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FDB Merkblatt Nr. 10 - nachhaltiges Bauen mit Betonfertigteilen Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 605 Aktuell

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Kohoutek, Jaroslav; Tran, Ngoc Linh; Graubner, Carl-Alexander Bemessungsrelevante Einwirkungskombinationen im Hochbau Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 606-617 Fachthemen

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Für die Bemessung von Stahlbetonbauteilen im Grenzzustand der Tragfähigkeit nach DIN EN 1992-1-1 ist die Kenntnis der maßgebenden Einwirkungskombination eine Grundvoraussetzung, um eine hinreichende Tragwerkszuverlässigkeit nachweisen zu können. Hinsichtlich der Wirkungen aus Eigenwicht ist zu überprüfen, ob der minimale oder der maximale Bemessungswert der Eigenlast zu ungünstigeren Ergebnissen führt. Gleichzeitig sind Nutzlasten in ungünstiger Laststellung anzuordnen. Bei mehreren voneinander unabhängigen veränderlichen Einwirkungen ist nach DIN EN 1990 zwischen der Leiteinwirkung Qk,1 sowie den parallel wirkenden Begleiteinwirkungen Qk,i zu differenzieren. Dies führt bei der Berechnung der Schnittgrößen von Stahlbetonbauteilen des üblichen Hochbaus zu zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Einwirkungen, welche in diesem Beitrag analysiert werden, um daraus die für die Bemessung relevanten Einwirkungskombinationen zu identifizieren.

Relevant combinations of actions in conventional buildings
For the design of reinforced concrete members in ultimate limit state according to DIN EN 1992-1-1 the knowledge of the most unfavorable combination of different actions is important to meet the necessary structural reliability. Concerning dead loads it has to be proved, whether the maximal or the minimal design value results in more unfavorable actions. Imposed loads have to be positioned in unfavorable load arrangements and different variable actions must be separated into leading actions Qk,1 and accompanying actions Qk,i according to DIN EN 1990. Calculating concrete members this results in numerous possible combinations of actions, which are analyzed in order to identify the relevant combinations for the design.

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Putke, Thomas; Mark, Peter Fachwerkmodellbildung mit topologischen Optimierungsverfahren Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 618-627 Fachthemen

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Diskontinuitätsbereiche in Stahlbetonkonstruktionen werden in der Regel auf der Grundlage von Fachwerkmodellen bemessen und konstruktiv durchgebildet. Zu den typischen Anwendungsfällen gehören Konsolen, Rahmenecken, Aussparungen oder volumenartige Betonkörper. Dabei erweisen sich solche Fachwerkmodelle als günstig, die am Kraftfluss orientiert sind und nur geringe Umlagerungen oder Rissbildungen hervorrufen. Meist werden Trajektorienbilder linear-elastischer Berechnungen zur Ableitung verwendet. Als Alternative bieten sich topologische Optimierungsergebnisse für die Modellfindung an. Dabei bilden sich Streben und Knoten als Materialdichten direkt heraus und sind auch bei komplexen Geometrien leicht in Fachwerke zu überführen.
Der Beitrag zeigt die grundsätzliche Methodik der topologischen Optimierung, günstige Steuerungsparameter zur Ableitung von Fachwerkmodellen, die Vereinfachung zum Strebensystem und die abschließende Umsetzung zur Bewehrungskonstruktion. Beispiele sind Sprengwerke, Konsolen und Querkraftkopplungen an Tübbings mit verschiedenen Bewehrungskonzepten klassischer Stabbewehrung, Stahlfaserverstärkung oder netzartiger Mikrobewehrung.

Strut-and-tie modelling with topological optimisation
Design and detailing of discontinuous or shear critical regions in reinforced concrete structures are usually based on strut-and-tie modelling. Typical examples of such structures are corbels, frame corners, block-outs or spatial concrete structures. Strut-and-tie models that are developed from the inner distribution of forces, and therefore evoke only minor redistributions or crack formations, have proven especially suitable for such design purposes. In general, the stress trajectories used to develop such models are derived from linear-elastic calculations. Alternatively, similar models can be derived from topological optimisation results. The strut and node locations are indicated directly by calculated material densities. These results can then be easily transferred into strut-and-tie models and generated for arbitrary complex structures.
This contribution shows the basic principles of topology optimisation, favourable parameter adjustments to derive appropriate models, simplifications for strut-and-tie models and finally its implementation in reinforcement design. Truss frames, corbels and shear-coupling mechanisms w.r.t concrete lining segments with various reinforcement concepts, e.g. conventional rebars, steel fibres or mesh-like micro reinforcement, are presented as examples.

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Nachhaltige Betonsanierung auf höchstem Niveau Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 627 Aktuell

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Polónyi, Stefan Zuviel Stahl im Beton? - Stahlbeton - 120 Jahre Welterfolg auf der Basis eines falschen Ansatzes Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 628-636 Fachthema / Diskussionsforum

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Die Stahlbeton-Forschung und -Normung basiert auf der Stabwerksstatik. Damit werden die besonderen Eigenschaften des Baustoffs Beton nicht adäquat berücksichtigt und genutzt. Durch falsch geführte Hauptbewehrung werden Zugspannungen hervorgerufen, die durch zusätzliche Bewehrung (Bügel) aufgenommen werden müssen. An diversen Tragelementen wird gezeigt, wie durch die an den Zugtrajektorien orientierte Armierungsführung wesentlich kostengünstigere und umweltfreundlichere Bauwerke erstellt werden können.

Too much steel in concrete structures? - Reinforced concrete - 120 years worldwide success on the basis of an incorrect approach
The reinforced concrete research and standardization are based on the structural analysis of truss models. Thus, the special properties of the building material concrete are not taken into account and no adequate approach is found. Improperly performed main reinforcement causes tensile stresses, whereby additional reinforcement (stirrups) has to be included. At various structural elements is shown how much more cost effective and environmentally friendly buildings can be created by means of the reinforcement oriented to the tension trajectories.

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"Sopro Planer" als App für's iPad Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 636 Aktuell

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Voit, Klaus; Arnold, Roland; Bergmeister, Konrad Innovativer Betonbau: Sicht-Stein-Betonbauweise Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 637-645 Fachthemen

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Betonflächen in Sichtbeton-Optik erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Während bei klassischem Sichtbeton die Gesteinskörnung selbst von außen nicht erkennbar ist, wurde nun eine Herstellungsmethode entwickelt, bei welcher die Gesteinskomponenten sichtbar im Betonverbund in Erscheinung treten. Diese sogenannte Sicht-Stein-Betonbauweise bietet durch ihre hohe Flexibilität bezüglich Bauausführung und verwendeter Komponenten eine Vielzahl neuer gestalterischer Möglichkeiten. Durch die Variabilität der verwendeten Gesteinskörnung stellt die Sicht-Stein-Betonbauweise auch eine Möglichkeit zur Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial dar und trägt damit zur Ressourcenschonung und Erhöhung der Nachhaltigkeit bei. Die Sicht-Stein-Betonbauweise wurde beim Bau der Kapelle Padastertal in der Gemeinde Steinach am Brenner, welche im Rahmen des Brenner Basistunnels als Ersatzbaumaßnahme errichtet wurde, erstmals erfolgreich angewendet. Als Gesteinskörnung diente hierbei ein Kalkschiefer der Bündnerschieferserie aus dem Vortrieb des Brenner Basistunnels.

Innovative concrete engineering: Rock-exposing concrete construction
Exposed concrete surfaces have become increasingly popular. Whereas in classic exposed concrete the aggregate is not visible, a new manufacturing process, the so called rock-exposing-concrete construction method, was developed, which ensures the visibility of the rock components in the concrete bond. Due to the high degree of variability because of its variable construction work and applied components, this construction method offers a wide range of design possibilities. By using recycled rock material as aggregate for concrete, limited natural resources like gravel or sand are saved and sustainability is improved. The rock-exposing-concrete construction method has already been applied by building the Padastertal chapel in Steinach am Brenner. A calc-schist from the Bündner schist formation from the tunnel driving of the Brenner Base Tunnel was used as aggregate for concrete.

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Carbonwerkstoffe für tropische Megacities Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 645 Aktuell

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 9/2014 Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 647-649 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
em. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Konrad Zilch zum 70. Geburtstag / Eberhard Bauer 70 Jahre

Nachrichten: Absolvent der FH Potsdam gewinnt Wissenschaftspreis / Aktuelle Ernst und Sohn Sonderhefte

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 9/2014 650-652 Veranstaltungskalender

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Inhalt: Stahlbau 9/2014 Stahlbau 9/2014 Inhalt

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Knobloch, Markus; Frangi, Andrea; Stroetmann, Richard Vom Abscheren von Schrauben und singulären Matrizen Stahlbau 9/2014 591-592 Editorial

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Merle, Heiko; Lange, Jörg Lernen mit dem Stahlbau-Wiki der TU Darmstadt - Ein konstruktivistisches Lehr-Lernkonzept mit der Unterstützung von Computern Stahlbau 9/2014 593-598 Fachthemen

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Die Theorie II. Ordnung und die Stabilitätstheorie zählen aufgrund ihrer theoretischen Herkunft und ihrer komplexen Zusammenhänge zu den anspruchsvollsten Themen in der Lehre des Stahlbaus. Aus diesem Grund fällt es Bauingenieurstudierenden seit jeher schwer, die Inhalte zu erlernen, zu verstehen und anwenden zu können. Ausgehend von dem in Lernprozessen oftmals verwendeten Normalkonzept, bestehend aus Vorlesungen, Übungsphasen und Prüfungsereignis, wird ein Lehr-Lern-Konzept entwickelt, welches mit Hilfe von Computerunterstützungen die Lernenden aktiviert, eigenständiges Lernen unter den Aspekten von Reflexions- und Interaktionsformen zu entwickeln. Dieses auf Basis der Lerntheorie des Konstruktivismus entwickelte Konzept wurde in den vergangenen sechs Jahren an der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt sowie intensiv untersucht und evaluiert. Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten Wissenszuwachs bei den Studierenden zu den Inhalten der Theorie II. Ordnung und der Stabilitätstheorie sowie deren Zusammenhänge.

Learning with the Stahlbau-Wiki of the TU Darmstadt - A constructionistic teaching and learning system aided by computers.
Due to their theoretical basics and complex relationships the second order theory and the theory of stability belong to the most ambitious subjects of the education of steel construction. Therefore most civil engineering students have severe problems to learn, to understand and to apply these topics. Based on the “Normalkonzept“ that consists of lectures, exercises and examinations a newcomputer supported teaching-learning-concept is developed. This constructivistic concept activates self-contained learning processes under the aspects of reflection and social interaktion. It was applied six times at the Technische Universität Darmstadt. Thereby it was analysed and evaluated intensively. The results showed significant increases of knowledge to the content of the second order theory and the theory of stability by students.

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Stroetmann, Richard; Podgorski, Christine Zur Nachhaltigkeit von Stahl- und Verbundkonstruktionen bei Büro- und Verwaltungsgebäuden - Tragkonstruktionen (Teil 2) Stahlbau 9/2014 599-607 Fachthemen

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Der folgende Beitrag zur Nachhaltigkeit von Tragkonstruktionen für Büro- und Verwaltungsgebäude ist eine Fortsetzung des Aufsatzes [1]. Dort wurden zunächst eine Übersicht über das AIF-FOSTA-Projekt P881 gegeben und die Objektanforderungen an die Tragkonstruktionen sowie Deckensysteme in Stahl- und Verbundbauweise beschrieben. Nach einer Übersicht zur Normungssituation und Bewertungssystemen wurde die im Forschungsprojekt angewendete Methodik zur Beurteilung der ökologischen und ökonomischen Qualität von Tragkonstruktionen erläutert. Ferner ging der Beitrag auf Untersuchungen zur Optimierung von Deckensystemen ein. Gegenstand des hier vorliegenden zweiten Teils ist die Querschnittswahl und Bemessung der Gebäudestützen für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen sowie für den Brandfall unter Nachhaltigkeitskriterien. Anschließend werden die Ergebnisse aus Parameterstudien zur Optimierung von Tragsystemen mit Unterzugsdecken vorgestellt, in denen die Decken, Trägersysteme und Stützen einbezogen wurden. In einem noch folgenden Beitrag werden dann Flachdeckensysteme und die Anschlüsse thematisiert.

Sustainability of steel and composite structures of office and administration buildings - Structural systems (part 2).
The following paper on the sustainability of structural systems of office and administration buildings is a sequel of the article [1]. In that paper, an overview on the AIF FOSTA Project P881 was given and the requirements resulting from the building and structural design as well as slab systems in steel and composite construction were described. After an overview on the standardization situation and assessment systems, the methods used in the research project to assess the environmental and economic performance of structural systems were explained. In addition, the paper discussed studies on the optimization of slab systems. The choice of the cross-section and the dimensioning of the building columns for persistent and transient design situations as well as for the case of fire considering sustainability criteria are the subject of the second part on the structural systems. Following this, the results of parametric studies to identify the optimal structural systems with downstand beams are presented, in which the slabs, beam systems and columns are included. Slim floor systems and connections are addressed in a remaining paper.

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Zandonini, Riccardo; Baldassino, Nadia; Freddi, Fabio Robustness of steel-concrete flooring systems - An experimental assessment Stahlbau 9/2014 608-613 Fachthemen

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Recently, the interest in the mitigation of the damages caused by accidental events increased significantly. The knowledge of loads transfer mechanisms from the damaged to the undamaged part of the structure is the key for developing adequate design strategies. Despite the potential important role of flooring systems, research of this subject is still limited. A European Research Project aims at achieving an insight into the case of steel-concrete composite frames with solid concrete slabs. Two geometrically different 3D composite sub-frames are subjected to the loss of an internal column. The sub-frames are a full-scale portion of 5 stories 3D frames. Equivalence between the sub-frames and the full-frames required a series of careful numerical analysis, which enabled definition of the boundary restraints of the specimens and of the loading sequence in the test. The present paper illustrates these preparatory studies and gives some preliminary information about the outcomes of the first test.

Robustheit von Verbunddecken - Eine experimentelle Bewertung.
In den letzten Jahren ist das Interesse an der Begrenzung von durch Unfälle bedingten Schäden gewachsen. Die Kenntnis der Lastübertragungsmechanismen von den beschädigten zu den unbeschädigten Tragwerksteilen ist der Schlüssel zur Entwicklung geeigneter Bemessungskonzepte. Trotz der wichtigen Erkenntnis über den Einfluss der Deckenwirkung stehen keine ausreichenden Forschungsergebnisse zu dieser Thematik zur Verfügung. In einem europäischen Forschungsprojekt werden Tragsysteme aus Verbundrahmen mit Stahlbetonplatten untersucht. Dabei werden zwei geometrisch unterschiedliche 3D-Versuchsrahmen auf die extreme Annahme eines Stützenausfalls untersucht. Die Versuchsrahmen sind vollmaßstäblich ausgebildet und repräsentieren den unteren Teil des Rahmentragwerks eines fünfstöckigen Gebäudes. Die Auflagerbedingungen und die Belastungssequenzen der Versuchsrahmen wurden durch zahlreiche numerische Untersuchungen ermittelt, um denjenigen des Rahmensystems vom Gebäude zu entsprechen. Der vorliegende Beitrag zeigt diese Vorstudien und berichtet über einige experimentelle Ergebnisse aus dem ersten Versuch.

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Rölle, Lars; Kuhlmann, Ulrike Vereinfachtes Bemessungsverfahren geschraubter teiltragfähiger Stahl- und Verbundknoten Stahlbau 9/2014 614-625 Fachthemen

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In DIN EN 1993-1-8 steht mit der Komponentenmethode ein Verfahren zur Bemessung von Anschlüssen zur Verfügung, dessen Möglichkeiten von der Praxis u. a. wegen der aufwändigen Herangehensweise zurzeit noch wenig genutzt werden. Es besteht mit der Methode die Chance, Eigenschaften der Anschlüsse wie Tragfähigkeit und Duktilität gezielt einzustellen. Allerdings fehlen zurzeit im Konzept noch bestimmte Duktilitätskriterien, auch werden hier für duktile Anschlüsse nicht alle Trageffekte berücksichtigt.
Das Entscheidende am Anschluss für die Duktilität und Tragfähigkeit ist das Zusammenspiel zwischen Stirnplatten- bzw. Stützenflanschtragfähigkeit und Schraubentragfähigkeit. Die Stirnplatte bzw. der Stützenflansch müssen dabei eine hohe Verformungskapazität bereithalten, um große Knotenrotationen zu ermöglichen und die Schrauben dürfen nicht vorzeitig versagen. Durch große Verformungen der Stirnplatte trägt diese nicht mehr nur über reine Biegetragwirkung ab, sondern zusätzlich über Membrantragwirkung. Die Tragfähigkeit der Stirnplatte ist dadurch deutlich größer als unter reiner Biegetragwirkung. Die Verformung der Stirnplatte verursacht allerdings eine zusätzliche Biege- und Querkraftbeanspruchung der Schrauben.
Das hier vorgestellte vereinfachte Bemessungsverfahren für geschraubte Stirnplattenanschlüsse ermittelt die Momententragfähigkeit des Anschlusses in Abhängigkeit von der mittels eines Knotenkorrekturfaktors modifizierten Schraubenzugtragfähigkeit und des inneren Hebelarms. Der Knotenkorrekturfaktor berücksichtigt dabei alle auf die ungestörte Schraubenzugtragfähigkeit ungünstig wirkenden Effekte am Anschluss. Des Weiteren wurde für das Verfahren ein Anwendungs- bzw. Gültigkeitsbereich erarbeitet, um die maßgebenden Komponenten am Anschluss zu steuern. Zur Sicherstellung der Duktilität des Anschlusses wurden zudem Duktilitätskriterien entwickelt. Mit Hilfe des neuen Bemessungsverfahrens können voll- und teiltragfähige Anschlüsse nun in wenigen Schritten mit ausreichender Duktilität und Tragfähigkeit dimensioniert werden.

Simplified design method for bolted partial-strength joints.
The component method in DIN EN 1993-1-8 is a tool for designing joints which is at the moment not adequately utilized in practice due among others to the complex design procedure. The method however offers the possibility to design joints for high resistance and ductility in a targeted way. But for ductile joints the method lacks more detailed ductility criteria and does not consider all carrying effects.
The decisive factor for the ductility and bearing capacity of the connection is the interaction between endplate capacity (or column flange capacity) and bolts capacity. The endplate and the column flange have to sustain a high deformation capacity to allow large joint rotations and the bolts should not fail prematurely. By large deformations the endplate does not only develop pure bending, but also membrane effects. The load capacity of the endplate is therefore higher than resulting from pure bending load effect. But the deformations of the endplate also cause additional bending and shearing of the bolts.
The simplified design method for bolted joints presented here determines the moment resistance of the joint based on the tensile capacity of the bolts modified by a connection correction factor and the inner lever arm. The connection correction factor considers all unfavorable effects on the pure tensile capacity of the bolts which might occur at the joint. Furthermore, an application range has been defined for the method to control the relevant components at the joint. To ensure sufficient ductility of the joint additional ductility criteria have been developed. The new design method can now be used to dimension full and partial-strength joints with high resistance and ductility in only a few calculation steps.

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Seminar zur Bemessung und Konstruktion von Stahlhochbauten und Aluminiumkonstruktionen Stahlbau 9/2014 625 Aktuell

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Blank, Lukas; Kern, Urs Neugestaltung und Überdachung des Bahnhofplatzes in Winterthur Stahlbau 9/2014 626-631 Fachthemen

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Im Zentrum der Stadt Winterthur wurde im Sommer 2013 der neu gestaltete Bahnhofplatz eröffnet. Eine flügelförmige Dachkonstruktion, exzentrisch auf einem Auflager abgestützt, überspannt die Wartestellen der örtlichen Busbetriebe und bildet das zentrale Gestaltungselement des urbanen Zentrums direkt am Eingang zur Winterthurer Altstadt. Die von den Architekten Stutz Bolt Partner entworfene Konstruktion aus Metall stellt eine außergewöhnliche Konstruktion dar, welche von den Planern und Unternehmungen ebenso außergewöhnliche Lösungen forderte. Durch intensive Zusammenarbeit aller Beteiligten und das gemeinsame Ziehen an einem Strick konnte die Überdachung in sehr hoher Präzision und kurzer Bauzeit erstellt werden.

Redesign and new roofing of the train station in Winterthur, Suisse.
In the summer of 2013 the redesigned square in front of the train station in Winterthur was reopened. An arrow-like canopy, eccentrically supported on one spatial column, spans over the bus terminals and forms the major architectural element in front of the entrance of the old town of Winterthur. The extraordinary metal construction, designed by Stutz Bolt Partner Architects, required extraordinary solutions from the designers and contractors. An intense collaboration of all parties involved and a clear collective sense of direction enabled this highly precise structure to be built in a short period of time.

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Baumann, Hans Jörg; Blümel, Steffen; Kälin, Andreas Gestaltung und Berechnung von Stahlkonstruktionen für Nachlaufinstallationen von Tunnelbohrmaschinen Stahlbau 9/2014 632-637 Fachthemen

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Nachlaufinstallationen von Tunnelbohrmaschinen werden grundsätzlich aus Stahl hergestellt. Die Berechnung und konstruktive Gestaltung erfolgt analog den Konstruktionen des Stahlhochbaus auf der Grundlage der EN 1993 oder entsprechender nationaler Normenwerke. Bei der Planung derartiger temporärer und bewegter Bauwerke sind jedoch eine Vielzahl von spezifischen konstruktiven Anforderungen aus der Nutzung und diverse statische Anforderungen hinsichtlich der Beanspruchung sowie der Modellbildung zu berücksichtigen. In diesem Aufsatz werden einige dieser Anforderungen vorgestellt und Lösungsvarianten für die Ausbildung des Tragsystems aufgezeigt.

Design and analysis of steel structures for back-up installations of tunnel boring machines.
Back-up installations of tunnel boring machines are generally made of steel structures. The analysis and structural design is analogous to the steel building constructions and has to be done on the basis of EN 1993 or equivalent national standards. However, for such temporary and moving structures a variety of specific design requirements due to use and various static requirements concerning loads and system modelling have to be taken into account. In this paper, some of these requirements as well as solutions for the design will be presented.

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WINDFORCE 2014: Korrosionsschutz mit Zink als Schlüsseltechnologie für Offshore-Windenergie Stahlbau 9/2014 637 Aktuell

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Mensinger, Martin; Hahn, Andreas; Zhang, Canghai Numerische Simulation von Verbundstützen im Brandfall Stahlbau 9/2014 638-645 Fachthemen

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Die weltweit verbreiteten, und teilweise auf recht vereinfachten Ansätzen basierenden Bemessungsverfahren für Verbundstützen im Brandfall, geben Anlass zu einem genauen Vergleich an konkreten Beispielen. Im Folgenden wird auf die numerische Untersuchung einer Verbundstütze mit ANSYS Workbench [1] eingegangen. Die Validierung stützt sich dabei hauptsächlich auf externe Versuchsergebnisse von Romero und Espinos [12]. Abschließend werden die numerischen Ergebnisse des kalibrierten FE-Modells mit Handrechenergebnissen auf Basis allgemein gültiger Verfahren und Normen, wie z. B. die hierzulande gültige DIN EN 1994-1-2 [16], verglichen.

Numerical simulation of composite columns in case of fire.
The design procedures used worldwide for composite columns in case of fire with partially simplified approaches provide impetus to an exact comparison on tangible examples. The numerical analysis of a composite column with ANSYS Workbench [1] is described in detail in this paper. The validation mainly relies on external test results of Romero and Espinos [12]. Finally, the numerical results are compared with generally applicable procedures, such as in DIN EN 1994-1-2 [16] which is the currently valid standard in Germany.

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Schaumann, Peter; Tabeling, Florian; Weisheim, Waldemar Erwärmungsverhalten dämmschichtbildender Brandschutzsysteme im Stahlbau - Numerische Simulationen unter Berücksichtigung des Aufschäumvorgangs Stahlbau 9/2014 646-651 Fachthemen

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Dämmschichtbildende Brandschutzsysteme ermöglichen es, die Attraktivität filigraner Stahltragwerke bei gleichzeitiger Gewährleistung der Feuerwiderstandsfähigkeit aufrecht zu erhalten. Das Hochtemperaturverhalten dieser Brandschutzsysteme ist bis heute jedoch nicht im Detail bekannt. Im vorliegenden Artikel werden daher numerische Simulationen unter expliziter Berücksichtigung des Aufschäumvorgangs dämmschichtbildender Brandschutzsysteme vorgestellt, um das Erwärmungsverhalten im Detail aufzuzeigen und somit einen Beitrag zum vertieften Verständnis hinsichtlich der thermischen Schutzwirkung dieser Brandschutzsysteme zu leisten. Dabei werden beschichtete Stahlplatten bei einer Ofentemperatur gemäß der Einheits-Temperaturzeitkurve untersucht. Eine Validierung des entwickelten numerischen Modells erfolgt anhand eigener Versuchsergebnisse. Somit wird erstmals die Möglichkeit eröffnet, das Hochtemperaturverhalten beschichteter Stahlbauteile realitätsnah zu simulieren und die Temperaturentwicklung im Stahl zu prognostizieren. Dies schafft insbesondere bei individuellen Fragestellungen im Brandschutzingenieurwesen hinsichtlich der Temperaturentwicklung in beschichteten Stahlbauteilen innovative Bewertungsmöglichkeiten.

Heating behaviour of intumescent coatings in steel constructions - Advanced numerical simulations taking the foaming process into account.
Intumescent coatings enable to sustain the attractiveness of filigree steel constructions and to ensure fire resistance at the same time. Since the high temperature behaviour of these fire protection systems is not known in detail yet, advanced numerical simulations by taking the foaming process of intumescent coatings into account are introduced in the present article. Hence, the heating behaviour is pointed out in detail to get a deeper understanding concerning the fire protection behaviour of intumescent coatings. For that reason, coated steel plates exposed to standard fire (ISO-834) are investigated. A validation of the developed numerical model is performed by comparing the calculated temperatures with own test results. For the first time, the opportunity is enabled to simulate and predict the high temperature behaviour of coated steel elements close to reality. This offers innovative possibilities to evaluate the steel temperature of construction elements individually in fire protection engineering.

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Ozaki, Fuminobu A study on a theoretical relationship between strain hardening of steel and plastic region length in a steel beam subjected to fire Stahlbau 9/2014 652-656 Fachthemen

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This paper presents a relationship between strain hardening of steel and plastic region length in a steel beam subjected to fire. A theoretical simple fire response analysis is proposed to investigate elasto-plastic behavior of the statically indeterminate heated beam. From observation of parametric calculations, it is clarified that large plastic region length in the beam, which is induced by the large strain hardening, is effective to avoiding strain concentration. This contributes to the robust attenuation of the thermal stress at the fire.

Theoretische Beziehung zwischen Verfestigung von Stahl und Länge der plastischen Zone von brandbeanspruchten Stahlträgern.
Die Veröffentlichung stellt die Beziehung zwischen der Verfestigung von Stahl und der Länge der plastischen Zone von Stahlträgern im Brandfall dar. Mit Hilfe eines analytischen Modells wird das elastisch-plastische Verhalten statisch unbestimmter Träger bei Erwärmung untersucht. Eine Parameterstudie zeigt, dass Dehnungskonzentrationen und hohe thermische Spannungen durch ausgedehnte plastische Zonen vermieden werden.

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Knobloch, Markus; Pauli, Jacqueline; Somaini, Diego; Frangi, Andrea Cross-sectional capacity and flexural buckling resistance under fire conditions - An experimental study Stahlbau 9/2014 657-667 Fachthemen

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This paper presents an experimental study on the cross-sectional capacity and flexural buckling resistance under fire conditions. Steady state stub and slender column tests were carried out at ambient and elevated temperatures on square and rectangular hollow sections as well as H-sections. In addition, transient state slender column tests were performed on H-section test specimens. The compressive load was applied centrically or eccentrically to the test specimens. The paper presents the testing programme, the geometry of the test specimens including initial geometrical imperfection measurements, elevated temperature material properties, test setup, the execution and the results of the stub and slender column tests.

Querschnitts- und Knickwiderstand im Brandfall - Experimentelle Untersuchungen.
Der Beitrag analysiert mit Hilfe experimenteller Methoden den Querschnitts- und Knickwiderstand im Brandfall. Die stationären Versuche zum Widerstand gedrungener und schlanker Stützen unter Druck- sowie kombinierter Druck- und Biegebeanspruchung bei Normaltemperatur und erhöhten Temperaturen wurden an Hohlprofilen sowie H-Querschnitten durchgeführt. Zusätzlich wurden schlanke Stützen unter transienten Versuchsbedingungen analysiert. Der Beitrag stellt das Versuchsprogramm, die Geometrie der Versuchskörper einschließlich geometrischer Imperfektionen, die Materialeigenschaften bei erhöhten Temperaturen, die Versuchseinrichtung sowie -durchführung und die Ergebnisse der Versuche zum Querschnitts- und Knickwiderstand dar.

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Schwartz, Joseph Zur Kompetenz des Bauingenieurs im architektonischen Gestaltungsprozess Stahlbau 9/2014 668-670 Berichte

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