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Autor(en) Titel Zeitschrift Ausgabe Seite Rubrik
Ummenhofer,, Thomas; Spannaus, Max; Steidl, Gerhard; Hölbling, Wolfram; Di Rosa, Vanessa Die Anwendung hochfester Feinkornbaustähle im konstruktiven Ingenieurbau Stahlbau 4/2013 236-245 Fachthemen

Kurzfassung

Durch die Verwendung hochfester Feinkornbaustähle können bei geeigneten Randbedingungen erhebliche finanzielle Vorteile und umweltschonende Effekte erzielt werden. Derzeit stehen Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen bis etwa 1300 MPa zur Verfügung, die im Stahlbau mit den bewährten Vorgehen bei Bemessung und Verarbeitung, beim Betrieb und Rückbau sowie beim Recycling wirtschaftlich eingesetzt werden können. Sie eröffnen neue Möglichkeiten zur Herstellung hoch beanspruchbarer Strukturen mit relativ geringem Gewicht. Tragwerke aus Stahl mit Streckgrenzen bis 700 MPa können auf der Grundlage des Eurocode 3 (EN 1993-1 und EN 1090) definierten Stand der Technik genutzt werden. Im vorliegenden Beitrag werden neben typischen Anwendungsbeispielen Hinweise zur Anwendung der hochfesten Feinkornbaustähle und Nachhaltigkeitsaspekte aufgezeigt.

The application of fine-grained structural steels in civil engineering.
Substantially financial benefits and environmentally friendly effects can be achieved when using high-strength fine-grained structural steels in an appropriate constructive design. In steel construction, fine-grained structural steels with yield strength up to 1300 MPa are presently available, that can be used with the traditional methods of steel construction for assessment, processing, operation, deconstruction and disposal. They open up new possibilities to manufacture extremely stress-resistant structures with a comparatively low weight. Steel structures with yield strength up to 700 MPa can be used on the basis of the current state of the art as described in the national technical approvals of Eurocode 3 (EN 1993-1 and EN 1090) through building control authorities. In addition to some typical examples of application, considerations for the application of extremely stress-resistant fine-grained structural steels and aspects of sustainability will be shown.

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Hamme, Ulrich; Henkel, Joachim Neue Konzepte im Leichtbau - Innovativer Teleskopausleger eines Mobilkrans Stahlbau 4/2013 246-249 Fachthemen

Kurzfassung

Mobilkrane sind unersetzliche Helfer für die Bauwirtschaft und Industrie. Sie haben gegenüber anderen Krangruppen den Vorteil mobil zu sein und können somit sehr flexibel für unterschiedlichste Hubarbeiten eingesetzt werden. In der Regel beschränkt der Gesetzgeber die maximal zulässigen Achslasten eines Mobilkrans auf 12 t. Die Entwicklungsabteilung eines Mobilkranherstellers muss sich der Herausforderung stellen.
Ein Mobilkran soll bei geringstem Eigengewicht möglichst schnell eine große Last in eine große Höhe heben. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, finden insbesondere im Teleskopausleger Feinkornbaustähle bis zu einer Streckgrenze von 1100 MPa Verwendung. Die hohe Festigkeit dieser schweißbaren Feinkornbaustähle ermöglicht es dem Kranbauer, sehr dünnwandige und leichte Auslegerstrukturen zu entwickeln. Die magische Grenze von 100 m Gesamtlänge bei einem komplett ausgefahrenen Teleskopausleger wurde durch den Einsatz dieser Stähle erreicht. Die dünnwandige Stahlstruktur eines Teleskopauslegers stellt wegen der Stabilitätsgefahr jedoch besondere Anforderungen an die Berechnung und Fertigung.

New concepts in lightweigth structures - Innovative telescopic boom of a mobile crane.
Mobile cranes are irreplaceable instruments for the building sector and industry. Compared to other crane groups, they have the advantage to be mobile and therefore to be used very flexibly for various lifting works. Normally, legislation limits allowable axle loads of a mobile crane to a maximum of 12 tons. Each development department of a mobile crane manufacturer has to meet the following challenge.
A mobile crane with minimum dead load must be able to lift heavy loads to considerable heights as quickly and safely as possible. In order to meet this demand, fine grained steels up to a yield point of 1100 Mpa are used in particular for telescopic booms.
The high structural strength of these weldable fine grained steels allows the crane manufacturer to develop very thin and lightweight boom structures. The use of these steels enables a magic limit of 100m in total length for a fully extended telescopic boom. Due to structural stability risk, however, a thin-walled steel structure of a telescopic boom sets particular demands on calculation and production.

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Feldmann, Markus; Eichler, Björn; Schaffrath, Simon; Stötzel, Jörg Ermüdungsfestigkeitsnachweise für den Kranbau nach verschiedenen Regelwerken Stahlbau 4/2013 250-263 Fachthemen

Kurzfassung

Derzeit werden die Nachweise gegen Werkstoffermüdung in der Regel auf Grundlage von Nennspannungen mit zulässigen Spannungsschwingbreiten geführt, welche dann den in Wöhlerversuchen ermittelten Schädigungslinien gegenübergestellt werden. Die in den einschlägigen Normenwerken enthaltenden Kerbfallkataloge beruhen jedoch auf unterschiedlichen Sicherheitsbetrachtungen, so dass die ausgewiesenen Ermüdungsfestigkeiten der einzelnen Regelwerke nicht ohne weiteres vergleichbar sind. Am Beispiel der für den bauaufsichtlichen Bereich gültigen Normen (Eurocode 3, DIN 4132) und der maschinenbauspezifischen Normen (DIN 15018-1, DIN EN 13001-3-1, FEM 1.001) werden die Grundprinzipien dieser Regelwerke gegenübergestellt und wesentliche Unterschiede aufgezeigt. Insbesondere ist hier die Sonderstellung der unlängst zurückgezogenen DIN 15018-1 zu erwähnen, die zum einen maximal zulässige Spannungen und keine Doppelamplituden im Nachweisformat berücksichtigt und bei der die Ermüdungsbemessung unter expliziter Berücksichtigung der Mittelspannung durchgeführt wird. Die im Maschinenbau häufig herangezogenen Richtlinien des International Institute of Welding (IIW) und des Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. (FKM) sind ebenfalls Gegenstand dieser Betrachtung.

Fatigue assessment in crane construction according to various design standards.
Currently, material fatigue assessment is based on nominal stresses using allowable stress ranges that are compared to damage lines that are determined by Wöhler fatigue tests. However, the detail categories of the various standards are based on different safety approaches. Thus the corresponding fatigue strength classes of the different rules are not fully comparable. Based on the standards related to the building authorities (Eurocode 3, DIN 4132) and the mechanical engineering specific standards (DIN 15018-1, DIN EN 13001-3-1, FEM 1.001) the basic principles of these rules are demonstrated and relevant differences are pointed out. Note the exceptional position of the recently withdrawn DIN 15018-1 that uses maximal allowable stresses and no double amplitudes in the verification concept and where the fatigue assessment is carried out by considering mean stresses explicitly. The guidelines of the IIW and the FKM, also frequently used in mechanical engineering, are covered in this reflection as well.

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Umwelt-Produktdeklaration für feuerverzinkte Baustähle in Arbeit Stahlbau 4/2013 263 Aktuell

Kurzfassung

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Eiwan, Christoph; Fischl, Andreas; Bucak, Ömer; Seeßelberg, Christoph Beanspruchungskollektive von Turmdrehkranen Stahlbau 4/2013 264-269 Fachthemen

Kurzfassung

Um im internationalen Wettbewerb konkurrenzfähig zu bleiben, müssen Hersteller bereits bei der Bemessung von Turmdrehkranen innovativ arbeiten. Die Bemessung von Turmdrehkranen erfolgt dabei auf dem schmalen Grat zwischen Wirtschaftlichkeit und Sicherheit. Für den Betriebsfestigkeitsnachweis wie auch den statischen Festigkeitsnachweis von Turmdrehkranen ist es daher wichtig, genaue Kenntnisse der Einsatzbedingungen und des Betriebsverhaltens der Krane zu erhalten.

Load spectras of tower cranes.
To remain competitive in international competition, manufacturers already have to work innovatively when designing tower cranes. The design of tower cranes is carried out on the thin line between profitability and safety. For the fatigue design, as well as the static strength analysis of tower cranes, it is important to obtain accurate knowledge of the working conditions and the operational performance of the cranes.

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Herion, Stefan; Ummenhofer, Thomas; Hrabowski, Jennifer Ermüdungsverhalten kranspezifischer Kerbdetails - Untersuchungen im Kurzzeitfestigkeitsbereich Stahlbau 4/2013 270-281 Fachthemen

Kurzfassung

Die im Folgenden vorgestellten Ergebnisse experimenteller Untersuchungen sind Teil des nunmehr vierten Forschungsvorhabens, FOSTA P778 [1], das aus der Arbeitsgruppe “Krankerbdetails“ hervorgegangen ist. Die Arbeiten sind eine Fortführung der Projekte P293, P512 und LIFTHIGH sowie REFRESH ([2] bis [5]), die ausgewählte Details im Lastwechselbereich von ca. 40000 bis 5 Millionen Lastwechseln behandelten. Um die Wirtschaftlichkeit von Krankonstruktionen weiter erhöhen zu können, müssen auch stärkere Hubvorgänge nachweisbar sein, die noch höhere Beanspruchungen in der Konstruktion hervorrufen und damit zu geringeren Lebensdauern bzw. Lastwechselzahlen als in den bisherigen Untersuchungen führen. Dementsprechend wurde für die beiden typischen Kerbdetails - aufgeschweißte Längssteife und - querbelastete Stumpfnaht der Lastwechselbereich zwischen 10000 und 40000 Lastwechseln (Low Cycle Fatigue LCF) untersucht. Damit soll geklärt werden, ob und bis zu welcher Beanspruchung bzw. Lastwechselzahl die schon vorhandenen Wöhlerlinien linear in diesen LCF-Bereich verlängert werden können. Untersuchungen wurden an Details aus den hochfesten Stahlsorten S690QL und S960QL sowie für die Stumpfnahtverbindungen zusätzlich aus S1100QL und S1300QL durchgeführt.

Fatigue behaviour of crane specific notch details - Investigations on low cycle fatigue.
The following experimental investigations are part of the forth research project (FOSTA P778 [1]) which is initiated by the working group “Krankerbdetails” (working group on notch details in crane structures). They are an extension of the work carried out in projects P293, P512, LIFTHIGH and REFRESH ([2] to [5]) on specific notch details in the fatigue range of 40.000 to 5 million load cycles. To raise the economic efficiency, crane structures need to be designed also for higher loads respectively for a fatigue range below the load cycles investigated so far. Therefore, the two common notch details - longitudinal stiffener and - transverse loaded butt weld have been investigated in the fatigue range between 10.000 and 40.000 load cycles (LCF low cycle fatigue). For this reason, it will be determined if it is possible to extend the existing Wöhler lines into this range, and if so, up to which load this can be done. These investigations are carried out for high strength steels S690QL and S960QL, butt welded joints of steel grades S1100QL and S1300QL are additionally investigated.

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Rege Teilnahme beim Deutschen Ingenieurpreis Straße und Verkehr Stahlbau 4/2013 281 Aktuell

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Telljohann, Gerd; Grave, Markus; Neher, Michael Erhöhung der Lebensdauer geschweißter Bauteile durch Einsatz höherfrequenter Hämmerverfahren Stahlbau 4/2013 282-288 Fachthemen

Kurzfassung

Die Lebensdauerverlängerung bestehender Stahlkonstruktionen sowie die Entwicklung gewichtsoptimierter Neukonstruktionen gewinnen ökonomisch und ökologisch zunehmend an Bedeutung. Unter Ermüdungsbeanspruchung wird die Betriebsfestigkeit und Lebensdauer geschweißter Stahlkonstruktionen in vielen Fällen durch die Schweißnähte limitiert. Die gezielte Nachbehandlung der Übergänge durch Schleifen, Strahlen oder Hämmern kann die Lebensdauer oftmals erheblich steigern. Wie eine Vielzahl von aktuellen nationalen und internationalen Forschungsergebnissen ([1] bis [16]) und Anwendungsfälle in der Praxis zeigen, stellen Schweißnahtnachbehandlungen mittels hochfrequentem Hämmern eine geeignete Maßnahme zur Verlängerung der Restlebensdauer bestehender Anlagen sowie zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit neuer Konstruktionen dar. Das High-Frequency-Impact-Treatment (HiFIT)-Verfahren ist ein solches hochfrequentes Hämmerverfahren.

Increase of the fatigue life of welded components by application of high frequency peening procedures.
The extension of fatigue life of existing steel structures as well as the development of weight-optimized designs of new structures gain in importance with regard to economy and ecology. In many cases, the strength and lifetime of steel structures is limited by the welds under fatigue stress. The systematic post-weld-treatment of the transitions by grinding, blasting or peening is sufficient to improve the fatigue lifetime significantly. As multiple results of national and international researches ([1] to [16]) and applications in practice show, post-weld-treatment using high frequency peening is a sufficient method to rise the lifetime of existing constructions and to increase the fatigue strength of new designs. The High-Frequency-Impact-Treatment-Procedure briefly HiFIT-Method is such a high frequency peening procedure.

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Führungswechsel in den Geschäftsführungen von DVS und GSI Stahlbau 4/2013 288 Aktuell

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Feldmann, Markus; Eichler, Björn; Boos, Bernd; Henkel, Joachim; Mack, Benjamin Modellierungsvarianten und Empfehlungen bei der Ermittlung von Struktur- und Kerbspannungen auf Basis Finiter Element-Berechnungen Stahlbau 4/2013 289-301 Fachthemen

Kurzfassung

Bei Einsatz von hochfesten Baustählen im Kran- und Brückenbau gewinnen Betriebsfestigkeitsuntersuchungen zunehmend an Bedeutung. Während beispielsweise im Offshore-Sektor die Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Bauteilen mittels numerischer Methoden etabliert ist, werden Finite-Element-Berechnungen zur Bestimmung von Struktur- bzw. Kerbspannungen im Bauwesen oder auch im Kranbau seltener herangezogen. Hier dominierten bisher Nennspannungskonzepte mit einer Vielzahl an Kerbdetails. Mittlerweile weisen jedoch bereits gängige Computersysteme Leistungsressourcen auf, mit denen auch komplexeste Geometrien mit angemessenem Rechenaufwand simuliert werden können. Anhand zweier einfacher Beispiele (Stumpfstoß, Längssteife) werden wesentliche Anforderungen an das FE-Modell und die maßgeblichen Modellierungsparameter unter Berücksichtigung von IIW-Empfehlungen aufgezeigt. Insbesondere wird dabei auf die Vernetzung und die Elementanforderungen eingegangen. Für geschweißte Stumpfstoßverbindungen wurden darüber hinaus aus umfangreichen Parameteruntersuchungen Näherungsformeln zur Berechnung von Kerbformzahlen abgeleitet.

Modeling variations and recommendations for the evaluation of structural and notch stresses based on finite element simulations.
Structural durability analyses become increasingly important when using high strength structural steels in crane- and bridge construction. While the numerical based assessment of the fatigue behavior is established in the offshore-sector, finite element computations for the derivation of structural and notch stresses are rarely used in civil engineering and in crane construction. Nominal stress concepts with a variety of notch details are dominating here until now. However, in the meantime common computer systems exhibit acceptable capabilities that allow for the simulation of the most complex geometries with reasonable efforts. Two simple examples (butt joint, longitudinal attachment) will demonstrate the essential requirements of the FE-model and the relevant model parameters by taking the IIW-recommendations in consideration. In particular, meshing details and element specifications are addressed. Furthermore, approximation formulas derived from parametric studies have been developed for the estimation of notch stress concentration factors for welded butt joints.

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Bahnhof Nördlingen vandalismussicher vor Korrosion geschützt Stahlbau 4/2013 301 Aktuell

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Moeller, Dirk P. Kran- und Baumaschinenmuseum: Von der Idee zur Wirklichkeit Stahlbau 4/2013 302-308 Berichte

Kurzfassung

Im Zusammenhang mit der Planung der vorliegenden Ausgabe nahm der Chefredakteur von STAHLBAU, Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer, Kontakt mit der AG Kran- und Baumaschinenmuseum e.V. auf und bat Herrn Dirk P. Moeller um eine Schilderung der Entstehungsgeschichte des Kran- und Baumaschinenmuseums (KBM) aus persönlicher Sicht.

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Trommer, Gerd Schweißen auf der Baustelle Stahlbau 4/2013 309-312 Berichte

Kurzfassung

Schweißer und ihre Tätigkeit auf Baustellen stellen spezifische Anforderungen an ihr Werkzeug. Moderne, dem aktuellen Stand der Technik entsprechende Stromquellen erfüllen sie umfassend. Beispielhaft dafür steht ein Elektroden- und WIG-DC-Schweißsystem der 150-A-Klasse. Seine Leistungsmerkmale und sein Anwendungsspektrum bilden eine gelungene Verbindung aus Technik, Qualität, Wirtschaftlichkeit und Bedienerfreundlichkeit.

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Wang, Yingliang; Wang, Zijian; Weiß, Xing; Qiang, Shizhong Test and finite element analysis of gusset plate anchorage for cable-stayed bridges Stahlbau 4/2013 313-321 Berichte

Kurzfassung

Gusset plate anchorage devices are widely used in long-span cable-stayed bridges with steel girders because the force in the cable can be transferred directly to the main girder via the gusset plate, which is very convenient for inspection and maintenance. The disadvantage is the severe stress concentration between gusset plate and steel tube, and the cruciform joint between gusset plate, top flange and web of main girder. This paper presents the static analysis of and experimental research into a gusset plate anchorage device. The magnitude and stress distribution of each load case were analysed very carefully, and the stress history of typical points was also monitored to indicate the structural behaviour. Under the load of the maximum design cable force, the anchorage device exhibits linear elastic behaviour on the whole. The von Mises stress at some monitored points reaches the yield stress when the load is 1.28 times the maximum design cable force. Ultrasonic inspection of the test model revealed no strength cracking or plate buckling, which indicates that the safety margin of the anchorage device is sufficient and complies with the requirements of bridge design code. By comparing calculations and test results it could be proved that FEM can be utilized for the structural analysis of gusset plate anchorage devices and that the calculation accuracy exceeds 70 % for most monitored points.

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Nachhaltigkeitskonferenz "sb13 munich" Stahlbau 4/2013 321 Aktuell

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Kurrer, Karl-Eugen Turmdrehkrane. 100 Jahre auf Baustellen in aller Welt. Von Bergerhoff, St., Kessel, H.-G., Meyer, P.: Stahlbau 4/2013 322 Rezensionen

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Ummenhofer, Thomas Helmut Saal 70 Jahre Stahlbau 4/2013 322-323 Persönliches

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Bißwurm, Axel; Deuchler, Frank; Egner, Ralf; Hummel, Arnold; Seiler , Josef Dietmar H. Maier 60 Jahre Stahlbau 4/2013 323 Persönliches

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Termine: Stahlbau 4/2013 Stahlbau 4/2013 324 Termine

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Content: Steel Construction 4/2013 Steel Construction 4/2013 Content

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Greiner, Richard High strength steels for hydropower plants - a conference bringing together specialists from many disciplines Steel Construction 4/2013 247-248 Editorial

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Stering, Paul; Mayrhuber, Josef; Cerjak, Horst Steel pressure shaft linings for hydropower plants - developments in recent VERBUND projects in Austria Steel Construction 4/2013 249-256 Articles

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Blast furnace 9 in Duisburg back into operation Steel Construction 4/2013 256 News

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Hammer, Andreas; Bonapace, Paul; Maldet, Rainer; Schüller, Oswin The renewal of the pressure shaft for the Kaunertal high-head hydropower plant in Austria Steel Construction 4/2013 257-264 Articles

Kurzfassung

A new steel-lined pressure shaft and surge tank are being constructed for the existing Kaunertal high-head hydropower plant. The inclined shaft with a diameter of 4.3 m is approx. 1430 m long and is designed for a pressure head of 100 bar. The steel lining is fully embedded and installed inside the precast concrete segmental lining, which was earlier erected as the tunnelling work progressed. Steel design criteria take into account that the internal pressure is shared between the pipe steel and the rock mass according to the stiffness ratio of lining and rock mass.
To support the development of steel lining design and material specifications prior to award of contract, the permissible steel strength vs. ductility was investigated together with the compatibility between pipe material and welding material and the brittle fracture behaviour. In particular, the high-performance steel and welding materials require a detailed fracture mechanics analysis to establish whether selected materials fit project requirements. Extensive tests were carried out on sample pipes - partly on a full-size model - by the bidders to select the steel and welding materials. An analysis of the tests revealed interesting results and dependencies on material strength, welding process, filler material and other parameters.
An overview of the project, which is being implemented between 2012 and 2015, the design criteria for the steel-lined shaft and the material specification are presented in this paper.

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Cerjak, Horst; Enzinger, Norbert; Pudar, Milan Development, experience and qualification of steel grades for hydropower conduits Steel Construction 4/2013 265-270 Articles

Kurzfassung

In this contribution the historical development of materials and applied welding procedures in the field of hydropower plant shafts and penstocks is summarized. Based on the experiences and failure cases observed in the past in combination with modern methods, a best practice solution for the qualification of materials and processes is proposed. Additionally to weldability based on strength and toughness, fracture mechanics, fatigue behaviour and stress corrosion sensitivity have to be considered. All these measures have to be validated by application of related advanced NDT processes.

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