structure – published by DETAIL 02/2019

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Türme der Sagrada Família Vorgespannter Naturstein Sagrada Família Towers Prestressed Stone

2.19

Zentralbibliothek in Helsinki Weitgespannte Bogenkonstruktion Central Library in Helsinki Long-Span Arch Structure

+49,235 5x Leerrohr d=20 mm, Edelstahl, für Hindernisbefeuerung

Verteilungskasten mit Revisionstür 20x30 cm

1x Leerrohr d=40 mm, Edelstahl, für Hindernisbefeuerung

A

B

C

Verteilungskasten mit Revisionstür 20x30 cm +0,12 = 162,12 (UK Pylon) -1,565

-1,325

1x Leerrohr d=32 mm für Hindernisbefeuerung + Sockelstrahler

-1,24

-1,125


editorial

Der Begriff der Nachhaltigkeit weckt oft ErwarTuomas Uusheimo

tungen, die sich nicht einhalten lassen. Wer kann schon voraussagen, wie Gebäude und Infrastrukturen in 50 oder 100 Jahren genutzt werden? Dennoch entstehen die interessantesten Entwürfe oft dort, wo Architekten und

Permanence is a term often associated with

Ingenieure weit in die Zukunft denken. Ein

unfulfilled expectations. Who can predict how

Beispiel ist Antoni Gaudís Sagrada Família

buildings and infrastructure will be used in

in Barcelona, an der seit 137 Jahren gebaut

50 or 100 years? However, the most interest-

wird. Der Essay in dieser Ausgabe berichtet

ing designs frequently come about when

über den Fortschritt der Arbeiten und die

­architects and engineers think far forward into

Konstruktion der riesigen Vierungstürme.

the future. One example is Antoni Gaudí’s

Zukünftiges nimmt auch die neue ­Bibliothek

Sagrada Família in Barcelona, which has been

Oodi in Helsinki vorweg, die auf 150 Jahre

under construction for 135 years. The essay in

­Lebensdauer ausgelegt ist und künftig von

this issue of structure reports on the progress

­einem Tunnel unterquert werden soll. Der

of building the giant crossing towers.

Bau wurde deshalb als weit gespannte Stahl-

Looking forward was also a theme for the

bogenbrücke konstruiert. Auf nicht minder

new Oodi Library in Helsinki, which is to last

einprägsame Weise unterstützen beim Ver-

150 years and have a tunnel driven under it.

lagshaus der taz in Berlin ein expressives, dia-

That’s why it has been designed as a long-

gonales Betonskelett und beim Bürohochhaus

span steel arch bridge. In no less impressive

in Risch-Rotkreuz eine modulare Holz-Beton-

ways, an expressive, diagonal concrete skele-

Verbundkonstruktion künftige, noch unbe-

tal frame at the taz Publishing House in Berlin

kannte Nutzungen. Hoffentlich widerstehen

and a modular composite timber-concrete

diese Neubauten dem Zahn der Zeit ähnlich

structure for the office high-rise in Risch-Rot-

gut wie das Philips-Haus in Wien, dessen

kreuz make provision for future, still unknown

­extravagante Spannbetonkonstruktion wir auf

uses. Hopefully, these new buildings will with-

den folgenden Seiten vorstellen.

stand the ravages of time just as well as the

Auch structure plant für die Zukunft. Wir freu-

Philips Building in Vienna has done with its

en uns, dass die renommierten Ingenieure

­extravagant prestressed concrete structure.

und Hochschullehrer Konrad Bergmeister,

We at structure are also planning for the

Manfred Curbach, Winfried Heusler, Karl

­future and are delighted that renowned engi-

­Morgen und Werner Sobek uns künftig als Mit-

neers and university lecturers Konrad Berg-

glieder des neu gegründeten Advisory Boards

meister, Manfred Curbach, Winfried Heusler,

von structure unterstützen.

Karl Morgen and Werner Sobek will be joining our newly formed advisory board.

Viel Freude bei der Lektüre!

02/19

I wish you an enjoyable read!

Jakob Schoof redaktion@structure-magazin.de

editorial 1


inhalt content

projekte projects 1 editorial

magazin

essay

4 Kreisverkehr XXL: Cityring in Kopen­ hagen Super-Sized Metro Loop: Cityringen in Copenhagen

14 Türme aus vorge­ spanntem Naturstein für die Sagrada ­Família Prestressed Stone Towers for the ­Sagrada Família

reports

Jakob Schoof

6 Ingenieurbaukunst: Philips-Haus in Wien The Art of the Struc­ tural Engineer: Philips Building in Vienna Jakob Schoof

8 Unterwasser-Restau­ rant in Norwegen Underwater Restau­ rant in Norway Roland Pawlitschko

10 structure research: Ziegelschalen aus planaren Fertigteilen Tile Shells from ­Planar Prefabricated Components Alexander Pick, Stefan Schäfer

2 inhalt

essay

Steve McKechnie, Ramon Ferrando Rios

22 Verlagsgebäude der taz in Berlin taz Publishing House in Berlin E2A Architekten / ­Schnetzer Puskas Interna­tional

28 Zentralbibliothek ­Oodi in Helsinki Oodi Central Library in Helsinki ALA Architects / Ramboll Finland

36 Büro-Holzhochhaus in Risch-Rotkreuz Timber Office HighRise in Risch-Rotkreuz Burkard Meyer ­Architekten  /  Erne Holzbau

produkte products

technik

technology 54 Halbzeuge aus vor­ gespanntem Carbon­ beton als tragende Bauteile Semi-Finished ­Products Made from ­Carbon Prestressed Concrete as LoadBearing Components Josef Kurath

60 Software / BIM 64 Holzbau Timber Construction 68 Elementiertes Bauen System Construction 74 Glas und Fassade Glass Construction and Facades 76 Impressum, Bildnachweis Imprint, Copyright

42 Halle 10 der Messe Stuttgart Hall 10 at Stuttgart Trade Fair Centre wulf architekten / Boll und Partner

48 Ortenau-­Brücke in Lahr Ortenau Bridge in Lahr Henchion Reuter ­Architekten / EiSat ­Beratende I­ngenieure

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Kreisverkehr XXL: Cityring in Kopenhagen

Nach rund neunjähriger Bauzeit nimmt in diesem Sommer die neue RingU-Bahn „Cityringen“ in Kopenhagen ­ihren Betrieb auf. Mit dem 15,5 km langen Ringtunnel und zwei noch ­fertigzustellenden Stichstrecken Richtung Nord- und Südhafen erweitert die dänische Hauptstadt ihr Metronetz auf fast die doppelte Länge. Kein ­Bewohner der Stadt wird künftig weiter als 600 m von einer Metro- oder ­S-Bahn-Haltestelle entfernt wohnen. Insgesamt 17 Haltepunkte reihen sich entlang der Ringstrecke auf, die wie schon die bestehenden U-Bahn-Strecken von führerlosen Zügen bedient werden wird. Sie sollen im 100-Sekunden-Takt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 40 km/h verkehren. Eine „Rundreise“ im Cityringen wird somit etwa 24 Minuten dauern. Die Metrogesellschaft rechnet mit werktäglich rund 240 000 Fahrgästen. Die meisten davon dürften die Haltestellen am Hauptbahnhof und unter dem Kongens Nytorv, dem zentralen Innenstadtplatz von Kopenhagen, frequentieren.

A

Arup und dem französischen Unternehmen Systra verantwortlich; die Bauausführung oblag einem italienischen Konsortium unter Führung von Salini Impregilo. Vier Erddruck-Tunnelbohrmaschinen erstellten in mehreren Etappen die beiden parallel ­verlaufenden Tunnelröhren. Sie führen in 20  bis 35 m Tiefe teils durch den K ­ openhagener Kalkstein und teils durch darüber lagernde Kies- und Mergelschichten. Im größten Teil der Tunnel verlegten die Maschinen anschließend eine Tunnelröhre aus 1,4 m breiten, kreissegmentförmigen Betonfertigteilen, von denen jeweils sechs einen druckstabilen Ring mit 4,9 m Innendurchmesser ergeben. Zu den Herausforderungen beim Tunnelbau gehörten 2,7 km Wegstrecke durch kontaminierten Boden in einem ehemaligen Industriegebiet im Südwesten der Stadt. Etwa 10 bis 15 % des Aushubmaterials mussten daher auf Erddeponien entsorgt werden, der Rest wurde zur Landgewinnung im Hafengebiet genutzt. In der Nähe des Kongens Nytorv kreuzt der Cityring ­einen anderen U-Bahn-Tunnel mit lediglich 1,2 m Abstand und unterquert die Untergeschosse mehrerer historischer Gebäude in einem Abstand von lediglich 3,6 m. Mithilfe von Betoninjektionen im Düsenstrahl- und Compensation-Grouting-Verfahren im Erdreich gelang es, die Setzungen der Bausubstanz auf weniger als 1 mm zu begrenzen. Metro Copenhagen

Europäisches Teamwork Für die Planung des U-Bahn-Rings zeichnete ein Joint Venture aus Cowi,

B

4 reports

Jakob Boserup

Super-Sized Metro Loop: Cityringen in Copenhagen

Offene Architektur im Untergrund Im Gegensatz zu den Tunneln wurden die Metrostationen in offener Bau­ weise mit 20 bis 22 m Breite und 64 m

Länge erstellt. Die Offenheit blieb ­ihnen auch nach der Fertigstellung erhalten: Üblicherweise gibt es zwischen den 19 m tief gelegenen Bahnsteigen und dem Straßenniveau lediglich ein weiteres Verteilergeschoss. Die Dachkonstruktion der Stationen ruht auf 1,1 m breiten und 2 m hohen Betonträgern, die die gesamte Schachtbreite überspannen. Bei der Ausschachtung gingen die Bauunternehmen von oben nach ­unten vor. Zuerst erstellten sie die Schachtwände aus wasserdichten Schlitzwänden sowie 46 m tief hinabreichenden, überschnittenen Bohrpfählen und gossen die Stahlbetondecken der Stationen. Anschließend wurde das Erdreich unter der Schachtdecke entfernt. Dabei war ein aufwändiges Grundwassermanagement erforderlich, um die Baugruben trocken zu legen, aber keine Grundwasserabsenkung in den umliegenden Bereichen hervorzurufen. Diese hätte womöglich die Holzpfahlgründungen historischer Gebäude in Mitleidenschaft gezogen. Rund 600 Grundwasserbrunnen und 21 Wasseraufbereitungsanlagen pumpten das Wasser aus den U-Bahn-Schächten ab, reinigten es und führten es außerhalb der Baugruben wieder in die GrundwasJS serschicht zurück.

Bauherr / Client: Metroselskabet I/S, Kopenhagen, DK Ingenieure / Engineering: COWI, Kopenhagen, DK Arup, London, GB Systra, Paris, FR Bauunternehmen / Contractors: Copenhagen Metro Team (Salini Impregilo; Tecnimont ICB; S.E.L.I.)

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European teamwork A joint venture comprising Cowi, Arup and the French company Systra has been responsible for the planning and design; an Italian consortium headed by Salini Impregilo is carrying out the construction. Four earth pressure balance shield (EPB) tunnel boring machines (TBM) excavated the two parallel tunnels in several stages. They were driven at 20 –35 m depth through the Copenhagen limestone bedrock deposits and in some parts through the quaterary gravel and marl

Søren Hytting

layers above them. For most of the works, the tunnel was lined with 1.4 m wide precast concrete segments. A total of six segments form the 4.9 m internal diameter tube. Part of the challenge in constructing the tunnels was a 2.7 km long section through contaminated ground in a former industrial area in the south-west of the city. Approximately 10 –15 % of the excavated material had to be disposed of in special waste tips, while the rest was used to reclaim land in the harbour area. The Cityringen crosses another metro tunnel with only 1.2 m clearance near the Kongens Nytorv and passes as close as 3.6 m below the basements of several historic buildings, including Frederikskirken Marble Church. Settlements of these buildings were kept to less than 1 mm by the use of cement grout injection by pressure grouting and compensation grouting of the existing soils.

C

Bax Lindhardt

The “Cityringen” or Circle City Line, Copenhagen’s new metro loop, is about to enter operation this summer after around nine years of construction. With the 15.5 km long tunnel and two still to be completed branch lines to the north and south harbours, the Danish capital is extending its metro network to almost double its present length. No inhabitant of the city will then live more than 600 m from a metro or surface light railway station. A total of 17 stations populate the ­circular route, which like the existing metro lines operate with driverless trains. The trains arrive at peak times on a 100 second cycle and travel at an average speed of 40 km/h including the time stopped at stations. A round trip on the Cityringen will take about 24 minutes. The metro operating company estimates it will carry 240,000 passengers every working day. Most of them will use the underground stations at the main railway station and those below the Kongens Nytorv, Copenhagen’s central square.

D

walls,install contiguous bored piles going down as far as 46 m and cast the reinforced concrete roofs. Only then was the earth removed from ­under the box roof. This operation required a complex groundwater management system to keep the excavation dry and yet avoid lowering groundwater levels in the surrounding area. Otherwise this could have adversely affected the historical buildings. The tops of their timber piled foundations would have rotted if they had been allowed to dry out for any length of time. Around six hundred dewatering wellpoints and twenty-one water treatment plants pumped the water out of the metro station boxes, cleaned it and fed it back into the aquifer clear JS of the excavation.

Open architecture underground In contrast to the tunnels, the metro station structures were constructed using cut-and-cover techniques and were 20– 22 m wide and 64 m long. The feeling of openness was retained in the finished works: In most cases, there is only one further station concourse level between the 19 m deep platforms and street level. The station roof construction rests on 1.1 m wide and 2 m high concrete beams spanning the whole width of the box. In excavating the station boxes, the contractor worked from top to bottom. The first operation was to construct the water-tight box

A D ie offene Gestaltung der neuen Metro-­ stationen orientiert sich an den bestehenden Haltepunkten. B Netzplan des Kopenhagener Nahverkehrs ­(Metro in Schwarz; bestehende Linien durch­ gezogen, neue Linien gestrichelt) C Beim Bau des „Cityringen“ waren vier Tunnelbohrmaschinen im Einsatz. D Tunnelröhre im Rohbau E Durchstich an der zentralen Tunnelbaustelle ­Øster Søgade

Lene Skytthe

A T he open design of the new metro stations is based on the existing. B Map of the Copenhagen local transport system (metro in black; existing lines shown solid, new lines shown dashed) C Four tunnel boring machines were used to build the Cityringen. D Tunnel tubes before finishings E Breakthrough at the main tunnel construction site at Øster Søgade

E

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magazin 5


Underwater Restaurant in Norway

war, kamen weitere 350 t Ballast hin­ zu, um ihn dort behutsam auf das am Meeresgrund vorbereitete Funda­ ment absenken und mit Schrauben ­fixieren zu können. Diese Schraub­ verbindungen nehmen die durch den Wellengang entstehenden Horizontal­ kräfte auf und sorgen dafür, dass der Körper nach Abpumpen des Ballast­ wassers nicht auftreiben kann. Eine Betonschicht rund um die Schrauben bietet langanhaltenden Schutz vor der aggressiven Wirkung des Salzwassers. Nach einer kurzen Trocknungsphase erfolgte im Anschluss der Innenaus­ bau insbesondere mit Eichenholz, der dem Restaurant eine angenehme Wärme verleiht und damit den Kont­ rast zum kalten Meerwasser inszeniert. Weiterführende Informationen zum Unterwasser-Restaurant enthält eine Dokumentation, die in Detail 7/8 2019 RP erscheinen wird.

The underwater restaurant “Under” opened in Lindesnes, a municipality at the most southerly point of the Norwe­ gian coast, in March 2019. The struc­ ture consists of a waterproof concrete box with a triangular longitudinal sec­ tion, the upper end of which projects like an oversized rectangular tube at a casual angle from the water’s surface. One of the building’s spectacular fea­ tures is the view out of the 25 cm thick acrylic glass plate window into a won­ drous underwater world. Its construc­ tion was also extraordinary. The concrete box was built on a float­ ing pontoon in a harbour basin not far from the restaurant’s permanent ­location. After completion of the con­ creting works, the pontoon was low­ ered by approximately 5 m to allow the concrete box – with the acrylic glass plate already installed – to float freely in the water. To counteract the imbalance of forces arising from the asymmetrically cutaway entrance area, 150 t of seawater in steel tanks were added as ballast. After tugs had towed the box to the restaurant site, a fur­ ther 350 t of ballast were added and the box was lowered carefully and bolted onto the preprepared seabed foundation. The bolts resist the hori­ zontal forces due to waves and pre­ vent the box floating once the ballast is pumped out. A layer of concrete over the bolts ensures lasting corro­ sion protection. After briefly allowing the box to dry, the internal fit out was completed with oak wood, which gave the restaurant a pleasant, warm atmosphere and highlighted the contrast with the cold seawater. Further information about the project RP will appear in Detail 7/8 2019.

Ivar Kvaal

Ivar Kvaal

In Lindesnes, einer Kommune am ­südlichsten Punkt der norwegischen Küste, eröffnete im März 2019 das ­Unterwasserrestaurant „Under“. Das Bauwerk besteht aus einem im Schnitt dreiecksförmigen Baukörper aus was­ serundurchlässigem Beton, dessen oberes Ende wie ein überdimensio­ nales, scheinbar zufällig angespültes Vierkantrohr aus dem Wasser ragt. Spektakulär ist neben dieser bildhaf­ ten Leichtigkeit vor allem das Restau­ rant, von dem aus der Blick durch ­eine 25 cm dicke Acrylgasscheibe in eine wundersame Unterwasserwelt schweift. Außergewöhnlich war aber auch der Bauprozess. Die Herstellung des Betonkörpers ­erfolgte auf einem schwimmenden Ponton im Hafenbecken eines kleinen Orts unweit seines heutigen Stand­ orts. Nach Abschluss der Betonierar­ beiten wurde der Ponton um ca. 5 m abgesenkt, sodass der Betonkörper – mit bereits montierter Acrylgasschei­ be – frei im Wasser schwamm. Um das durch den asymmetrisch ausgeschnit­ tenen Eingangsbereich entstandene Ungleichgewicht zu stabilisieren, wur­ den 150 t Ballast eingebracht – zum Einsatz hierfür kamen mit Meerwasser befüllte Stahlbehälter. Nachdem der Baukörper mit Schleppern zum end­ gültigen Standort gebracht worden

Schnitt  Maßstab 1:800 section  scale 1:800

CoreMarine

UnterwasserRestaurant in Norwegen

8 reports

Architekten /Architects: Snøhetta, Oslo, NO Tragwerksplanung / Structural consultants: Asplan Viak AS, Sandvika, NO Maritimes Engineering und Montage /  Marine ­Engineering and Installation: CoreMarine, Oslo, NO Bauherr / Client: Lindesnes Havhotell, Lindesnes, NO

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Das neue Jobportal von DETAIL Jobs für Architekten und Ingenieure

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Zentralbibliothek Oodi in Helsinki Oodi Central Library in Helsinki

Architekten /Architects: ALA Architects, Helsinki, FI Juho Grönholm, Antti Nous­ joki, Janne Teräsvirta, Samuli Woolston (Partner /partners) Niklas Mahlberg (Projekt­ leiter / project architect) Tragwerksplaner /  Structural engineering: Ramboll Finland, Espoo, FI Projektmanagement /Project management: Ramboll CM, Espoo, FI Heizungs- und Lüftungs­ technik / HVAC engineering: Ramboll Finland, Espoo, FI Elektroplanung / Electrical engineering: Rejlers, Tampere, FI Bauherr / Client: City of Helsinki Bauunternehmen /  Main ­contractors: YIT, Helsinki, FI E.M. Pekkinen, Espoo, FI

28 projects

Helsinkis neue Zentralbibliothek liegt im Her­ zen der Stadt zwischen dem Parlamentsge­ bäude, der Töölö-Bucht und dem Hauptbahn­ hof. Die gerade Rückseite des Baukörpers folgt den unweit dahinter verlaufenden Bahn­ gleisen, die skulpturale Front öffnet sich zum Kansalaistori-Platz. Ein verglastes Dachge­ schoss mit wellenförmig bewegter Attika bil­ det den oberen Abschluss des Volumens. Zum Platz hin ist die Fassade aus Fichtenbret­ tern so in sich verdreht, dass ein geschwun­ gener, nach innen gestülpter Vorbereich ent­ steht. Die bis fast in die Horizontale gekippte Holzfläche wird auf der Innenseite der ge­ schwungenen Glasfassade zur Decke des ­Foyers. Ein Restaurant, ein Kino und ein Mehr­ zwecksaal sorgen hier für zusätzlichen Pub­ likumsverkehr. Über eine in die Glasfassade eingestellte doppelläufige Wendeltreppe oder über Rolltreppen im rückwärtigen Be­ reich gelangt der Besucher in die oberen

­ eschosse. Im Gegensatz zum stützenfreien G Foyer wird die gesamte Ebene darüber von Konstruktionselementen geprägt. Hier sind Nutzungen angeordnet, die eher kleinteilige, abgeschlossene Räume erfordern. Ein ge­ schwungener, getreppter Sitzbereich wird zwanglos von den holzverkleideten Profilen des Tragwerks überlagert und bildet die ge­ schwungene Fassade nach innen ab. Im geradlinig geschnittenen Dachgeschoss liegt der Lesesaal, ein weiter, beidseitig ver­ glaster Raum unter einem organisch ge­ schwungenen weißen „Himmel“. Runde Ober­ lichter gehen weich in die Deckenfläche über und tragen zum ruhigen, heiteren Charakter dieses vom geschäftigen Treiben der Stadt entrückten Raumes bei. Auf der Westseite des Lesesaals erlaubt ein weit auskragender Balkon den Blick auf die Stadt und erzeugt ­darunter einen witterungs­geschützten Veran­ BF staltungsbereich auf dem Platz.

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Tuomas Uusheimo

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Helsinki’s new central library lies in the heart of the city, between the parliament building, Lake Töölönlahti and the main railway sta­ tion. The straight rear elevation of the building follows the railway line, which passes quite closely behind it. The sculptural frontage opens ­onto Kansalaistori Square. A glazed roof storey with an attractive, undulating ­window wall forms the top of the building. The facade facing the square is clad in spruce boards and twists along its length to create a curved entrance area, seemingly drawn down into the interior of the library. The timber sur­ face, tilted almost to the horizontal, becomes the ceiling of the foyer behind the curving line of the glass facade. A restaurant, cinema and multipurpose hall are intended to entice more of the passing public to enter. Visitors ascend a double spiral staircase set into the glass ­facade or an escalator in the rear part of d the building to reach the upper floors. In contrast

5

to the column-free foyer, the whole of the 9 ­storey above is defined by the building’s struc­ tural elements. The size of the rather small, ­enclosed rooms determines their type of use. A curving, stepped sitting area has the timberclad profiles of the load-bearing structure ­informally superimposed upon it and forms the internal face of the curved facade. The reading room, another space glazed on both sides under an organically curved, white, cloud-like ceiling is found on the more orthog­ onally laid out roof storey. Circular skylights transition gently into the ceiling surface and contribute to the calm, bright atmosphere of this space, a welcome place ofb withdrawal a c from the commercial bustle of the city. A bal­ cony terrace, cantilevering far beyond the western side of the reading room, offers views 3 onto the busy city and creates an inviting, 2 of 4 weather-protected forecourt at the edge BF the square. 1 a

b

Lageplan Maßstab  1:10 000 Grundrisse Maßstab 1:1500 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Eingang Foyer Mehrzwecksaal Restaurant Kino Gruppenräume / Studios Sitzstufen Kinder- / Familienbereich Lesesaal

site plan scale 1:10,000 floor plans scale 1:1500 1 2 3 4 5 6 7 8 9

entrance foyer multipurpose hall restaurant cinema group rooms /studios stepped seating d zone child / family reading room

c

8 9

8 2. Obergeschoss / second floor

9

7

6 6

a 1. Obergeschoss / first floor

c

b

3 a

d

b 4

c

2

1

5 3 4

Tuomas Uusheimo

d

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2

1

5 a

b

a

b

d

c

Erdgeschoss /ground floor

projekte 29

c


Schnitte Maßstab 1:1000 sections scale 1:1,000

aa

bb

cc

dd

Text: Simon de Neumann Der Autor ist auf Stahlbau spezialisierter Ingenieur bei Ramboll in Espoo. Er leitete den Entwurf und die Aus­ führung des Stahltragwerks der Oodi-Bibliothek. The author is a structural ­engineer specialising in steel construction at Ramboll in ­Espoo. He managed the ­design and construction of the steel structure for the ­Oodi Library.

W Mehr Informationen further information structure-magazin.de/ 2-2019-oodi

30 projects

Tragwerk für eine komplexe Form Der Neubau der Bibliothek Oodi ist das Er­ gebnis eines internationalen Wettbewerbs, den ALA Architects im Jahr 2013 für sich ent­ scheiden konnten. Wesentliche Kennzeichen des Entwurfs sind die offene, stützenfreie Lob­ by mit der geschwungenen Decke und der nach Westen weit auskragende Balkon. Da zu­ künftig direkt unter dem Gebäude ein Tunnel gebaut werden soll, hat die Gesamtstruktur den Charakter einer Brücke. Die Vorgaben für die 2014 mit der Tragwerks­ planung beauftragten Ingenieure von Ramboll erwiesen sich als komplex: Das für das Trag­ werk zur Verfügung stehende Volumen war durch die architektonisch definierten raum­ begrenzenden Flächen knapp bemessen. So beträgt die statische Höhe für die Brücken­ konstruktion am Scheitelpunkt über dem Foyer kaum zwei Meter, die Fläche für ihre Auflager ist auf zwei relativ kleine Bereiche im Erd­ geschoss begrenzt. Lasten aus den Oberge­ schossen mussten über mehr als zwei Drittel der Gebäudetiefe abgefangen werden. Zu­ sätzlich bedeutet der Balkon, der bis zu 14 m vor die Westfassade auskragt, einen deutlich asymmetrischen Lasteintrag. Als Antwort auf diese Anforderungen wurde ein System aus zwei nach außen geneigten Bögen mit einer Spannweite von 109 m entwickelt (Abb. A). Die Neigung des vorderen Bogens von 12,5° nimmt einen Teil der Auskragung des Balkons vorweg, die des hinteren Bogens von 22,5° minimiert die hier auftretenden Deckenspann­ weiten. Dazwischen bleibt ausreichend Raum für die das Foyer prägende abgehängte Wen­ deltreppe. Das Längsprofil der Bögen weicht etwas von der Ideallinie ab, ihr Querschnitt re­ sultiert aus den eingeleiteten Kräften und Mo­ menten. So variiert die Höhe der Hohlkasten­

Structure for a complex shape The new building for the Oodi Library resulted from an international competition, which was won by ALA Architects in 2013. The main characteristics of the design are the open, ­column-free foyer with a curved ceiling and the balcony terrace with the large cantilever towards the west. The structure behaves as a bridge spanning over a future tunnel planned to run directly under the building. The task for the engineers from Ramboll charged with the structural design in 2014 proved to be complex: the space available for the load-bearing structure was quite tight due to the architectural requirements placed on the room-defining surfaces. The structural depth available for the bridge construction at the vertex over the foyer was hardly more than

A

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B

profile über ihre Länge, der stärker belastete vordere Bogen ist breiter (Abb. D). Um die ­beträchtlichen Horizontalkräfte aufzunehmen sind die Bogenauflager durch 17 in die Bo­ denplatte eingelegte Spannkabel verbunden, die für insgesamt 115 MN Zugkraft ausgelegt sind. Bögen und Kabel enden in aus Stahlplat­ ten geschweißten Auflagerkästen, die die Ver­ tikalkräfte in die Fundamente leiten (Abb. C). Balanciertes System Das asymmetrische System aus zwei geneig­ ten Bögen nimmt alle vertikalen Lasten auf, hat aber die Tendzenz zu kippen. Aus diesem +16.100 Grund sind die Bögen im Abstand von 6 m +11.4004,50 m hohe Fachwerkträger verbun­ durch den. Ihre Gurte tragen die Decken der beiden +7.150 Obergeschosse. Diese Decken schließen die 162

+14.083 +13.735

284

+11.650 +11.301

+11.964 +11.616

308

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255

+15.540 +15.192

+14.016

+13.668

21

58

46

278

+14.083 +13.735

356 +11.692 +11.343 +14.016

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+11.964 +11.616

308

21

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+13.405 +13.056

216

191

+9.569

+5.285 +4.937

+9.825 +9.476

+9.220

227

255

+3.835 +3.487

0

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D

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+15.540 +15.192

+11.650 +11.301

+5.288 +4.940

+5.285 +4.937

C

817

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+11.400

216 +9.825 +9.476

221

+16.100

+11.692 +11.343

153

+15.576 +15.228

162

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+13.405 +13.056

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+3.835 +3.487

0

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+3.900

+7.150

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+9.569

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+15.576 +15.228

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+5.288 +4.940

two metres, while the end supports were ­restricted to two relatively small areas. Loads from the upper storeys had to be transferred into the main structural members from over more than two-thirds of the depth of the build­ ing. In addition, the balcony, which projects up to almost 14 m beyond the west facade, creates a highly asymmetrical loading pattern. In response to these requirements, the engi­ neers devised a system of two outwardly tilted arches with a span of 109 m (Fig. A). The 12.5° tilt of the front arch reduces the ­balcony cantilever, while that of the rear arch at 22.5° minimises the transverse deck span distances. There remained enough room in between them for the feature suspended spi­ ral staircase that defines the foyer. The longi­ tudinal profile of the arches deviates slightly

he two arches in the A T ­context of the overall structure: the front arch is 1.6 m wide. The height varies between 1.6 m and 2.4 m. The rear arch has a cross section 1.2 m wide and a height of between 1.4 m and 1.8 m. B The arches are each sup­ ported by five steel truss towers during erection C The special box-slab structures at the arch ends with the attachment points for the tendons D elevation and plan view of the arches scale 1:666

Ramboll

Tuomas Uusheimo

A D ie zwei Bögen im Kon­ text der Gesamtstruktur: Der vordere Bogen ist 1,6 m breit, die Höhe variiert zwischen 1,6 und 2,4 m. Der hintere Bogen hat einen Querschnitt von 1,2 m Breite und eine ­Höhe zwischen 1,4 m und 1,8 m. B Je fünf Fachwerk-Stahl­ türme stützen die Bögen während der Montage. C Die geschweißten Aufla­ gerkästen an den Bogen­ enden mit den Halterun­ gen für die Spannkabel. D Ansicht, Aufsicht Bögen Maßstab 1:666

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Software / BIM Software / BIM

A Bridge from the 3D Printer Dutch company MX3D has had a bridge built by two industrial robots in a 3D metal printing process. The bridge’s design was recently awarded the Dutch Design Award 2018. In the bridge project, the two independently-working robots were controlled by complex software, and the printing done by highly-developed welding machines, which build up the metal layer by layer by welding in practically

every direction. As a result, no supporting structures are required. In order to obtain information about the bridge traffic, the stability and strength of the bridge as well as about the surrounding neighbourhood and surroundings, the structure has been equipped with sensors. The collected data is transferred to the Cloud where it is processed, visualised and evaluated. This allows all participants to manage the data ­anywhere and to use it repeatedly and for different purposes in other contexts. In addition to data exchange between infrastructures, communication between BIM, CAD and GIS is also crucial for the holistic planning of towns and cities. While planners and builders use BIM to create 3D designs and construct individual objects, GIS information relates to scaleable activities such as the planning of cities and ­regions. Autodesk is cooperating with Esri to enable better interoperability ­between BIM and GIS platforms and software and to make the construction and operation of buildings and facilities more efficient. A combination of both therefore allows industry and ­urban planners to design realistically and incorporate land, roads and utilities directly into the property planning process. In addition, data redundancy is avoided through the seamless exchange of information. This leads to improved planning, which saves the client costs.

MX3D

Eine Brücke aus dem 3D-Drucker Das niederländische Unternehmen MX3D hat im 3D-Metalldruckverfahren eine Brücke von zwei Industrierobotern anfertigen lassen. Das Design der Brücke erhielt kürzlich den Dutch Design Award 2018. Bei dem Brückenprojekt wurden die zwei selbständig arbeitenden Roboter mit einer komplexen Software kontrolliert. Gedruckt wurde mit hoch entwickelten Schweißgeräten, die das Metall durch Schweißen in praktisch jeder Orientierung schichtweise aufbauen. Auf diese Weise kommt der Druck ohne Stützstrukturen aus. Um Informationen über den Brückenverkehr, die Stabilität und Festigkeit der Brücke sowie über die umliegende Nachbarschaft und Umgebung zu erhalten, wurde das Bauwerk mit Sensoren ausgestattet. Die Daten werden in die Cloud übertragen und dort verarbeitet, visualisiert und ausgewertet. So können alle Beteiligten die Daten überall v­ erwalten und in anderen Kontexten wiederholt und für verschiedene Zwecke nutzen.

Neben dem Datenaustausch zwischen den Infrastrukturen müssen auch BIM, CAD und GIS kompatibel sein, damit die Stadt ganzheitlich geplant werden kann. Während BIM u. a. das Erstellen attribuierter 3D-Objekte ­beinhaltet, beziehen sich GIS-Informationen auf ­skalierbare Aktivitäten wie die Planung von Städten und ­Regionen. Um eine bessere Interoperabilität ­zwischen BIM- und GIS-Plattformen und -Software zu ermöglichen und die Errichtung sowie den Betrieb von Gebäuden und Anlagen effizienter zu gestalten, kooperiert Autodesk mit Esri. Das ermöglicht es der Industrie und den Stadtplanern, realitätsnah zu entwerfen und Grundstücke, Straßen und Versorgungsleitungen direkt in die Objektplanung einzu­ beziehen. Darüber hinaus wird durch den nahtlosen Austausch von Infor­ atenredundanz vermationen eine D mieden. Dies führt zu einer verbesserten Planung, die dem Auftraggeber Kosten erspart.

autodesk.com

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Holzbau

Ein Tempel als Holz-Kunststoff-Stahl-Skelettbau Die spirituelle Begegnungsstätte am Mount Banahaw auf den Philippinen wurde als Geschenk von Wayne Dufty, dnA Architects aus dem australischen Perth konstruiert. Die Tragwerksplanung übernahm Capital House, Brian Nelson aus Perth. Der Tempel mit ­kegelförmigem Dach und rundem Grundriss ist mit knapp 19,5 m Höhe ein heiliger Raum für Energie und Spirituelles und auf Basis von FibonacciZahlen und Feng-Shui-Prinzipien mit der Natur verbunden. Experimentelle Geometrie und ­Mathematik bestimmen die inneren ­Kreise mit einem konzentrischen, netzartigen Gitter unter dem Dach und einem Radialgitter, das den Kreis in sieben gleiche Teile teilt. Deren Schnittpunkte sind die zentralen Gestaltungspunkte. Timber Concept aus Weißensberg bei Lindau erhielt den Auftrag, auf ­Basis eines 3D-Architekturmodells ein abbundfähiges CADKonstruktionsmodell zu generieren. Zunächst wurde die Konstruktion für den Container-Transport in transportable Bauteilabschnitte unterteilt. Der 15 cm breite und 75 cm hohe Traufträger bildet ­einen Ring mit wellenartigem Verlauf, der wie die Hüllfläche eines Kegelsegments leicht nach innen geneigt ist. Dies war die Hauptherausforderung bei der Einteilung der Trägerabschnitte und dem Abbund

all photos: DNA Architects/Neal Barry

Timber Construction

im Hinblick auf die Radien. Die Trägerteile sollten sich bei der Montage so zusammen- und aneinanderfügen, dass beim Schließen des Rings keine Zwängungen oder Überlappungen entstehen. Der Traufträger wird von sieben V-förmig angeordneten Doppelstreben getragen, die jeweils beidseitig an ein Wellental anschließen. Daher mussten auch die Träger-Stützen-Anschlüsse bei der Planung für eine spätere zwängungsfreie Mon­ tage geometrisch erfasst und hergestellt werden. Die Dachträger des Tempels, die vom Firstring zum Traufring spannen, wurden am Stück aus extrudiertem Kunststoff gebaut, da man Träger aus Brettschichtholz aufgrund ihrer Länge von etwa 21 m beim Transport hätte teilen müssen. Zusammen mit StahlrohrAuskreuzungen spannen sie eine netzartige Verbundkonstruktion zwischen Traufträger und Firstring auf. A Temple as a Wood-plastic-steelskeleton Construction This spiritual meeting place on Mount Banahaw in the Philippines was designed as a gift by Wayne Dufty from dnA Architects, Perth, Australia. The structural design was executed by ­Brian Nelson from Capital House,

Perth. The temple with its conical roof and round layout is a sacred space for energy and spirituality and is almost 19.5 m high. It is connected with nature on the basis of Fibonacci numbers and Feng Shui principles. Experimental geometry and mathematics determine the inner circles with a concentric reticular grid under the roof and a radial grid that divides the circle into seven equal parts. Their intersection points are the central ­design points. Timber Concept from Weißensberg near Lindau received the order to generate a joinable CAD construction model based on a 3D architectural model. First of all, the structure for container transport was divided into transportable component sections. The 15 cm-wide and 75 cm-high eaves support forms a ring with a wavy course, which is slightly inclined inwards like the enveloping surface of a cone segment. This was the main challenge when it came to the division of the beam sections and the joinery with regard to the radii. During assembly, the carrier parts were to be assembled and joined together in such a way that no tensions or overlaps occur when the ring is closed. The eaves beam is supported by seven double-struts arranged in a V-shape and connected to a wave trough on both sides. For this reason, the beam/column connections had to be geometrically captured and created during the planning phase to ensure subsequent tension-free ­assembly. The temple’s roof girders, which stretch from the ridge ring to the eaves ring, were built in one piece from extruded plastic, since glued laminated timber girders would have had to be divided during transport due to their length of around 21 m. Together with steel pipe crossings, they span a net-like composite construction between the eaves beam and the ridge ring.

timberconcept.de

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Glas und Fassade

Gebogenes Verbundsicherheitsglas am Quai Ouest 188 Vorhangelemente mit diagonal gebogenen Scheiben lassen das ­Bürogebäude Quai Ouest in Paris als „funkelndes Juwel“ erscheinen. Die 150 m lange Fassade zum Fluss hin entwarfen die Pariser Architekten ­Brenac & Gonzalez et Associés als ­hinterlüftete Vorsatz-Elementfassade. Die 3 × 3 m großen Fensterelemente alternieren im Raster von 4,05 m mit eloxierten Aluminiumkassetten. Zentrale Idee ist es, dass sich in den transparenten Flächen sowohl der Himmel als auch die Umgebung spiegeln sollen. Als beste Lösung stellte sich diagonal gebogenes Glas heraus. Hinter den Vorsatzelementen liegen Fenster mit beweglichen Sonnenschutzlamellen. Daneben angeordnet sind mit Aluminium bekleidete vertikale Flügel. Lediglich in den beiden Sockelebenen wurden flache Scheiben eingesetzt. Das Vorhangelement selbst besteht aus einem eloxierten Aluminium­ rahmen und der gebogenen Scheibe Stadip Contour aus zwei 8-mm-Floatglas Planclear von Saint Gobain Glasssolutions.

glastroesch.de

Mit einem Lichtreflexionsgrad von 22 % bietet das Sonnenschutzglas Silverstar Combi Silber 32/21 von außen betrachtet eine leicht reflektierende Oberflächenoptik. Zudem ist das Glas silbrig-blau nuanciert. Das für den Mittleren Osten entwickelte Glas ist auch dort einsetzbar, wo Temperaturen von bis zu 50 °C herrschen.

Curved Laminated Safety Glass at Quai Ouest 188 curtain elements with diagonally curved panes make the Quai Ouest office building in Paris appear as a “sparkling jewel”. The 150 m-long ­facade facing the river was designed by Paris-based architects Brenac & Gonzalez et Associés as a rear-ventilated element facade. The 3 × 3 mlarge curtain window elements alternate with anodised aluminium coffers in a 4.05 m grid. The architects wanted the transparent surfaces to reflect

both the sky and the surroundings, and the best way of achieving this was with diagonally-curved glass. Behind the attachment elements there are windows with movable solar protection slats. Vertical sashes clad in aluminium are arranged next to them. Only in the two base levels have flat panes been used. The curtain element itself consists of an anodised aluminium frame and the Stadip Contour curved pane comprising two 8-mm Planiclear float glass panes.

Stefan Tuchila

Gläserne Hülle für die Al Fattan Crystal Towers in Dubai Mit den 33- und 38-stöckigen Türmen der Al Fattan Crystal Towers in Dubai haben Tabanlioglu Architects aus ­Istanbul ein Hotelensemble entworfen, das sich von der vorhandenen Struktur abhebt. Die Fassadenbekleidung der Türme setzt sich aus verschieden großen prismenförmigen Glasflächen von Glas Trösch mit unterschiedlichen Neigungen zusammen. Um eine möglichst homogene Fläche zu schaffen, wurden die einzelnen Fensterelemente mit filigranen Profilen verbunden und flächenbündig aneinandergesetzt.

Elif Simge Fettahoglu

Glass Construction

Glass Cover for the Al Fattan Crystal Towers in Dubai With the 33- and 38-storey towers of the Al Fattan Crystal Towers in Dubai, Tabanlioglu Architects from Istanbul have designed a hotel ensemble that stands out from the existing structure. The facade cladding of the towers consists of prism-shaped glass surfaces of different sizes by Glas Trösch with different inclinations. In order to create as homogeneous a surface as possible, the individual window elements were connected with filigree profiles and placed flush against each other. With a light reflectance of 22 %, Silverstar Combi Silver 32/21 solar control glass has a slightly reflective surface appearance when viewed from the outside. In addition, the glass has a subtle silvery-blue colour. The glass developed for the Middle East can ­also be used with prevailing temperatures of up to 50 °C.

saint-gobain-building-glass.com

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Impressum / Imprint Medialeistungen und Beratung / Media Services and Consulting: Zeitschrift für Tragwerksplanung und Ingenieurbau Review of Structural Design and Engineering www.structure-magazin.de ISSN 2568-2253 Verlag / Publisher: DETAIL Business Information GmbH Messerschmittstr. 4 80992 München / Munich Tel. +49 (0)89 38 16 20-0 Fax +49 (0)89 38 16 20-866 www.detail.de Postanschrift / Postal address: Postfach / PO box: 50 02 05 80010 München / Munich Geschäftsführung / Managing Director: Karin Lang Redaktion / Editors: Tel. +49 (0)89 38 16 20-884 redaktion@structure-magazin.de Dr. Sandra Hofmeister (SaH) (Chefredakteurin / Editor-in-Chief), Jakob Schoof (JS) (stellvertretender Chefredakteur / Deputy Editor-in-Chief, V. i. S. d. P.), Heike Kappelt (HK) Freie Mitarbeit / Contributing Editors: Amlis Botsch (AB), Burkhard Franke (BF), Roland P ­ awlitschko (RP) Grafik / Design: Sabine Drey Assistenz / Editorial Assistants: Laura Oberhofer, Michaela Linder, Maria Remter Redaktion Produktinformation und  Detail Research / Product Informa­ tion / Detail Research Editors: produktredaktion@structuremagazin.de Ines Mansfeld (IM) (V. i. S. d. P.), Thomas Jakob (TJ) Freie Mitarbeit / Contributing Editors: Bettina Sigmund (BS) Lektorat / Proofreading: Gabriele Oldenburg CAD-Zeichnungen / CAD drawings: Ralph Donhauser (freie Mitarbeit / Freelance Contributor) Herstellung, DTP /  Production, DTP: Peter Gensmantel (Leitung / Manager), Michael Georgi, Cornelia Kohn, ­­Roswitha Siegler, Simone Soesters Übersetzungen / Translation: Raymond Peat, Marc Selway

Annett Köberlein (Leitung / Manager) Tel. +49 (0)89 38 16 20-849 Anzeigendisposition / Advertisement Scheduling: Petra Meyer Tel. +49 (0)89 38 16 20-879 Vertrieb und Marketing /  Distribution and Marketing: Kristina Weiss (Leitung / Manager) Irene Schweiger (Vertrieb / Distribution) Tel. +49 (0)89 38 16 20-837 Repro / Reprographics: ludwig:media, Schillerstr. 10 5700 Zell am See, A Druck / Printing: W. Kohlhammer Druckerei GmbH + Co. KG Augsburger Str. 722 70329 Stuttgart CAD-Zeichnungen / CAD drawings: Alle CAD-Zeichnungen, die im ­Dokumentationsteil der Zeitschrift veröffentlicht werden, wurden mit dem Programm erstellt. All CAD drawings in the Documen­ tation section were produced with VectorWorks®. Abonnementverwaltung und Adressänderungen / Subscriptions and address changes: Vertriebsunion Meynen Große Hub 10, 65344 Eltville Tel. +49 (0)61 23 92 38-211 Fax: +49 (0)61 23 92 38-212 detailabo@vertriebsunion.de structure erscheint 2019 am 1. März, 3. Juni, 2. September und 2. Dezember. / structure appears in 2019 on 11 March, 03 June, 02 September and 02 December. structure ist einzeln oder im Abonnement über den DETAILOnline-Shop oder den Buchhandel erhältlich. / structure can be bought ­individually or on subscription via the DETAIL Online Shop or bookstores. www.structure-magazin.de/shop Bezugspreise / Prices: structure Einzelheft / Single issues: € 18,90 zzgl. Versandkosten / plus shipping costs

Türme der Sagrada Família Vorgespannter Naturstein Sagrada Família Towers Prestressed Stone

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Zentralbibliothek in Helsinki Weitgespannte Bogenkonstruktion Central Library in Helsinki Long-Span Arch Structure

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5x Leerrohr d=20 mm, Edelstahl, für Hindernisbefeuerung

Verteilungskasten mit Revisionstür 20x30 cm

1x Leerrohr d=40 mm, Edelstahl, für Hindernisbefeuerung

A

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Verteilungskasten mit Revisionstür 20x30 cm +0,12 = 162,12 (UK Pylon) -1,565

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1x Leerrohr d=32 mm für Hindernisbefeuerung + Sockelstrahler

Cover structure 2/19 Ortenau-Brücke in Lahr Ortenau Bridge in Lahr © Oliver Kern Rubrikeinführende Schwarz-­WeißFotos / Black-and-white photos ­introducing main sections: Seite / page 3: „Under“ in Lindesnes © Aldo Amoretti Seite / page 13: Sagrada Família in Barcelona © Photo archive of the Sagrada Família Foundation Seite / page 21: taz-Neubau in Berlin New taz building in Berlin © Rasmus Norlander Seite / page 53: CPC-Halbzeuge als tragende Bauteile CPC semi-finished products as loadbearing components © Christian Weidmann, Silidur Seite / page 59: Cityring in Kopenhagen Cityringen in Copenhagen © Søren Hytting

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Redaktionsbeirat / Editorial Board Prof. Christoph Ackermann Prof. Dr. Annette Bögle Prof. Dr. Stephan Engelsmann Prof. Dr. Norbert Gebbeken Knut Göppert Prof. Dr. Steffen Marx Prof. Dr. Lamia Messari-Becker Stefan Schmidt Dr. Heiko Trumpf Joram Tutsch

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