunterzug wäre ebenso duktil, einfacher herzustellen und deutlich günstiger als ein Stahlunterzug.
 Stützenversagen im
Versuch / Failure of column
in experiment
Problemlösung
Ziel war es, eine duktile Stahlbetonstütze zu
entwickeln, die den spezifischen Beanspruchungen im Erdbebenfall gerecht wird und
die Ausführung der Unterzüge in Stahlbeton ermöglicht.
Die Züblin-Erdbebenstütze besteht aus zwei
unterschiedlichen Betonen mit speziellen Eigenschaften sowie einem hochfesten Betonstahl.
Die Stütze besitzt einen hoch tragfähigen Kern,
der möglichst schlank sein muss, um den Verdrehungen im Erdbebenfall zu widerstehen und
einem äußeren Ring aus hochduktilem Stahlbeton. Durch die gezielt hohe Tragfähigkeit der
schlanken Kernstütze kann die kritische Normalkraft sicher abgetragen werden. Der Beton
des äußeren Rings kann Dehnungen in Längsrichtung von 5 % ertragen, das entspricht dem
ca. 15-fachen eines normalen Betons. Dieser
Beton verhindert im Erdbebenfall ein Abplatzen
und damit die Zerstörung des Betonmantels; er
wirkt als Stabilisierung der Innenstütze und des
äußeren Bewehrungsringes, welcher die Biegebeanspruchung aufnimmt. Neben dem maßgebenden Erdbeben – bei dem die Struktur gerade
noch stehen bleibt – gibt es eine Vielzahl kleiner
und mittlerer Erdbeben, bei denen möglichst
keine Schädigung eintreten sollte, um die Sanierungskosten so gering wie möglich zu halten.
Üblicherweise muss der Brandschutzbeton von
Stahlstützen nach kleineren Beben erneuert
werden – dies ist ein zusätzlicher wirtschaftlicher Vorteil der Züblin-Erdbebenstütze.
Ausblick
Die Züblin-Erdbebenstütze wurde mit einer
ausgeführten Verbundstütze eines Hochhauses
verglichen. Die wirtschaftlichen Vorteile sind
immens. Für die weitere Entwicklung ist die Anwendung in einem Projekt vorgesehen. Detaillierte experimentelle Versuche müssen durchgeführt werden, um die Funktionstauglichkeit unter
Beweis zu stellen. Eine parallel zur bauherrenseitigen Lösung durchzuführende Untersuchung
der neuen Erdbebenstütze kann die hohe Leistungsfähigkeit im direkten Vergleich zeigen.
Züblin-Erdbebenstütze
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Entwicklung einer Erdbebenstütze als High-Tech-Bauelement
• Kostenersparnis gegenüber Stahlstützen
• Raumgewinn durch schlanke Strukturen
• weniger Sanierungsaufwand nach kleinen oder mittleren Beben
Mögliche Anwendung
• Bauwerke in Gebieten mit hoher Erdbebengefährdung
• Stützen im Hochbau, insbesondere für Hochhäuser
• Stützen als Fertigteilelemente
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau (TBK)
Projektleitung
Dr. Hubert Bachmann
Bearbeitung
Adam Varga
• Bachmann, H.; Varga, A.: Züblin-Earthquake-Column – a new solution for a ductile RC-structure. Concrete
Innovation Conference, Olso. 2014 - Best Paper Award
• Varga, A.: Earthquake resistant RC-column for high rise buildings using high strength reinforcement. Master
Thesis University of Aachen, Germany. 2013
• Bachmann, H.; Benz, M.: Technischer Bericht zur Erlangung einer ZIE für die Herstellung der Hochhausstützen mit hochfestem Betonstahl S670/800 beim Hochhaus Taunusturm in Frankfurt. Ed. Züblin AG, Stuttgart.
2012
62 I 63
 Zonenbewehrung in der
Schalung der Versuchskörper / Area-reinforcement
in formwork
 Zonenbewehrung mit
Aussparung: Designlastniveau / Area-reinforcement
with block-out: design load
Praktische Umsetzung am Projekt
Nach theoretischer Forschung und einzelnen
praktischen Erfahrungen mit zonenbewehrten
Kernwänden im Hochhausbau war es das Ziel,
erstmals bei einer Wohnbebauung (Bauvorhaben Vereinsstraße, Frankfurt) die tragenden Innenwände, die Außenwände, die aussteifenden
Wände sowie die Kernwände (Treppenhausund Aufzugskernwände) ab dem Erdgeschoss
weitestgehend in zonenbewehrtem Beton auszuführen. Sämtliche wandartige Träger wurden
in Stahlbeton ausgeführt.
One major element for the structural design of
residential construction projects are the
reinforced walls. The standards usually define
the amount of reinforcement which needs to be
placed in reinforced walls, i.e. which zones of
the wall require more reinforcement and which
zones of the wall require less. The standards
also define wall zones which do not need
any reinforcement. The aim of this research
project is to benefit from these stipulations
through developing a systematic approach for
using reinforcement only at particular zones in
the wall. The idea is to reinforce only those
zones of the wall which are more prone to
cracking. Following such a methodology could
lead to more economic walls. At this stage of
this research the experimental studies show
that there is no disadvantage of zone-reinforced
walls.
Hintergrund
Im Hochbau, insbesondere im Wohnungsbau,
werden vielfach Betonwände eingesetzt. Als
Außenwand dienen sie zur Aufnahme des Erddruckes oder der Windlasten, im Innenbereich
als tragende Wand zur Weiterleitung der Deckenlasten. Ebenso werden in aller Regel aussteifende
Wände und Schachtwände im Kernbereich als
Betonwände ausgeführt.
Vielfach sind die Belastungen so gering, dass
keine tragende Betonstahlbewehrung erforderlich ist. Üblicherweise wird dann eine Mindestbewehrung nach den geltenden Vorschriften
eingelegt. Die Normen lassen aber auch die
Bemessung derartiger Wände als unbewehrte
Vorgaben und zonenbewehrte Prüfkörper untersucht. Es zeigte sich, dass die Mindestbewehrung gegenüber der Zonenbewehrung keine
traglaststeigernde Wirkung hat. Hinsichtlich des
Rissbildes konnte festgestellt werden, dass unter den anzusetzenden Gebrauchslasten keine
Risse auftraten. Erst bei weiterer Laststeigerung
konnten Risse im Bereich von Aussparungen
und Öffnungen beobachtet werden. Diese
lassen sich auf die Umlenkung der Vertikalkräfte
(Querzugspannungen) zurückführen, sie treten
erwartungsgemäß auf. Da die Zonenbewehrung
in eben diesen Bereichen angeordnet ist, zeigt
sich auch hier kein Vorteil einer durchgängig mit
Mindestbewehrung versehenen Wand.
Betonwände zu. Für unbewehrte Kellerwände
gibt es derzeit eine spezielle Zulassung, die eine
gegenüber den Vorschriften günstigere Bemessung erlaubt.
Allerdings müssen neben den statischen Bemessungskriterien auch konstruktive Randbedingungen bei der praktischen Ausführung
als unbewehrte Wand berücksichtigt werden.
So sind Rissbildungen im Gebrauchslastfall
beispielsweise an Türaussparungen – auch bei
nachträglichen Änderungen – zu beachten.
Hierfür wird eine sogenannte Zonenbewehrung
vorgesehen, welche die konstruktiven Eigenschaften der Wände verbessern soll, um die
Gebrauchsfähigkeit zu gewährleisten.
Bereits in der Konzernbroschüre Forschung,
Entwicklung, Innovation – Projekte 2009, S.
46 / 47 war dieses Thema publiziert worden.
Experimentelle Untersuchungen
Die Versuche wurden in zwei Stufen durchgeführt: Zunächst wurden Versuchskörper, deren
Struktur und Belastungsgrößen den Verhältnissen einer aussteifenden Kernwand eines Hochhauses entsprachen, mit großer Horizontallast
bei gleichzeitig minimaler oder maximaler vertikaler Auflast beaufschlagt. Das Rissbild infolge
mehrfacher horizontaler Designlast zeigte kein
Schubversagen, vielmehr waren die Risse eindeutig der vertikalen Beanspruchung zuzuordnen. Daher konzentrierte sich die zweite Versuchsserie auf die Rissbildung, Tragfähigkeit
und die Versagensart.
In den Versuchen wurden vergleichsweise Prüfkörper mit Mindestbewehrung nach normativen
Bewertung
Bei der Bewehrungsverlegung konnten Zeit und
infolgedessen auch Kosten eingespart werden.
Ein weiterer positiver Aspekt ist die Einsparung
von Bewehrungsstahl, die sich ebenfalls auf
die Baukosten niederschlägt. Allerdings zeigten
sich auch Nachteile bei der Herstellung der
zonenbewehrten Wände: die Verlegung von
beispielsweise Leerrohren war schwierig, da
deren Fixierung in der Regel an der Bewehrung
erfolgt. Auch für nachträgliche Wandschwächungen besteht weniger Flexibilität, da die
Anordnung der Bewehrungszonen stark von
der Wandgeometrie abhängt.
Ausblick
Das wirtschaftliche Potenzial zur Einsparung bei
nur lokal angeordneter Bewehrung macht sich
vor allem bei größeren Einheiten beispielsweise
in Wohnungsbau-Siedlungen bemerkbar. Dies
sollte daher zukünftig die primäre Anwendung
von zonenbewehrten Wänden darstellen. Neben
der Kostenersparnis trägt diese Bauweise auch
zur Nachhaltigkeit des Bausektors bei.
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Einsparung an Betonstahl
Mögliche Anwendung
• Kernwände im Hochhausbau
• Wände großer Wohnbebauung
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Hubert Bachmann
Projektlaufzeit
seit November 2009
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau (TBK); UB H+I Deutschland 2C: Mitte ER (Ed. Züblin AG)
Projektleitung
Dr. Hubert Bachmann
Bearbeitung
Christian Ehrhardt, Peter Weber
• Bachmann, H.; Weber, P.: Technischer Bericht zur Erlangung einer Zustimmung im Einzelfall für die
Herstellung der Betonwände als zo-nenbewehrte Wände - Wohnbebauung Vereinsstr. Frankfurt.
Ed. Züblin AG. Stuttgart 2012
• Erhardt, C.: Zonenbewehrte Wände im Hochhausbau - Experimentelle Untersuchungen. Diplomarbeit
Universität Kaiserslautern. 2010.
64 I 65
 Beispiel einer
Doppelfassade eines
Bürogebäudes / Two
layered building surface
construction
Innerhalb der Projektarbeit wurden über 140 Varianten simuliert. Die Wetterdatensätze wurden
in stündlich gemittelte Werte zu Strahlungsintensität (global, direkt), Strahlungswinkel, Temperatur, Feuchte, Windrichtung und Windgeschwindigkeit aufgeschlüsselt. Die untersuchten
Einflussparameter konnten in mathematische
Zusammenhänge gebracht werden. Durch die
Eingabe von geometrischen und materialbedingten Randbedingungen einer Fassade
können nun innerhalb kurzer Zeit Aussagen zu
den konvektiven Vorgängen im Doppelfassadenzwischenraum und deren Auswirkungen gemacht werden.
 Darstellung von
Isotachen und Strömungslinien / Velocity profile and
flow line picture
dienste berechnet werden. Diese CFD-Simulationen sind sehr kostenund zeitaufwendig. Für
die Simulation eines Referenzjahres an einem
3D-Modell ist auch mit leistungsfähigen Servern
derzeit noch ein Berechnungsaufwand von
ca. einem Jahr erforderlich.
Energy transportation within two layered building
façades happens mainly through thermal radiation
or convection whereas thermal conduction can
be neglected. The energy transportation through
thermal distribution can quite easily be calculated
with the characteristic values of the glass. The
convection part in turn is difficult to estimate
without having measurement results or numerical
flow distribution simulations. A common tool for
determining the convection part of the energy
transportation is computational fluid dynamics
(CFD) simulations. CFD-simulations, however,
are very costly and time intensive. Given this
background, the aim of this project is to develop
a simplified procedure to predict the air change
or energy transportation between two layered
building façade constructions. In the future,
the developed process will be of use for a wide
variety of projects, also in different climate
zones.
Hintergrund
Während einschalige Fassaden bei veränderten
Wettersituationen thermisch relativ einfach analysiert werden können, weisen Doppelfassaden
ein komplexeres Verhalten auf. Die thermische
Wirkung und die Strömungsrichtung im Doppelfassadenzwischenraum und im Innenraum verändern sich abhängig von Fassadengestaltung,
Fassadenstellung und Wettersituation.
Konstruktiv besteht eine Doppelfassade aus einer Außen- und einer Innenverglasung mit einem
zwischen beiden Verglasungen angeordnetem
Sonnenschutz. Die zusätzliche Außenverglasung verändert die gesamte Wirkungsweise im
Vergleich zu einer einschaligen Fassade, weil
eine höhere Variabilität bei der Einstellung von
Sonnenschutz, Außen- und Innenfenstern gegeben ist. Der Fassadenzwischenraum zwischen
beiden Verglasungen bildet eine thermische
Pufferzone. Dies beeinflusst das Innenklima entscheidend.
Der Energietransport im Doppelfassadenzwischenraum erfolgt vorwiegend über Wärmestrahlung und -konvektion; der Anteil der Wärmeleitung ist zu vernachlässigen. Während der
Energietransport durch Wärmestrahlung relativ
einfach über Kennwerte der Verglasung berechnet werden kann, ist der konvektive Anteil ohne
Kenntnisse von Messergebenissen oder numerischen Strömungssimulationen schwierig abzuschätzen.
Die Konvektion im Doppelfassadenzwischenraum hängt maßgeblich von verschiedenen
Parametern der Geometrie (Abstand der äußeren zur inneren Verglasung, Höhe, Größe der
Ein- und Auslassöffnung mit daraus entstehenden Düseneffekten), dem Klima (Windrichtung
und -geschwindigkeit, Strahlungsintensität, Temperatur, Dichteunterschiede, etc.) sowie den
Materialeigenschaften (Absorption, Transmission und Reflektion, Oberflächenbeschaffenheit,
Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherkapazität,
Dichte, etc.) ab. Mithilfe von numerischen Simulationen aus der Strömungsmechanik (engl:
computational fluid dynamics (CFD)) können
3D-Modelle unter Berücksichtigung der vorgenannten geometrischen, klimatischen und materialspezifischen Parameter instationär mit Klimadaten aus Testreferenz-Jahren der Wetter-
66 I 67
Ausblick
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung des
Tools und durch die Umsetzung der gewonnenen
Erkenntnisse aus der numerischen Simulation
kann ein instationärer Luftwechsel unabhängig
von aufwendigen CFD-Simulationen durch stationäre Berechnung ersetzt werden. Anwendung findet das Verfahren zukünftig für sämtliche Projekte, auch für Klimazonen in anderen
Breitengraden sind Doppelfassaden mittels der
stationären Berechnungsmethode abbildbar.
Ziel
Ziel des Vorhabens ist ein vereinfachtes Verfahren zu entwickeln, das dem Anwender eine
praxisgerechte Abschätzung des Luftwechsels in
doppelschaligen Fassadensystemen ermöglicht.
Mit einer numerischen Simulation (CFD-Simulation) wurden die Auswirkungen der wesentlichen Einflussgrößen getrennt von einander
betrachtet. Es wurden mathematische Zusammenhänge erstellt, welche zukünftig das Berechnen von Luftwechselzahlen im Doppelfassadenzwischenraum ermöglichen: Die Ergebnisse stehen im Vergleich zur numerischen
Simulation des Gesamtsystems zeitnah zur
Verfügung und sind deshalb für die praktische
Anwendung nutzbar.
CFD-Tool Gebäudehülle
Ziel / Nutzen
• vereinfachte Berechnung von Luftwechselraten in Doppelfassadenzwischenräumen
Mögliche Anwendung
• Gebäude mit Doppelfassadensystemen, in allen Klimazonen
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Januar 2013 – Dezember 2013
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau (FAS-S)
Projektleitung
Martin Baar
Bearbeitung
Martin Baar, Dr. Esther Dongmo
AUF
EINEN
BLICK
 Fassade des Bürogebäudes Z3 am Standort
Stuttgart / Facade of the
office buildung Z3 at the
headquarter in Stuttgart
mittelte pauschale Dämmmaß weicht vom tatsächlichen Schalldämmwert nach dem Einbau
häufig ab. Planungsunsicherheit und Rechtsstreitigkeiten sind die Folge. Die europäisch
harmonisierte DIN EN 12354: Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von
Gebäuden aus den Bauteileigenschaften zeigt
andere Ansätze. Mit der Neuauflage der DIN
4109 werden voraussichtlich die rechnerischen
Nachweise an DIN EN 12354 angepasst.
Ziel
Ziel ist es, den Planern ein geeignetes Werkzeug
an die Hand zu geben, mit dem sich frühzeitig
das Flankenschalldämmmaß von Leichtbaufassaden abschätzen lässt. Es werden verschiedene Ansätze untersucht und letztendlich eine
einheitliche Vorgehensweise definiert.
Vorgehen und Ergebnisse
Insgesamt wurden drei Ansätze zur Bewertung
der Schalllängsleitung von Leichtbaufassaden
untersucht. Da die überarbeitete DIN 4109 an
die DIN EN 12354 angepasst werden soll, wurde
diese hinsichtlich zweier unterschiedlicher Vorgehensweisen untersucht.
Die Abhängigkeit von labortechnischen Prüfungen zur Erfüllung der Norm führt zu hohen Kosten
und großem Aufwand. Alternativ wird der Aufbau eines Bauteilkataloges vorgeschlagen. Durch
das Dokumentieren unterschiedlicher Fassadenkonstruktionen mit Optimierungsmöglichkeiten
durch Prüfberichte aus Schalllaboren können
die akustischen Eigenschaften einer Konstruktion abgeschätzt werden.
Eine von Messwerten völlig unabhängige Bewertungsmöglichkeit ist eine akustische Simulation. Die Möglichkeiten und Probleme dieses
Verfahrens werden betrachtet. Diese Methode
wird sich voraussichtlich als die sinnvollste
erweisen, da der Planer während dem Entwicklungsprozess die Details anpassen kann,
Bestimmung und Bewertung der Schalllängsleitungskenngrößen von
Fassadenelementen
Determination and evaluation of longitudinal sound transfer through building surface
constructions
This project aims for a tool to estimate the
longitudinal sound transfer through light building
facade constructions. There are three components
which have been compared. First there is the
German standard DIN4109 (11-1989) which
gives an estimation of the longitudinal sound
transfer. However the practical experience shows
a significantly digress to the estimation of
DIN 4109 (11-1989). Alternatively there is the
European standard DIN EN 12354 which uses
other approaches and leads to different results
than the DIN 4109 (11-1989). The third option
is an acoustic simulation which turns out to
be the most favorable cost and time efficient
solution.
Hintergrund
Die Berücksichtigung des Flankenschalldämmmaßes einer Leichtbaufassade als Einflussgröße
für das Schalldämmmaß eines Trennbauteils ist
nach DIN 4109 (11-1989) nur unzureichend und
pauschal bewertet. Das nach dieser Norm er-






 Vorgehensweise zur
Bewertung des Flankenschalldämm-Maß RFf /
Proceeding for evaluation
of edge sound reduction
index RFf
68 I 69
wodurch Kosten und Zeit gegenüber einer
händischen Abschätzung eingespart werden.
Ausblick
Um Fassadenkonstruktionen in Abhängigkeit
der Norm-Flankenpegeldifferenz Dn,f,w zu
katalogisieren, müssen deren Prüfzeugnisse
gesammelt und dokumentiert werden. Durch
den entstehenden Bauteilkatalog kann eine
Bewertung der Längsleitung von Fassadenelementen erfolgen. Die DIN 4109 sieht eine
solche Tabelle in ihrer Neufassung vor, deren
Art und Umfang ist noch nicht bekannt.
Die Schallsimulation ist momentan die effektivste Methode für die Bewertung des Flankenschalldämmmaßes. Dadurch könnte oftmals vollständig auf Labormessungen verzichtet werden.
Damit das Flankenschalldämmmaß über eine
Simulation sicher ermittelt werden kann, sind
Verifizierungen notwendig. Diese belegen, dass
zwischen dem simulierten und dem eingebauten Flankenschalldämmmaß ausreichende
Übereinstimmung besteht.
Schalllängsleitung an Fassaden
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Instrument zum Abschätzen des Flankenschalldämmmaßes für Leichtbaufassaden
• Aufzeigen der Vor- und Nachteile verschiedener Bewertungsmethoden
Mögliche Anwendung
• Wohn- und Nichtwohngebäude mit hohen Verglasungsanteilen
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Februar 2013 bis August 2013
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau (FAS-S)
Projektleitung
Martin Baar, Daniela Greiner
Bearbeitung
Martin Baar, Jasmin Eppli, Daniela Greiner
• Eppli, J.: Bewertung / Bestimmung der Schalllängsleitungskenngrößen von Fassadenelementen. Hochschule
für Technik, Stuttgart. 2013
flusst. Ein Überdruck durch die Lufteinbringung
war für die Nutzer nicht spürbar und auch
die Luftfeuchte wurde nicht beanstandet. Allerdings wurde der laufende Kompressor verhältnismäßig laut wahrgenommen, da dieser unmittelbar neben den belüfteten Räumen angeordnet war.
Gesondert zu bemerken ist, dass es sich bei
dem eingesetzten Kompressor um ein zu 100 %
ölfreies Gerät handelte und bei der Installation
besonders auf die Einhaltung der Hygienevorschriften geachtet wurde. Die Zuluft konnte so
geruchsneutral in die Räume eingebracht werden. Die Herstellerangaben der Schallwerte für
Auslässe und Geräte waren in situ nach nachprüfbar.
70 I 71
Fazit
Nach der Entwicklung eines funktionsfähigen
Luftauslasses wurde diese Komponente als Teil
eines Gesamtsystems getestet. Der weitgehend
störungsfreie Betrieb beim Feldversuch sowie
die positive Beurteilung durch die Nutzer der
belüfteten Räume bestätigen, dass das Hochdrucklüftungssystem bei verschiedenen Bauobjekten eingesetzt werden kann. Messwerte
aus Laborversuchen der ersten Entwicklungsphase konnten beim Feldversuch im Rahmen
üblicher Abweichungen und Einschränkungen
nachvollzogen werden.
Bauleitung
90 m³/h
Poliere
90 m³/h
45 m³/h
Archiv
90 m³/h
45 m³/h
Vizepolier
Teeküche
90 m³/h
Three years after the HDLS-project was initiated,
a test run of a working system was realized. At a
container office facility in Vienna the developed
air outlets were installed, combined with a screw
compressor to supply the required amount of air.
Both system performance and user feedback
were in line with the expectations. An overview
of the system including monitoring and results
is presented in this report.
Hintergrund
Im März 2010 wurde das Projekt HDLS – Hochdrucklüftungssystem – als Forschungs- und
Entwicklungsprojekt von der Zentrale Technik
(TGA Wien) begonnen. Der grundlegende Gedanke war, den Platzbedarf für Lüftungsanlagen
zu reduzieren. Das Lüftungssystem in bauliche
Konzepte integrieren zu können stellt dabei die
Motivation des Projekts für ein Bauunternehmen
dar. Potenziale wie die Platzersparnis durch dieses System lassen das Unternehmen auf Dauer
als Ganzes von einem Erfolg des Projekts profitieren. Als erstes Ziel wurde die Entwicklung
eines passenden Luftauslasses definiert. Die
Firma Hidria (SLO) konnte dafür als Partner
gewonnen werden.
Nachdem das Design auf Basis umfangreicher
numerischer Simulationen und Laborversuche
festgelegt war, galt es erste Prototypen herzustellen. Für Luftvolumenströme von 45 m³/h,
90 m³/h und 180 m³/h wurden Luftauslässe
produziert. Durch die Ausnutzung des JouleThompson-Effektes kann eine Abkühlung von
bis zu 1,9 K bei der Einbringung in den Raum
erzielt werden kann. Darüber war bereits in der
Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte 2010 / 11, S. 36 / 37 berichtet worden.
Projektablauf
Als nächster Schritt zum Markteintritt mit dem
Hochdrucklüftungssystem wurde der Aufbau
einer Testanlage realisiert.
Zu den Kriterien für eine marktreife Lüftungsanlage zählen dabei unter anderem:
• Zugfreiheit in den Räumen
• Einhaltung der Akustik-Richtlinien für Lüftungsanlagen
• Möglichkeit, erforderliche Luftmengen durch
die Anlage bereitstellen zu können
• Wohlbefinden der Nutzer während des Betriebs sicherstellen
Für die Realisierung der Testanlage wurde das
konzerneigene Containerbüro auf der Baustelle
des RZ Space in Wien ausgewählt.
Während des Testbetriebs wurden die Raumparameter Lufttemperatur und Luftfeuchte,
Druck, Volumenstrom und Temperatur im System sowie die verbrauchte Energie der Geräte
überwacht. Dazu wurden ein portables HygroThermometer sowie fixe Messeinrichtungen
genutzt und sämtliche Daten manuell oder über
einen Datenlogger aufgezeichnet.
Durch die Befragung der Nutzer wurde festgestellt, dass diese das Design der Auslässe ansprechend empfanden, während der Kühleffekt
durch die Lüftungsanlage kaum bemerkt wurde.
Es konnten keine unangenehmen Verwirbelungen oder Zugerscheinungen festgestellt werden
und die Luftqualität wurde nicht negativ beein-
Sanitärcontainer
Dusche
WC-Herren
WC-Damen
Baubüro AG
 Grundriss des Containerbüros / Layout of the
container office facility
Besprechungsraum
90 m³/h
180 m³/h
90 m³/h
180 m³/h
Hochdrucklüftungssystem
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Verifizierung von Herstellerangaben und Laborversuchen
• Monitoring des Betriebs einer kompletten HDLS-Anlage unter realen Bedingungen
• Entwicklung von innovativen Lüftungslösungen
Mögliche Anwendung
• Belüftung von Gebäuden mit unzureichend Platz für ein konventionelles System
• Neubau (Möglichkeit der Reduzierung von Geschosshöhen)
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Juni 2013 bis November 2013
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: TGA Wien
Projektleitung
Miklos Nikolics
Bearbeitung
Rudolf Oesterreicher
• Europäische Patentanmeldung: EP 2 565 548 - Schutzrecht angestrebt
• weitere Patentanmeldungen in den USA und den Vereinigten Arabischen Emiraten – Schutzrechte angestrebt
• erteiltes Patent RU 2012127272 in Russland
 Kompaktasphalt mit
Forschungskomponenten /
Compact asphalt with
research components
Aufnahme
1 Mischgutabgabe
Transport
Übergabe
Transport
im Fertiger
Querverteilung
2 Lademodul
3
Mess- und Informationssystem Baustofflogistik
4
Mess- und Informationssystem Mischguttemperatur
5 Kommunikation
Mischgutaufnahme
6
 PAST Demonstratoren
Übersicht / PAST overview
of demonstrators
The high standards of road quality, environmental
safety as well as the desire for stabilised
processes require innovative solutions along
the road construction process chain – from the
production of the materials until the compaction
on site. Despite the constant improvement
of materials, weaknesses which reduce the
durability of the pavement process continue to
arise in increasing frequency. This research will
eliminate the weaknesses of asphalt pavement
on traffic ways within the whole construction
process through the usage of new approaches
in automation, information technology and
mechanical engineering. The overall approach
of this is named “PAST” (Prozesssicherer Automatisierter Straßenbau). It is concluded that the
adoption of PAST will lead to improvements of
roadway features, such as noise reduction, road
safety and durability.
Status Quo
Im Heft Forschung, Entwicklung, Innovation –
Projekte 2009, S. 64 / 65 wurde das Forschungsvorhaben Prozesssicherer automatisierter Straßenbau – PAST zur Identifizierung und Beseitigung qualitätsmindernder Faktoren beim Bau
von Asphaltbelägen vorgestellt. Durch den Einsatz von innovativen Ansätzen aus der Automatisierungs-, Informations- und Maschinentechnik über die gesamte Bauprozesskette konnten
wesentliche Funktionseigenschaften entscheidend beeinflusst werden. Die Verbesserungen
betreffen unter anderem Dauerhaftigkeit, Eben-
heit, Griffigkeit, Helligkeit und Lärmabsorption.
Im Rahmen von PAST wurden 15 Demonstratoren entwickelt, gebaut und innerhalb der Projektlaufzeit von 08/2008 bis 07/2012 auf insgesamt sechs Untersuchungsstrecken in der
Praxis getestet. Aus diesen 15 Prototypen erfolgte die serienreife Entwicklung der folgenden
fünf Maßnahmen:
• Schwenkeinrichtung an Asphaltmischanlagen
zur entmischungsreduzierenden Befüllung der
Transportfahrzeuge
•Thermomulde zur Erhaltung der Mischguttemperatur während des Transportes
•Fertiger-Anfahrautomatik zur Reduzierung
von Unebenheiten
• Passives Andocksystem zur Reduzierung der
Unebenheiten beim Übergabevorgang zwischen Transportfahrzeug und Straßenfertiger
• Oberflächenscanner zur Temperaturüberwachung und Dokumentation
Darüber hinaus konnten durch den Einsatz einer
isolierten Mulde beim Mischguttransport Qualitätsverbesserungen erreicht und dokumentiert
werden. Basierend auf den Ergebnissen von
PAST hat das Bundesministerium für Verkehr
und digitale Infrastruktur (BMVI) die „Einsatzankündigung von Maßnahmen zur Steigerung der
Asphalteinbauqualität“ veröffentlicht. Demnach
werden stufenweise neue Einsatzkriterien für den
Transport von Asphaltmischgut mit thermoisolierten Fahrzeugen als Anforderung in die Vertragsbedingungen für Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen an Bundesfernstraßen aufgenommen.
10
Verdichtungsarbeit
Belagsdicken-Messung
11+12 Einstellung u. -Regelung
Andockeinrichtung
7 Mischgutförderer/-verteiler
Prozessregeleinrichtung
13
Anfahrautomatik
8 Thermobunker
14
Ablageautomat
9
Kommunikation
15 Fertiger-Walze
Thermoförderer/-verteiler
Ausblick
Nach der Entwicklung der Demonstratoren wurde das Ziel der konzernweiten Implementierung
verfolgt. Dazu wurde eine enge Zusammenarbeit zwischen der F. Kirchhoff GmbH, der TPA
GmbH, der BMTI GmbH und STRABAG AG
initiiert. Im Rahmen dieser Initiative wurde
beschlossen, einige Baumaschinen umzurüsten
und diese als Prototypen für eine zukünftige
Standardisierung im Dauereinsatz zu erproben.
Anlässlich einer aktuellen Bestellung eines
Straßenfertigers konnten umfangreiche Umbaumaßnahmen zeitnah ausgeführt werden. Um die
im Forschungsvorhaben gemachten Erfahrungen zu nutzen und weitere Optimierungen im
Asphaltstraßenbau zu erreichen, wurde zwischenzeitlich ein weiteres Forschungsvorhaben
akquiriert und im Januar 2014 begonnen: Entwicklung innovativer Verfahren zur Optimierung
Walzen
Prozesssicherer automatisierter Straßenbau – PAST: Status quo und
Ausblick
Einbau
der Oberflächengestaltung von Verkehrsflächen
in Asphaltbauweise (OBAS). OBAS beschäftigt
sich mit der frühzeitigen Einbindung und dem
hohem Verbund der Abstreusplitte mit dem
Asphalt und soll die komplette Funktionalität
der Straßenoberfläche unmittelbar nach dem
Einbau gewährleisten.
PAST: Status quo und Ausblick
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• flächendeckende Qualitätserhöhung durch Prozesssicherheit und Standardisierung
im Asphaltstraßenbau
• Entlastung des Einbaupersonals
• Reduzierung der Mehr- und Mindermengen
• Reduzierung der Abzüge durch Mängelbeseitigung
Mögliche Anwendung
• im gesamten Asphaltstraßenbau
• Nutzung der Entwicklungen in anderen Geschäftsbereichen des Konzerns
Förderung
25 % Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
75 % intern
Projektlaufzeit
seit August 2008
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04; ZB BMTI 01; UB VWB Deutschland 6H: (Hermann Kirchner Bauunternehmung GmbH, STRABAG AG)
Bearbeitung
Martin Muschalla
72 I 73
74 I 75
 Abdichtungssystem
STRABATAN S / Sealing system
STRABATAN S
 Abdichtungssystem
STRABATAN C / Sealing
system STRABATAN C
Because of different types of infrastructure
buildings (eg concrete and steel bridges) there
are different demands on sealing systems. For
concrete buildings, the sealing usually is a
system according to ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 1,
whereas for steel bridges due to the larger
vibrations flexible sealing systems (according to
ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 4) are to be elected.
Therefore, it is necessary for STRABAG to
use the correct sealing system for the different
building types (steel, concrete).
Hintergrund
Aufgrund unterschiedlicher Bauarten von Ingenieurbauwerken (z. B. Beton- oder Stahlbrücken)
entstehen unterschiedliche Anforderungen an
die Abdichtungssysteme. Bei Betonbauwerken
wird für die Abdichtung in der Regel ein System
gemäß ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 1 verwendet,
wohingegen für Stahlbrücken aufgrund der unterschiedlichen Bauart Abdichtungssysteme nach
ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 4 zu wählen sind.
Für den STRABAG Konzern ist es notwendig,
für die verschiedenen Bauwerkstypen das geeignete Abdichtungssystem mit hoher Qualität
und wirtschaftlicher Effizienz einsetzen zu
können. Deshalb wurden in den vergangenen
Jahren Abdichtungssysteme weiterentwickelt,
die die Qualitätsanforderungen auch in Zukunft
erfüllen.
Nachfolgend sind die STRABAG-Abdichtungssysteme mit den jeweiligen Anwendungsgebieten zusammengefasst:
• STRABATAN C für Betonbauwerke (Brücken
und Parkhäuser)
• STRABATAN S für Stahlbrücken
• STRABATAN STATIFLEX® als schnelles Abdichtungssystem
STRABATAN C
Das System STRABATAN C besteht aus einem
Reaktionsharz (STRABATAN AET PRO) und einer
Bitumenschweißbahn (STRABIT). Es entspricht
den Anforderungen der TL BEL-B Teil 1 für Fahrbahnbeläge auf Betonbrücken und ist somit für
die Bauweise nach ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 1
zugelassen.
In den vergangenen zwei Jahren fanden vergleichende Untersuchungen statt, um sicherzustellen, dass das System STRABATAN C qualitativ
mindestens gleichwertig mit den Abdichtungssystemen anderer Hersteller ist. Die Verarbeitbarkeit sowie die damit einhergehenden Materialverbräuche (beispielsweise Gas bei der Verlegung) konnten dabei gegenüber anderen Produkten verbessert werden.
Die Untersuchungen ergaben, dass das eingesetzte System des STRABAG Konzerns im Vergleich mit Produkten anderer Hersteller sowohl
hinsichtlich der fertigen Abdichtung als auch
beim Einbauvorgang viele Vorteile hat.
STRABATAN S
Das Abdichtungssystem des STRABAG Konzerns für Stahlbrücken ist ein Bitumen-Dichtungssystem und besteht aus der Grundierung
PRIMEX und der Haftschicht ISOTEX. Es entspricht der Bauart 2 nach ZTV-ING Teil 7, Abschnitt 4 und erfüllt die Anforderungen der
TL BEL-ST.
Gemeinsam mit einem neuen Hersteller wurde
ein System entwickelt, das den Ansprüchen
an Qualität und Effizienz entspricht. Die Untersuchungen sind soweit abgeschlossen. Für das
Bitumen-Dichtungssystem wird im Jahr 2014
die neu zu erstellende Grundprüfung erfolgen.
Anschließend wird das System unter dem Namen
STRABATAN S bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) gelistet.
einzubauen, denn das Granulat schmilzt beim
Einbau der aufzubringenden Asphaltschicht
(Mischguttemperatur > 160°C) und sorgt so für
einen sehr guten Schichtenverbund.
Darüber hinaus wurde in Zusammenarbeit mit
der BASt an der Erarbeitung eines Regelwerks
(Empfehlungen über Hohlraumreiches Asphalttraggerüst mit nachträglicher Verfüllung; E HANV)
mitgewirkt.
STRABATAN STATIFLEX®
STRABATAN STATIFLEX® steht für ein mit flexibilisiertem Epoxidharz verfülltes Asphalttraggerüst. Der entscheidende Vorteil dieser Bauweise
gegenüber den mehrlagigen Abdichtungssystemen besteht in der kurzen Ausführungszeit.
In der Vergangenheit erfolgte der Einbau der
darüber liegenden Asphaltschicht „heiß auf
frisch“, um einen ausreichenden Schichtenverbund zu gewährleisten. Durch das Abstreuen
der noch nicht ausgehärteten Dichtungsschicht
mit einem Heißschmelzklebergranulat konnte
das System – wie in der Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte
2012 / 13, S. 36 / 37 berichtet – weiter optimiert
werden. Damit ist es nicht zwingend erforderlich
die folgende Asphaltschicht „heiß auf frisch“
Ausblick
Neben der erforderlichen Grundprüfung sollen
im Jahr 2014 auch ausgewählte Baumaßnahmen
mit dem System STRABATAN S labortechnisch
begleitet werden.
Durch die Erarbeitung des Regelwerkes (E HANV)
im Zusammenhang mit STRABATAN STATIFLEX®
wird eine Vereinfachung der Ausschreibung erreicht. Zudem ist dies ein Schritt auf dem Weg
zur Regelbauweise.
Für alle genannten Abdichtungssysteme gilt,
dass sie auch in den kommenden Jahren ständig
weiterentwickelt werden müssen, um den Marktanforderungen zu genügen und den konzerneinheitlichen hohen Qualitätsstandard zu gewährleisten.
Bauwerksabdichtung STRABATAN
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Nutzung eigener Produkte im Konzern und damit einheitlich hoher Qualitätsstandard
• ständige Weiterentwicklung der Produkte
Mögliche Anwendung
• Abdichtung von Ingenieurbauwerken
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit April 2008
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: DE Nord/International/RU; UB VWB Deutschland 6H, Köln/Düsseldorf DE (STRABAG AG, Sonderbau)
Projektleitung
Thomas Sikinger
Bearbeitung
Sebastian Lorenz
DAsphalt®
During the cost calculation phase of the project
A 31 Gescher the asphalt or material parameters
of the innovative asphalt DAsphalt® 22 TS were
determined through specimens. The asphalt
specimens were produced under appropriate
conditions in the laboratory. On site influences
of the production or casting of the asphalt,
however, could not be considered for the
specimen produced in the laboratory. Therefore
drill core samples have been taken at three
sections of the construction project and were
compared with the specimen produced in the
laboratory. The results reveal that even if the
determined material parameters of each section
significantly differ, the tests for the quality of
asphalt mix and paved asphalt layer meet all the
requirements. The lifetime of asphalt pavement
is calculated through the design software
PaDesTo. The calculations show sufficient
values for the load cycles, but with many
variations. In order to quickly identify the lifetime
of the asphalt pavement after the bitumen
delivery, it is recommended to determine the
bitumen quality through the extended chemical
and rheological test methods.
Hintergrund
Die analytische Bemessung nach den Richtlinien
für die rechnerische Dimensionierung des Oberbaus (RDO Asphalt 09) ergab, dass durch die
Verwendung von DAsphalt® 22 TS die Schichtdicke um bis zu 10 cm im Vergleich zu einer
Bauweise nach den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen
(RStO 12) reduziert werden kann – in der Kon-
zernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte 2012 / 13 S. 78 / 79 war bereits
darüber berichtet worden. Dabei wurden die
Materialparameter gemäß Arbeitsanleitung zur
Bestimmung des Steifigkeits- und Ermüdungsverhaltens von Asphalten mit dem SpaltzugSchwellversuch als Eingangsgröße in die
Dimensionierung (AL Sp-Asphalt 09) verwendet,
welche bei optimalen Randbedingungen am im
Labor hergestellten Asphaltprüfkörper ermittelt
wurden. Die Einflüsse der Schwankungen bei
der Asphaltmischgutherstellung und dem Einbau vor Ort können allerdings bei einem Laborprüfkörper nicht berücksichtigt werden. Das Ziel
dieser Studie ist es, die Auswirkungen dieser
Schwankungen auf die Materialparameter zu ermitteln. Hierfür werden die Bohrkerne, auf deren
Prüfung die analytischen Dimensionierungen
basieren, mit den Bohrkernen in situ am Projekt
Autobahn A31 Gescher verglichen. Es wird ermittelt, ob sich die Werte aus den Labor-Randbedingungen mit jenen aus der Praxis validieren
lassen.
Stand der Arbeiten
Um die Auswirkungen der Schwankungen der
Baustoffzusammensetzungen und der Einbauqualität auf die Materialparameter gering zu
halten, wurden bei der werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) die Spannbreite der Eigenschaften des verwendeten Asphaltgranulates
und der Gesteinskörnungen sowie des Bitumens
gegenüber den einschlägigen Regelwerken des
Straßenbaus signifikant eingeengt. Die Untersuchungen für entsprechendes Ausgangsmaterial
 Vergleich der berechneten Lastwechselzahl
in 10-t Achse [Mio.] /
Comparison of calculated
load cycle in 10-t ESAL
[Mio.]
erfolgten dennoch nach konventionellen Prüfungen gemäß den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau
von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt
(ZTV Asphalt StB 07/13), die die nationale Umsetzung der DIN EN 13108, Teil 21 darstellen.
Darüber hinaus wurde aufgrund der besonderen
Bauweise und der langen Unterhaltungszeit eine
detaillierte Überwachung des Einbauprozesses
verwirklicht: Mischguttemperatur, Schichtdicke
und Verdichtungsgrad des eingebauten Asphaltmischgutes wurden ständig geprüft.
Es wurde an drei Bauabschnitten der Baumaßnahme eine ausreichende Anzahl an Bohrkernen entnommen und im Labor untersucht.
Die Ergebnisse der werkseigenen Produktionskontrolle der Asphaltmischanlage und der Bohrkernuntersuchungen befinden sich im zulässigen Toleranzbereich. Die verwendeten Bitumen
in den entsprechenden Schichten erfüllen ebenfalls die konventionellen Anforderungen.
Weiter wurden die Steifigkeit bei verschiedenen
Temperaturen zwischen -20 °C und +50 °C und
die Ermüdungsfestigkeit an den Bohrkernen
Berechnete Lastwechselzahl in 10-t Achse
Berechnete Lastwechselzahl
in 10-t Achse [Mio.]
[Mio.]
 Einbau des DAsphalts
22 T S, Baumaßnahme
Funktionsbauvertrag A 31
Gescher / Paving of
DAsphalt 22 T S, Building
and maintenance project
A 31 Gescher
150
126
125
93
100
75
50
50
50
Angebot
Mischgut
16.11.12
50
ermittelt. Die ermittelten Materialparameter der
jeweiligen Bauabschnitte zeigen trotz des sorgfältigen Einbauprozesses signifikante Unterschiede sowohl bei der Steifigkeit als auch bei
der Ermüdungsfestigkeit.
Mit den tatsächlichen Materialparametern wurde
mithilfe der Dimensionierungssoftware PaDeSto
die Lebensdauer für die eingebaute Schichtdicke berechnet. Diese liegt für die einzelnen
Bauabschnitte zwischen 50 Millionen und 126
Millionen 10-t Achslasten − damit sind die Anforderungen für die Baumaßnahme erfüllt, die
bei 50 Millionen 10-t Achslasten liegen.
Ausblick
Die während der Kalkulation berechnete Lebensdauer für das Asphalttragschichtmischgut
DAsphalt® 22 TS konnte mit Materialparametern
der Bohrkerne bestätigt werden. Dass ermittelte
Unterschiede in den Materialeigenschaften des
Asphaltes abhängig vom Einbauort festgestellt
wurden zeigt, dass weitere Untersuchungen notwendig sind: Es wird empfohlen, anhand von
erweiterten chemischen und physikalischen
Bitumenprüfungen in Kombination mit Asphaltuntersuchungen die Auswirkungen der Bitumen
aus unterschiedlichen Lieferphasen auf die
Lebensdauer zu betrachten. Zukünftig sollte
mittels adäquaten Bitumenuntersuchung die
Qualität des Bitumens unmittelbar nach der
Anlieferung an der Asphaltmischanlage festgestellt werden können.
25
0
Bohrkernherstellung im
Labor TPA Köln
Bohrkerne
BA 3
Bohrkerne
BA 4
Bohrkerne
BA 5
(Einbau
10.2012)
10.20112)
(Einbau
06.2013)
(Einbau
09.2013)
AUF
EINEN
BLICK
DAsphalt® 22 T S
Ziel / Nutzen
• innovatives Asphaltmischgut mit erhöhter Lebensdauer
• Ermittlung der Beeinflussung von Herstell- und Einbauqualität
Mögliche Anwendung
• Öffentlich-Private-Partnerschaft Projekte (PPP-Projekte)
•Funktionsbauvertrag
Förderung
intern
Projektkoordination
Dr. Norbert Simmleit
Partner
UB VWB Deutschland 6H: Nordwest DC (STRABAG AG), Baustoffe DI (Deutsche Asphalt GmbH)
Projektlaufzeit
Juli 2012 bis Dezember 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: DE Nord / International / RU
Projektleitung
Bearbeitung
Hülya Sacihan, Erol Yelkesen
76 I 77
keit innerhalb des zu sanierenden Porous
Asphalt. Dies geschieht einerseits durch Verjüngung des gealterten Bindemittels im oberen
Bereich der PA-Deckschicht und anderseits
durch das Ergänzen von neuem Bindemittel zur
Mastix und damit einer Wiederherstellung der
Haftungsbrücken zwischen den Steinen. Insgesamt wird die Haftung zwischen dem Altasphalt
und der neu aufgebrachten Schicht verbessert.
 Sanierte Fahrbahn /
Renovated pavement
Wear and tear through the daily traffic as well
as the environmental impacts on aged porous
asphalt (PA) result in fewer mastic on the first
15 mm of the top layer. Consequently aged
PA needs to be usually refurbished after eight to
ten years. To increase this lifetime an improved
maintenance technique has been developed,
which is called ZOEAB+ (Very Open Emulsion
Asphalt Concrete Plus). ZOEAB+ aims to upgrade
the mastic through renewing the adhesion
between the aggregates. The results of the
Rotating Surface Abrasion (RSA) Tests and the
Nano-CT Scans showed that the ribbing has
been eliminated or slowed-down, the texture
characteristics have been improved, and the noise
reduction has been regenerated. Furthermore
during the maintenance it produces low CO2
emissions. Hence it is concluded that ZOEAB+
proves to be a maintenance technique which
leads to late refurbishment time periods of PA.
 Bohrkern vor der
Sanierung / Core before
maintenance
 Bohrkern nach der
Sanierung mit ZOEAB+ /
Core after maintenance
with ZOEAB+
Hintergrund
Gealterter Offenporiger Asphalt (engl: Porous
Asphalt, PA) verfügt infolge von Verschleiß und
Alterung des Bitumens durch Verkehr und Klimaeinwirkung über wenig Mastix in der obersten Schicht in bis zu 15 mm Tiefe. Es kommt zu
Steinverlust. In der Regel muss PA nach acht bis
zehn Jahren ersetzt werden.
Mit dem Sanierungsverfahren ZOEAB+ wird
geschädigter PA mit einem geeigneten Dünnschicht-Kaltasphalt mit spezieller Zusammensetzung behandelt, wobei zuvor eine modifizierte Klebeemulsion (Kleber mit Verjüngungsmittel) auf dem zu sanierenden PA aufgebracht
wird. Diese Bitumenemulsion („+“-Schicht) wird
aufgesprüht, der Dünnschicht-Kaltasphalt (Produktname: ZOEAB) wird direkt im Anschluss
aufgebracht. Die zusätzliche Klebeemulsion sorgt
für eine bessere Haftung des DünnschichtKaltasphaltes und für mehr strukturelle Festig-
Untersuchungen und Ergebnisse
Zur Beurteilung des Verfahrens wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. Es
zeigte sich in Rotating Surface Abrasion Tests
(RSAT), dass der Steinverlust deutlich verbessert werden konnte: Nach der Sanierung kam
es lediglich in der neuen Kaltasphaltschicht zu
geringfügigem Steinverlust, das Steinskelett im
ursprünglichen PA wurde nicht weiter reduziert.
Aus dem unbehandelten PA lösten sich Steine
einer Größe von 8 mm bis 11,2 mm (ca. 80 g
Verlust). Deckschichten, die mit ZOEAB+ behandelt sind, verlieren Stücke mit einer Größe
von 1 mm bis 3 mm (ca. 10 g bis 15 g Verlust
unter gleichen Prüfbedingungen). Dies bedeutet
für den Verkehr weniger Behinderung, die Gefahr etwa auf Windschutzscheibenbruch reduziert sich deutlich.
Analysen der Bohrkerne zeigten auch, dass es
zu einer wesentlich stärkeren Bindung im PA
kommt, nachdem ZOEAB+ aufgebracht wurde.
Bei unbehandeltem PA entsteht beim Herstellen
der Bohrkerne in der Regel eine Schädigung am
Rand des Kernes, Bohrkerne mit ZOEAB+ -Behandlung weisen einen wesentlich stabileren
Bohrkernrand auf.
Die Ergebnisse des Nano-CT-Scans bestätigten
diese Aussagen. Im mit ZOEAB+ behandelten
PA sind die Strukturen über eine Schichtdicke
von zirka 10 mm wieder hergestellt oder verbessert. Die strukturelle Festigkeit des gealterten
PA wurde aufgewertet. Dagegen zeigten Proben
der unbehandelten PA-Deckschicht, dass im
oberen Bereich des PA schlechte und brüchige
Verbindungen zwischen den Steinen bestehen.
Schlussfolgerung
Der Mehrwert des neuen Systems ZOEAB+
gegenüber der herkömmlichen Sanierung mit
ZOEAB zeigt sich hauptsächlich in den Resultaten der RSA-Tests und dem Nano-CT-Scan und
deren Interpretation. Mit diesen Informationen
zur Verbesserung der strukturellen Festigkeit
des alten PA kann davon ausgegangen werden,
dass durch die Sanierung mit ZOEAB+ eine verlängerte Lebensdauer erreicht wird. Außerdem
ergeben sich auch positive Effekte auf die
Lärmemission, die Sicherheit und den Komfort
der sanierten Asphaltdecke.
Instandsetzung mit ZOEAB+
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Aufhebung oder Reduktion von Steinverlust
• Verbesserung der Textur
• Wiederherstellung von lärmreduzierender Wirkung
• Verlängerung der Lebensdauer des Offenporigen Asphalts
Mögliche Anwendung
• Sanierung von Straßendecken mit PA
Förderung
intern
Projektkoordination
Koen Brouns, Ton Kneepkens
Partner
Rijkswaterstaat Nederland; Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO);
SGS Intron; Technische Universität, Delft
Projektlaufzeit
Juni 2012 bis August 2013
Unternehmenseinheit
ZB TPA 04: DE Nord / International / RU; UB Baustoffe 6V: Emulsionen RE (Coldmix BV)
Projektleitung /
Bearbeitung
Ton Kneepkens
78 I 79
0 0
000
0
0
0 0
0
 Drohne HT-8-2000,
Height-Tech GmbH,
Bielefeld / UAV HT-8-2000,
Height-Tech GmbH,
Bielefeld
The applications of UAVs are familiar for
their military use as reconnaissance or combat
drones. Also known is the commercial
application for observations, explorations and
documentations in hard-to-reach areas. Even
for personal use it is on the rise. Utilizing the
drone as a surveying device for field data
collection is a rather new and unique approach.
Hintergrund
Der Einsatz von autonom fliegenden Drohnen
(Flugrobotern) ist bekannt geworden durch ihre
militärische Verwendung als Aufklärungs- oder
Kampfdrohnen in Krisengebieten. Über die kommerziellen Einsatzmöglichkeiten wie Beobachtung, Erkundung und Dokumentation (Fotografie, Video) von schwer zugänglichen Objekten wurde ebenfalls in den Medien berichtet.
Auch im privat-wirtschaftlichen Bereich besteht
zunehmend Interesse für ihre Anwendung.
Im Forschungsprojekt sollte eine unbemannte
Drohne als Vermessungsinstrument zur Bestandsdatenerfassung eingesetzt werden. Dieser Test-Einsatz ist Neuland – aus diesem Grund
wurde das Projekt von der Fachhochschule
Köln, Institut für Baubetrieb, begleitet und
wissenschaftlich betreut.
Aufgabenstellung
Es wurde untersucht, inwiefern für eine Drohne
in der Bauindustrie Einsatzmöglichkeiten bestehen. Als mögliche Anwendungsgebiete bieten
sich großflächige und schwer zugängliche
Objekte an, die nicht mit höchster Genauigkeit
erfasst werden müssen. Damit liegt der Fokus
auf der Bestandsdatenerfassung von größeren
Geländeflächen (Baugebiete, Erschließungen,
Gewinnungsflächen, Deponien etc.) sowie auf
Linienbaustellen (Umgehungsstraßen, Autobahnabschnitte, Kanal- und Eisenbahntrassen etc.).
Der Testflug wurde auf dem Betriebsgelände der
MAV Mineralstoff-Aufbereitung und -Verwertung
Lünen GmbH, einem Entsorgungs- und Recyclingunternehmen, an dem der STRABAG Konzern zu 50 % beteiligt ist, durchgeführt.
Messungsgebiet und Zielsetzung
Auf dem Betriebsgelände der MAV Lünen lagern
auf rd. 56.000 m² in ca. 25 Boxen und auf etwa
20 Halden alle Arten von mineralischen Abfällen
sowie Abfälle aus der Metallherstellung und aus
Verbrennungsanlagen. Diese werden aufbereitet
oder getrennt und der Wiederverwertung zugeführt. Aus betriebswirtschaftlichen Gründen und
um den gesetzlichen Bestimmungen zu genügen, muss eine ständige Dokumentation der
ein- und ausgehenden Stoffe erstellt werden.
Neben anderen Maßnahmen wurde bisher hierzu einmal jährlich ein externes Vermessungsbüro beauftragt mittels GPS-Messungen den
Bestand zu erfassen.
Es ergab sich nun die Möglichkeit, diese
Bestandsdatenerfassung in Kooperation der
Direktionen Verwertung FE und Köln / Düsseldorf DE (Vermessung und Abrechnung Köln)
alternativ mit einer Drohnenbefliegung durchzuführen. Auf Grundlage dieser Befliegung sollte
dann die getrennte Mengenberechnung aller
Boxen und Materiallagerungen erfolgen und der
MAV Lünen zur Verfügung gestellt werden.
Aufbau der Drohne (Flugroboter)
Die Drohne ist ein unbemanntes autonomes
Fluggerät, welches per Fernsteuerung (oder auch
selbststeuernd) ein vorher definiertes Gebiet
systematisch überfliegt und – wie in diesem Fall –
digitale Bilder erstellt und abspeichert.
Für die genaue Positionierung oder Koordinierung des Flugroboters sind eine Vielzahl von
Komponenten an Bord: GPS-Empfänger, Digitalkamera, Funkgerät, Neigungs- und Beschleunigungssensoren, Datenspeicher etc. Eine mobile Bodenstation ermöglicht die Steuerung und
Überwachung der Drohne.
Eingesetzt wurde das Modell HT-8-2000 der Firma Height-Tech GmbH, Bielefeld mit folgenden
technischen Daten:
• Leergewicht 2,4 kg
• max. Nutzlast 2,0 kg
• Drohnen-Durchmesser 95 cm
• maximale Geschwindigkeit 70 km/h
• maximale Flughöhe bis 3.900 m über NN
• Messungs-Flughöhe 30 – 100 m über Grund
• Flugzeit bis zu 17 Minunten
• Sensorik: GPS-Empfänger, Luftdruck, Gyroskop, Kompass, Beschleunigung, Temperatur,
Wärmebild (optional), Nahinfrarot (optional)
• Steuerung: hochpräzise Joysticks mit 7‘‘
Live-View-Monitor
Der Flugroboter wurde von der Firma Herzog
Vermessungstechnik GmbH, Düsseldorf zur
Verfügung gestellt und geflogen. Für den kommerziellen Betrieb und den Aufstieg von Drohnen ist vorab eine behördliche Erlaubnis erforderlich.
Messungsanordnung
Damit eine Fläche in ihrer Gesamtheit erfasst
werden kann, müssen sogenannte Passpunkte
(engl.: Ground Control Point (GCP)) erstellt
 Lageplan / Site map
80 I 81
werden. Passpunkte werden benötigt, um eine
rechnerische Beziehung zwischen Bild- und
Vermessungskoordinaten herzustellen. Dies sind
markante, am Film der Kamera gut erkennbare
Punkte, die im Gelände eingemessen werden.
Es ist von Vorteil, wenn die Passpunkte georeferenziert werden, d. h. sie werden in Bezug
zu einem übergeordneten Koordinatensystem
(z. B. Gauß-Krüger, ETRS89) gebracht.
Bei diesem Projekt wurden für eine Gesamtfläche von ca. 56.000 m² 14 Passpunkte gleichmäßig über die Fläche verteilt installiert, mit
Bolzen permanent vermarkt, farblich gekennzeichnet und nach Lage und Höhe mittels GPS
zentimetergenau genau bestimmt.
Befliegung
Zunächst wurde anhand des Übersichtsplanes
eine Wegpunktliste erstellt. Ein Wegpunkt (engl.:
waypoint (WP)) ist eine elektronische Marke, die
eine eindeutige Positionsangabe auf der Erde
speichert. Wegpunkte definieren die optimale
Flugroute und die Kameraauslösepunkte.
Nach dieser Wegepunktliste erfolgte die Befliegung.
 Draufsicht auf das
Gelände / Over view
0 0
000
0
0
0 0
0
In unmittelbarer Nähe des Betriebsgeländes
waren mehrere Krane und Leitungsmasten vorhanden, aus diesem Grund flog die Drohne nicht
100 % autonom. Für den Operateur war es
wichtig, eine zentrale, übersichtliche Stelle zu
wählen, um den Flug der Drohne ständig im
Blick zu haben und jederzeit per Fernbedienung
in die Flugroute eingreifen zu können. Die optimale Flughöhe bei diesem Einsatz betrug ca.
60 m über Grund. Beim Erreichen der einzelnen
Wegpunkte wurde die Kamera automatisch ausgelöst und dadurch nach und nach ein Bildmosaik über das gesamte Betriebsgelände erstellt.
Die Einsatzdauer vor Ort betrug ca. 1 Stunde.
Auswertung
Die gesammelten Bilddaten wurden zuerst in
einer speziellen Software zu einem Einzelbild
zusammengestellt. Anschließend fand anhand
der Passpunkte eine Georeferenzierung statt,
d. h. alle Bilddaten wurden nach Lage und Höhe
in ein Koordinatensystem transformiert und
können somit bei eventuellen Folgemessungen
in einen einheitlichen Bezug gebracht werden.
In einem weiteren Schritt wurde ein digitales
Geländemodell (DGM) erstellt. Aus diesem
heraus konnten mithilfe eines CAD-Programms
alle benötigten Mengen der einzelnen Boxen
und Materialhalden berechnet werden. Als finales Ergebnis wurde an die MAV Lünen eine komplette Mengenzusammenstellung übergeben.
Ausblick
Der Test-Einsatz des Flugroboters in dem relativ
schwer zugänglichen Betriebsgelände der MAV
Lünen sowie das erzielte Messungsergebnis
 Drohne beim Einsatz /
UVA in work
kann als Erfolg bezeichnet werden, da hier
keine sehr hohen Genauigkeitsanforderungen
(ca. +/- 10 cm) bestanden.
Zur Verbesserung der Messungsgenauigkeit
müssen noch weitere Tests geflogen werden.
Dieses fortschrittliche Vermessungssystem steht
am Anfang seiner Entwicklung: Sein Potenzial
muss dahingehend genutzt werden, dass weitere Anwendungsbereiche in der Bauindustrie
möglich werden.
82 I 83
Flugroboter
Ziel / Nutzen
• Bestandsdatenerfassung von schwer zugänglichen und großen Objekten
• keine Störung des Baubetriebs
• Überwachung und Dokumentation von Bauprojekten (bspw. Baufortschritt)
Mögliche Anwendung
• Baugebiete, Erschließungen, Gewinnungsflächen, Deponien
• Straßen, Autobahnabschnitte, Kanal- und Eisenbahntrassen etc. Förderung
intern
Partner
Fachhochschule Köln, Institut für Baubetrieb, Vermessung und Bauinformatik; ISS Vermessungs-GmbH, Köln
Projektlaufzeit
Juni 2013 bis Oktober 2013
Unternehmenseinheit
UB VWB Deutschland 6H: Vermessung und Abrechnung Köln (STRABAG AG), Verwertung FE
Projektleitung
Lothar Radtke
Bearbeitung
Julia Lier, Lothar Radtke
AUF
EINEN
BLICK
0 0
000
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0
 Streckenvergleich
(Referenz: grün,
GPS-Strecke: rot, NCF
Strecke: blau) / Track
comparision (reference:
green, GPS-track: rot,
NCF-track: blue)
Easy-OBU is a European Research Project
co-funded in the 7th framework of the European
Commission and managed by the European
GNSS Agency (GSA). The main objective of
Easy-OBU is to introduce and demonstrate an
inexpensive, portable on-board unit (OBU) with
open interfaces which allows retrospective
robust positioning of vehicles for those instances
where signals from navigation satellites are not
available (e.g. in tunnels).
Hintergrund
Easy-OBU ist ein Europäisches Forschungsprojekt aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission und wird von der Europä-
ischen Global Navigation Satellite System
(GNSS) Agentur (GSA) betreut. Das primäre Ziel
dieses Projektes ist die Einführung eines neuen
Konzepts zur einfachen Überbrückung von
Signalausfällen bei der Positionierung von Fahrzeugen.
Die Besonderheit von Easy-OBU besteht in der
einfachen Installation und Nutzung dieses Systems in beliebigen Fahrzeugen. Alle Komponenten sind in der Box enthalten, die von innen an
die Fahrzeugscheibe appliziert wird. Nur die
Stromversorgung ist anzuschließen und der
Einbau ist fertig.
Der erfolgreiche Einsatz von satellitenbasierten
Positionierungssystemen in Fahrzeugen hängt
stets von einem guten Signalempfang ab. Wenn
die Sicht auf die GNSS Satelliten verloren geht
(zum Beispiel im Tunnel), hat der Benutzer entweder die Möglichkeit zu warten bis die Signale
wieder empfangbar sind, oder er verwendet
zusätzliche Informationen von hochwertigen
Sensoren, was aber für viele professionelle
Anwendungen aus ökonomischen Gründen nicht
akzeptabel ist.
Systembeschreibung
Sofern die Positionierung in Echtzeit erfolgen
muss, bietet nur der zweite Weg eine befriedigende Genauigkeit. Ist für die Anwendung allerdings ein Zeitverzug von wenigen Minuten tolerierbar, so bietet der Easy-OBU-Ansatz eine
interessante Alternative, indem die gefahrene
Strecke während einem retrospektiven Verfah-
Vorteile
Mit diesem Verfahren werden zwei wesentliche
Verbesserungen im Vergleich zu herkömmlichen
Systemen erreicht:
• Für Zeitintervalle mit Signalausfall kann das
retrospektive Verfahren die gefahrene Strecke rekonstruieren und somit die Verfügbarkeit verbessern.
• Die vorhandene Sensor-Redundanz kann zur
Detektion von Positionsfehlern genutzt werden und diese kompensieren, was die Genauigkeit erhöht.
Anwendungen
Folgende Anwendungsfelder benötigen die Positionsdaten nicht in Echtzeit und profitieren von
dem vorgestellten Projektergebnissen:
• Routen-Kontrolle für Spezialtransporte (zum
Beispiel Gefahrgut)
• Nachweisführung für besondere Dienstleistungen (zum Beispiel Winterdienst)
• Car-sharing (pay per use)
• Elektronische Maut Systeme
• Nachweis der Transportleistung im öffentlichen Nahverkehr
Fazit
Die Laufzeit des Projektes Easy-OBU endete
im Juni 2014. Durch die Verwendung der Innovation können deutliche Verbesserungen in der
Performance von Positionierungssystemen erzielt werden. Die gewonnenen Erfahrungen
werden helfen, die Wettbewerbsfähigkeit in zukünftigen Projekten zu erhöhen.
Easy-OBU
Ziel / Nutzen
• Einfache Überbrückung von Signalausfällen bei der Positionierung von Fahrzeugen
Mögliche Anwendung
• LKW-Maut
• Car-Sharing
• Routenkontrolle
Förderung
7. EU Forschungsrahmenprogramm
Projektkoordination
Dr. Hannes Stratil
Partner
Austria Tech GmbH; pwp-Systems GmbH; ITS&S oft the Czech Republic & Slovakia; Technische Universität
Prag, Fakultät Transportwissenschaften
Projektlaufzeit
Juli 2012 – Juni 2014
Unternehmenseinheit
UB Dienstleistungen 4S: Direktion ITS (EFKON AG)
Projektleitung /
Bearbeitung
Dr. Hannes Stratil
• www.easy-obu.eu
AUF
EINEN
BLICK
ren (das heißt rückblickend) rekonstruiert wird.
Dieses Verfahren benötigt weder kostspielige
Sensoren noch eine Datenschnittstelle zum
Fahrzeug, sondern nutzt einfache Trägheitssensoren, wie sie in Spielekonsolen oder
Smartphones eingesetzt werden. Somit bietet
Easy-OBU eine komplette Sensor-Redundanz
und integriert diese in einer handlichen Box.
Die Box im Fahrzeug sammelt alle Positionsund Sensor-Daten und sendet diese an einen
zentralen Server. Dort wird mit einem noncausalfiltering (NCF)-Algorithmus die gefahrene
Route während der Signalausfälle rekonstruiert.
Die Berechnung des NCF-Algorithmus auf dem
Server erlaubt die Implementierung von komplexen und ressourcenintensiven Rechenprozeduren, ohne dabei die Hardware der OBU zu
belasten. Dieser Ansatz ermöglicht ein kostengünstiges Design der Fahrzeug-Box mit hohen
Stückzahlen. Das Sammeln der Daten in der
Box und die Übertragung auf einen zentralen
Server erfolgt automatisch und unsichtbar für
den Fahrer. Der NCF-Algorithmus bearbeitet
permanent die gesammelten Daten und stellt
die verbesserten Positionsdaten dem Nutzer zur
Verfügung.
Easy-OBU: Ein einfacher Ansatz um Satelliten-Signalausfälle zu
überbrücken
84 I 85
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 Züblin Data-Logger /
Züblin data-Logger
Smart construction site – Erste Anwendungen
Smart construction site – First applications
The Internet of Things (IoT) is an enormously
innovative and groundbreaking territory of
research that may revolutionize the entire
construction process. This article sketches
possible impacts the Internet of Things might
have for the construction industry illustrated by
some specific practical examples.
Seitdem mehr Maschinen als Menschen via
Internet miteinander kommunizieren, spricht man
vom Internet der Dinge. Diese (weltweite) Kommunikation sowie zunehmende Innovationen im
IT-Bereich verändern sämtliche industrie- und
damit produktionsbezogenen Prozesse – zusammengefasst unter dem Begriff Industrie 4.0.
Dass diese Entwicklungen sich auch auf das
Bauen und damit auf die Bauwirtschaft auswirken werden, ist klar – doch in welcher Weise?
Worin liegen Potenziale und Chancen? Worauf
gilt es sich einzustellen? Erste Ansätze wurden
in der Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte 2012 / 13, S. 92 / 93,
vorgestellt. Es wurden der Einsatz von Sensoren, die für die Herstellung und den Betrieb von
Gebäuden relevant sind (Temperatur, Feuchte,
Beleuchtungsstärke, CO2-Gehalt, Raumluftqualität, Präsenz, Bewegung, Beschleunigung,
Lage, Farbqualität etc.) und Hardwareplattformen des entstehenden Internet der Dinge anhand von Beispielapplikationen untersucht.
Basierend auf den erarbeiteten Grundlagen werden im Unternehmensbereich H+I Deutschland
2C, Direktion Stuttgart EP, und der Zentralen
Technik praxistaugliche Applikationen aufgesetzt.
Potenzial
Zwei Aspekte bergen besonderes Potenzial:
Einerseits ist die Hardware für Sensoren und
Mikrocontroller klein (Scheckkartengröße) und
wird eher noch kleiner, leistungsfähiger und kostengünstiger. Sie kann daher bei Bedarf leicht
in eigene kommerzielle Produkte integriert werden. Anderseits erlaubt die Anbindung an Webplattformen – wie z. B. xively.com – neue, bisher
so nicht mögliche Anwendungen. Für die Programmierung stehen mächtige Entwicklungswerkzeuge teilweise kostenfrei im Internet zur
Verfügung.
Aktuelle Anwendungen
Die Direktion Stuttgart und die Zentrale Technik
arbeiten seit Ende 2012 gemeinsam an Anwendungen von internetfähigen Mini-Computern,
um Messpunkte über Sensoren zu erfassen und
deren Werte in die Cloud zu übertragen. Die
Sensordaten umfassen Temperatur, Luftfeuchtigkeit, eintretendes Wasser, Luftqualität, Staub
und Gase. Die erfassten Werte werden auf einer
für Sensordaten spezialisierten Cloud-Plattform
mitgeloggt. Ist ein kritischer Wert erreicht, wird
z. B. der Bauleiter von dieser Plattform aus über
E-Mail oder einen Tweet über Twitter benachrichtigt. Somit ist ein frühzeitiges Reagieren beispielsweise zur Vermeidung eines drohenden
Bauschadens möglich.
Mit der ersten funktionstüchtigen Anwendung –
dem Züblin Data Logger – können während der
Bau- und der Betriebsphase sämtliche Arten
von Sensordaten verarbeitet und auf einer Cloud
Plattform gespeichert werden. Die Modularität
der Hard- und Software erlaubt einen flexiblen
Einsatz für fast jede Messaufgabe.
Eine auf Unix basierende Weiterentwicklung mit
kompakteren Abmessungen ist derzeit in einem
Besprechungsraum installiert. Über die URL
https://xively.com/feeds/1714019541 werden die
Behaglichkeitsparameter Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit für den thermischen Benutzerkomfort erfasst und als Diagramm dargestellt.
Die Messdaten sind in einer Datenbank dokumentiert und können über verschiedene Softwareanwendungen abgefragt werden. Für weitere Visualisierungen (z. B geografische Lage
von Sensoren und Messdaten) und Auswertungen wurden eigens Tools programmiert oder am
Markt identifiziert.
Ein weiterer Prototyp wurde mit dem Projekt
Z-Box (s. Bericht auf S. 112 – 115) realisiert. Die
verwendete Sensorik aus dem Automobilbereich sendet den Nutzern lokale Sensordaten
und weitere Informationen, wie zur Verfügbarkeit der E-Bikes, zur Luftqualität sowie zusätzliche Wetterdaten am jeweiligen Aufstellungsort.
Ausblick
Die Applikationen können dazu beitragen den
Baustellenprozess und den Betrieb von Gebäuden zu optimieren.
So soll in den nächsten Monaten ein Flachdach-Monitoring mit einem externen Partner
realisiert werden. Mit diesem Ansatz lassen sich
Schäden frühzeitig erkennen und damit teure
Folgekosten vermeiden. Wichtig ist in diesem
Zusammenhang, dass die verwendeten Sensoren einfach zu installieren sind (standardisierte
Stecker und Anschlüsse) und über längere
Zeiträume hinweg fehlerfrei arbeiten. Auch die
Erweiterbarkeit solcher Systeme (bspw. mit
Schneelastsensoren) ist von Bedeutung. Letztendlich gilt es hier die Funktion im Baustellenund Gebäudebetrieb dauerhaft sicherzustellen.
Dazu bedarf es geeigneter Standards für die
hardware- und softwareseitige Anbindung und
den Datenaustausch. Damit kann die Funktion
der Sensornetzwerke auch bei notwendigem
Austausch von Komponenten dauerhaft gewährleistet werden.
Smart Construction
Ziel / Nutzen
• Qualitätssicherung beim Bau und Betrieb von Gebäuden
• Verfolgen baurelevanter Marktentwicklungen
Mögliche Anwendung
Baustelle:
• Baudokumentation, Gefahrgutüberwachung,
• Schadensprävention (bspw. Messung von Hydratationswärme beim Betonieren)
• Exakte Vermessung von Bauwerken (Gebäudehöhe, Tunnelbau)
• Kalibrieren von Messgeräten
Betrieb:
• Schadensprävention (bspw. Flachdachmonitoring)
• Messung der Raumqualität (bspw. Temperatur, Luftfeuchte)
• Kontrolle der Gebäudefunktion (bspw. Feuchtesensoren in Dämmstoffen)
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
UB H+I Deutschland 2C, Stuttgart EP (Ed. Züblin AG); ZB Zentrale Technik 30, Schlüsselfertigbau
Bearbeitung
Dr. Rainer Bareiß, Klaus Günter, Peter Huff
• Auf IT gebaut – Bauberufe mit Zukunft. 2014 (Premiumförderer: Ed. Züblin AG)
• weitere Publikationen siehe auch Projekt Z-Box
AUF
EINEN
BLICK
 Anwendungsbeispiel
Sensorik (IoT) aus dem
Automotivebereich: Z-Box
in Ludwigsburg /
Application example of
sensory (IoT) from
automotive industry: Z-Box
in Ludwigsburg
86 I 87
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Collaborative Holistic
Design Laboratory and
Methodology for Energy
Efficient Embedded
Buildings
un
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 eeBuilding-Konzept /
eeBuilding-Concept
chischen Leistungsindikatoren (Key Performance Indicator = KPI) wird den komplexen Entwurfs- und Kollaborationsprozess unterstützen.
Wissensbasierte Detaillierungsvorlagen werden
bereits in der frühen Entwurfsphase ermöglichen Energie-Simulationen durchzuführen. Hierbei spielt die Interoperabilität zwischen dem
Building Information Model und der neuartigen
System-Ontologie sowie der nahtlosen Integration des gesamten Entwurfsprozesses, mit
dezentral arbeitenden Experten, eine entscheidende Rolle. Durch die vollständige Integration
der Simulationsanwendungen in die virtuelle
Entwurfsplattform erweitert sich diese zu einem
virtuellen Designlabor aller am Entwurfsprozess
beteiligten Akteure. Somit ist es möglich, in
einem ganzheitlichem Planungsumfeld Simulati-
Rising energy costs, climate change, and
increasing urbanization are only a few of the
sustainability challenges the building industry
is facing today. Design methodologies and
processes must adapt to these global trends.
The eeEmbedded research project focuses on
the realisation of energy efficient buildings and
their optimal energetic embedment in the
neighbourhood of surrounding buildings and
urban energy systems. In eeEmbedded, a
holistic design methodology, an energy system
information model, and an integrated information
management framework will be developed.
Furthermore, an open BIM-based design and
simulation platform, organized as a collaborative,
holistic, virtual design lab, would enable multidisciplinary stakeholders to conduct energy
analyses and transparently forecast the return on
investment in terms of economic and ecological
key performance indicators over the project
lifecycle. In sum, eeEmbedded will harmonize
the methodology and technology to realise
energy efficient buildings that are optimally
embedding in the urban energy systems.
Hintergrund
Das Bauwesen muss sich neuen Herausforderungen aufgrund veränderter globaler und technologischer Trends stellen. Einige Gründe hierfür sind die steigenden Energiepreise, Erhaltung
der natürlichen Umwelt, das Bewusstsein für die
Beachtung des Klimawandels sowie die Entstehung von dicht besiedelten urbanen Regionen
durch Zuwanderung in große Städte und damit
einhergehend spärlich besiedelter ländlicher
Regionen. Daraus resultiert die Notwendigkeit
der Anpassung der Entwurfs- und Planungsmethoden an den gegenwärtigen Wandel in
einem gemeinsamen und ganzheitlichen Planungslabor. Fachanwendungen im heutigen
Planungsumfeld werden nur vereinzelt mit einander verknüpft. Building Information Models
(BIM) werden noch nicht in allen Bereichen des
Planungsprozesses verwendet. Derzeit ist eine
ganzheitliche Betrachtung und Einbeziehung
aller Prozessbeteiligten mit hohem Aufwand verbunden. An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt eeEmbedded an, um die gegenwärtigen
Anforderungen an Gebäuden aufzugreifen und
mit modernen Werkzeugen eine integrative
Plattform für die Planung zu schaffen.
Ziel
eeEmbedded hat das Ziel eine offene BIMbasierte Planungs- und Simulationsplattform zu
entwickeln, die sowohl kollaborativ als auch
ganzheitlich ist. Darüber hinaus wird eine zusammenhängende Design-Methodik, ein Informationsmodell für ein Energiesystem und ein
integriertes Informations-Management-Framework für den Entwurf von energieeffizienten
Gebäuden und deren optimaler energetischen
Einbettung in die Nachbarschaftsbeziehung der
umliegenden Gebäude und Energiesysteme
entwickelt. Eine neue Entwurfskontrolle und ein
neues Monitoring-System auf Basis von hierar-
(*)
(*)
BIM
ESIM
Model
domain
Model
domain
support
(*)
BACS
In
ter
ope
Model
domain
rability & Onto
log
y
Computacional tools
ee
e
I based design m
et
h
lgy
A collaborative holistic design laboratory for energy-efficient embedded buildings − eeEmbedded
support
KP
MBI
o
od
eCatalogues
Knowledge templates
Modellers, Viewers
Ein kollaboratives ganzheitliches Planungslabor für energieeffiziente
und in die Umgebung integrierte Bauwerke − eeEmbedded
88 I 89
Cloud
( * ) BIM: Building Information Model
ESIM: Energy System Information Model
BACS: Building Automation and Control System
onen der Energieeffizienz, des CO2-Ausstoßes,
der Energiesysteme und den Auswirkungen auf
den Klimawandel frühzeitig zu untersuchen. Ein
weiteres Anwendungsfeld erstreckt sich auf die
Simulation der Nachhaltigkeits-Performance für
den Bauprozess, der Bewirtschaftung des Gebäudes und des Betriebs der Anlage.
Ausblick
Über einen Testzeitraum von 12 Monaten wird
das entwickelte eeEmbedded-System anhand
realer Projekte, wie zum Beispiel Wohn-, Bürooder Krankenhausgebäude, validiert.
Die Entwicklungsarbeit stützt sich auf zwei
Geschäftsmodelle. Hierbei stehen im Fokus die
Eigentümer, der Geräte- sowie Systemkomponentenanbieter sowie die Bau- und Planungsunternehmen. Ziel ist es, ISO- und Industriestandard-Datenstrukturen und Spezifikationen
wie beispielsweise Industry Foundation Classes
(IFC) zu verwenden, um offene Schnittstellen zu
weiteren Fachanwendungen zu schaffen.
Ein neues ontologie-basiertes Link-Modell liefert
die Verbindung zwischen den physikalischen
und mathematischen Multimodellen der eeBuilding-Domäne, welche die Interoperabilität der
erforderlichen Daten und Dienste gewährleistet.
Hier greift das Projekt eeEmbedded Entwicklungen aus den Forschungsvorhaben Mefisto
(siehe Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung, Innovation – Projekte 2012 / 2013, S. 82 −
85) und Hesmos auf und entwickelt diese für die
Anforderungen von eeEmbedded weiter.
eeEmbedded
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• ganzheitliche und nachbarschaftliche Bewertung des Energieverbrauchs
• Nachhaltigkeit des Bau- und Bewirtschaftungsprozesses
Mögliche Anwendung
• 5D-basierte Energie- und Nachhaltigkeitssimulation in der Entwurfs- und Angebotsphase
Förderung
7. Förderrahmenprogramm der Europäischen Kommission
Projektkoordination
Alexander Blickle, Mario Rabitsch
Partner
Technische Universität Dresden (CIB, IET); Fraunhofer Gesellschaft e.V.; Institute for integrated Circuits;
Nemetschek Allplan Slvoensko S.R.O.; Data Design System ASA; RIB Information Technologies AG;
Jotne EPM Technology AS; Granlund Oy; Sofistik Hellas AE, iabi – Institute for Applied Building Informatics;
Fr. Sauter AG; OBERMEYER Planen + Beraten GmbH; Centro de Estudios de Materiales y control de Obra
S.A. - CEMOSA; Koninklijke BAM Groep NV
Projektlaufzeit
Oktober 2013 – September 2017
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Zentrale Technik Wien, Baubetrieb (5D-Planung)
Projektleitung
Lynn Hiel
Bearbeitung
Martin Biesinger, Alexander Blickle, Robert Hecker, Lynn Hiel, Konstantinos Kessoudis, Jan Lodewijks,
Hrvoje Petrovic, Matthias Rätzke, Frank Schley, Franz Zängerer
•http://www.eeembedded.eu/
district sc
ope
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Intelligente und autonome Umgebungen, Maschinen und Prozesse
zur Realisierung von cleveren Straßenbauprojekten – SmartSite
Ausblick
Um die Ziele zu erreichen, müssen die existierenden 5D-Modelle strukturell erweitert und um
die Dimension Qualität angereichert werden.
Ferner sind Methoden der Integration qualitätsrelevanter Daten in die Maschinensteuerung
neu zu entwickeln. Die Bauprozesssteuerung
wird unmittelbar mit Daten direkt von der Baustelle versorgt. Die Überwachung der Prozessausführung sowie die Visualisierung erfolgen
Intelligent and autonomous environments, machinery and processes to realise smart road
construction projects – SmartSite
Dynamism and complexity characterise the
value creation network of road construction in its
environment, product and production process.
Deficiencies in the area of paving, especially for
the top layer production, are always associated
with money and time losses, as the built
product needs to be deconstructed and then
rebuilt. The reason for the deficiencies can
be basically related to two factors. Namely, on
the one hand the clash of a wide variety of
legally and economically autonomous actors.
On the other hand there is still a low level of
automation due to inflexible, centralised reporting
systems. To this point there are still no systems
which enable an automated investigation, logistic
linkage and a user related processing of
existing data as well as the timely return of the
data into the production process. SmartSite
connects autonomous and interactive very
successful value creating networks with each
other, which are from the areas of construction
environment,
machinery,
networks
and
processes. Those value creating networks will
be interrelated with each other in order to
facilitate new innovative approaches for road
construction.
Hintergrund
Dynamik und Komplexität zeichnen die Wertschöpfungsnetzwerke im Straßenbau in den
Bereichen Umwelt, Produkt, und Produktionsprozess aus. Demgegenüber steht eine nur
äußerst geringe Fehlertoleranz bezüglich der
zu fertigenden Qualität. Mängel im Bereich der
Straßenfertigung, insbesondere bei der Deckschichtfertigung, sind stets mit hohen finanziellen und zeitlichen Aufwänden verbunden, da
das bereits gefertigte Produkt rückgebaut und
von neuem wieder gefertigt werden muss. So
entstehen bei großen Infrastrukturprojekten
Schäden durch die Beseitigung vermeidbarer
Mängel in Höhe von bis zu 5 % der Bausumme.
Pro Jahr fallen 2,2 Milliarden Euro zusätzliche
Instandsetzungsaufwände durch mangelnde
Qualität im Straßenbau an [1].
Ursächlich für das Auftreten der Mängel sind
das Zusammentreffen einer Vielzahl rechtlich
und wirtschaftlich selbständiger Akteure und ein
heute noch sehr geringer Automatisierungsgrad
mit inflexiblen, zentralen Steuerungs- und Reportingsystemen. Es fehlen eine automatisierte
Erhebung, logistische Verknüpfung und anwenderbezogene Aufbereitung prinzipiell vorhandener Daten sowie deren rechtzeitige Rückgabe
in den Fertigungsprozess. Bisherige Erkenntnisse aus Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
weisen darauf hin, dass durch eine Erhöhung
des Automatisierungs- und Autonomiegrades
hin zu einer wertschöpfungsübergreifend koordinierten und robotergestützten Fertigung und
Logistik mit Verfahren der Built-In-Quality erhebliche Beiträge zur Verbesserung der Qualität
und der ökonomischen sowie ökologischen Effizienz der Straßenfertigung erzielt werden können.
Ziel
SmartSite führt interdependente, interagierende
und bereits einzeln jeweils sehr erfolgreiche
Wertschöpfungsketten aus den Bereichen Baumaschinen, Baustellenumgebung und Baustellennetze sowie Bauprozessüberwachung zusammen. Diese werden vernetzt, um wichtige
zukünftige Innovationsschritte auf dem Sektor
des Straßenbaus einzuleiten beziehungsweise
zu befördern. SmartSite erhebt und dokumentiert dazu die auswertbaren Daten für Umwelt,
Baumaschine und Bauprozesssteuerung entlang
der gesamten Wertschöpfungskette Straßenbau – von der Mischanlage über die Transportlogistik bis hin zum teilautomatisierten Fertiger
und den voll-automatisierten Walzenzügen.
Die SmartSite-Plattform führt dabei die Maschinensteuerung mit den 5D-Planungsdaten, den
Baugeräte-IST-Daten, mit der über Netzwerke
angebundenen digitalen, modellbasierten Bauprozesssteuerung zusammen. Ziel ist eine dynamische, bidirektionale und IP-basierte Ende-zuEnde-Kommunikation zwischen Maschinen und
Bauprozesssteuerung.
über Geräte wie SmartPhones und SmartTablets – den zukünftigen Arbeitsgeräten der Maschinisten und Bauleiter.
SmartSite entwickelt den Autonomie-Gedanken
wesentlich weiter. Hierfür werden neuartige,
flexible und offene Plattform-Lösungen für intelligente autonome Baumaschinen (Service
Roboter), intelligente autonome Baustellenumgebungen und Netze (Smart Networks) sowie
intelligente, wertschöpfungsübergreifende Bauprozesssteuerung und -überwachung auf Basis
dezentraler SmartX-Technologien entwickelt.
Dies erfolgt unter anderem durch die Erweiterung und Übertragung von Konzepten des Internets der Dinge und Dienste auf Tiefbaustellen.
SmartSite bezieht in die Datenlieferkette vorgelagerte, baustellenexterne Anlagen (Asphaltmischwerke), die Baustellenumgebung (Smart
Dust) sowie externe Daten (unter anderem
Stauinformationen) mit ein. Dadurch wird eine
weit in die Zukunft orientierte Bauprozesssteuerung möglich. Unter Einbezug serviceorientierter sowie cloud-basierter Architekturen und
dem Einbezug mobiler Smart-Technologien wird
ein ortsunabhängiger Zugriff auf steuerungsrelevante Daten für Mensch und Maschine möglich (Rückkopplung der Daten in die Maschinensteuerung). Dies setzt intelligente Authentifizierung und Autorisierungsverfahren voraus.
AUF
EINEN
BLICK
SmartSite
Ziel / Nutzen
• Optimierung der Logistikkette unter Einbindung aller Akteure
• Qualitätssteigerung
Mögliche Anwendung
• 5D-basierte Bauprozesssteuerung
Förderung
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Projektkoordination
Alexander Blickle
Partner
Drees & Sommer Infra Consult und Entwicklungsmanagement GmbH, Universität Hohenheim Forschungszentraum FZID, Ammann Verdichtung GmbH, Topcon Deutschland GmbH, ceapoint aec technologies GmbH
Projektlaufzeit
November 2013 – Oktober 2016
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau, Baubetrieb (BAV, 5D-Planung)
Projektleitung
Alexander Blickle
Bearbeitung
Martin Biesinger, Desirèe Klein, Jan Lodewijks, Dr. Frank Schley
• http://www.smartsite-project.de
Quellen
[1] Porsche Consulting. (2010). Von höherer Effizienz im Tiefbau profitieren Auftrageber und Auftragnehmer.
Präsentation: Innovativ - Lean Management im Baugewerbe. Frankfurt.
 Asphaltmischanlage /
Asphalt mixing plant
90 I 91
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Pfahls oder des Herausziehwiderstandes eines
Ankers.
 Modell mit benachbarter
Bestandsbebauung (oben) /
Model soldier pile wall with
neighbouring construction
Modellbasierte und durchgängige Projektbearbeitung
im Spezialtiefbau
 Einbindung von
Ankerverpresskörpern,
hier: ungünstige Lage
des Verpresskörpers
in unterschiedlichen
Schichten / Bonding
of anchor body:
disadvantageous position
in different soil layers
 Explosionsdarstellung
eines Bodenschichtenmodells / Exploded view
of a soil layer model
Objektorientierte 3D-Modellierung im Tiefbau
Bei der Planung von Aufgaben des allgemeinen
Hochbaus oder der Infrastruktur mit Hilfe von
digitalen Informationsmodellen kommt der Planung des Tiefbauanteils eine besondere Rolle
zu. Die Besonderheit liegt in der Interaktion der
Bauelemente des Hochbaus (z. B. Keller oder
Bodenplatte) und des Spezialtiefbaus (z. B.
Gründungspfähle) mit dem anstehenden Baugrund. Für eine modellbasierte Umsetzung
des Tiefbaus reicht es also nicht Bauteile oder
Bauwerke darzustellen, sondern es ist auch
erforderlich, die Beziehungen zum Baugrund
zu berücksichtigen und im 3D-Modell abzubilden. Werden Bodenmodelle im Tiefbau erstellt,
sind derzeit Infrastrukturaufsätze notwendig,
da sich der anstehende Baugrund mit gebräuchlicher Modelliersoftware nur sehr aufwendig
abbilden lässt.
Einbindung in die
tragende Schicht
Für die Ermittlung des Erdaushubs wird ein Bauwerksmodell herangezogen. Mithilfe einfacher
3D-CAD-Methoden wird die Baugrube erzeugt
und der Bodenaushub – auch schichtweise –
ermittelt. Die modellbasierte Trennung des
Aushubes in Schichten findet nicht nur für die
Erdmassenermittlung Anwendung. Bewährt hat
sich diese Arbeitsweise auch bei Verbau- und
Gründungsoptimierungen, beispielsweise zur
Kontrolle einer geforderten Mindesteinbindetiefe
in eine bestimmte Schicht für eine dichte Baugrube, zur Beurteilung der Tragfähigkeit eines
In the construction industry, the model-based
working method is still regarded as a new working
method, whereas in mechanical engineering it
has already led to fundamental changes. In
addition to the visual benefits, an integrated
connection of the "object-oriented 3D model" to
working processes like planning, design and
execution provides economic advantages.
These potentials have been recognized and
established abroad, while in Germany only
moderate progress is taking place. However, the
use of digital object oriented data-models for
the building industry in Germany is becoming
more popular - especially in building construction
projects. The particularity about ground
engineering is not only the presentation of the
building structure (foundation elements, special
foundations etc.) - but also the consideration of
the surrounding grounds. The purpose of this
article is to provide an overview of the state
of development in this specialized discipline of
civil engineering.
Einbindung
in die Auffüllung
Fazit
Modellbasierte, durchgängige Projektbearbeitungen sind die Zukunft im Bauwesen. Sie gestatten eine effiziente, wirtschaftliche und weniger fehleranfällige Bearbeitung von Bauprojekten
auf der Grundlage eines gemeinsamen Projektmodells für alle Planungs-, Bau- und Lebensphasen und für alle daran Beteiligten.
Auch im Bereich des allgemeinen Tiefbaus, insbesondere im Zusammenhang mit einer durchgängigen Arbeitsweise für ein gesamtes Projekt
vom Hochbau bis zur Gründung, findet die
modellbasierte Bearbeitung nach dem Prinzip
des Building Information Modelling (BIM) zunehmend Anwendung. Die vorhandenen Softwarelösungen hierfür sind allerdings noch nicht optimal. Für den Tiefbau gibt es derzeit noch kein
geeignetes Softwareprodukt, mit dem es möglich ist, Bauwerks- und Bodenmodell mit Hilfe
parametrischer 3D-Steuerung effizient zu erzeugen und in der weiteren Ablaufkette weiter zu
verarbeiten. Boden und Bauwerk stehen in
Beziehung zu- und Abhängigkeit voneinander
und müssen miteinander verbunden sein. Es
gilt genau diese Beziehungen und Interaktionen
in der Zukunft optimal abzubilden und den Softwareeinsatz in diese Richtung voranzutreiben.
BIM im Spezialtiefbau
AUF
EINEN
BLICK
Das Bauwerksmodell
Ein Bauwerksmodell – Gebäude oder Verbau –
wird mithilfe von Bauteilelementen erzeugt,
welche im Rahmen eines allgemeinen Bauteilkatalogs vormodelliert und mit variablen Parametern versehen wurden. Die zunächst allgemeinen Parameter der einzelnen Bauteilelemente
werden durch die jeweils aktuellen Projektwerte
wie Informationen zu Geometrie, Material, Kosten, Bauablauf etc. ersetzt. Somit können diese
Modelle neben reinen Visualisierungszwecken
auch für Bauablaufdarstellungen, Massenermittlungen, Koordination und Qualitätsprüfungen genutzt werden.
Ziel / Nutzen
• standardisierte, automatisierte Auswertung der intelligenten und parametrischen 3D-Geometrien
• zeitsparende Änderungen mithilfe von 3D-Methoden und parametrischer Eingabe
• frühzeitige Fehlererkennung durch Visualisierung
Mögliche Anwendung
• Ermittlung schichtenbezogener Aushubmengen und durchgängige Anbindung dieser an weitere Prozesse
(beispielsweise Kalkulation und Leistungsverzeichnis-Erstellung)
• Optimierung der Massenbilanz durch direkte Kontrolle / Beeinflussung von Auf- und Abtragsmengen
• Verbau- und Gründungsoptimierung (z. B. Erreichen der tragfähigen oder dichten Schicht)
• automatische Planableitung
• Ermittlung weiterer Mengen (Verbau, Massivbau, etc.)
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit März 2013
Digitales Bodenschichtenmodell (BSM)
Ein wirklichkeitsnahes Abbild des anstehenden
Bodens kann je nach Qualität der Datengrundlage aus dem Baugrundgutachten oder vom
Vermesser in relativ kurzer Zeit erstellt werden.
Hierbei wird nicht nur die Geländeoberfläche
berücksichtigt, sondern auch die vorhandenen
Schichtgrenzen.
Unternehmenseinheit
Bearbeitung
Bettina Bastian, Dunja Sahrak
• Bastian, B.; Sahrak, D.: Modellbasierte und durchgängige Projektbearbeitung von morgen im Tiefbau.
Tagungshandbuch 9. Kolloquium Bauen in Boden und Fels. TAE Esslingen. 2014 oder BauPortal 4/2014
• Sahrak, D.: Ein Lösungsvorschlag für die modellorientierte Angebotsbearbeitung im Tiefbau. Bachelorthesis
Hochschule für Technik, Wirtschaft, Gestaltung (HTWG) Konstanz. 2013
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Trassendefinition
• Trasse in XYEbene definieren
• Höhe der
Schienenoberkante (SOK)
definieren
• Soll Abstand
definieren
Pfosten setzen 2D
• Interaktive Tabelleneingabe
• Lösen von Konflikten
• Eingabeassistenten
DGM erstellen
• DGM erstellen/generieren
• DGM positionieren
 Bearbeitungsphasen
und Modulüberblick /
States of development and
model over view
gearbeitet werden – so kann beispielsweise die
Planerstellung mit AutoCad erfolgen. Es existiert ein Daten-Export nach Excel, der unter
anderem die Stützenpositionen in Gauß-Krüger-Koordinaten sowie den Gleisabstand und
die Station millimetergenau beschreibt.
Eine erste Version zur Planung der Trassierung,
des Entwurfes im Grundriss und der Wandhöhenentwicklung wird Anfang des Jahres 2014
für Tests zur Verfügung stehen.
3D-Planungstool für Lärmschutzwände – Phase 2
In 2011 the STRABAG Group began to think
about a broad and modern tool to increase
the quality of planning, in order to improve
the effectiveness and efficiency of noise
barrier design activities. Further details on the
conceptual background of this project can be
found in the corporate journal Research,
Development, Innovation – Projects 2012 / 13,
p. 96 / 97. The aim of this project is to enable
a correct evaluation of the route planning by
its alignment and gradient parameters. In the
framework of this paper, the issue of traffic
line geometry concerns and design control by
the end user have been addressed. It has been
found that the tool is valuable for supporting
the design phase. It will assist the project
management team through estimating relevant
masses. The tasks will be undertaken in a more
effective and efficient manner through the use
of 3D presentations and visualisations for all
project phases, which results consequently in
customer or end user satisfaction. The 5D-group
of the Technical Head Office started the
software development process last year. It is
planned to release a beta version in 2014.
Hintergrund
Um die Planung von Lärmschutzwänden (LSW)
im STRABAG Konzern effizienter zu gestalten,
wurden Ende des Jahres 2011 erste Ideen für
eine Software entwickelt, mit der die Planungszeit minimiert und gleichzeitig die Planungsqualität verbessert wird. Über den Gedanken,
der hinter diesem Werkzeug steht, wurde bereits
in der Konzernbroschüre Forschung, Entwick-
Trassen- und Gradientendefinition
Es können die meisten üblichen Trassierungselemente des Verkehrswesens bearbeitet und
im Tool implementiert werden.
Bei der Programmierung waren vielfältige mathematisch-geometrische Fragestellungen zu
lösen. So ist es beispielsweise nicht möglich
eine Klothoide einer Gleisachse mathematisch
exakt parallel zu einer Trassenachse zu beschreiben, was für die Festlegung der späteren
Wand im Parallelverlauf eines Gleises notwendig ist. Zwei möglichst parallel angenäherte
Klothoiden enden in der Regel mit verschiedenen Tangentenrichtungen. Diese müssen in
nachfolgenden Trassierungsparametern wieder
lung, Innovation – Projekte 2012 / 13, S. 96 / 97
berichtet. Im Planungstool sollen Entwurf,
statisch-dynamische Berechnung und Massenermittlung mit einer interaktiven Eingabe und
einer Visualisierung kombiniert werden. Die
Hauptaufgabe besteht darin, die Bezugsachsen
von Verkehrswegen in Form von Trassierungsund Gradientenparametern mathematisch exakt
nachzubilden.
Das Tool wird vom Entwurf bis zur späteren
Ausführungsplanung von LärmschutzwandProjekten hilfreiche Unterstützung bieten. Für
operative Einheiten kann bereits in der Angebotsphase eine Entwurfsplanung erstellt werden, die sowohl in der Massenermittlung als
auch in der Visualisierung und Präsentation dem
Bauherrn gegenüber genutzt werden kann.
Im vergangenen Jahr wurde konkret mit der
Umsetzung begonnen. Die 5D-Gruppe der
Zentralen Technik setzte erste Teile der Konzeption um.
Stand der Umsetzung - Software
Es wurde ein modularer Aufbau des Tools festgelegt. Dieser soll ermöglichen, dass fertiggestellte Module eingesetzt werden können,
während an der Erweiterung des Tools parallel
gearbeitet wird. Das Planungstool ist ein Werkzeug für das Erstellen eines LärmschutzwandModells entlang einer Verkehrstrasse in Revit
Architecture. Die Modellierung erfolgt objektorientiert nach dem Prinzip des Building Information Modelling (BIM). Für Toolinhalte, die derzeit noch nicht abschließend implementiert sind,
kann mit anderen Produkten oder Hilfsmitteln
 Tabellarische Eingabemaske / Schedular form
Wandabwicklung
• Wandabwicklungsansicht
• Pfosten,
Gründung,
Wand-Design
parametrisch
• Nutzung GOK &
SOK
• 2D-Zeichnung
als optisches
Feedback
3D-Modell
Erstellung
• Pfosten
• Wand
• Sockel
• Fundament
Elemente erstellen
ausgeglichen werden, um die Abstandsabweichungen über größere Abschnitte nicht aufzusummieren. Das hat zur Folge, dass Bahngleise
in Kurven und Übergangsbögen nicht mit konstantem Abstand – also parallel – verlaufen.
Diese Besonderheit ist Bestandteil der üblichen
Gleisgeometrie an Bahnstrecken und wird bei
der Gleis- und Bauwerksabsteckung entsprechend umgesetzt.
Da mit dem Planungstool Aufgaben des Vermessers, d. h. Koordinatenberechnungen, übernommen werden und nach den ermittelten
Koordinaten das Objekt abgesteckt wird, ist
es zwingend erforderlich für die geometrische
Planung von Lärmschutzwänden Verläufe der
Bezugsachsen exakt zu kennen und zu beschreiben. Ungenauigkeiten in der Absteckung
können fatale Folgen nach sich ziehen, insbesondere wenn sicherheitsrelevante oder vertraglich zugesicherte Abstände nicht eingehalten werden.
Die Eingabe erfolgt tabellarisch, um die Anwendung einfach und übersichtlich zu gestalten.
Bei der Eingabe erfolgt eine Visualisierung der
Trasse, um durch Kontrolle das Fehlerpotenzial
zu minimieren.
 Visualisierung /
Visualisation
94 I 95
0 0
000
0
0
0 0
0
 Festlegung der
Lärmschutzwand /
Specification of noise
barrier
 Digitales Geländemodell
(DGM) / Digital terrain
model (DTM)
Digitales Geländemodell (DGM)
Neben der Schienenoberkante, an der sich die
Soll-Höhe einer LSW orientiert, ist die Umgebung der Trasse für die Planung von großer
Bedeutung. Der Geländeverlauf muss durch die
Höhe der Lärmschutzwand und durch Erdarbeiten ausgeglichen werden.
In der CAD-Software wird das Gelände durch
eine große Anzahl von Punkten definiert. Bei
Bestandsstrecken werden diese Punkte häufig
von einem Vermesser geliefert. Bei Neubaustrecken wird an einigen Stationspunkten ein
Querschnitt mit der Geländehöhe angegeben.
Das Tool ermöglicht die Erzeugung eines digita-
 Wandentwicklung /
Development of barrier
5,00
5,00
5,00
Stütze-Nr.
1
2
3
4
5
OK Schiene
923,903
924,304
924,706
925,099
925,493
3,00
4,855
5,00
OK Sockel
924,196
924,196
924,876
925,376
925,376
OK Wand
927,206
927,206
928,386
928,386
928,386
OK Stütze
927,256
927,256
928,436
928,436
928,436
Höhe Sockel
0,9
0,9
1,6
0,9
0,9
OK Rammrohr (Pfahl)
923,103
923,204
923,256
923,689
924,083
OK Estrich
922,403
922,504
922,556
922,989
923,383
Stützen-Einsp.
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
ges. Stützenlänge
4,853
4,752
5,88
5,447
5,053
Höhe Wandelemente
3
3
3,5
3
3
Gleis
5,00
5,00
2,485
5,00
2,485
Festlegung der Lärmschutzwand durch
Pfosten- oder Gründungsachsen
Die Eingabe des Wandverlaufes erfolgt ebenfalls interaktiv in tabellarischer Form mit den Parametern Pfostenabstände, Gleisabstände und
Station. Durch einfaches Verschieben von eingefrorenen Achspaketen wird die Nutzerfreundlichkeit optimiert. Als Ergebnisse werden stets
die wichtigen Trassenbezüge sowie GaussKrüger-Koordinaten und zugehörige Höhen für
die Achspunkte der projektierten Wand direkt
ausgegeben.
96 I 97
Trasse
 3D-Modellerstellung /
3D modelling
len Geländemodells entlang der Trassendefinition, wenn einige Querschnitte gezeichnet werden. Die Querschnitte werden auf mathematisch
logische Weise zum 3D-Modell verbunden.
Damit können notwendige Erdbewegungsarbeiten abgeschätzt oder Daten mit dem Vermesser
abglichen werden.
Wandentwicklung
Mit der Bearbeitung einiger Parameter wird ein
parametrisches Design der Wandelemente, der
Pfosten, der Pfähle und des Sockels möglich
und durch eine visuelle Kontrolle in Echtzeit
unterstützt. Durch Auswählen eines Eintrags in
der Tabelle erscheint die betreffende Wand
(mit Pfosten, Sockel und Pfahl) in der Anzeige,
Änderungen werden unmittelbar in die Zeichnung übernommen werden. Zusätzlich kann
eine Tabelle erstellt werden.
Stütze-Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
OK Schiene
46,11
46,114
46,118
46,122
46,126
48,129
46,132
46,135
46,138
46,14
46,142
OK Sockel
46,1
46,104
46,108
46,112
46,116
46,119
46,122
46,125
46,128
46,13
46,132
OK Wand
48,61
48,614
48,618
48,622
48,626
48,629
48,632
48,635
48,638
48,64
48,642
OK Stütze
48,66
48,664
48,668
48,672
48,676
48,679
48,682
48,685
48,688
48,89
48,692
Höhe Sockel
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
OK Rammrohr (Pfahl)
45,11
45,114
45,118
45,122
45,126
45,129
45,132
45,135
45,138
45,14
45,142
OK Estrich
44,41
44,414
44,418
44,422
44,426
44,429
44,432
44,435
44,438
44,44
44,442
Stützen-Einsp.
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
ges. Stützenlänge
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
Höhe Wandelemente
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Die Weiterentwicklung bereits vorhandener
Module – beispielsweise das Hinterlegen unterschiedlicher Wandtypen im Modul Wandentwicklung oder die Detaillierung der Elemente – sind
ebenso im Fokus wie Optionen zur Erstellung
von Werkstattplänen für Stahlpfosten, Lärmschutzwand-Elemente, Gründungen, usw.
Es kann eine umfassende 5D-Planung mit
diesem Tool erfolgen, die Visualisierung von
3D-Modellerstellung
Das Planungstool kann aus allen Eingaben ein
3D-Modell erstellen, das mit Visualisierungssoftware gerendert werden kann und mit iTWO-5D
kompatibel ist. In diesem Bearbeitungsschritt
muss der Nutzer lediglich die Typen für Pfosten
und Pfähle auswählen.
Ziele
Im nächsten Entwicklungsschritt ist die Implementierung von speziellen Klothoidenformen
wie Bloss-Kurve und Ei-Klothoid vorgesehen.
Parallel dazu sollen die ersten Programmteile
auf Funktionalität und Anwenderfreundlichkeit
getestet werden. Die Planungs- und Berechnungsergebnisse sowie die erzeugten Pläne
müssen hinsichtlich Richtigkeit und Aussagekraft geprüft werden. Insbesondere die Planausgabe soll verbessert werden.
Anschließend erfolgt die Durchführung eines
Testprojektes mit dem Planungstool. Sinnvollerweise sollte eine zurückliegende Ausführungsplanung mit den neuen Methoden bearbeitet
werden, um einen direkten Vergleich der Ergebnisse zu erhalten. Im nächsten Schritt kann
dann ein reales Projekt geplant werden.
Ausblick
Zukünftig gilt es die Verbreitung des Planungstools im Konzern voranzutreiben. In diesem Zusammenhang werden Schulungen angeboten
und die Nutzerfreundlichkeit kontinuierlich verbessert.
Arbeitsabläufen, Ablaufsteuerung, Materialdisposition und Performanceüberwachung liefert.
Die statische Berechnung erfolgt innerhalb des
Planungstools, ebenso wie Massenermittlung
und Kalkulation über eine Schnittstelle zu iTWO
erbracht werden können. Das Planungstool
kann auch zur Arbeitskalkulation, Abrechnung
oder Leistungsmeldung verwendet werden.
Lärmschutztool
Ziel / Nutzen
in der Planung:
•Qualitätssteigerung
•Beschleunigung
• Vermeiden von Abhängigkeiten von anderen Planern (z.B. Vermesser)
in der Angebotsphase und Ausführung:
• fotorealistische Visualisierungen in 3D
• Massenermittlung, Kalkulation mit Schnittstelle zu iTWO
• visuelle Darstellung von Bauabläufen
• Ablaufsteuerung, Materialdisposition, Performanceüberwachung
• Arbeitskalkulation, Abrechnung, Leistungsmeldung
Mögliche Anwendung
Schallschutzbauwerke an Verkehrswegen
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Oktober 2011
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau (TBK), Baubetrieb (5D-Planung)
Projektleitung
Timo Schwenzer, Gregor Warneke
Bearbeitung
Matthias Rätzke, Dr. Frank Schley
AUF
EINEN
BLICK
0 0
000
0
0
0 0
0
Hinblick auf die automatisierten Teilprozesse im
Gesamtablauf.
 LV-Erstellung, Kostenund Mengenermittlung
(mittels iTWO) / Issue of
BoQ, cost estimation and
quantity determination (by
iTwo)
der Definition und der inhaltlichen Beschreibung
der Bauleistungen beziehungsweise der Bauteile. Dies erfolgt anhand von bauteilorientierten
und parametrischen Eigenschaften. Die entsprechenden Parameter werden dabei durch
den Hersteller beziehungsweise Systemgeber
anhand eines Bauteilkonfigurators zur Verfügung gestellt. Diese können durch den Generalunternehmer zur Konfiguration mit abschließender Ausgabe eines dreidimensionalen Bauteils
samt parametrischer Beschreibung genutzt
werden. Durch Übernahme dieser dreidimensionalen Bauteile in das jeweilige Gebäudemodell
(in Autodesk Revit) und die anschließende Verknüpfung innerhalb des Enterprise-ResourcePlanning-Systemes (ERP-System; hier: RIB iTwo)
wird eine konsistente sowie durchgängige
Leistungsbeschreibung gewährleistet. Durch
die vollständig digitalisierten Anfrageunterlagen
entstehen Möglichkeiten der absoluten inhaltlichen Kongruenz für die anschließenden Prozesse der Angebotsanfrage an die Nachunternehmer. Darüber hinaus besteht das Potenzial
zur wesentlichen Beschleunigung, vor allem im
Optimisation procurement process – Concept development via a model based working
approach
Construction processes are facing increasing
levels of complexity including a multitude of
participants directly involved in a project. The
result is an excessive amount of interfaces
during the execution phase of a construction
project. Consequently the need for smooth
communication channels becomes increasingly
important. Hence the aim of this project is
to establish such smooth communication
channels during the initial procurement phase.
To facilitate this, the procurement processes
of the department Façade Technology at
the Technical Head Office, the division
Procurement, and a sun protection producer
have been analysed and optimised. These
findings have been used to develop a concept
for establishing a universal information flow by
integrating BIM-iTWO-Strabis into a holistic
unit. Although the concept still needs additional
elements, it is to be implemented in the frame of
a case study in the near future.
Hintergrund
Die zunehmende Komplexität der Bauprozesse
und die damit verbundene Vielzahl der am Bau
Beteiligten resultieren in einer hohen Anzahl an
Schnittstellen bei der Ausführung eines Projektes. Es wird mehr denn je eine reibungslose
Kommunikation benötigt. Jeglicher Informationsverlust oder auch eine inhaltliche Änderung
können zu einer Abweichung vom geschuldeten
Leistungs-Soll führen. Daher steht ein vollstän-
diger Austausch von Informationen in direktem
Zusammenhang mit dem späteren wirtschaftlichen Erfolg des Projektes.
Ziel
Das Ziel dieses Vorhabens ist es, die Beschaffungsprozesse zwischen dem Bereich Fassadentechnik der Zentralen Technik, der Direktion
Beschaffung und einem Sonnenschutzhersteller
zu analysieren und zu optimieren. Die Kommunikation der einzelnen Partner soll mittels eines
durchgängigen Informationsflusses effizienter
werden. Mit der Einführung des Facheinkäuferkonzeptes folgt die Entwicklung der Datenintegration durch BIM-iTWO-Strabis. Im ersten
Schritt wird die modellbasierte durchgängige
Angebotsbearbeitung implementiert. Darauf aufbauend wird im zweiten Schritt die modellbasierte Vergabe und Werkplanung entwickelt
und validiert.
Stand der Arbeiten
Es wurde eine grundlegende Betrachtung und
Analyse der internen und externen Prozesse im
Zuge der Angebotskalkulation von Fassadengewerken ausgeführt. Darauf basierend wurde
ein Konzept zur Umsetzung einer bauteilorientierten Anfrage- und Kalkulationsmethodik entwickelt. Das Konzept hat den Fokus auf dem
außenliegenden Sonnenschutz.
Ein wesentlicher Unterschied zu klassischen
Beschaffungs- und Anfragemethoden liegt in
Ausblick
Die Verständigung und Festlegung auf einen
Standardkatalog zu bauteilspezifischen Parametern sowie die technische Umsetzung der
Schnittstellen hinsichtlich des Datenaustausches sind Grundlagen für das Konzept. Darüber hinaus muss auch eine Integration in existierende betriebsinterne Systeme erfolgen. Nach
dem diese wesentlichen Punkte umgesetzt worden sind, kann eine Erprobung des Konzeptes
beispielsweise im Rahmen eines Pilotszenarios
erfolgen.
Beschaffungsprozessoptimierung
Ziel / Nutzen
• Analyse und Optimierung von Beschaffungsprozessen
• einheitlicher und gegebenenfalls automatisierter Datenaustausch
• Effizienzsteigerung im Bereich Kalkulation und Beschaffung
Mögliche Anwendung
• Kalkulation und Beschaffung von Nachunternehmerleistungen im Bereich des Sonnenschutzes
Förderung
intern
Projektkoordination
Jürgen Bezler
Partner
Warema Renkhoff GmbH
Projektlaufzeit
seit Dezember 2012
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau
Projektleitung/
Bearbeitung
Björn Blocher
• Blocher, B.: Die modellorientierte Ausschreibung und Vergabe in der Fassadentechnik. Master Thesis
Fachhochschule Rosenheim in Kooperation mit ift Rosenheim. 2012
AUF
EINEN
BLICK
 Technische Planung und
Bewertung im BIM (Revit) /
Technical planning and
validation in BIM (Revit)
Beschaffungsprozessoptimierung – Konzeptentwicklung mittels
modellorientierter Arbeitsweisen
98 I 99
0 0
000
0
0
0 0
0
Informationssystem zum Strukturmonitoring und
Erhaltungsmanagement von Brücken − IB-ISEB
 Die Brücke wurde
durch die Bundesanstalt
für Straßenwesen vorgeschlagen, um die Installationen und Testversuche
von neuen Sensoren und
der Monitoring-Software
durchzuführen / The bridge
was proposed by the
Federal Highway Research
Institute to carry out the
installation and testing
of new sensors and the
monitoring software
The proposed research project aims to develop
an intelligent web based information system to
monitor the structure of heavily stressed bridges.
To facilitate this, a new controlling system will
be developed. The new controlling system
will automatically collect measured data from
construction facilities and will send the
collected information to a web platform. The
integration of relevant tools into the web
platform enables doing appropriate analyses
and online forecasts. In future, the developed
system shall permanently provide data
regarding the current situation of construction
facilities. Hence the developed system will be an
important tool to proactively identify risks with
little effort in regard to maintaining and monitoring
the structure of bridge constructions.
Hintergrund
Im Rahmen vom Förderschwerpunkt Intelligente
Brücken – Sensornetzwerke und Informationsverarbeitung in Echtzeit der Bundesanstalt für
Straßenwesen (BASt) wurde ein Forschungsprojekt beantragt, welches ein Informationssystem zur Erhaltung und kontinuierlichen Überwachung der Baustruktur von Brücken (Akronym
ISEB) entwickeln wird. Das Projekt wird von
einem breit aufgestellten Konsortium mit universitären sowie Industrie-Partnern bearbeitet. Das
Konsortium besteht aus der ITC Engineering
GmbH & Co. KG (Bruchsal) als Federführer, der
VMT GmbH (Bruchsal), der Northrop Grummann
LITEF GmbH (Freiburg), dem IMTEK-Institut der
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und dem
Rechenzentrum der Universität Stuttgart.
Ziel
Ziel des Projektes ist die Realisierung eines
Entwicklungsmusters für ein intelligentes Informationssystem zum Strukturmonitoring hoch
beanspruchter Brückenbauwerke. Dabei wird
ein Netzwerk gebildet aus unterschiedlichsten
Sensoren zur Aufnahme vielfältiger Überwachungsdaten. Dieses wird an ein webbasiertes
Informationssystem gekoppelt, welches die
Überwachungsdaten aufnimmt, systematisiert
und über verschiedene Applikationsmodule
visualisiert. Dabei sollen diverse Einwirkungen
aufgenommen werden, beispielsweise Schadstoffe (Chloride), Feuchtigkeit, Temperatur, Verformungen, Dehnungen, Risse, Vibrationen aufgenommen werden. Es kommen auch Ingenieurmodelle zum Einsatz, die eine Datenanalyse,
Rückrechnung und Prognose ermöglichen. Dadurch entsteht ein interaktiver Analyseprozess.
Neuheitsgrad
ISEB wird eine Reihe von Neuheiten hervorbringen:
• Im Bereich der energieautarken Funksensorknoten-Technologie werden leistungsfähige
und extrem energiesparende Knoten entwickelt, die mehrere unterschiedliche Messgrößen erfassen können.
• Durch den Einsatz eines am IMTEK-Institut
erforschten Aufweckempfängers werden be-
100 I 101
sonders energieeffiziente Netzwerktopologien entwickelt, die keine Synchronisation
benötigen.
• Es werden neuartige, miniaturisierte und sehr
effiziente Energy-Harvester zum Einsatz an
Brücken entwickelt, die mehrere unterschiedliche Lademechanismen vereinigen.
• Es werden neuartige, integrierte Sensorknoten für Globale Navigationssatellitensysteme
(GNSS) realisiert, die per Funk kommunizieren und verschiedene Stromsparmodi vereinigen.
• Es wird ein Überwachungssystem entwickelt
und implementiert, um Daten aus neuartiger
Sensorik auszulesen und zu verarbeiten.
 Die Neckartalbrücke
Weitingen / The Neckar
Viaduct Weitingen
Ausblick
Das Gesamtsystem umfasst folgende Komponenten:
• energieeffiziente elektronische Systeme
• Aufbau und Verbindungstechnik (AVT)
• hochsensitive Sensorik
• Gehäuse, welches die Robustheit für den
Einsatz im Freien an Brücken aufweist
Dieses Gesamtsystem wird mit Software zu
einer integrierten Überwachungsplattform gekoppelt. Die Software liest Daten aus neuartiger
und innovativer Sensorik aus und bereitet sie
auf, sodass Ingenieurmodelle verwendet werden können. Warnmechanismen und Grenzwerte werden implementiert. Die Neckartalbrücke in Weitingen wurde von der BASt vorgeschlagen, um die notwendigen Installationen,
neue Sensoren sowie das zu entwickelnde Gesamtsystem zu testen.
AUF
EINEN
BLICK
IB-ISEB
Ziel / Nutzen
• intelligentes Informationssystem zum Strukturmonitoring hoch beanspruchter Brückenbauwerke
Mögliche Anwendung
• Monitoring von Brückenbauwerken (am Beispiel der Neckartalbrücke Weitingen)
Förderung
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Projektkoordination
ITC Engineering GmbH & Co. KG, Stuttgart
Partner
ITC Engineering GmbH & Co. KG (federführend); VMT GmbH, Bruchsal; Northrop Grummann LITEF GmbH
Freiburg; IMTEK-Institut der Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg; Rechenzentrum der Universität Stuttgart
Projektlaufzeit
seit Juli 2012
Unternehmenseinheit
ITC Engineering GmbH & Co. KG
Projektleitung /
Bearbeitung
Robert Schuppenhauer
0 0
000
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0 0
0
Monitoring des realen Grades der Ermüdungsschädigung in
Betonstrukturen – MOSES
Hintergrund und Ziel
Nach gegenwärtiger ingenieurtechnischer Herangehensweise erfolgt die Bewertung und Einschätzung der Restlebenszeit eines Betonbauteils unter Ermüdungsbeanspruchung mit
zyklischer und variierender Belastung (mehrstufiges Lastkollektiv) auf Basis von Wöhlerkurven in Kombination mit Lastzyklen-Zählern
(Rainflow-Methode) und Schadens-Akkumulations-Hypothesen (Palmgren-Miner-Regel). Die
Genauigkeit der Lebenszeitabschätzung hängt
somit davon ab, dass die in der Realität vorhandenen Lastsequenzen mit denen übereinstimmen, die bei der Erschaffung der Wöhlerkurven
angenommen und im Labor durchgespielt wur-
den. Im Allgemeinen stimmt bei Betrachtung
von Betonstrukturen – in denen aufgrund der
Querschnittsgeometrie Lastumlagerungen möglich sind – die reale Bruchlastspielzahl und somit auch der daraus ermittelte Schädigungsgrad
nicht mit den nach Norm ermittelten Werten
überein. Zusätzlich ist anzumerken, dass auch
trotz langer Forschungsgeschichte auf dem
Gebiet der Ermüdung zementöser Baustoffe es
nach wie vor zahlreiche offene Fragestellungen
zu deren Verhalten unter Ermüdungsbeanspruchung gibt. Dies begründet sich zum größten
Teil aus dem sehr komplexen Materialverhalten
von Beton, welches im Wesentlichen aus seiner
stark heterogenen Gefügestruktur resultiert.
Eine Verbesserung in der Vorhersage von Ermüdungsentwicklungen (Evolution) kann nur dann
erfolgen, wenn ein besseres und detaillierteres
Verständnis über die Schädigungsprozesse und
die Ermüdungsmechanismen im Werkstoff selbst
erreicht wird. Ultraschall- und Körperschallsensoren ermöglichen die genaue Betrachtung der
Veränderungen von Materialeigenschaften, wie
zum Beispiel dem E-Modul, ohne dass Last aufgebracht wird oder die Größe der Belastung
bekannt sein muss. Auch Lastzyklen-Zählungen
müssen somit nicht mehr vorgenommen werden. Allein durch die Messung mittels adäquater
Sensorik werden die Veränderungen im Werkstoff Beton sichtbar gemacht.
Ein Ziel der Forschungen an der Universität für
Bodenkultur Wien (BOKU) ist die Entwicklung
eines Monitoringsystems aus Ultraschall- und
1
Phase 1
0.9
Peak-Geschwindigkeit
According to current codes and regulations
(e.g. CEB-FIP-Model Code 2010) the verification
concept for fatigue and the determination of
the actual degree of deterioration of concrete
structures is based on counted load cycles
and the linear Palmgren-Miner summation. The
results gained in this manner will never
depict reality because of the not considered
heavily non-linear behaviour of concrete. One
way to improve the results is the application of
monitoring sensors, which are able to image the
changes in the inner part of the concrete matrix
independently from applied loads. In this paper
a monitoring concept will be proposed which
can achieve these objectives. The laboratory
tests and an assessment of the measured
results will be presented.
Peak Geschwindigkeit
Streuung
Polynom 6. Grades
0.8
0.7
0.6
Phase 2
0.5
0.4
35 %
0.3
Bruch
0.2
Phase 3
0.1
0
0
0.1
0.2
 Ultraschallmessung,
Peak-Geschwindigkeit
über die Lebenszeit des
Prüfkörpers hinweg /
Ultrasonic measurement,
peak velocity over the
specimen´s lifetime
0.3
0.4
0.5
Zeit
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Das verwendete Monitoring System bestand
aus Ultraschall- und Körperschallsensoren sowie Dehnungsmessstreifen. Anstatt der Dehnungsmessstreifen können in realen Strukturen
auch faseroptische Sensoren verwendet werden. Der Prüfkörper war mit entsprechenden
Sensoren bestückt und wurde im Laufe der Versuche dynamisch bis zum Bruch belastet.
Messergebnisse der einzelnen Sensoren
Die Ultraschall-Laufzeitmessung lieferte bei allen
Versuchen gut interpretierbare Ergebnisse. Die
Peak-Geschwindigkeit des Ultraschallsignals ist
über die Lebenszeit des Prüfkörpers hinweg
US
dargestellt. Deutlich sind der S-förmige Verlauf
und die drei Phasen der Betonermüdung zu erkennen. Die erste Phase, die etwa 10 bis 20 %
der Lebenszeit des Prüfkörpers andauert, ist
geprägt vom plötzlichen Geschwindigkeitsabfall des Ultraschall-Signals (US-Signal) bei der
Erstbelastung. Zurückzuführen ist dies auf
den nichtlinearen Zuwachs an Rissen, die ein
Hindernis für das US-Signal darstellen und es
dämpfen und verlangsamen. Dies geschieht nur
in dieser kurzen Anfangsphase. Gefolgt wird
dieser Lebensabschnitt des Prüfkörpers von
einer Phase 2, in der eine kontinuierliche, fast
lineare Abnahme der Signal-Geschwindigkeit zu
verzeichnen ist. Der Grund hierfür ist die fortschreitende Schädigung. Phase 3 beginnt nach
ca. 80 % der Lebenszeit. Durch die nun folgende überproportionale Zunahme der Verformung
und damit auch der Risse und Mikrorisse in
der Betonmatrix erfolgt eine überproportionale
Dämpfung des Signals. Diese Phase wird beendet durch das plötzliche Versagen der Struktur oder des Prüfkörpers. Mit der gemessenen
Ultraschall-Laufzeit (Geschwindigkeit) kann direkt
auf den dynamischen E-Modul und somit auf
den Schädigungsgrad geschlossen werden.
Die Ultraschallmessungen wurden unter zyklischer Belastung durchgeführt. Die variierende
Geschwindigkeit des US-Signals bei gleichem
Schädigungsgrad hängt vom Messzeitpunkt innerhalb des Belastungszyklus ab: Abhängig von
der momentanen Last sind die Risse mehr oder
weniger geöffnet. Diese Rissatmung wird durch
die sich verändernde US-Geschwindigkeit abgebildet. Bei einer Belastung von Smax = 70 %
der Bruchlast (= Oberspannung) werden die
oberen Grenzwerte auf der beschreibenden
Linie der maximalen Geschwindigkeit erreicht.
Im Belastungszustand der Unterspannung wird
die minimale Geschwindigkeit erreicht. Diese
Beobachtung deckt sich mit den Werten der
Dehnungsmessstreifen. Die vertikalen Dehnungen
des Prüfkörpers infolge der Vertikalbelastung
sind größer als die horizontalen Dehnungen. Somit bewirkt die Vertikalbelastung eher ein Zusammendrücken in vertikaler Richtung als ein Öffnen
der vertikalen Risse in horizontaler Richtung.
 Prüfkörper mit
Monitoringsystem /
Specimen with monitoring
system
DMS

Laborversuche und Ergebnisse
Die vorgestellten Versuche und Auswertungen
fanden an zylindrischen Prüfkörpern aus einem
hochfesten Beton C80/95 (GK 16) statt, der für
den Einsatz in Offshore-Bauwerken vorgesehen
ist und speziell dafür vom Zentralbereich TPA,
Bereich Betontechnologie International in Stuttgart, entwickelt wurde. Bauwerke auf hoher See
sind hohen Lastwechselzahlen – resultierend aus
den Wind- und Wellenbelastungen – ausgesetzt;
Ermüdung spielt eine sehr große Rolle.
Die Ober- und Unterspannung in den Tests betrugen 70 % und 5 % der Bruchfestigkeit des
Prüfkörpers. Während der zyklischen Ermüdungsversuche herrschte somit Druckschwellbeanspruchung. Offshore-Strukturen aus Beton
sind in der Regel so vorgespannt, dass sich die
Spannungen innerhalb der Struktur auch bei
zyklischer Belastung durch Wellen und Wind im
Druckschwellbereich befinden – dem wurde in
den Versuchen Rechnung getragen.
AE

Körperschallsensortechniken, mit dem die im
Laufe der Lebensdauer von Strukturen auftretenden Schädigungen detektiert und bewertet
werden können. Es wird sozusagen die Lebenslinie der Struktur sichtbar gemacht und deren
zeitlichen Verlauf verfolgt. Darüber war bereits in
der Konzernbroschüre Forschung, Entwicklung,
Innovation – Projekte 2011 / 12, S. 100 / 101 berichtet worden.

 Prüfkörper unter
dynamischer Beanspruchung / Specimen with
dynamic load
102 I 103
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0
 Frequenzspektrum des
Körperschall-Rohsignals
bei unterschiedlichen
Lebensstadien des
Prüfkörpers / Frequency
spectra of the AE-Raw
signals for different states
in the specimen`s lifetime
 Verlauf der Körperschall
Hit-Rate und Energie über
die Lebenszeit des
Prüfkörpers hinweg /
AE-Hit-Rate and Energy
over the specimen`s
lifetime
Amplitude nach
10 % Lebenszeit
Hit-Rate
1000
Körperschallmessungen sind aufgrund ihrer erst
im späten Schädigungsstadium vorhandenen
Aussagekraft nicht geeignet, um als alleiniges
Mittel zur Schädigungsgradbestimmung herangezogen zu werden. Eine Kombination mit
Ultraschallmessungen ist empfehlenswert. Nur
so kann sichergestellt werden, dass der Schädigungsgrad zu jedem Zeitpunkt messbar ist. Bei
den Untersuchungen hat sich gezeigt, dass die
Messergebnisse des Körperschalls am aussagekräftigsten mit der Hit-Rate (Hits pro Zeiteinheit) oder mit dem sich verändernden Frequenzspektrum des Körperschallrohsignals wiedergegeben werden können.
Die Hit-Rate wird über die Lebenszeit des Prüfkörpers hinweg aufgetragen. Die Systematik
des Verlaufs ist bei allen Versuchen zu erkennen. Nach Einsetzen der zyklischen Druckschwellbeanspruchung erfolgt eine deutliche
Erststeigerung der Acoustic-Emission-Hits (AEHits). Diese Phase dauert bis zu ca. 10 % der
Lebenszeit an. Danach erfolgt ein leichter Anstieg der Hit-Rate bis hin zu 80 % der Lebenszeit. Dieser minimale Anstieg, der nahezu einem
Amplitude nach
60 % Lebenszeit
Amplitude kurz nach
dem Prüfkörperversagen
Polynom 5. Grades
800
600
400
200
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Zeit
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.4
0.5
Zeit
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1
Polynom 5. Grades
0.8
Energie
Amplitude nach
95 % Lebenszeit
0.6
0.4
0.2
0
0
0.1
0.2
0.3
Plateau entspricht, macht eine Lebenszeitabschätzung äußerst schwierig. Erst nach Erreichen von 80 % der Lebenszeit erfolgt ein signifikanter Anstieg der Körperschallaktivität, der
dann mit dem Bruch oder Versagen des Prüfkörpers endet.
Bei Betrachtung der Energie des Körperschallsignals ist ab dem Anfangsstadium bis ca. 80 %
ein ähnlicher Verlauf zu erkennen. Danach
unterscheidet sich die Aufzeichnung von der der
Hit-Rate: Vor dem plötzlichen Versagen des
Prüfkörpers war eine Abschwächung der Energie zu sehen. Diese Abschwächung tritt ein, sobald die Hit-Rate merklich ansteigt und dauerte
ungefähr bis 98 % der Lebenszeit an, dann
erfolgte auch hier ein sprunghafter Anstieg. Die
Mess-Software zeigt unter anderem die Veränderung der Amplitude des Körperschallrohsignals mit zunehmender Lebenszeit.
Auch die Darstellung des Frequenzspektrums
des Rohsignals in verschiedenen Stadien der
Lebenszeit macht die Veränderungen im Schädigungsgrad deutlich sichtbar. Aber auch hier
tritt eine signifikante Änderung mit Rückschluss
auf die noch zu erwartende Lebenszeit erst
sehr spät ein. Eine Früherkennung – wie sie bei
Structural Health Monitoring gewünscht ist – ist
mit diesem Mittel nicht möglich.
Eine Motivation des Forschungsprojektes ist es,
den E-Modul als Indiz für den Schädigungsgrad
einer Betonstruktur mit Hilfe eines einflussfreien
Messverfahrens unabhängig vom Belastungswert feststellen zu können. Im Gegensatz zu
Ultraschallmessungen ist dies mit Dehnungsmessstreifen nicht möglich. Um aus den gemessenen Dehnungen Rückschlüsse auf den
tatsächlich vorhandenen E-Modul ziehen zu
können, muss die anregende Kraft bekannt sein.
Ist dies – wie in der Realität häufig – nicht der
Fall, kann die auftretende Verformung entweder
von einer höheren angreifenden Last oder von
der fortschreitenden Schädigung des Betons
und somit dem Absinken des E-Moduls verursacht werden.
Durch zyklische Belastungen ermüdet Beton.
Der Verformungsverlauf in Abhängigkeit von der
Lebenszeit – auch zyklische Kriechkurve genannt – zeigt, dass der bleibende Verformungszuwachs, der Schädigungsgrad, bei der Ermüdung in drei charakteristischen Phasen abläuft:
Phase 1 erstreckt sich vom Anfang der zyklischen Belastung bis zu 20 % der gesamten
Lebenszeit. Es ist eine nichtlineare Zunahme der
Dehnungen in Form eines parabolischen Verlaufs zu erkennen. Phase 2 beginnt zwischen
10 % und 20 % der verstrichenen Lebenszeit
mit dem Übergang in einen konstanten, geringen und fast linearen Verformungszuwachs. Der
Wechsel zur Phase 3 zeichnet sich ab, wenn
ungefähr 80 % der Lebenszeit verstrichen ist.
Die Gesamtverformungen nehmen rapide und
überproportional zu und enden mit dem Versagen des Betons.
104 I 105
Diese Phasen sind bei den hier präsentierten
Versuchen mit konstanter Oberspannung von
70 % der Bruchlast und konstanter Unterspannung von 5 % der Bruchlast gut zu beobachten.
Doch wie angemerkt ist eine Lebenszeitabschätzung oder die Einschätzung des Schädigungsgrades mit Dehnungsmessstreifen oder
faseroptischen Sensoren ohne die Kenntnis des
angreifenden Lastwertes nicht möglich.
Abschließende Bemerkungen und Potenzial
Mit Rückblick auf die gesamten Ermüdungsversuche an Prüfkörpern und Bauteilen (vorgespannte Monoblockschwellen) ist die Bedeutung des Zusammenspiels der unterschiedlichen
Sensortypen deutlich geworden. Ultraschall
bietet bisher die aussagekräftigsten Messwerte
von Beginn eines jeden Tests an. Nach ca. 80 %
der Lebenszeit zeigen auch die Körperschallsensoren deutliche Veränderungen in den Mess-
werten. Daraus kann geschlossen werden, dass
die erforderliche Lastspielzahl bis zum Bruch
nahezu erreicht ist. Durch die Kombination der
Sensoren, die unterschiedlich intensiv und zu
verschiedenen Lebenszeiten des Prüfkörpers den
Schädigungsgrad wiedergeben, wird sichergestellt, dass der Schädigungsgrad von Beginn
der Tests bis zum Bruch des Probekörpers
messbar und somit auch einschätzbar ist.
Festzuhalten ist, dass eine Nullmessung im ungeschädigten Zustand des Bauteils erforderlich
ist, um die Messwerte nach einer verstrichenen
Lebenszeit in Relation setzen zu können. Bei
Bewertungen von Bestandsbauwerken stellt
sich dies als äußerst schwierig dar.
Um das Monitoring-System weiterzuentwickeln
und zu kalibrieren, sollten die Einflüsse verschiedener Betonsorten und Festigkeitsklassen
in Zukunft getestet werden.
AUF
EINEN
BLICK
MOSES
Ziel / Nutzen
• Lebenszeit- und Zustandsbewertung einer Betonstruktur
Mögliche Anwendung
• alle Beton- und Stahlbetonbauwerke
Förderung
intern; Stadt Wien (ZIT)
Projektkoordination
Dr. Christian Dehlinger
Partner
Universität für Bodenkultur Wien, RED Bernard (Wien)
Projektlaufzeit
März 2011 bis Mai 2014
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau (TBK)
Projektleitung /
Bearbeitung
Dr. Susanne Urban
• Urban, S.; Strauss, A.; Schütz, R.; Bergmeister, K.; Dehlinger, C.: Dynamically loaded Concrete Structures.
Structural Concrete Volume 14. 2014
• Urban, S.; Wagner, R.; Strauss, A.; Dallinger, S.; Reiterer, M.; Dehlinger, C.; Bergmeister, K.: Monitoring des
realen Grades der Ermüdungsschädigung in Betonstrukturen. Beton- und Stahlbetonbau 7/2014
• Urban, S.; Wagner, R.; Strauss, A.; Reiterer, M.; Dehlinger, C.; Bergmeister, K.: Monitoringbasierte Lebenszeitabschätzung von Betonstrukturen – Forschungsprojekt MOSES. Beton- und Stahlbetonbau 9/2013
• Schütz, R.: Numerische Schädigungssimulation eines ermüdungsbeanspruchten Schwerkraftfundamentes
für Offshore-Windenergieanlagen. Diplomarbeit Universität für Bodenkultur Wien. 2013
• Urban, S.; Strauss, A.; Wagner, R., Reiterer, M.; Dehlinger, C.: Experimentelle Untersuchung von ermüdungsbeanspruchten Betonstrukturen zur Feststellung des realen Schädigungsgrades. Planung der Ermüdungsversuche am STRABAG-Testfundament in Cuxhaven. Beton- und Stahlbetonbau 7/ 2012
• Putz, R.: Leistungsindikatoren für die Lebensdauerbewertung von Konstruktionselementen im Eisenbahnbau,
Diplomarbeit Universität für Bodenkultur Wien. 2012
• Urban, S.; Strauss, A.; Macho, W.; Bergmeister, K.; Dehlinger, C.; Reiterer, M.: Zyklisch belastete Betonstrukturen, Bautechnik 11/2012
• Schabus, V.: Stochastische und dynamische Eigenschaften von Beton. Diplomarbeit Universität für Bodenkultur Wien. 2011
• Strauss, A.; Urban, S.; Schabus, V.; Reiterer, M.; Mayer, H.: Experimentelle Überprüfung der Ermüdungsnachweise für Stahlbeton gemäß CEB-FIP Model Code. In Proceedings: Konferenz des Vereins der Österreichischen
Zementindustrie (VÖZ), Konferenzbeitrag. 2011
• Nominierung von MOSES für den Science2Business Award 2012
• Houska-Preis 2012 (MOSES unter den Besten 10)
• Preis der Wirtschaftskammer der Stadt Wien. 2012
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 Produkte mit Ökosiegel
und Ökozertifikaten /
Products with an ecolab
and eco-certificate
Hintergrund und Zielsetzung
Die Zertifizierung von Gebäuden nach den
Kriterien der Nachhaltigkeit gehört mittlerweile
zumindest in den 1a-Lagen deutscher Großstädte zum Standard. Unabhängig vom angestrebten Gütesiegel, zum Beispiel Deutsche
Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB),
Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB),
Leadership in Energy and Environmental Design
(LEED) oder Building Research Establishment
Environmental
Assessment
Methodology
(BREEAM), gehört die Verwendung von nachhaltigen Baustoffen und die Schonung der
Umwelt maßgeblich zu einem ausgewogenen
Nachhaltigkeitskonzept. In allen Zertifizierungssystemen werden direkte oder indirekte Anforderungen an an die Qualität der Baumaterialien
gestellt, die sich allerdings erheblich hinsichtlich der betroffenen Produktgruppen und der
Vorgaben unterscheiden. Zudem variieren die
Bestimmungen selbst innerhalb eines Systems,
abhängig von der Wahl der Qualitätsstufe und
korrespondierender Bewertung. Fehlinformationen seitens der Hersteller und Anwender bezüglich der Eignung eines Produkts nehmen besonders im Bereich der Kleber und Beschichtungen
zu. Die Unsicherheit in den Projektteams, die
die Vorgaben auf der Baustelle umsetzen müssen, wächst. Um diesen Faktoren vorzubeugen
wurde eine Datensammlung für Produkte mit
Umweltrisiken entwickelt, der sich sich an dem
jeweiligen Gütesiegel orientiert. Das Ziel dieses
Produktkataloges ist die Bereitstellung von zuverlässigen Informationen über die wichtigsten
Baustoffe und deren Eignung für das jeweilige
Green Building (DGNB, BNB oder LEED).
Stand der Arbeiten und Ergebnisse
Seit 2011 wird kontinuierlich an einer firmeninternen Datensammlung gearbeitet, in der die
Fabrikate von besonders kritischen und häufig
verwendeten Produktgruppen wie Kunstschaumdämmstoffe, Beschichtungen, Dichtmassen und
Bitumenprodukte erfasst und bezogen auf die
unterschiedlichen Zertifizierungssysteme der
DGNB bewertet werden. Die Auswahl geeigneter Fabrikate und die Nachweisführung werden
durch eine zentrale Datensammlung beschleunigt und vereinfacht. Wiederholte Herstelleranfragen werden vermieden. Zudem wird sichergestellt, dass keine ungeeigneten Fabrikate zum
Einsatz kommen, die zu einer Gefährdung des
Zertifizierungsziels führen. Mit Einführung des
Kernsystems wurden die Materialvorgaben der
DGNB überarbeitet und neue Produktgruppen
in den Anforderungskatalog aufgenommen. Die
Produktdatensammlung wurde für zahlreiche
Kategorien aktualisiert und um eine Bewertung hinsichtlich der Eignung im DGNB-System
2012 erweitert. Aufgrund der stärker werdenden Nachfrage wurde mit einer Sammlung der
LEED-Nachweise für die Produktgruppen der
Beschichtungsstoffe und Kleber begonnen. Für
den Nachweis der Einhaltung der Vorgaben bei
LEED-Zertifizierungen ist die Nachweisführung
nicht mit den „DGNB-üblichen“ Dokumenten
durchführbar. Da die Anforderungen auf amerikanischen Normen basieren, ist im Regelfall
für jedes verwendete Produkt eine Herstellererklärung erforderlich, in denen die Einhaltung
der Vorgaben zugesichert wird.
Ausblick
Da in vielen Produktgruppen bewertungsrelevante Produkteigenschaften wie Lösemittelgehalt und Giscode durch Wechsel der Rezepturen einem ständigen Änderungsprozess unterliegen, müssen die erfassten Daten kontinuierlich auf ihre Aktualität überprüft, die Bewertungen gegebenenfalls bearbeitet und erweitert
werden. Die LEED-Nachweis-Datensammlung
wird 2014 weiter aufgebaut und mittels Übersichtsblättern den ausführenden Direktionen zur
Verfügung gestellt. Stärker berücksichtigt werden soll ebenfalls das Bewertungssystem für
Bundesbauten, das für ausgewählte Baustoffe
zusätzliche Nachweise fordert. Unabhängig von
Zertifizierungssystemen kommt es zunehmend
vor, dass Auftraggeber erhöhte Anforderungen
an die Materialeigenschaften stellen. Ein Recherche- und Beratungsbedarf besteht hier insbesondere für Substances of very high concern
(SVHC-Stoffe), wie das umstrittene Flammschutzmittel Hexabromcyclododecan (HBCD) und verschiedene Weichmacher, die sich in zahlreichen
gängigen Bauprodukten finden lassen.
Produktkatalog Umweltrisiken DGNB / LEED / BNB
Product catalogue environmental risks DGNB / LEED / BNB
In the meanwhile sustainability aspects play a
key role to contractors. An important aspect
for contractors is the reasonable selection of
healthy and non-hazardous building materials,
which do not contain solvents and other
harmful ingredients. Given this background, the
developed Product Catalogue Environmental
Risks supports this selection process by
providing clear documentation of product
characteristics in regard to German Sustainable
Building Council (DGNB), Rating System for
Sustainable Construction (BNB) or Leadership
in Energy and Environmental Design (LEED)
requirements. Subsequently the Product
Catalogue delivers reliable information about
the important building materials and their
suitability for different Green Building Systems.
106 I 107
 Ökosiegel und andere
Zertifikate sind keine
Garantie für „konforme“
Produkte, aber grundsätzlich zu bevorzugen /
Ecolabels and other
certificates are no
guarantee for “compliant”
products, but are more
commonly preferred
Produktkatalog Umweltrisiken
Ziel / Nutzen
• Vergleich und Bewertung von Baustoffen hinsichtlich Anforderungen unterschiedlicher
Green-Building-Systeme (DGNB, BNB, LEED oder BREEAM)
Mögliche Anwendung
• Ausschreibung / Vergabe von Nachunternehmerleistungen bei Green Building Projekten
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Juni 2011
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau (SFB, TNB)
Projektleitung
Christiane Osterhoff
Bearbeitung
Lisa Bareither, Gabriela Guillén-Pérez, Christiane Osterhoff
AUF
EINEN
BLICK
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 Web-basierter
Arbeitsraum / Web-based
workspace
ausgerichtet, deren Einsatz ist abhängig von
den Anforderungen eines Projektes. Mit ihrem
Knowhow in der Planung der Planung unterstützt die Zentrale Technik bei der Auswahl und
der Anwendung des elektronischen Planungssystems.
Stand der Arbeiten
Die neuen Rahmenverträge wurden so gegliedert, dass beide Softwareprodukte vergleichbare Preisstrukturen für vergleichbare Anwendungsgebiete aufweisen. So ist zum Beispiel bei
think project! nun auch die Bestellung des Planmanagements ohne weitere Zusatzfunktionen
möglich. Diese können bei Bedarf im Projektverlauf hinzu gebucht werden.
Für Standardanwender (Poweruser) im Konzern
werden regelmäßig Workshops in Zusammenarbeit mit beiden Software-Anbietern organisiert. Hier bietet sich die Gelegenheit Neuerungen zu präsentieren, Erfahrungen zu diskutieren
und Anregungen für die weitere Entwicklung und
Optimierung der Softwareprodukte zu sammeln.
Diese Kommunikation zwischen Powerusern
und Produktentwicklern führte in think project!
zur Implementierung eines Standard-Musterprojektes, das bei neuen Projekten den Einstieg
In 2013, new frame contracts have been signed
with the two software providers think project!
GmbH and McLaren Software in order to continue
the use and further development of web-based
collaboration and document management
solutions. Exploring special functions of the
already proven software solutions in collaboration
with their providers supports the handling of
increasingly complex construction projects.
Hintergrund
Eine effiziente Verwaltung der Planungsunterlagen zur Einhaltung von Ausführungsterminen
und Sicherstellung der Planungsqualität ist eine
unabdingbare Voraussetzung für eine erfolgreiche Projektabwicklung; insbesondere bei
Großprojekten ist dies relevant. Deshalb hat der
Konzern Rahmenvereinbarungen mit zwei Planungsplattform-Anbietern abgeschlossen. Die
mögliche Nutzung reicht von der reinen Planverteilung über das Steuern von Prüfläufen und
 Planmanagement im
Projekt / Planmanagement
in project
Freigabeprozessen bis hin zu speziellen Modulen wie beispielsweise einer Brandschutzakte
oder dem Mängelmanagement.
Ziel
Mit steigender Komplexität der Projekte nehmen auch die Anforderungen an die verwaltende
Software zu. Anfang 2013 wurden deshalb neue
Rahmenverträge abgeschlossen. Eine vorausgehende Marktanalyse ergab, dass effiziente Funktionen des Planmanagements (wie beispielsweise die automatische Dateinamen-Auslesung
und die Index-Verwaltung) nur bei den bereits
langfristig im Konzern genutzten Software-Produkten FusionLive und think project! vorhanden
sind. Den zahlreichen Nutzern jener Systeme
soll ein Arbeiten im gewohnten Umfeld weiterhin
ermöglicht werden. Deshalb wurden mit beiden
Software-Anbietern – McLaren (FusionLive) und
think project! – Kooperationen ausgehandelt.
Beide Planungsplattformen sind unterschiedlich
in die Planungssteuerung erheblich erleichtert.
In FusionLive wurde die Setup-Datei verbessert:
Die Optionen der Module Inbox und Inbox-Contributer ermöglichen eine schnellere und detailliertere Erfassung der Projektanforderungen und
tragen dazu bei, die Projekträume individuell
umzusetzen.
Für die Anwendung in internationalen Projekten
stehen inzwischen fast 20 Sprachversionen zur
Verfügung. Um den unterschiedlichen Arbeitsweisen in den Projektländern gerecht zu werden, bieten beide Programme zahlreiche Möglichkeiten – wie beispielsweise die alternative
Verwendung von Dateinamen-Auslesung oder
das manuelle Attribuieren der Dokumente.
Ausblick
Die Zusammenarbeit von Anwendern und Software-Anbietern wird auch zukünftig Verbesserungen hinsichtlich der Nutzerfreundlichkeit ergeben. Poweruser können so auch Einfluss auf
die Ergänzung spezieller Funktionen nehmen, die
sich aus ihren Projektanwendungen ergeben.
Eine der aktuellen Herausforderungen ist die
Integration des Building Information Modellings
(BIM), das sich in der Entwurfs- und Ausführungsplanung mehr und mehr durchsetzt.
Planmanagement mit System
Ziel / Nutzen
• kontinuierliche Weiterentwicklung und Update der Software
• internetbasierte Projektplattform zum Planmanagement
Mögliche Anwendung
• Plancontrolling und Planversand als Unterstützung der Planungskoordination und Projektleitung
Förderung
intern
Projektkoordination
Anne Scherer
Partner
think project! GmbH; McLaren Software
Projektlaufzeit
seit Juni 2007
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Konstruktiver Ingenieurbau
Bearbeitung
Ansprechpartner für die Anwenderunterstützung: STRANET, Konzern\ Zentrale Technik\Publikationen\
Arbeitsmittel, Foren, Normen\Pläne und Archivieren
AUF
EINEN
BLICK
108 I 109
Umfeld
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Kunden, Partner, Lieferanten, Nachunternehmer
110 I 111
abgeschlossene
Projekte
Kalkulation,
Angebot
Akquise
Daten
Wissen
Planung,
Arbeitsvorbereitung
Ausführung
Gewährleistung,
Betrieb
Abnahme
nutzen
Projekt 1
Informationen
Projekt 2
 Geschäftsprozesse in
der Wertschöpfungskette
Bau: Bausteine eines
integrierten Wissensmanagements / Business
processes in the
construction value chain:
components of an
integrated knowledge
management
bewahren
Unterstützungsprozesse
Infrastruktur bereitstellen
erwerben
entwickeln
Beschaffen
Kommunizieren
Vertragliches
Finden und verbinden – scout und connect
Zur schnelleren Lösung von Aufgaben wurden
eine Suchfunktion sowie eine neue Art der Kommunikation im Konzern eingeführt: Als Werkzeuge für eine wirksame Zusammenarbeit wurden
die Suchmaschine scout und die Kommunikationsplattform connect entwickelt.
Die Suchmaschine scout durchforstet zahlreiche Datenbanken des Konzerns. Informationen
aus dem STRANET, dem internen Telefonbuch,
Leonardo (der Wissensdatenbank der Zentralen
Technik) und ZEBRA Deutschland (elektronisches Briefpapier und Vorlagen) sind bereits
im Visier von scout. In Zukunft sollen auch
die Informationen aus connect durchsucht und
schnell gefunden werden.
Die Kommunikationsplattform connect ist ein
neues Werkzeug bei STRABAG, das den zeitgerechten Umgang mit großen Mengen von
Daten und Informationen unterstützt. Spezifisches Fachwissen, große Erfahrungsschätze
und Kontakte sind selbstverständlich im Unternehmen vorhanden, allerdings personen- und
damit ortsgebunden – und deshalb oft nicht
ausreichend schnell für andere Projekte einzusetzen. Dabei funktioniert die Plattform wie ein
Gehirn: je mehr es genutzt wird, desto besser
funktioniert es, desto eher bilden sich Verknüpfungen (Synapsen). Ziel von connect ist es,
Suchende und Wissende rasch und wirksam
zusammenzubringen, um projektrelevante Informationen auszutauschen. Die Kommunikationsplattform connect bietet eine attraktive Lösung,
STRABAG LEAN
Personal einarbeiten
Co-Qualify
identifizieren
Employees, particularly in large organisations,
are facing more and more the challenge of
coping with the rising flood of information and
finding solutions to their specific questions in
due time. Knowledge management has the goal
of increasing the productivity of the organisation
by optimising employees' self-organisation and
networking. To achieve this, the use of social
media, if used appropriately, has much potential.
The special feature of web 2.0 technologies is
that the user is actively involved and not just a
consumer in the creation of the content. The
in-house developed tools scout and connect
shall simplify and improve the communication
and collaboration within STRABAG Group.
scout is STRABAG’s central search engine
which plows through an increasing number of
databases of the Group. connect quickly links
up people searching for a particular content
fostering the easy exchange of data and
information, and thus enhancing our knowledge.
 Beispiel für eine
erfolgreiche Suche nach
praktikabler Lösung über
connect / Example of a
sucessful search for
practicable solution in
connect
Wann funktioniert Zusammenarbeit?
Eine neuer Auftrag, ein neues Projekt: das Team
wird mit Expertinnen und Experten aus verschiedenen Bereichen zusammengesetzt und
beginnt zu arbeiten. Die Zusammenarbeit wird
dann besonders wirksam und produktiv, wenn
die Teammitglieder nicht nur einander mit ihrem
Wissen unterstützen und voneinander lernen
können, sondern wenn der Zugang zu weiteren,
bis dato unbekannten und für die Lösung relevanten Wissensträgerinnen und -trägern einfach
und schnell ist, unabhängig von Hierarchie- und
Organisationsgrenzen.
daraus ableitbaren Wissens wettbewerbsfähig
zu gestalten.
Kommunikation findet zunehmend digital über
(soziale) Netzwerke im World Wide Web statt.
Das Internet wird als Medium zur Kommunikation – sozusagen als virtueller Marktplatz – genutzt, weil notwendige Informationen schnell zu
finden sind, um Lösungen zu entwickeln oder
Entscheidungen zu treffen.
Auf dem Weg zur lösungsorientierten Wissensgemeinschaft
Komplexe Aufgaben können zunehmend nur
mit interdisziplinärem Wissen gelöst werden.
Als Generalunternehmerin besteht die zentrale
Lösungskompetenz der STRABAG im Integrieren unterschiedlicher Gewerke – Schnittstellen
zu meistern, darin besteht gerade das Knowhow
im Konzern. Doch der immer schnellere Informationsfluss – v. a. dem Innovationstempo der
Informationstechnologien geschuldet – beschleunigt den Entwicklungsfortschritt und damit auch
die Anforderungen. Wissensmanagement hat
zum Ziel, die Organisation der für Bauprojekte
erforderlichen Daten, Informationen und des
die richtigen Ansprechpersonen leicht aufzufinden und rasch mit Ihnen in Kontakt zu treten.
Das Besondere daran: connect ist interaktiv
und lebendig und unterscheidet sich damit vom
bloßen Informationsmedium wie beispielsweise
Wikipedia. Des Weiteren bietet es den Vorteil der
synchronen Wissensverbreitung, anders als zum
Beispiel bei an Personen gerichteten Anfragen.
Rolle der Unternehmenskultur
Als Voraussetzung, dass Kompetenz und Erfahrung weitergeben werden, ist eine entsprechende Unternehmenskultur notwendig; eine Kultur,
in der Wissen selbstverständlich geteilt wird,
Meinungen angehört werden und über die üblichen Hierarchieebenen hinaus direkt kommuniziert werden kann.
Ausblick
Den allgemeinen Nutzen von Wissensmanagement-Werkzeugen monetär zu quantifizieren ist
schwierig, im Vergleich zu den dafür getätigten
Investitionen. Die Ermittlung des Mehrwerts
kann sich nur auf einzelne Maßnahmen oder
Prozessschritte beziehen, wie z. B. schnellere
Bearbeitungen von Angeboten oder Präqualifikationen, gerade bei großen, mehrere Standorte und Konzernorganisationen einbindende
Projekte. Ein zeitgemäßes Wissensmanagement
vermindert Redundanzen und möglicherweise
auch Einarbeitungszeiten und Schulungsaufwand für neue Mitarbeiter. Als nächstes wollen
wir feststellen, inwieweit connect und scout zu
diesen Zielen beitragen.
Factsheet connect (Stand Mai 2014):
• bisher veröffentlichte Gemeinschaften: 179
• offene Gemeinschaften: 85
• Benutzer von connect pro Tag: Ø 200
• verwendete Hashtags: 1.400
• meistkommentierte Diskussion: neues Bild
für die Strategie („Kill the Tausendfüßler“) –
28 Antworten, 27 gefällt mir
Wissensmanagement
Ziel / Nutzen
• rasche und unkomplizierte Kommunikation über alle Hierarchieebenen
• standort- und spartenübergreifender Informationsaustausch
• Zugang zu kollektivem Wissen  Kompetenzsteigerung
• Förderung des gemeinsamen interaktiven Wertschöpfungsprozesses
• schneller Zugang zu best practice und Erfolgen
Mögliche Anwendung
• Knowhow-Austausch in allen Bereichen
Förderung
intern
Mentor
Dr. Thomas Birtel
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Entwicklung & Innovation
Projektleitung
Marc Pühringer
Bearbeitung
Elisabeth Deinhofer, Karin Wögerer
AUF
EINEN
BLICK
Kernprozess
1.500 mm
1.350 mm
1.500 mm
1.350 mm
Technik
112 I 113
Technik
Leitungskanal
Leitungskanal
Unterkonstruktion
Unterkonstruktion
1.185 mm
714 mm
1.185 mm
1.500 mm
1.500 mm
1.350 mm
1.350 mm
Fahrradaufhängung Anbringung
- Links nach Herstellerangaben
- Rechts in die Rundung angepasst
714 mm
1.500 mm
e-Bike Station - V2
Fahrradaufhängung Anbringung
- Links nach Herstellerangaben
- Rechts in die Rundung angepasst
1.350 mm
1.500 mm
e-Bike Station - V2
1.350 mm
 Aufstellung des fertigen
Piloten in Ludwigsburg
gegenüber dem Rathaus /
Demonstration of the
completed pilot in
Ludwigsburg across from
the town hall
Technik
Leitungskanal
Unterkonstruktion
Technik
Leitungskanal
Within the framework of the Energy Transition, the
importance of sustainable mobility concepts is
constantly increasing. Electric bicycles (pedelecs)
revolutionised the cycling industry since their
first introduction five years ago. A growing
trend towards car sharing, carpooling or electric
vehicles – not only for private use – can be
observed especially in high density urban areas.
With only few exceptions, cities currently do not
provide an infrastructure for charging and storing
pedelecs. Therefore, the so-called Z-box project
focuses on a mobile and modular timber
architecture, providing a sustainable charging
and rental station for pedelecs. A streamlined and
completely computer model driven process
enabled an efficient design to manufacturing
process. Even the charging of an electric
Smart, BMW i3 and Tesla P85 automobile has
been validated successfully by integrating two
wall chargers to the exterior of the Z-Box.
 Erster Entwurf der
Außenform durch 5D /
Initial design of the outer
form by 5D
Hintergrund
In den wachsenden Metropolen Europas nimmt
die Verkehrsdichte und damit die Schall- und
die Schadstoffemission stetig zu. Die steigende
Anzahl an Menschen mit ihren individuellen
Bedürfnissen erfordert Lösungen für eine
nachhaltige Stadtentwicklung zum Erhalt der
Lebensqualität. Vor dem Hintergrund der Verknappung fossiler Brennstoffe ist ein wichtiger
Beitrag für umweltverträgliche Städte die Elektrifizierung der Mobilität. Für den individuellen
Verkehr bieten Elektrofahrzeuge (PKW, Pedelecs, Segways) großes Potenzial für die nachhaltige Stadtentwicklung; vor allem wenn diese
aus erneuerbaren Energien gespeist werden.
Die Bereitschaft der Menschen elektrisch zu
fahren hängt davon, wie einfach und schnell sie
ihre Fahrzeuge aufladen können.
Bereits jetzt schon weisen Fahrräder mit Hilfsmotor sehr hohe Verkaufszahlen auf. Seit Erfindung der Mountainbikes, Anfang der 80er Jahre, hatte die Fahrradindustrie keine so hohen
Zuwächse mehr zu verzeichnen.
Ein weiterer erkennbarer Trend in der Stadt ist
die Abkehr vom eigenen Auto. Sharing-Modelle
erfreuen sich einer zunehmenden Beliebtheit,
nicht nur bei Automobilen, sondern auch bei
Fahrrädern. Das Problem hierbei: In unseren
Städten gibt es aber bis auf wenige Modellkommunen keine Infrastruktur für das Laden
und sichere Verwahren von Pedelecs.
Ziel
Die neu entwickelte modulare Lade- und Verleihstation Z-Box verbindet diese beiden Trends:
 Erste Skizzen der
Architektur / First sketches
of the architecture
1.185 mm
714 mm
1.185 mm
714 mm
1.500 mm
1.500 mm
1.350 mm
 5D-Design-toproduction: Optimierung
der Innenraumgestaltung,
parametrischer Entwurf als
Basis für die Produktion,
Einzelbauteile / 5D-design
to-production: optimisation
of the interior design as the
basis for the production of
prefabricated components
1.350 mm
Unterkonstruktion
Elektromobilität in der Stadt wird attraktiv. Pedelecs können einfach ausgeliehen, abgegeben
und aufgeladen werden. Drei Ziele wurden mit
dem Projekt verfolgt:
1. Entwicklung und Bau eines Prototypen
2. umfassender Test und Erweiterung von
Building Information Modelling (BIM) hinsichtlich „Design to Production“
3. erstmalige Einsatz von Automatisierungstechnik (unter anderem Sensorik für Luftqualitätsmessung mit Temperatur, Feuchte,
Feinstaub, CO2, Lagesensoren, Zugangskontrolle, Bedienung eines prototypischen Verleihsystems mittels einer App) aus dem Automobilbereich im Betrieb von Gebäuden
den Anschluss an verschiedene Bezahl- und
Verleihsysteme vorbereitet und lässt sich für
nahezu alle Kundenwünsche konfigurieren.
Pedelecs können entweder über ein Touchdisplay in der Box oder über eine App ausgeliehen
werden. Die Z-Box wird so zum Netzwerkknoten einer neuen Mobilität.
In die Dachfolie sind flexible Photovoltaikzellen
für die Eigenstromerzeugung integriert, welche
die Stromversorgung unterstützen.
Das Design der Z-Box verbindet die Zukunftsthemen Elektromobilität und Holzbau. Ihre
außergewöhnliche Form, die an die Plus- und
Minuspole einer Batteriezelle erinnert sowie ihre
Holzlamellenstruktur verdeutlichen dies.
Konzept
Komplett aus dem nachwachsenden Rohstoff
Holz und modular konzipiert, ist die Ladestation
variabel und kann leicht zwischen verschiedenen Standorten versetzt werden. Die
Z-Box kann dauerhaft oder vorübergehend aufgestellt werden.
Das äußere Erscheinungsbild
kann individuell gestaltet werden. Die Bauweise ermöglicht weitere Nutzungsarten, wie z. B. Warteräume,
Lounges oder Cafés.
Die verwendete Sensorik, die in der Automobilbranche eingeführt ist, soll zukünftig Nutzer über die Cloud per GPS
informieren: zum Beispiel die Verfügbarkeit
der Pedelecs und lokale Witterungsbedingungen sind abrufbar. Die technische Lösung ist für
Vom Design zum Produkt
Die Architekturplanung erfolgte zunächst in 2D. Basis für die Produktion war ein komplettes 3D-Modell
mit Holzkonstruktion, Schiebetür,
Verglasung, LED-Beleuchtung, Dachkonstruktion, Zugangsrampe und Fahrradständern. Das 3D-Modell wurde direkt
für die Fertigung (Abbund mit Portalbearbeitungsmaschine und Roboter) verwendet.
Kabelwege wurden eingefräst, ebenso die
Nuten für die LED-Beleuchtung, welche
verschiedene Lichtfarben ermöglicht.
Mit dem 3D-Modell konnte die Nutzung
der Fahrradständer für die Raumoptimierung kinematisch simuliert werden.
Der Prototyp wurde mittels eines 3D-Laser
Scanners vermessen und mit dem Produktionsmodell abgeglichen. Die Innenraumkonditionen
 Produktion im Werk in
Aichach: Lamellen,
Endmontage Elektrotechnik / Production in
Aichach: wooden ribs, final
electrical installation
114 I 115
 Aufstellung in
Ossiach / Exhibited in
Ossiach
wurden mit einer thermischen Gebäudesimulation ermittelt.
Der Prototyp wurde anlässlich des 10. Deutschen Corporate Social Responsibility - Forums
in Ludwigsburg auf der Verkehrsinsel zwischen
B27 und Wilhelmstrasse erstmals der Öffentlichkeit für vier Wochen gezeigt. Anfang Juni
wurde die Z-Box während der
Ossiach Energy Talks 2014 ausgestellt. Seit dem 10. Juni 2014
steht sie am Züblin-Standort
Stuttgart und konnte von den
Gästen des Parlamentarischen
Abends am 25. Juni 2014 besichtigt werden. Das Laden von Elektroautos wurde
über zwei nachträglich installierte Wall-ChargerEinheiten ebenfalls möglich und erfolgreich mit
einem Elektro-Smart, einem BMW i3 und einem
Tesla P85 getestet.
Ausblick
Aus Gesprächen mit potenziellen Kunden,
Nutzern und dem Projektteam werden Anregungen aller Art in einer sogenannten „Better-List“
(mittlerweile mehr als 160 Verbesserungspunkte)
gesammelt und in Regelterminen bewertet
und in die Weiterentwicklung der Z-Box eingebracht.
Im Hinblick auf die Entwicklung eines Serienproduktes ist dabei insbesondere die Schwachstrom- und Automatisierungstechnik im Fokus.
Angedacht ist beispielsweise die Vorfertigung
ganzer Kabelbäume und modularer Schaltschrankeinheiten, die nach der Herstellung nur
noch über verpolungssichere Stecker verbunden werden. Das Projekt dient so neben einer
avisierten kommerziellen Nutzung – Gespräche
mit mehreren Kommunen laufen – weiterhin als
Multiplikator und Pilotprojekt für BIM und bietet
mit der Sensorik den Einstieg in das Internet der
Dinge.
 Display mit Benutzeroberfläche / Display with
user interface
 Laden eines ElektroSmarts / Charging an
Electro-Smart
AUF
EINEN
BLICK
Z-Box
 Schaltschrank /
Electrical control cabinet
 Aufstellung mit dem
Kran in Ludwigsburg /
Installation by crane in
Ludwigsburg
 Ladeboxen für
Elektroautos an der
Außenseite / Exterior
recharging stations for
electrical vehicles
 Pedelecs Aufbewahrung: Wandhalterung /
E-bikes storage: wall
mounted bracket
Ziel / Nutzen
• Entwicklung einer mobilen, modularen Lade- und Verleihstation in Holzbauweise für
elektrisch betriebene Fahrzeuge
Mögliche Anwendung
• Städte / Kommunen, Business to Business (B2B) Partner, Mobilitätsbetreiber
• Unternehmen mit Mitarbeitermodellen zur Elektromobilität
• Ladestation für E-Roller und E-Autos (optional möglich)
Förderung
intern
Projektlaufzeit
seit Juni 2013
Unternehmenseinheit
UB H+I Deutschland 2C: Werke/Werkleistungen ES; ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau (TGA, ARC),
Baubetrieb (5D-Planung)
Projektleitung
Dr. Rainer Bareiß, Florian Dobner, Joachim Müller
Bearbeitung
Andreas Amorth, Dr. Rainer Bareiß, Christian Baun, Tobias Bichler, Florian Dobner, Jörg Endrich,
Tomislav Filipovic, Nicolas Früh, Klaus Günter, Robert Hecker, Joachim Müller, John Myers, Mark Schepurek,
Markus Schlotz, Daniel Wählisch, Brigitte Wichert
•
•
•
•
Deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 006 418 – Schutzrecht angestrebt
Ausstellung bei den „Ossiach Energy Talks 2014“
Ausstellung am Parlamentarischen Abend am 25.6.2014 im Züblin-Haus
Bareiß, R.; Pralle, N.: Bauen im Zeitalter des Internets (der Dinge). Relevante Trends bei Gebäuden, Städten,
Mobilität und zukünftige Erfolgsfaktoren. Bauingenieur, Springer/VDI-Verlag, Jahresausgabe 2014/15 (akzeptiert zur Publikation)
 Gebäudeanimation am
Hafen / Building model at
the harbour
Das BRYGHUS-Projekt: Umsetzung bauherrenspezifischer
Nachhaltigkeitsziele auf der Baustelle in Kopenhagen
Denmark is deemed Europe’s leader in a green
and sustainable lifestyle. The capital city of
Denmark, Copenhagen, proves this leadership
through striving to become the world’s first
CO2-neutral city by the year 2025. Given
this background, the significance placed by
the client on sustainability objectives for the
BRYGHUS project is very high. Even though the
objectives have already been defined in 2005,
the expectations set by the client are higher
than the requirements of currently available
certification systems. In order to be awarded
with the contract, the general contractor had to
provide an approach to the client that will
warrant the achievement of the sustainability
objectives during the execution phase. The aim
of this study is to present this approach with
its main features and to reflect the different
sustainability aspects, which are relevant for the
general contractor.
Hintergrund
Dänemark gilt als europäischer Spitzenreiter
für Nachhaltigkeit. Die Hauptstadt Kopenhagen
plant bis zum Jahr 2025 weltweit die erste
CO2-neutrale Stadt zu werden. Intention der
dänischen Nachhaltigkeitsstrategie ist „eine Gesellschaft im Gleichgewicht zu erhalten, national
und international“ [1]. Zu einer der Kernthesen
hat die dänische Regierung einen Katalog mit
Nachhaltigkeitsindikatoren vorgelegt, der seit
Mai 2002 in der öffentlichen Diskussion steht.
Es wurde erkannt, dass nachhaltige Entwicklung nur durch Teilnahme der Lokalbehörden
und der Bürger möglich wird.
Aus diesem Selbstverständnis heraus legen die
Auftraggeber des BRYGHUS-Projekts großen
Wert auf das Festlegen und Einhalten von Nachhaltigkeitszielen. Obwohl die projektspezifischen Nachhaltigkeitsziele von den Auftraggebern bereits in der Entwurfsplanung im Jahr
2005 entwickelt und definiert wurden, sind die
Anforderungen dieser Ziele immer noch höher
als die der derzeit bekannten Zertifizierungssysteme. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen für den Generalunternehmer: Nachhaltigkeitsanforderungen, die über die Gebäudezertifizierungen wie DGNB, LEED und BREEAM
hinausgehen, müssen für eine erfolgreiche Zusammenarbeit erfüllt werden.
Um den Auftrag zu erhalten, musste der Generalunternehmer bereits in der Angebotsphase ein
Konzept erarbeiteten, das die Einhaltung der
Nachhaltigkeitsziele des BRYGHUS-Projekts
während der Ausführung sicherstellt. Das Ziel
dieses Beitrages ist die Präsentation dieses
Konzeptes mit dessen Hauptmerkmalen und
Nachhaltigkeitsaspekten, sodass für zukünftig
folgende Aufträge im Konzern eine Grundlage
geschaffen wird.
Projekt BRYGHUS
Das BRYGHUS-Projekt ist ein sechsgeschossiges Multifunktionalgebäude auf einem ehemali-
 Prozessablaufplan für
Transportenergie und die
Angebotsphase / Process
flow plan for transportation
energy and the tendering
phase
transport management
Nachhaltigkeitsziele des Bauherrn
Folgende projektspezifische Nachhaltigkeitsziele sind zu erfüllen:
• Einhaltung maximaler Grenzwerte von gebundenen CO2-Emissionen in Materialien
und Produkten
• Materialtransport: Identifikation der Transportenergien und der damit verbundenen
CO2- Emissionen (95 % aller Materialgewichte
im Gebäude)
• Energieeffizienz auf der Baustelle: optimierter
Ressourcenverbrauch und Reduktion der damit verbundenen CO2- Emissionen
• Auswahl umweltfreundlicher Materialien /
Produkte
Die Ziele sollen mithilfe von Nachhaltigkeitskennwerten und Alternativvorschlägen unter
Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte erreicht werden. Die
Nachweisführung ist in monatlichen Berichten
festzuhalten.
Project phases
gen Brauereigelände am Kopenhagener Hafen.
Auftraggeberin ist die dänische Projektentwicklungsgesellschaft Realdania Byg A/S. Nach den
Plänen von Architekt Rem Koolhaas aus den
Niederlanden entstehen im BRYGHUS der neue
Sitz des dänischen Architektur Centers (DAC),
Wohnungen, Büros, Geschäfte, Gastronomie
sowie öffentliche Freizeitflächen. Die Fertigstellung ist für Herbst 2017 geplant.
 Zählerstand mit
kabelloser Verbindung zum
Internetportal / Meter
reader with a wireless
connection to the internet
portal
BRYGHUS Copenhagen: The implementation of client-specific sustainability objectives at
a construction site
116 I 117
Das Nachhaltigkeitskonzept
Das Konzept wurde in der Angebotsphase erarbeitet und beschreibt:
• die Identifizierung der Risiken und Chancen
zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele vorgesehene Tools zur Minderung und Handhabung der Risiken während den Projektphasen: Planung, Vergabe und Ausführung
• Prozessablaufpläne und -schritte, unter Einbindung aller Projektbeteiligten
Die entsprechenden Fachkompetenzen zu den
oben aufgeführten Punkten waren nachzuweisen.
Status: 2013-01-08/Luik
Project participants
SUBCONTRACTOR
(Concrete, Steel, Facade ...) *
ZÜBLIN Team
ZÜBLIN Team
(sustainability specialist)
CLIENT Team
* 95 % proportion by weight ∑ of all materials in building
Handover: detailled design,
materials lists and quantities per
review and optimize of
materials quantities (e.g.
structure, steelwork, facade)
Design
adjust and optimize means of
transport, routes, logistics
Concept: stategy, objectives,
action plan (monitoring,
evaluation, tools)
review / approve / reject
Logistics concept:
planned means of transport,
routes, intervals
Contract award
review and value
complete tender / logistics
review and evaluate
ecological effects
review / comment / decide
certificate logistics
e.g. delivery note, logbook
request and forward
review, evaluate, comment
Execution
monthly report
review / approve / reject
End of project
documention of all certificate
logistics
Final evaluation,
report, documention
118 I 119
System boundary
boundary -System
example trade:
trade: facade
facade **
example
fabrication
fabrication
Alu-frame
Alu-frame
fabrication
fabrication
glas
glas
pre-fabrication
pre-fabrication
facade-system
facade-system
fabrication
fabrication
panel II
panel
fabrication
fabrication
panel II
II
panel
BRYGHUS
BRYGHUS
Project
Project
Copenhagen
Copenhagen
changing of
of conveyance
conveyance
changing
schematic diagram
diagram
** schematic
System boundary
boundary -System
example trade:
trade: structur
structur (conrete
(conrete in
in situ)
situ) **
example
mining
mining
course
course
fabrication
fabrication
concrete in
in situ
situ
concrete
fabrication
fabrication
cement
cement
mining
mining
sand
sand
schematic diagram
diagram
** schematic
 Systemgrenze:
Transport Abwicklung
und Erfassung Transportenergien / System
boundary: Transport
handling and Recording
of transport energy
 Temporäre Landgewinnung / Temporary land
reclamation
BRYGHUS
BRYGHUS
Project
Project
Copenhagen
Copenhagen
distributor
distributor
Umsetzungsstrategie / Ausführung
Mit dem Bauherrn wurde folgende Umsetzungsstrategie für die Gewerke Betonbau, Stahlbau,
Fassade und Autoparksysteme abgestimmt:
• gebundene CO2-Emissionen in Materialien /
Produkten: quantitative Erfassung und Berechnung der CO2-Emissionen aller wesentlichen Materialien während der Bauphase.
Diese sind Beton, Stahl, Alurahmen und Glas.
• Transportenergien: sämtliche Transportwege
und die daraus resultierenden Energieverbräuche im Einflussgebiet der Subunternehmer. Dies schließt neben dem eigenen Materialtransport auch die Transportwege des
Lieferanten der Vorkette ein.
• Energieverbräuche auf der Baustelle: Monitoring, Auswertung und Optimierung sämtli-
cher Energieverbräuche im Verantwortungsbereich von Züblin sowie die Erfassung der
Dieselverbräuche aller Baustellenmaschinen
von Subunternehmern
• Vermeidung ungewollter Materialien: Dokumentation der Materialdeklarationen und
Bewertung von Alternativprodukten
Report: Transport
Transport Handling,
Handling, Energy
Energy Efficiency
Efficiency on
on site
site or
or CO
CO22-Emissions
-Emissions of
of materials/products
materials/products
Report:
Zeitlicher Ablaufplan und Einbindung in bestehende Umsetzungsprozesse
Ziel ist es, bei allen Gewerken sämtliche Nachweisführungen und Dokumentationen vor Ausführungsbeginn abzuschließen. Um das zu erreichen, wird sofort nach Vertragsabschluss mit
der Deklaration der Materialien und Produkten
begonnen. Nach dieser Phase sollen sämtliche
Reviews in Nachhaltigkeit, Technik und Quality
Assurance beziehungsweise Quality Control abgeschlossen sein. Alternativ-Materialien muss
der Nachunternehmer bereits während der
Angebotsphase anmelden. Im nächsten Schritt
werden die Kriterien Transportenergien (Material) und gebundene CO2-Emissionen in Materialien und Produkten vom Nachunternehmer bearbeitet. Vor Beginn der Ausführung werden die
Nachunternehmer dazu aufgefordert, eine Liste
der dieselbetriebenen Baustellenmaschinen mit
Umweltkenndaten vorzulegen. In dieser Phase
erfolgt der letzte Aufruf, ob neue Materialien / Produkte zu deklarieren sind, da zwischen
Vergabe und Ausführung weit über ein Jahr
liegen kann. Vor Ausführungsbeginn sind sämtliche Hauptaufgaben für den Nachunternehmer
abgeschlossen. Züblin wird stichprobenartig
Qualitätskontrollen durchführen. Änderungen
zu den Materialien, Produkten und Transportkonzepten sind vom Subunternehmer an die
Ed. Züblin AG oder den Kunden direkt mitzuteilen.
Subcontractor
Subcontractor 2
2
Werkzeuge
Für alle vier Strategiepunkte liegen bereits von
der Zentralen Technik praktische Erfahrungen
aus Zertifizierungssystemen und Forschungsvorhaben vor. Damit kann zum großen Teil auf
bereits bestehende Tools zurückgegriffen werden, die projekt- und länderspezifisch angepasst, ergänzt und erweitert werden.
Berichtswesen
In jedem Quartal sind Berichte für den Kunden
zu erstellen, die die Auswertungsergebnisse
und Optimierungsmaßnahmen der Energieverbräuche und CO2-Emissionen und den Stand
der Dokumentation zusammenfassen. Die Quartalsberichte erstellt die Ed. Züblin AG wie folgt:
• Die Mess- und Berechnungsdaten der Energieverbräuche und CO2-Emissionen werden
in der Projektplattform think project! dokumentiert und anschließend von Züblin analysiert, ausgewertet, optimiert und in einem
Bericht an den Auftraggeber zur Durchsicht
und Freigabe weitergereicht.
subcontractor
subcontractor
ZAS
ZAS
Client
Client
review/evaluate
review/evaluate
documents
documents
review
review // comment
comment
ThinkProject
ThinkProject
Subcontractor
Subcontractor 1
1
ThinkProject
ThinkProject
report
report
quarter
quarter
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
Subcontractor
Subcontractor 3
3
ThinkProject
ThinkProject
Subcontractor 4
4
Subcontractor
Report: Choice
Choice of
of environmentally
environmentally friendly
friendly materials/products
materials/products
Report:
subcontractor
subcontractor
ZAS
ZAS
material declaration
declaration
material
Subcontractor 1
1
Subcontractor
Subcontractor 2
2
Subcontractor
Subcontractor 3
3
Subcontractor
Client
Client
review // (comments)
(comments)
review
ThinkProject
ThinkProject
• Die Materialdeklarationen werden ausschließlich in think project! dokumentiert, bewertet
und sofort an den Auftraggeber zur Freigabe
weitergeleitet. Der aktuelle Bearbeitungsstand wird quartalsweise über einen generierten Report in think project! eingefroren.
Fazit
Das Projekt BRYGHUS hat gezeigt, dass der
Konzern gut aufgestellt ist, um auf bauherrenspezifische hohe Nachhaltigkeitsanforderungen
reagieren zu können. Dieses Projekt ist ein Beispiel für die erfolgreiche Integration von praktischer Erfahrung und dem Wissen aus abgeschlossenen Forschungen. Die Erkenntnisse
nach Abschluss der Fertigstellung dieses Projektes werden zur kontinuierlichen Weiterentwicklung im Bereich der Nachhaltigkeit und erneuerbaren Technologien führen.
review // approve
approve // reject
reject
review
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
report
report
quarter
quarter
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
Subcontractor 4
4
Subcontractor
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
ThinkProject
 Berichtswesen /
Reporting
AUF
EINEN
BLICK
BRYGHUS-Projekt
Ziel / Nutzen
• in Angebots- und in Ausführungsphase aufzeigen, dass auf projekt- und bauherrenspezifische
Anforderungen (zum Beispiel im Bereich Nachhaltigkeit) reagiert werden kann
• Anwendung von Tools und Erfahrungen aus anderen Ausführungs- und Forschungsprojekten
Mögliche Anwendung
• Einsatz eines Umweltmanagementsystems auf Baustellen, z. B. nach der EMAS III Verordnung
Förderung
intern
Projektlaufzeit
März 2013 bis Oktober 2017
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Schlüsselfertigbau, SF (TNB); UB H+I Deutschland/BNL 2F: Nord DO (Ed. Züblin AG)
Projektleitung
Bettina Luik
Bearbeitung
Jan Mangelsen, Christiane Osterhoff, Bettina Luik
Quellen
• [1] Lexikon der Nachhaltigkeit. (09. 01. 2014). Nachhaltigkeit. Abgerufen am 27. 03. 2014 von
www.nachhaltigkeit.info: http://www.nachhaltigkeit.info/artikel/nachhaltigkeitsstrategie_2002_886.htm
Transport
Handling
Transport Handling
Eigene Energiegewinnung
Solar
Wasser
Wind
Klärgas
Biomasse
Erdwärme
Böblingen
Ludwigsburg
Photovoltaik- und Solarthermieanlagen (Betrieb)
26
17
20
17
19
31
Dachflächen die Dritten zur Verfügung stehen
18
20
33
22
22
37
Wasserkraftwerke (Betrieb)
0
0
3
0
0
4
Wasserkraftwerke (in eigenem Besitz)
1
7
20
18
16
13
Windkraftanlagen
1
1
3
1
4
0
Klärgasverstromung in der eigenen Kläranlage
4
8
6
19
2
11
Klärgasverstromung in Gruppen-, Verbands- oder
Gemeinschaftsklärwerken
0
13
24
7
23
16
Biogasanlagen
10
12
22
17
16
17
Heizzentralen mit Holzprodukten
13
18
7
44
15
21
Erdwärme
2
0
8
1
3
2
 Nutzung von erneuerbaren Energien in den
untersuchten Landkreisen /
Usage of renewable
energies in the analysed
districts
The industry expects extraordinary changes for
the German energy production market. In future,
the focus will be on the development of local
renewable sources. In addition to the main
and already widely known renewable sources
for energy production, i.e. water, wind or solar,
there are, meanwhile many other sources, for
instance biogas, wood, geothermal and sewage,
Böblingen
5.362
30.365
158
0
80.339
Ludwigsburg
13.780
102.162
84.249
 Stromerzeugung 2013
in MWh/a aus erneuerbaren
Quellen in den Landkreisen
Böblingen und Ludwigsburg / Production of
electricity in 2013 in MWh/a
out of renewable sources
in the districts Boblingen
and Ludwigsburg
(Quelle: EnergyMap, StaLaBW)
4.065
133.331
Solar
Wind
Wasser
Biomasse
Klärgas
which are locally available and show high
potential. This study developed a database
which provides information about the current
situation and the prospective strategic planning
for energy production of the local authorities.
Hence new markets within the energy production
sector have been identified and are presented
within the framework of this paper.
Hintergrund
Die Energiewirtschaft ist im Umbruch. Deutschland hat sich ehrgeizige Ziele gesteckt, den
Anteil fossiler Energieträger wie Kohle, Öl und
Gas, aber insbesondere auch den der Kernenergie deutlich zu reduzieren. Bis zum Jahr 2050
sollen 80 % des Energieverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Gleichzeitig wird bis dahin eine Verminderung des Primärenergieverbrauchs um 50 % im Vergleich zum
Jahr 2008 angestrebt. Ziel dieser Studie ist es,
die Rahmenbedingungen, die Potenziale und die
lokalen praktischen Ansätze zur Umsetzung dieser langfristigen Vorgaben am Beispiel der Region
Stuttgart zu untersuchen. Auf dieser Basis können
Rückschlüsse auf mögliche Entwicklungsfelder
für den STRABAG Konzern gezogen werden.
Methodik
Wesentlicher Bestandteil war die systematische
Erfassung der Situation in der Region Stuttgart
im Jahr 2013. Die Erhebungen wurden durch
Recherchen der öffentlich zugänglichen Quellen
über das Internet und durch Befragungen der
Verwaltungen einzelner Landkreise und Gemeinden durchgeführt.
Landkreise
Landeshauptstadt
Stuttgart
Ergebnis
Ein Ergebnis der Studie war, dass sich die
Ausgangssituationen im Untersuchungsgebiet
stark unterscheiden. Die Zukunftspläne wurden
zudem regional sehr unterschiedlich formuliert.
Gründe dafür sind die ungleichen Randbedingungen zur potenziellen Nutzung von erneuerbaren Quellen, aber auch der politische Wille,
die vorhandenen Quellen gezielt zu nutzen und
die Nutzung strategisch weiter zu entwickeln.
Im Trend liegen neben der vielfach genutzten
Solarenergie die Verwendung von Holz und Holzprodukten zur Wärmeenergieerzeugung sowie
die Klär- und Biogasnutzung. Langfristig auf
Nachhaltigkeit angelegte Projekte setzen auf
eine Kombination der vorhandenen natürlichen
Ressourcen zur gleichzeitigen Produktion von
Strom und Wärme in Verbindung mit einem
Nahwärmeversorgungsnetz.
Zurückhaltung herrscht in den Gemeinden in
vielen Fällen bei der lokalen Nutzung von Erdwärme aufgrund der in der Region aufgetretenen
Schadensfälle durch unsachgemäß ausgeführte
Tiefbohrungen. Auch die Windkraftanlagen werden zumeist deswegen kritisch gesehen, weil
sie das natürliche Landschaftsbild verändern.
RemsGöppingen
Murr-Kreis
Esslingen
Ausblick
Die Speicherung von Energie ist eines der
größten ungelösten Probleme. Derzeit werden
Schwankungen der Stromproduktion durch regenerative Energiequellen über das Stromnetz –
das auch aus Kernenergie und fossilen Brennstoffen gespeist wird – ausgeglichen. Regionale
Selbstversorgungen werden aus diesem Grund
nur untergeordnet möglich sein. Wärmespeicherung bleibt meist auf den Tagesrhythmus
beschränkt. Saisonspeicher finden sich aber
bereits vereinzelt. Zukunftstrends ergeben sich,
neben verstärkter Windkraftnutzung, vor allem
auf dem Gebiet der Kopplung von Strom- und
Wärmerzeugung in Verbindung mit Nahwärmenetzen. Auch die Bio- und Klärgasnutzung wird
aufgrund der vielfach vorhandenen Quellen weiter zunehmen. Die Recherchen haben deutlich
gemacht, dass eine aktive Teilnahme gerade der
lokalen Verwaltungen für das Erreichen der angestrebten Ziele und eine klare Strategie und
Zielsetzung notwendig sind.
Energiewirtschaft in Stuttgart
AUF
EINEN
BLICK
Ziel / Nutzen
• Potenziale und Trends bei der Umstellung auf erneuerbare Quellen identifizeren
Mögliche Anwendung
• Erschließung zukünftiger Märkte auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien
Förderung
intern
Projektlaufzeit
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Tief- und Tunnelbau (TEE)
Projektleitung
Dr. Holger Wahrmund
Bearbeitung
Alessandro Costantini
• Costantini, Alessandro: Energiewirtschaft in der Region Stuttgart. Bachelorarbeit. Hochschule für Technik
und Wirtschaft Berlin. 2013
120 I 121
 Offizielle Begrüßung
von John Myers
(Gilbane, 2. v. l.) durch
den Züblin-Vorstand
Klaus Pöllath (1. v. l.), mit
Karin Haasis-Straube
(HRD) und Konstantinos
Kessoudis (ZT, Mentor von
John Myers; ganz rechts) /
Welcoming John Myers
(Gilbane, 2nd on the left)
by Züblin-board member
Klaus Pöllath (left), with
Karin Haasis-Straube (HRD)
and Konstantinos Kessoudis
(ZT, John Myers´ mentor, on
the right)
punkt Healthcare- und Federal-Projekte), Projektsteuerung, Projektentwicklung und Umzugslogistikdienstleistungen.
Die beiden am Austauschprogramm beteiligten
Züblin-Organisationseinheiten sind die Zentrale
Technik (5D-Planung) sowie die Direktion Stuttgart.
Stand der Arbeiten
Der Empfang des ersten amerikanischen Bauingenieurs im Januar 2013 markierte den Start
des Austauschprogramms. Der Mitarbeiter aus
den Vereinigten Staaten wurde unter anderem
auf dem Großprojekt „MILANEO“ der Direktion
Stuttgart eingesetzt und hat dort die Organisation und Abwicklung einer Großbaustelle im
Züblin teamconcept kennengelernt. Inzwischen
war auch schon der zweite Mitarbeiter aus den
Vereinigten Staaten seit Januar 2014 bei der
deutschen 5D-Gruppe.
Der erste deutsche Teilnehmer am Austauschprogramm war im Frühjahr 2013 ein Mitarbeiter
aus der 5D-Planung der Zentrale Technik. Aufgrund der gleichen (Software-) Werkzeuge und
122 I 123
der gleichen Herangehensweise an BIM konnte
dieser bereits ab dem dritten Tag im 5D-Team
in den USA produktiv mitarbeiten. In Boston,
Miami, Phoenix, Athens und Denver hat er bei
der Mitarbeit an realen Projekten sowie bei der
Teilnahme an Konferenzen und Tagungen wertvolle Erfahrungen gesammelt. Im Anschluss
waren auch zwei Mitarbeiter aus der Direktion
Stuttgart jeweils für mehrere Wochen bei Gilbane
in den USA.
Ausblick
Auf beiden Seiten findet ein wöchentlicher Austausch via Online-Konferenzen mit den Betreuern statt, es erfolgen aber auch Berichte in
regelmäßigen Blogbeiträgen im Stranet sowie
in einer Videozusammenfassung. Der Austausch zwischen Züblin und Gilbane bietet den
Beteiligten einen einmaligen Einblick in die
Arbeitskultur und Vorgehensweise des JointVenture-Partners. Dies wird in der zukünftigen
Zusammenarbeit ganz sicher von großem Nutzen sein.
Knowledge transfer between Gilbane and Zueblin
A joint venture for the new United States
Military Hospital project in Ramstein has been
established between Gilbane Building Company
from the United States of America (U.S.) and
the Ed. Zueblin AG from Germany. In order to
increase the competitiveness of the bid, a novel
approach for enhancing the collaborative
aspects has been initiated. In August 2012
the management board members of both
companies signed an agreement for a personal
exchange program between the employees of
both companies. This provided the opportunity
to get to know the partner’s company culture,
key capabilities and workflow. The aim of this
program is to improve the collaboration and
eliminate possible discrepancies in the early
stages of the project, so that there will be a
smooth work flow during the tendering and of
course after the possible contract award. Since
January 2013 three German and two American
civil engineers have participated in this exchange
program and have collectively gained insight
and experience in each other’s organisation and
country. The main benefits of this program will
be evident when the project tendering phase
starts in 2015.
 Joe Claussen (Gilbane,
Mitte) mit Jens Staiger
(links) und Simon Jagenow
(rechts), beide Direktion
Stuttgart / Joe Claussen
(Gilbane, centre) with
Jens Staiger (left) and
Simon Jagenow (right),
both from the Stuttgart
branch
Hintergrund
In Vorbereitung auf den Wettbewerb um den
Neubau eines amerikanischen Militärkrankenhauses in Ramstein startete die deutsche
Ed. Züblin AG eine einzigartige Kooperation mit
der amerikanischen Bauunternehmung Gilbane
Building Company. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus beiden Unternehmen erhalten im
Rahmen eines Personalaustauschprogramms
die Gelegenheit, die Organisation und Arbeitsweise beim Kooperationspartner und im Gastland kennenzulernen, um bei vorgesehenen
Angebotsbearbeitungen und im Auftragsfall bei
der Projektabwicklung besser zusammenarbeiten zu können. Der Aufenthalt beim Partnerunternehmen ist vorerst auf drei Monate angelegt,
Verlängerungen sind jedoch möglich. Bisher
haben je drei deutsche und zwei amerikanische
Kollegen am Austauschprogramm teilgenommen.
Gilbane ist ein in fünfter Generation geführtes
Familienunternehmen im Baubereich aus den
USA mit über 60 Niederlassungen. Das Unternehmen wurde 1873 in Providence, Rhode
Island, USA gegründet. Die rund 2.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erwirtschaften pro Jahr
einen Umsatz von rund drei Milliarden U.S.
Dollar. Die Geschäftsbereiche des Unternehmens umfassen Managementleistungen in den
Bereichen Schlüsselfertigbau (mit dem Schwer-
 Empfang von Nikolas
Früh (Züblin, Mitte) bei
Jeff Schramm, Senior Vice
President, Gilbane (links)
und Thomas F. Gilbane Jr.,
CEO Gilbane (rechts) /
Welcoming Nikolas Früh
(Züblin, centre) by
Jeff Schramm, Senior Vice
President, Gilbane (left)
and Thomas F. Gilbane Jr.,
CEO Gilbane (right)
Züblin - Gilbane Mitarbeiteraustausch
Ziel / Nutzen
• Kennenlernen der jeweils anderen Organisation, Arbeitsweise und Art der Projektumsetzung
• Entwicklung eines interkulturellen Verständnisses und Verbesserung der Sprachkenntnisse
Mögliche Anwendung
• Großprojekte US-amerikanischer Bauherren (beispielsweise US-Militärhospital in Ramstein) mit
deutsch-amerikanischer Zusammenarbeit
Förderung
intern
Schirmherr
Klaus Pöllath
Partner
Gilbane Inc., Providence, Rhode Island, USA
Projektlaufzeit
seit Oktober 2012
Unternehmenseinheit
ZB Zentrale Technik 30: Baubetrieb (5D-Planung); UB H+I Deutschland 2C: Stuttgart EP (Ed. Züblin AG)
Projektleitung
Peter Steinhagen, Karin Haasis-Straube
Bearbeitung
bei Züblin: Nikolas Früh, Simon Jagenow, Konstantinos Kessoudis, Roland Wiehl, Sven Winkler
bei Gilbane: Joe Claussen, John Myers, Jeff Schramm
• Informationsblog im STRANET (Züblin Gilbane Employee Exchange - Blog)
• teams – Artikel, Ausgabe 2014-1
AUF
EINEN
BLICK
FuE+I Projekte 2013
Verzeichnis / Index
124 I 125
Medienresistenter Asphalt für Industrieflächen, WHG Flächen und JGS-Anlagen
Media-resistant asphalt for industrial surfaces WHG surfaces and JGS systems
RD+I Projects in 2013
Lärmreduzierung durch Gummigranulat und optimierter Oberflächentextur von Gussasphaltdeckschichten
Noise reduction by using rubber granules and an optimised surface texture of mastic asphalt layers
Leistungs-Asphalt
Performance Asphalt
Einfluss von Haftmitteln auf die Nutzungsdauer verschiedener Asphaltbefestigungen
Influence of adhesives on the life-cycle of various asphalt pavements
Bitumenqualität am Markt durch neue Methoden erfassen
New methods to measure bitumen quality on the market
Untersuchung der Verwendung rechnerischer Ansätze und einfacher Feldversuche zur Ermittlung der Wasserdurchlässigkeiten bei ungebunden
Tragschichten
Investigating the usability of computational approaches and simple field tests to determine the water permeability in unbound support layers
Einsatz von Rückgewinnungsfüller aus der Gesteinskörnungs- und Asphaltproduktion im Erdbau
Using recoverd filler from the rock grit and asphalt production in earthworks
Sonderbau
Special construction
Bestimmung der reaktiven Oberfläche von Gesteinskörnungen bezüglich Alkali-Aggregat-Reaktionen
Faserbewerter Beton
Fiber-reinforced concrete
Waschbeton CZ – Anpassung der Technologie an die nationalen Rechtsverhältnisse
Exposed Aggregate Concrete CZ – adjusting the technology in accordance with national legal standards
Einfluss von Sand auf die Druckfestigkeit in hydraulisch gebundenen Tragschichten
Verbesserung der Einsatzmöglichkeiten konzerneigener Lagerstätten im Betonstraßenbau durch Optimierung der Betonzusammensetzung
hinsichtlich AKR
Improving the usability of in-house deposits für concrete road works optimizing the concrete composition with respect to AKR
Beurteilung der Frostbeständigkeit von Gesteinskörnungen – Einfluss bituminöser Bindung
Frostsicherheit von Recyclingmaterial – Evaluierung von Schnellversuchen
Entwicklung eines robusten Polypropylen-Faserbetons für Tunnelbauprojekte
Development of a robust polypropylene fibre concrete for tunnel construction projects
Konzept zur Qualitätssicherung beim Einbau von Faserbetonen am Bauvorhaben Bühltunnel
Hochstandfeste Asphaltdeckschicht DAsphalt D HS
®
Maximale Zugabemenge von Asphaltgranulat im Asphaltmischgut – Maximalrecycling
TPA – GmA/GmB Produktoptimierung und Markteinführung
TPA – GmA/GmB product optimisation and launch
Anwendung von Asphaltgranulat in Asphaltmischungen hergestellt aus normalen Asphalt sowie mit Polygum Asphalt
Application of asphalt granulate in asphalt mixes produced using normal asphalt type as well as using polygum asphalt – functional research
Eigenschaften von hochfestem Asphaltbeton (HSMAC) mit verschiedenen Bindemitteln und modifizierenden Zusatzstoffen
Functional properties of high stiffness modulus asphalt concrete (HSMAC) with various binders and modifing additives
Bestimmung der Haftung zwischen Aggregat und Bitumen nach PN-EN 12697-11:2012
Determination of adhesion between aggregate and bitumen according to PN-EN 12697-11:2012
Vergleich verschiedener Methoden zur Abschätzung der Steinstaubqualität (SE, MB, IP) als Entscheidungsgrundlage für Zuschlagstoffe für
Asphaltmischungen und Sauberkeitsschichten
Comparison of different methods used for estimation of stone dust quality (SE, MB, IP) as factors deciding about application of aggregate for
asphalt mixes and subbases
Auswirkungen der Modifizierung der Betonzusammensetzung auf die Parameter Biege-, Spaltzug- und Druckfestigkeit von Asphaltdecken und
deren Beziehung zueinander
Relationship between flexural, tensile splitting strength and compressive strength of pavements concrete and the impact of modifing the concrete
composition on these parameters
Mechanistische Planung von Mischbauweisen im Asphaltbau mit STRABAPHALT
Mechanistical design of pavement composite pavements with STRABAPHALT
Zulassung Weichgel in Berlin
Approval soft gel
Projekte der TPA-BTI: / TPA projects:
1. Qualitätsprüfung und Lenkung / Quality check and guidance
1.1 Betontechnologie International / Concrete engineering international
1.2 Qualitätssicherung Sichtbeton / Quality insurance face concrete
1.3 Leitfaden Betoneigenüberwachung / Guidline international control of concrete
1.4 Sonderthemen / Kleinprojekte/ Special issues / small projects
1.5 Qualitätssteuerung Transportbeton / Quality control in the production of ready-mix concrete
1.6 Qualitätssicherung bei massigen Bodenplatten / Quality insurance in massive base-plates
2. Betontechnologie allgemein / General concrete technology
2.1 Zementgebundene Sonderbaustoffe / Cementious special building materials
2.2 Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) / Alkali silica reaction (ASR)
2.3 Sandprüfungen / Sand testings
2.4 Nachhaltigkeit im Betonbau / Sustainibility in concrete constructions
2.5 Betone mit hohem Chlorideindringwiderstand / Concrete with high resistance for chloride
3. Sonderbaustoffe für den Tief- und Tunnelbau / Special materials earthworks, foundation engineering and tunnelling
3.1 Spritzbetonoptimierung / Optimisation of shotcrete
3.2 Stabile Betone für den Spezialtiefbau / Robust concrete for ground engineering works
4. Beton für Weiße Wanne / Massenbeton / Waterproof concrete basement structure / mass concrete
4.1 Wirksamkeit Zusatzstoffe / Efficiency of additives
4.2 DCA-Messungen / DCA measures
5. Numerische Verfahren / Numerical methods for concrete technology
5.1 Erarbeitung interner Anwendungsregeln für Cobet / Working out of application rules for Cobet-Software
5.2 FEM-Simulation instationärer Temperatur- und Spannungsfelder / FEM-simulations of unsteady temperatures and stress fields
5.3 Probabilistische Lebensdauerberechnungen / Service Life Design
6. Zerstörungsfreie Prüfmethoden / Non-destructive test procedures
6.1 Monitoring des Werkstoffverhaltens / Monitoring of material performance
7. Bauwerkserhaltung / Construction maintenance
7.1 Zementgebundene Baustoffe in der Bauwerkserhaltung / Cement based construction materials for repair or rehabilitation works
7.2 Elektrochemische Verfahren in der Bauwerkserhaltung / Electrochemical methods for repair or rehabilitation works
Betontechnologie International – diverse Themen / Concrete technology – miscellaneous issues
Vergleich von mit in Polen erhältlichen Bindemittel verbesserter Bodenparameter
Comparison of soil parameters improved by binders available in Poland
Analyse der Leistungsparameters von MA-Deckschichten auf orthotropen Platten von Brückenbauwerken
Analysis of performance paramenters of MA wearing course on orthotropic plate bridge structures
Potenzial von Flugasche als Füllstoff für Asphaltmischungen
Potential of fly ash application as a filler for asphalt mixes
Einsatz eines alternativen Bindemittel-Stabilisators für heiße Asphaltmischungen
Use of an alternative binder stabilizer for hot asphalt mixes
Fertiger-Terminal: Automatisierte Erfassung der IST-Situation beim Asphalteinbau
Finisher-Terminal: Automated recording of the during situation in asphalt paving
Modifizierte Bindemittel für Kleinmaßnahmen (PmB 10/40-65 und SmB)
Modified binders for small projects
LEAN Construction Asphalt Method successfully implemented in Poland
Verzeichnis / Index
Hybriddecke Leno
Leno hybrid ceiling
Leno-Brandschutzwand
Leno fire protection wall
RFID Fertiger-Terminal
RFID Finisher-Terminal
Leno-Schallschutzwand
Leno noise reduction wall
STP Telematik Portal
STP Telematics Portal
Pilotprojekt Zuffenhausen und Weitere
Pilot project Zuffenhausen and others
UHPC: Fassadenelemente
UHPC: Facade elements
Prestressed reinforced soil (PRSi) – experimental background
Vorgespannte bewehrte Erde – Experimenteller Hintergrund
Untersuchungen zum Tragverhalten von Pfählen unter zyklisch axialen Einwirkungen
Investigations on the geotechnical behaviour of piles under cyclic axial loading
Pfahlgründungen in Erdbebengebieten und Geothermie
Pile foundations in seismic zones and geothermal energy
Bestimmung und Bewertung der Schalllängsleitungskenngrößen von Fassadenelementen
Determination and evaluation of longitudinal sound transfer through building surface constructions
Auswertung eines Demonstrationsgebäudes hinsichtlich Energieeffizienz und Nutzerkomfort – REG II
Evaluation of an demonstration building regarding energy effiziency and user comfort – REG II
Integration von größenvariabler Photovoltaik in Gebäudehüllen – Construct PV
Customised photovoltaic modules for building envelopes – Construct PV
Entwicklung Bohrsonde
Development of a drilling probe
Entwicklung Polyamid
Development of polyamide
Niederdruckinjektion
Low-pressure grouting
Bodenmechanische Beurteilung von Niederdruckinjektionen im Lockergestein
Evaluation methods for grouts in soils
TU Projekt Niederdruckinjektion
TU Project low-pressure grouting
Biosealing
Biosealing
Abdichtungsmaßnahme von Dämmen – Biosealing Altenwörth
Sealing of damns – Biosealing
Erkundungstechnologie für Offshore-Schwerkraftfundamente – CPT
Soil investigation technologies for offshore gravity base foundations – CPT
Validierung eines bodenmechanischen Modells für zyklisch beanspruchte Flachgründungen – Valino
Validation of soil-mechanical model for cyclically loaded gravity base foundations – Valino
VALINO 2013
VALINO 2013
Prozesssicherer automatisierter Straßenbau – PAST: Status quo und Ausblick
Überwachung der von STRABAG hergestellten Asphaltdecken auf Autobahnen
Monitoring of motorways pavement structures constructed by STRABAG
Deckenschlüsse im Straßenbahngleisbau – Qualitätssicherung
Damaged road surfaces in tramway track construction – quality check
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Entwicklung einer Holzbalken-Beton-Verbund-Decke unter Verwendung einer Stahlbeton Fertigteilplatte
Development of a high-performance hybrid floor system composed of timber and a prefabricated concrete slab
Die Züblin-Erdbebenstütze – eine Lösung für duktile Stahlbetonstrukturen
Entwicklung Züblin Holzbausysteme
Development of Züblin Timber Construction Systems
Verkieselung
Silicification
Easy-OBU: Ein einfacher Ansatz um Satelliten-Signalausfälle zu überbrücken
Smart Construction Site – erste Anwendung
Smart Construction Site – first application
Ein kollaboratives ganzheitliches Planungslabor für energieeffiziente und in die Umgebung integrierte Bauwerke − eeEmbedded
A collaborative holistic design laboratory for energy-efficient embedded Buildings − eeEmbedded
Intelligente und autonome Umgebungen, Maschinen, und Prozesse zur Realisierung von cleveren Straßenbauprojekten – SmartSite
Intelligent and autonomous environments, machinery and processes to realise smart road construction projects – SmartSite
Modellbasierte und durchgängige Projektbearbeitung im Spezialtiefbau
126 I 127
Verzeichnis / Index
3D-Planungstool für Lärmschutzwände - Phase 2
Gas-Gas-Wärmetauscher
Gas gas heat exchanger – GGHX
Beschaffungsprozessoptimierung – Konzeptentwicklung mittels modellorientierter Arbeitsweisen
Optimising procurement process – Concept development via a model based working approach
Highdust Grid
High-dust grid
Informationssystem zum Strukturmonitoring und Erhaltungsmanagement von Brücken – IB-ISEB
Green Energy Storage
Green Energy Storage
Monitoring des realen Grades der Ermüdungsschädigung in Betonstrukturen – MOSES
Produktkatalog Umweltrisiken DGNB / LEED / BNB
Product catalogue environmental risks DGNB / LEED / BNB
Autonomes Risiko- und Informationssystem zur Strukturanalyse und Überwachung sicherheitsrelevanter Bauwerke – AURIS
Automated risk and information system for structural analysis and monitoring of security relevant buildings – AURIS
Automatisierte Informationsgewinnung und Schutz kritischer Infrastruktur im Katastrophenfall – AISIS
Automated generation of information and protection of critical infrastructures in the event of disaster – AISIS
5D-Mengen in der Architektur
BIM-based BoQ in architecture
RIB iTWO
RIB iTWO
Autonome Steuerung in der Baustellenlogistik – AUTOBAULOG
Autonomous control systems for construction site logistics
Datenbankbasiertes Mängel-Management-Modul – M3
Database for failure and damage management – M3
Bauen mit RFID
Building using RFID
Das BRYGHUS-Projekt: Umsetzung bauherrenspezifischer Nachhaltigkeitsziele auf der Baustelle in Kopenhagen
BRYGHUS Copenhagen: The implementation of client-specific sustainability objectives at a construction site
Konzernweite Öko- und CO2-Bilanzierung
Corporate life-cycle-analysis and CO2-footprinting
Ökobilanz OWEA
Life-cycle assessment of offshore-wind-foundation
RIB iTWO Öko
RIB iTWO Eco
Dezentrale Wasserkonzepte
Decentralised water concepts
Innovatives Turmkonzept für WEA
Innovative tower concept for wind energy facilities
Masten für Windkraft
Masts for wind power
ADELE
Adiabated compressed air energy storage for electrical supply – ADELE
Verbundprojekt Engineeringvorhaben für die Errichtung der ersten Demonstrationsanlage zur adiabaten Druckluftspeichertechnik:
Teilvorhaben Wärmespeicher – ADELE-ING
Related project engineering project for the installation of the first demonstration site of the adiabatic compressed air energy storage: sub-project
thermal energy storage – ADELE-Engr.
Numerischer Wellenkanal zur Auslegung und Optimierung von Meeresströmungskraftwerken
Numerical wave channel for the design and optimisation of tidal power plants
Beton-Hochtemperaturspeicher für Kraftwerke mit solarer Direktverdampfung – ITES
High-temperature concrete storage module for parabolic solar power plants – ITES
Energietübbing
Energy Segment Lining
Knowledge transfer between Gilbane and Zueblin
Anforderungen aus der Stadtentwicklung an die Baubranche – Morgenstadt
Requirements for the construction industry from urban development – The city of tomorrow
ENCORD Mitgliedschaft
ENCORD membership
Netzwerk Europäische Bauforschung EU-Bauforschung
European network for Research and Development in construction
128 I 129
130 I 131
Verzeichnis / Index
Hochschul-Abschlussarbeiten 2013 / 14
University / College Theses 2013 / 2014
Autor / Autorin
Hochschule
Begleitende Unternehmenseinheit
Ermittlung und Vergleich rheologischer
Bitumenkennwerte vor und nach der
Bindemittelalterung mit dem dynamischen
Scherrheometer
Julia Holler
Universität Siegen –
Bauingenieurwesen
ZB TPA 04: DE Nord / International /
RU
Influence of the concrete additives on the temporal
evolution of the chloride migration coefficient in the
Project: STEP LS 01 & LS 02 in Abu Dhabi (U.A.E)
Souhaila Salwa
Zayani
Untersuchung von Trennrissen in WU-Bauteilen unter
Zwang Bestimmung der Kornform und Korngrößenverteilung
nach unterschiedlichen Methoden
Hochschule Karlsruhe
Technik und Wirtschaft –
Baumanagement und
Baubetrieb
ZB TPA 04: DE Süd / CH
Vida Jovic
Hochschule für angewandte
Wissenschaften München –
Bauingenieurwesen
ZB TPA 04: DE Süd / CH
Markus
Dietachmayr
Montanuniversität Leoben –
Department mineral
resources and petroleum
engineering
UB Baustoffe 6V: Stein / Kies AT /
HU / HR / Balkan RS
Autor / Autorin
Hochschule
Vermeidung von Schäden bei der Planung und
Ausführung von Parkhäusern
Valerie Vogel
Technische Universität
München – Ingenieurfakultät
Bau Geo Umwelt
UB H+I Deutschland / BNL 2F:
Bayern / Systembau DN
Untersuchung von Bauablaufstörungen bei dem
Bauvorhaben „Seniorenwohnzentrum Stumpfwiese“
in Unterhaching
Christoph
Oetjengerdes
Jade Hochschule Wilhelmshaven / Oldenburg / Elsfleth –
Management und
Engineering im Bauwesen
Entwicklung eines Konzeptes zur effektiven Ermittlung
der Kundenzufriedenheit
Mathias Müller
Hochschule für Technik,
Wirtschaft und Gestaltung
Konstanz –
Bauingenieurwesen
UB H+I Deutschland 2C:
Stuttgart EP
Potenzialanalyse im C-Teile-Management eines
Baumaschinen-Reparaturbetriebes
Jonas Polster
Fachhochschule Salzburg –
Sozial- und Wirtschaftswissenschaften
ZB BMTI 01: Stabsbereich
Unternehmensentwicklung
Entwicklung eines Verfahrens zur Nachkalkulation
von Kleinstprojekten bei Rahmenverträgen im
petrochemischen Rohrleitungsbau
Aykut Jahn
Hochschule Osnabrück –
Baubetriebswirtschaft
UB VWB Deutschland 6H:
Nordwest DC
Ausgestaltung des EU-Rechts in Deutschland und den
Niederlanden in Bezug auf die Vergabe von Bauleistungen
Dennis Evers
Management und
Engineering im Bauwesen
Nordwest DC
Modernisierung der Vorfertigung im Anlagenbau der
Firma STRABAG AG Osterwald
Lars Knue
Maschinenbau mit Fachrichtung Produktionstechnik
Nordwest DC
Marktstrategische Analyse einer Bauunternehmung
im Bereich Straßen- und Tiefbau
Anna Sander
Fachhochschule Münster –
Bauingenieurwesen,
Vertiefung Baubetrieb
Nordwest DC
Auswirkungen der Stoffpreisgleitklausel auf die
Vergütung bei längerfristigen Straßenbaumaßnahmen
Fawad Tuhki
Hochschule OstwestfalenLippe – Bauingenieurwesen
Nordwest DC
Havariemanagement von Fernwärme-Leitungen
am Beispiel der Fernwärme-Sanierung am
Skandinavienkai 15, 18147 Rostock
Danilo Tetzlaff
Hochschule Wismar –
Bauingenieurwesen
Berlin Brandenburg /
Mecklenburg-Vorpommern DB
LEAN-Methodik Asphalteinbau Autobahnkreuz
Rostock A19 / A20
Stefan Simon
Bauingenieurwesen
Technische Nachkalkulation von Kanalbauarbeiten
am Beispiel des Bauvorhabens Klinken
Wiebke Berning
Bauingenieurwesen
Autor / Autorin
Hochschule
Die baubegleitende Dokumentation eines gestörten
Bauablaufes vor dem Hintergrund der aktuellen
Rechtssprechung am Beispiel einer Hochbaubaustelle
Susanne
Baumann
Georg-Simon-OhmHochschule Nürnberg –
Bauingenieurwesen
Probleme und Möglichkeiten bei der Nachkalkulation
am Beispiel eines Bauvorhabens im Straßenbau
Dennes Müller
Bauingenieurwesen
Wirtschaftlicher Vergleich von Beleuchtungsanlagen
in Schulen, auch unter Berücksichtigung der
Betriebskomponente von PPP-Projekten
Felix Wenzel
Hochschule Biberach –
Architektur und
Gebäudeklimatik
Leitfaden für die STRABAG AG zur Vorbereitung und
Ausführung von Straßen- und Tiefbauleistungen am
Beispiel der „OD Grevesmühlen, Umverlegung der L02“
Felix Böhm
Bauingenieurwesen
Analyse eines Baupartnerschaftsmodells am Beispiel
„STRABAG teamconcept“
Andreas Herzog
Fachhochschule Joanneum
Graz – Baumanagement und
Ingenieurbau
ZB Zentrale Technik:
Schlüsselfertigbau
Einsatz des Bauarbeitsschlüssels als Instrument für ein
zeitnahes Baustellencontrolling im Straßen- und Tiefbau
Tobias
Bernhardt
Dresden – Bauingenieurwesen Sachsen DG
Markus Fußer
Bergakademie Freiberg –
Wirtschaftswissenschaften
Stuttgart EP
Risikoaggregation bei der Ed. Züblin AG –
Konzeption und Entwicklung eines Lastenheftes zur
Implementierung eines Risikobewertungssystems für
die Bauausführung von Hochbauprojekten
Matthias Badura
LEAN Construction in Deutschland am Beispiel eines
schlüsselfertigen Verwaltungsgebäudes
Fachhochschule Münster –
Technische Betriebswirtschaft
Kundenbindung im Bauunternehmen am Beispiel der
Ed. Züblin AG, Direktion Bayern / Systembau
Matthias
Florchinger
Bauingenieurwesen und
Projektmanagement
Planung, Mengenermittlung, Kalkulation,
Bauablaufplanung und Controlling mit der 5D-BIM
Technologie gemäß ÖNORM A2063
Hrvoje Petrovic
ZB Zentrale Technik 30:
Baubetrieb
Wirtschaft und Kultur
Leipzig – Bauingenieurwesen
Der trockene Innenausbau
Carolin Friedrich
Hochschule für Technik
Stuttgart –
Bauingenieurwesen, Bauphysik und Wirtschaft
Stuttgart EP
Building Information Modelling / Vereinfachte Preisund Mengenermittlung durch computergesteuerte
Programme am Beispiel von Natursteinfassaden
Farsad Tawakol
Universität Duisburg /
Essen –
Bauingenieurwesen
Schlüsselfertigbau
Bewertung und Vergleich von Stahlfaser- und
Walzbetonbodenplatten im Industriebodenbau
Armin Goss
Georg-Simon-OhmHochschule Nürnberg –
Bauingenieurwesen
Möglichkeiten und Grenzen einer CAD-gestützten
Massenermittlung in der TGA-Kalkulation und deren
Verknüpfung zu einer datenbankbasierten
Ausschreibungssoftware
Michael
Schweizer
Hochschule Esslingen –
Gebäude-Energie und
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Die Auswirkungen von Bauablaufstörungen auf die
Logistik und die finanziellen Folgen am Bauvorhaben
ABS Oldenburg Wilhelmshaven
Fridolin Schmidt
Duale Hochschule BadenWürttemberg Mosbach –
Technik Bauwesen
LEAN-Management im Schlüsselfertigbau mit
Schwerpunkt Gebäudetechnik
Christof Krueger
Hochschule für angewandte
Bauingenieurwesen
Schlüsselfertigbau
Studie zur Ermittlung der Prüfkosten in der
Ausführungsphase durch die Anwendung des
Prüfverfahrens „Zeitaufnahme“
Vanessa Johnson Hochschule für angewandte
Bauingenieurwesen
Die modellorientierte Ausschreibung und Vergabe
in der Fassadentechnik
Björn Blocher
Fachhochschule Rosenheim ZB Zentrale Technik 30:
Schlüsselfertigbau
in Kooperation mit ift
Rosenheim – Gebäudetechnik
Baubetrieb
132 I 133
Verzeichnis / Index
Autor / Autorin
Hochschule
Berechnungen von Stützbauwerken unter
Erdbebenbeanspruchung
Mutlu Tuba
Stuttgart –
Tief- und Tunnelbau
Bemessung von Baugrubenaussteifungen im Stahlbau
nach EC 3 am Beispiel des Bauvorhabens Upper Eastside
Berlin
Philipp
Nichterwitz
Hochschule für Technik und
Wirtschaft Berlin –
Ingenieurwissenschaften II
Tief- und Tunnelbau
Berücksichtigung des Lastfalls Brand bei der Bemessung
von Tunnelbauwerken
Aymar Mambo
Stuttgart –
Tief- und Tunnelbau
Gründungskonzepte und deren geotechnische
Nachweise für eine Strömungsleitwand
Richard Seyrich
Stuttgart –
Tief- und Tunnelbau
Entwicklung eines bahnspezifischen Modells zur Kurz-,
Mittel- und Langfristplanung der Gesamtkapazität
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Autor / Autorin
Hochschule
René Schneider
Duale Hochschule BadenWürttemberg Mosbach –
Technik Bauwesen
UB VWB SOE / Bahnbau 6B:
Bahnbau DE IL
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Autor / Autorin
Hochschule
Einsatz von Flugrobotern im Vermessungswesen am
Beispiel der MAV Lünen GmbH mit dem Schwerpunkt der
Mengenberechnung und Genauigkeitsanalyse
Julia Lier
Fachhochschule Köln –
Umwelttechnik
Großprojekte Nordwest DJ
designPH – Anwendung und Bewertung der
3D-Dateneingabe für PHPP 8
Julian Schlachter
Projektmanagement
Schlüsselfertigbau
Autor / Autorin
Hochschule
Entwurf einer Behelfsbrücke aus ultrahochfestem Beton
(UHFB)
Arnaud
Pavis d'Escurac
Dresden –
Bauingenieurwesen
Konstruktiver Ingenieurbau
Erdbebensichere Stahlbetonstütze mit hochfestem
Betonstahl im Hochhausbau
Adam Varga
Rheinisch-Westfälische
Technische Hochschule
Aachen – Bauingenieurwesen
Optimierung einer Stahlhalle für die Produktion von
Tunnelelementen
Tim Ritscher
Hamburg-Harburg –
Bauwesen
Autor / Autorin
Hochschule
Implementierung von Nachhaltigkeitsaspekten in die
Unternehmensstruktur von Bauunternehmen unter
besonderer Berücksichtigung von Möglichkeiten,
Praktikabilität und Nutzenstiftung
Mona Tilleke
Hochschule OstwestfalenLippe, Detmold –
Bauingenieurwesen
Nordwest DC
Vergleich der Bestandszertifizierungssysteme DGNB,
LEED, breeam
Gabriela
Guillen-Perez
Wirtschaft und Gestaltung
Konstanz –
Bauingenieurwesen
Schlüsselfertigbau
Alessandro
Costantini
Hochschule für Technik und
Wirtschaft Berlin –
Ingenieurwissenschaften II
Tief- und Tunnelbau
André Ihlenfeld
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Autor / Autorin
Hochschule
Implementierung eines Blockheizkraftwerkes in ein
bestehendes Energieverbundnetz mittels Analyse und
Abgleich der Verbrauchs- und Erzeugungsstrukturen in
Kombination mit weiteren Anlagentechnologien
Bewertung beziehungsweise Bestimmung der
Schalllängsleitungskenngrößen von Fassadenelementen
Jasmin Eppil
Stuttgart –
Schlüsselfertigbau
Durchführung einer geordneten Inbetriebnahme-Phase
am Beispiel eines Niedrigstenergiegebäudes
Danny Bark
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Jonas Buck
Projektmanagement
Schlüsselfertigbau
Passivhausstandard – Anforderungen an die Kalkulation
der TGA in einem Generalunternehmen
Simon Pflaum
Baubetrieblicher Vergleich einer P/R- und einer
Elementfassade anhand eines aktuellen Projekts
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Lufttechnische Messungen der Deckenelemente mit
integriertem Induktionsteil (Lüften / Heizen / Kühlen)
Christoff
Glatthaar
Fachhochschule Köln –
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Gebäude live! – Implementierung eines live Monitoringsund Energieverrechnungsystems in ein EnOB
Demonstrator-Gebäude
Stefan
Rimsberger
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Nikolas Kalok
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Statische und dynamische Berechnungsverfahren zur
Auslegung von hybriden und adiabten Kühlsystemen
Janek Böhm
Planprüfung in der TGA, Erstellung eines
anwendungsorientierten Leitfadens zur umfänglichen
und inhaltlichen Planprüfung
Hochschule Augsburg –
Architektur und Bauwesen
Schlüsselfertigbau
Korrekte Positionierung und automatische Abfrage
von Energiezählern in der TGA
Simon Mack
Technische Fachschule
Tochtermann Stuttgart
Schlüsselfertigbau
Druckbelüftungsanlagen für Sicherheitstreppenräume
Thomas Lersch
Hochschule Trier –
Fachbereich BLV
Schlüsselfertigbau
Inbetriebnahme-Konzept Kältetechnik / Rückkühltechnik
Sebastian
Schmieg
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Dezentrale Warmwasserbereitung – Anwendung und
Bewertung von Frischwasserstationen
Robin Machauer
Umwelttechnik
Schlüsselfertigbau
Ansprechpartner
Forschung, Entwicklung und Innovation − FuE+I
STRABAG Offshore Wind
Contact Persons
Research, Development and Innovation – RD+I
Entwicklung & Innovation
Patente
TPA - Gesellschaft
zur Optimierung von
technischen Prozessen,
Arbeitssicherheit und
Qualität
Dr. Peter Krammer
peter.krammer@strabag.com
Dr. Norbert Pralle
fue@zueblin.de • fue@strabag.com
Dr. Rainer Bareiß
fue@zueblin.de • fue@strabag.com
Dr. Stefan Brosig
patente@zentraletechnik.com
Alexandra Staab
patente@zentraletechnik.com
5D-Planung
Konstantinos Kessoudis
konstantinos.kessoudis@zueblin.de
Alexander Blickle
alexander.blickle@zueblin.de
Energiemanagement
Michael Glöckler
michael.gloeckler@zueblin.de
Erneuerbare Energien
Dr. Holger Wahrmund
holger.wahrmund@zueblin.de
Nachhaltiges Bauen
Ulrich Schweig
ulrich.schweig@zueblin.de
Dr. Hubert Bachmann
hubert.bachmann@zueblin.de
Konstruktiver Ingenieurbau - Wien
Eugen Bindek
eugen.bindek@zueblin.de
Ökobilanzierung
Bettina Luik
bettina.luik@zueblin.de
Schlüsselfertiges Bauen - Wien
Dieter Wilken
dieter.wilken@strabag.com
Fassade
Robert Hecker
robert.hecker@zueblin.de
Technische Gebäudeausrüstung
Holger Sack
holger.sack@zueblin.de
Technische Gebäudeausrüstung - Wien
Klaus Unger
klaus.unger@strabag.com
Tiefbau und Geotechnik
Siegfried Nagelsdiek
siegfried.nagelsdiek@zueblin.de
Tiefbau und Geotechnik - Wien
Jens Hoffmann
jens.hoffmann@zueblin.de
Tunnelbau
Christoph Niklasch
christoph.niklasch@zueblin.de
Optimierung Logistik / STRASco
Dr. Gerhard Höfinger
gerhard.hoefinger@strabag.com
Innovationsmanagement
Dr. Norbert Simmleit (Leitung) norbert.simmleit@tpaqi.com
Asphalttechnologie
pahirangan.sivapatham@tpaqi.com
Betontechnologie
Dr. Marcus Walz
marcus.walz@tpaqi.com
Prozessautomatisierter Straßenbau
Martin Muschalla
martin.muschalla@tpaqi.com
Abdichtungstechnologien Sonderbau
Thomas Sikinger
thomas.sikinger@tpaqi.com
Qualitätssicherung Österreich
Maximilian Weixlbaum
maximilian.weixlbaum@strabag.com
Qualitätssicherung Polen
Dr. Igor Ruttmar
igor.ruttmar@tpaqi.com
Bau Prozess Management - LEAN Logistics
und LEAN Construction
Dr. Michael Ott
michael.ott@strabag.com
Energiemanagement-System - IQM
Walter Theisen
walter.theisen@strabag.com
Maschinentechnische Entwicklung
Michael Hennrich
michael.hennrich@bauholding.com
Bau Prozess Management - Total Productive
Maintenance
Alfons Trautner
alfons.trautner@strabag.com
BMTI Baumaschinentechnik International
Spezialtiefbau IQM-Koordination
Alexander Rostert
alexander.rostert@zueblin.de
Spezialtiefbau Kompetenzteam G - Innovation
Wolfgang Hornich
wolfgang.hornich@zueblin.at
Holzbau
Bernhard Specht
bernhard.specht@zueblin.de
Andreas Offele
andreas.offele@zueblin.de
European Network of Construction
Companies for Research &
Development (ENCORD)
Timo Mayer
timo.mayer@strabag.com
Human Resources Development
Dr. Günter Senoner
guenter.senoner@bauholding.com
Softwareentwicklung
Matthias Steinbach
matthias.steinbach@bauholding.com
Kostenrechnung
Uwe Wedam
uwe.wedam@bauholding.com
Thomas Geßler
thomas.gessler@bauholding.com
Engineering - R & D
Dr. Hannes Stratil
hannes.stratil@efkon.com
Council Members
Dr. Rainer Bareiß
rainer.bareiss@zueblin.de
Dr. Norbert Pralle
norbert.pralle@zueblin.de
BRVZ - Bau-, Rechenund Verwaltungszentrum
SE-Vorstand
134 I 135
Verzeichnis / Index
Forschung, Entwicklung & Innovation bei STRABAG
Research, development & innovation at STRABAG
Federführend bei der Planung und Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten
innerhalb der STRABAG Gruppe sind die Zentralbereiche Zentrale Technik (ZT) und die Gesellschaft zur Optimierung von Technischen Prozessen, Arbeitssicherheit und Qualität (TPA), die
dem Vorstandsvorsitzenden unterstehen.
Mit 750 hoch qualifizierten Mitarbeiterinnen und
Mitarbeitern an 21 Standorten erbringt die ZT
Leistungen für den Tief- und den Tunnelbau, den
konstruktiven Ingenieurbau und den Schlüsselfertigbau entlang des gesamten Bauprozesses:
Von der frühen Akquisitionsphase über die Angebotsbearbeitung und die Ausführungsplanung bis
hin zur Fachbauleitung bietet die ZT innovative
Lösungen u. a. zu Baustofftechnologie, Baubetrieb und -physik sowie Software-Lösungen an.
Die TPA ist das Kompetenzzentrum der STRABAG
Gruppe für Qualitätsmanagement und baustofftechnische Forschung und Entwicklung. Zu den
Hauptaufgaben zählen die Sicherstellung der
Qualität der Baustoffe, Bauwerke und Dienstleistungen und der Sicherheit der Prozesse sowie die Entwicklung und Prüfung von Standards
für die Be- und Verarbeitung von Baustoffen
und -materialien. Zusätzlich kommt mit dem
LEAN Management die Kompetenz für die effiziente Planung von Liefer- und Produktionsketten
hinzu. Die TPA beschäftigt rund 900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an 130 Standorten in
mehr als 20 Ländern und ist damit eine der
größten privaten Laborgesellschaften Europas.
Impressum
Konzeption, Redaktion
Zentrale Technik, Entwicklung & Innovation
Ennis Daniel, Dr. Selim Tugra Demir, Maria Petrou, Verena von Pommer Esche, Dr. Norbert Pralle, Mascha Reineck,
Alexandra Staab
Druck
Druckerei Mack GmbH, Siemensstraße 15, 71101 Schönaich
Gestaltung, Graphik
Zentrale Technik, 5D-Planung
Jörg Endrich
Auflage
2.500
Diese Konzernbroschüre ist auf umweltfreundlichem Bilderdruckpapier BVS gedruckt,
das nach den Regeln des Forest Stewardship Council (FSC) zertifiziert ist.
At STRABAG the ZT (Central Technical Division)
and TPA (Optimising Technical Processes, Health
& Safety, and Quality) are in charge of planning
and conducting research and development
projects. Both report directly to the CEO.
750 highly qualified employees at 21 locations
provide services in the areas of tunnelling,
civil and structural engineering, and turnkey
construction along the entire construction
process: from the early acquisition stage and
bid processing to execution planning and site
management. ZT develops innovative solutions
with regard to construction materials technology,
construction management, building physics,
and software solutions.
TPA is the competence centre for quality
management and materials related research and
development. Its main tasks include ensuring the
quality of the construction materials, structures
and services as well as the safety of the
processes, and developing and reviewing
standards for the handling and processing of
construction materials. LEAN management is
a pillar for the efficient planning of supply and
production chains. TPA has 900 employees at
130 locations in more than 20 countries, making
it one of Europe’s largest private laboratory
companies.
BMTI
Baumaschinentechnik International GmbH
STRABAG AG, Siegburger Str. 241
50679 Köln, Deutschland
www.strabag.com
BRVZ
Bau-, Rechen- und Verwaltungszentrum GmbH
STRABAG AG, Siegburger Str. 241
50679 Köln, Deutschland
www.strabag.com
TPA GmbH
Gesellschaft zur Optimierung von Technischen
Prozessen, Arbeitssicherheit und Qualität
STRABAG AG, Polgarstraße 30
1220 Wien, Österreich
www.strabag.com
Zentrale Technik
Ed. Züblin AG, Albstadtweg 3
70567 Stuttgart, Deutschland
www.zentrale-technik.com

Innovat on 2013/14 - STRABAG Sverige AB

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