Nominated for the Bernt Johansson Outstanding Paper Awards at Nordic Steel 2019
The “column web panel in shear” is known to be a key component in the design of steel and steel-concrete composite joints as it can provide a reserve of ductility at the joint when activated and appropriately designed. Therefore, its behaviour has been studied for years and was thought to have been fully understood. However, some recent research projects have demonstrated that, in many cases, the simple analytical model proposed in Eurocode 3, Part 1-8, significantly overestimates the actual resistance of this component. In this context, this paper will look at the first results of investigations into that problem conducted at Liège University. In particular, beam-to-column welded joints have been studied in order to: i) highlight the aforementioned problem through comparisons between existing experimental results and Eurocode 3 predictions, ii) develop a sophisticated finite element model using the Abaqus© software, iii) validate this FE model using existing experimental results and iv) develop an extensive parametric study in order to highlight the key parameters governing the resistance capacity of the component studied. Based on the investigations conducted, the final goal consists of providing a new analytical formulation that is able to predict more accurately the shear strength of the column web panel.

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Industrial storage operators use not only new pallet racking systems, but also old ones for which certification documents possibly do not exist. In order to check the carrying capacity of such racks, in addition to component tests, full-scale experimental tests were carried out on complete structures to help the development of reliable numerical models. The racks were subjected to vertical and pushover loads in the laboratory using an improved version of the base plates to achieve fixed support conditions. Vertical loading was imposed by filling tanks with water, an operation that was activated and controlled through an innovative hydraulic network specifically designed for this purpose. During the vertical loading tests, a moderate earthquake took place near the experimental facility and this influenced the rack behaviour positively. The spine brace was too flexible in the out-of-plane direction and did not participate in the resistance to lateral forces. Distortional buckling of the columns was observed at high lateral loads. The experimental tests allowed the calculation of conservative values for the behaviour factor q.

When ascertaining the effective widths of class 1 and 2 composite girders, it is claimed that at ULS, Eurocode 4 procedures give highly conservative results. A new approach to the problem is proposed in which the strain limitation values are introduced after deriving a new formula (graphically presented) with the intention of replacing the existing one. It turns out that the new effective width is significantly larger. Such a result leads to some advantages in reinforcement distribution in the support areas of continuous girders. It might also lead to some savings in reinforcing and structural steel. This is demonstrated by an example. Another example shows a situation in which the rough application of Eurocode 4 may produce a design with a lack of reliability for some of the bridge superstructure elements. The results obtained may also be useful for situations where a structure with composite girders already in service has to be redesigned for increased loads.

ECCS News: ECCS R&D activities
ECCS TCs activities
Joint action with ECCREDI partners
European Steel Day 2019 Brussels, 26 June 2019 Transitioning to the future of EU industry
News from ECCS members
Talking with: Sir Philippe Samyn
Bauhaus, Modernism and the Contribution of Engineers: bauhausTWINS - an installation by zukunfsgeraeusche
News: Steel Construction achieves first CiteScore value
Congress Advancements for Metal Buildings 14/15 October in Marseille
Book review: Kurrer, K.-E.: The History of the Theory of Structures: Searching for Equilibrium.
PHD-Thesis: Design Guidelines for highly glazed office buildings in steel composite construction developed by using dynamic thermal simulations, optimisation methods and life cycle assessment

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In Hilden wurde auf dem Gelände der Waldkaserne der Bundeswehr ein neuer Musik-Campus aus einem Ausbildungsgebäude mit Orchestersälen, Proberäumen und einem Unterkunftsgebäude errichtet, siehe Meldung S. 139. Bis zu 140 angehende Orchestermusiker werden hier ausgebildet. Der Campus wurde durch hks I architekten, Aachen errichtet. Die Beratung und Planung der Raumakustik, des Schallschutzes und der Bauphysik wurde von GRANER + PARTNER Ingenieure, Bergisch Gladbach durchgeführt. (© Foto: Jörg Hempel)

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Einer der Kernpunkte des Europäischen Gerichtshof EuGH-Urteils vom Oktober 2014 war die für bestimmte Mineralwolle-Dämmstoffe geforderte nationale allgemeine bauaufsichtliche Zulassung zum Nachweis, dass der Dämmstoff “nicht glimmt”. Inzwischen existiert ein europäisches Prüfverfahren zum Schwel- und Glimmverhalten. Mit diesem kann nach der Prioritätenliste des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) der Nachweis geführt werden, dass ein Bauprodukt nicht glimmt. Der Aufsatz erläutert die Hintergründe des Glimmnachweises, das europäische Verfahren, die voraussichtliche zukünftige Entwicklung und die Folgen für die Planer und Verwender der Bauprodukte.

Backgrounds for demonstrating the glowing behaviour of certain building materials.
One of the key points of the ECJ ruling of October 2014 was the national general building approval required for certain mineral wool insulating materials to prove that the insulating material shows “no glowing combustion”. In the meantime, a European test method for smouldering and glowing combustion behaviour has been developed. According to DIBt's list of priorities, this can be used to prove that a building product does not smoulder. The article explains the background of the glow detection, the European test method, the expected future development and the consequences for planners and users of construction products.

In der vorliegenden Studie wurde eine Gittersensitivitätsstudie für ein Brandszenario in einem Raum mit Verbindung zu einem Atrium mit drei verschiedenen CFD-Modellen durchgeführt. Bei den 3 CFD-Modellen handelt es sich um den Open-Source Code FDS, den kommerziellen Strömungslöser CFX aus der ANSYS Suite sowie dem Brandsimulationsprogramm KOBRA 3D. Der Fokus bei den numerischen Berechnungen lag dabei auf der Untersuchung der Gittersensitivität, daher wurden gleiche oder ähnliche Ansätze zur Modellierung physikalischer Brandphänomene wie Turbulenz, Wärmestrahlung, Speziesumwandlung etc. gewählt. Die Auswertung der Daten erfolgte für physikalische Größen wie Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten an definierten Messpositionen im Strömungsraum.
Für brandinduzierte Auftriebsströmungen, kann zur Bewertung der Gitterweite, das Verhältnis R* zwischen dem charakteristischen Branddurchmesser D* und der Gitterweite verwendet werden. Aus der Berechnung der charakteristischen Auflösung R* für das gegebene Beispiel zeigt sich, dass eine Gitterweite mit einer Kantenlänge von 5 cm eine sehr feine Auflösung der Brandfläche darstellt. Bei charakteristischen Auflösungen R* größer als 10 verändert sich bei Berechnung mit CFX (R* = 10 bzw. 20) das Ergebnis nur noch mit Unterschieden deutlich kleiner als 5% für berechnete Temperaturen in einem Atrium.

Influence of grid width on the results of fire simulation models - Application: Atrium.
In the present study, a grid sensitivity study for a fire scenario in a room connected to an atrium was performed using three different CFD models. The 3 CFD models are the open source code FDS, the commercial flow solver CFX from the ANSYS Suite and the fire simulation program KOBRA 3D. The focus of the numerical calculations was on the investigation of the grid sensitivity, therefore the same or similar approaches for the modelling of physical fire phenomena such as turbulence, heat radiation, species conversion etc. were chosen. The data were evaluated for physical quantities such as temperatures and flow velocities at defined measuring positions in the flow space.
For fire induced buoyancy flows, the ratio R* between the characteristic fire diameter D* and the grid width can be used to evaluate the grid width of the flow field. The calculation of the characteristic resolution R* for the given example shows that a grid width with an edge length of 5 cm represents a very fine resolution of the fire area. With characteristic resolutions R* greater than 10, the result only changes with differences significantly smaller than 5 % for calculated temperatures in an atrium when calculated with CFX (R* = 10 or 20).

Die Speicherung von Energie ist in der Wärmeversorgung von Gebäuden ein lange bekanntes Prinzip zur Sicherstellung optimaler Effizienz und bei der Einbeziehung erneuerbarer Energie eine Notwendigkeit. Eine neue Form des Eisspeichers als erdvergrabenes Wasserreservoir ist in den letzten Jahren vermehrt zum Einsatz gekommen. Da in vielen Fällen Unklarheit über die möglichen Energieflüsse bei der Beladung und bei der Entladung herrschen, sollen hier die Wärmeübertragungsbedingungen des Entzugswärmeübertragers im Eispeicher und die Wärmegewinne aus dem Erdreich diskutiert werden.

Heat transfer in ice storage and energy gains from the soil.
Storage of energy is a well-established principle in the heat supply of buildings for ensuring optimal efficiency and a necessity for the inclusion of renewable energy. A new form of ice storage as a buried water reservoir has been increasingly used in recent years. Since in many cases there is uncertainty about the possible energy flows during loading and unloading, the heat transfer conditions of the withdrawal heat exchanger in the ice storage and the heat gains from the soil are to be discussed here.

Ein Gebäude verliert einen nicht zu vernachlässigenden Teil seiner Wärme über die erdberührten Bauteile. Diese Wärmeverluste sind zwar nicht so groß wie jene von den Bauteilen, die an Außenluft angrenzen, dennoch spielen sie eine wichtige Rolle bei der Ermittlung des Gesamtwärmverlustes eines Gebäudes. Der Wärmestrom, der von den beheizten Bereichen über die erdberührten Bauteile zur Außenluft fließt, erfährt eine Dämpfung. Den wesentlichen Einfluss auf diese Dämpfung hat die dämmende und speichernde Wirkung des Erdreiches. Deswegen treten zeitliche Verzögerungen auf. Es ist von großer Bedeutung, diese Einflüsse bei der Berechnung des Wärmestromes von erdberührten Bauteilen zu berücksichtigen. Ziel dieser Untersuchung ist, die Ergebnisse der Berechnung von Wärmeverlusten über das Erdreich nach EN ISO 13370 mit jenen aus zwei- und dreidimensionalen Simulationen zu vergleichen. Die Wärmeverluste für die indirekte Methode mit yg-Werten nach EN ISO 13370 wurden einerseits anhand von Monatsmitteltemperaturen mit den Formeln, anderseits unter Verwendung sinusförmiger Temperaturschwankung und mit Hilfe von zweidimensionalen Wärmebrückenprogrammen berechnet. Drei verschiedene Anwendungsbereiche wurden untersucht und analysiert: nicht unterkellert, konditionierter Keller und unkonditionierter Keller. Weiterhin wurden für diese Systeme unterschiedliche Bauteilaufbauten definiert. Mit dieser Betrachtungsweise wurden die Einflüsse der wärmetechnischen Qualität der erdberührten Bauteile auf die Wärmeverluste analysiert. Außerdem wurden die Sockeldetails der nicht unterkellerten Systeme in unterschiedlichen Varianten untersucht, um den wesentlichen Einfluss der Einbausituation auf die Wärmeverluste festzustellen.

Different calculation methods for determining the heat flow of earth-contacting components.
A building loses a not insignificant part of its heat through over the earth-coupled elements. Although these heat losses of are not as enormous as those of the elements that are in contact with the outside air, they still play an important role in determining the total heat loss of a building. The heat flow, which flows from the heated areas via the earth-coupled elements to the outside air, undergoes damping. The main influence on this damping is the large thermal inertia of the ground. That is why the time delays occur. It is very important to consider these influences when calculating the heat flow of earth-coupled elements. In this study, the results of the calculation of heat losses to the ground according to EN ISO 13370 are compared with two- and three-dimensional simulations. The heat losses for the indirect method with yg-values according to EN ISO 13370 were calculated on the one hand based on median monthly temperatures with the formulas, on the other hand using sinusoidal variations in temperature and with the aid of a two-dimensional thermal bridge programs. Three different applications were examined and analyzed: bottom slab, conditioned basement and unconditioned basement. Furthermore, different component structures were defined for these systems. With this approach, the effects of the thermal quality of the earth-coupled elements on the heat losses were analyzed. In addition, the base details of the systems were examined in different variants to determine the major influence of the installation situation on the heat losses.

Zur Erfassung von thermischen Umgebungsparametern wurde die Behaglichkeitsmessstation CoMoS (engl. Comfort Monitoring Station) entwickelt. Ziel der Entwicklung war ein kostengünstiges System mit gleichzeitig hoher Messgenauigkeit zum flächendeckenden Einsatz in Gebäuden. Diese Vorgabe wurde durch einen Aufbau erzielt, der auf kompakten, integrierten Sensoren für Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, mittels Schwarzkugel gemessener Globe-Temperatur und Luftgeschwindigkeit basiert.
Eine individuelle Kalibrierung aller Sensoren bezogen auf ein Referenzgerät ermöglichte eine Minimierung von Messabweichungen und damit eine hohe Vergleichbarkeit einzelner Messstationen untereinander. Dabei zeigten Kalibrier- und Vergleichsmessungen sehr gute Ergebnisse für die Messgrößen Lufttemperatur, Luftfeuchte und Globe-Temperatur, wohingegen die Luftgeschwindigkeit nur mit einer für den Einsatzzweck ausreichenden Genauigkeit erfasst werden kann. In einem Feldtest wurde nach Abschluss der Kalibrierung und Evaluation die Funktionsfähigkeit des Systems unter realen Umgebungsbedingungen belegt. Die aus der Entwicklung hervorgegangenen Ergebnisse wurden über diesen Beitrag hinaus in Form einer detaillierten Aufbauanleitung einschließlich der zugrunde liegenden Programmierung und der Kalibrierfunktionen online veröffentlicht, siehe Living Lab smart.

Comfort monitoring - comprehensive and cost-effective with the sensor station CoMoS.
The Comfort Monitoring Station CoMoS has been developed to record ambient conditions in indoor environments. The aim of the development was a cost-effective yet accurate system for comprehensive use in buildings. The requirement was met through a design based on compact, integrated sensors for air temperature, relative humidity, globe temperature, and air velocity.
An individual calibration of all sensors in relation to a reference device resulted in a minimization of measurement deviations and thus a high comparability of individual sensor stations. Calibration and evaluation measurements showed very good results for the readings of air temperature, relative humidity, and globe temperature, whereas the air velocity can only be measured with adequate accuracy for the application. After calibration and evaluation, the functionality of the system was proven under actual environmental conditions in a field test. In addition to this article, the results of the development have been published online in the form of detailed assembly instructions including source code and calibration functions, see Living Lab smart.

Im vorliegenden Aufsatz wird eine neue Methode zur ökonomischen Bewertung von Bauwerksbegrünung vorgestellt. Aufbauend auf bereits publizierten ökonomischen Analysen wird hier auf eine in diesem Bereich bisher unbeachtete Berechnungsmethode verwiesen, die derzeit meist in der Energiewirtschaft Anwendung findet. In dieser Methode werden die Gestehungskosten ermittelt. Erstmalig werden die Kühlgestehungskosten einer südseitigen begrünten Fassade berechnet. Dabei wirken sich drei voneinander unabhängige Parameter auf die Kühlgestehungskosten aus: die Verdunstungsleistung der begrünten Fassade, die Gesamtkosten für das Begrünungssystem und die Anzahl der Sommertage. Demnach beeinflussen unter anderen die Bauart, die Bepflanzung, die Lebenszykluskosten sowie der Standort der Fassadenbegrünung die Höhe der Kühlgestehungskosten. Das Ergebnis dieser Beispielberechnungen für den Standort Wien zeigt, dass das derartige Kühlen der Umgebung 0, 80 /kWh entzogene Wärmeenergie kostet. Diese Art der Kühlung kann dem Urban Heat Island (UHI)-Effekt entgegenwirken.

Calculation of the cooling production costs of façade-bound greening systems in urban areas.
This paper presents a new method for the economic valuation of a building's greenery. Based on already published economic analyses, this article refers to a calculation method which has not been considered in this area up to now and which is currently mostly used in the energy industry. In this method the production costs are determined. For the first time, the cooling production costs of a south-facing green façade are calculated. Three independent parameters affect these cooling production costs: the evaporation capacity of the green façade, the total costs for the green system and the number of summer days. Accordingly, the type of construction, the planting, the life cycle costs and the location of the façade greening, among other things, influence the height of the cooling production costs. The result of these example calculations for Vienna shows that such cooling of the environment costs 0.80 /kWh extracted heat energy. This type of cooling can counteract the Urban Heat Island effect.

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Zur thermischen Trocknung von Wänden nach einem Wasserschaden werden häufig Infrarot-Heizplatten eingesetzt. Zum Erreichen der gewünschten Trocknungstemperatur an der Bauteiloberfläche benötigen diese über den Zeitraum der Trocknung große Mengen elektrischer Energie. Das Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP in Stuttgart hat ein neues, elektrisch betriebenes, diffusionsoffenes und flexibles Flächenheizsystem (EDF-Trocknungssystem) entwickelt. Durch seine Funktionsweise trocknet es Wände energieeffizient und gleichmäßig. Zur Ermittlung des Ist-Zustands des EDF-Trocknungssystems bei kontinuierlicher Betriebsweise und zum trocknungstechnischen und energetischen Vergleich mit einer marktüblichen IR-Heizplatte wurden experimentelle und rechnerische Untersuchungen durchgeführt. Das mithilfe der durchgeführten Versuche validierte Simulationsmodell ermöglicht weitere Optimierungsstudien bezüglich der Betriebsweise des neuen Trocknungssystems.

Experimental and computational investigation of a new wall drying system.
Thermal drying of walls after water damages is often done with an infrared dryer. To reach the desired drying temperature at the wall surface this type of drying system needs a large amount of electrical energy during the drying period. The Fraunhofer Institute for Building Physics IBP in Stuttgart has developed a new, electrically operated, open to diffusion and flexible surface heating system (EDF drying system). Due to its functionality it dries walls energy efficient and even. Experimental and computational investigations have been carried out to determine the actual state of the EDF drying system in continuous operation mode and to compare the drying process and the amount of energy with a commercially available infrared dryer. The simulation model, validated with the results of the performed experiments, allows further optimization studies regarding the operation mode of the new drying system.

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Planungshilfen des InformationsZentrum Beton zur novellierten EnEV
Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2019
Genehmigungsrechtlicher Rahmen von Power-to-Gas-Anlagen im Forschungsprojekt PORTAL GREEN
VBI für systematische Kosten-Nutzen-Analysen in der Baunormung
VBI-Leitfaden zur Nachfolge im Planungsbüro in 6. Auflage
Auszeichnungsprojekt “Energieeffiziente Nichtwohngebäude in NRW”
HOAI unter Druck
Moderne Raumakustik für die Probesäle des Musik Campus der Bundeswehr in Hilden
Deutscher Nachhaltigkeitspreis 2019 für zukunftsweisende Architektur ausgelobt

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The transformation of an area originally used for railway maintenance into a new neighbourhood in the city centre is one of the most important urban development projects being carried out in Bristol. The new St Philips footbridge spans the River Avon contributing to provide the needed accessibility for development to a site previously isolated by several infrastructures and the watercourse. The footbridge is an innovative solution to a complex crossing problem: the connection of two banks with a significant elevation and appearance difference and one of them being developed to high architectural standards faster than the other. (Foto: Knights Architects)

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Die Beteiligten an Planungsprozessen erkennen zunehmend die Notwendigkeit, die positiven Effekte unserer Infrastrukturprojekte frühzeitig zu vermitteln, aber auch die gesellschaftlichen Auswirkungen von diesen zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Es muss jedem Planer klar sein, dass, je größer ein Projekt ist, desto größer die Notwendigkeit ist, die Vorteile für die Bevölkerung und den gesellschaftlichen Mehrwert, die von diesem Projekt ausgehen, an die Bürger zu vermitteln. Diese Kommunikation muss aber deutlich über das bloße Abzählen quantifizierbarer Prognosen hinausgehen. Es müssen langfristige soziale, ökonomische und ökologische Vorteile aufgezeigt und im Dialog vermittelt werden.
Ein solcher Ansatz, im Britischen “Stakeholder Management” genannt, setzt auf einen exzellent durchgearbeiteten Entwurf, gepaart mit langfristig geplanter und gut durchdachter Informations- und Beteiligungskampagne für die Bürger. Dies klappt aber nur, wenn Zeichnungen, Bilder und allen voran die Sprache klar, verständlich und transparent sind. Die Aufgabe liegt darin, Vertrauen zum Bürger aufzubauen, dessen Respekt zu gewinnen und bestehende Ängste abzutragen. Im Gegensatz zu dem aktuell bestehenden Ansatz, sich auf die Klärung der Fragen “Was?” und “Wie?” zu konzentrieren, sollten bei der Vermittlung öffentlicher Projekte die ersten zwei Fragen lauten: “Warum?” und “Wer?”.

Wegen der großen Brems- und Anfahrkräfte sowie der Verbindung der durchgängig verschweißten Schienen mit dem Überbau spielt die Gleis-Tragwerks-Interaktion eine maßgebende Rolle beim Entwurf von längeren Eisenbahnbrücken. Ein wesentlicher Parameter beim Nachweis der Längskraftabtragung im Tragwerk ist die Längssteifigkeit der als Festpunkt ausgebildeten Unterbauten. Die horizontale Ersatzfedersteifigkeit, hier Unterbausteifigkeit genannt, wird i. d. R. rechnerisch über ein Pfahlrostmodell ermittelt. Im Fall der Itztalbrücke wurde die quasistatische Unterbausteifigkeit über eine Probebelastung und die “dynamische” Unterbausteifigkeit über einen Bremsversuch experimentell ermittelt, um die Eingangsparameter für den Nachweis der Schienenspannungen und der Lager zu definieren. Zusätzlich zu den Versuchen wurden 3-D-Finite-Elemente-Analysen der Tiefgründungssysteme bestehend aus Bohrpfählen, Pfahlkopfplatten und Baugrund durchgeführt. Im Artikel wird die Versuchskonzeption, -durchführung und -auswertung für beide Versuche vorgestellt. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Versuche mit den rechnerischen Prognosen verglichen. Diese Versuche im Realmaßstab ermöglichen wichtige Rückschlüsse auf die Qualität der rechnerischen Prognosen der Gründungsverformung zur Entwicklung eines besseren Verständnisses für das tatsächliche Verhalten des Tragwerks bei dem Längskraftabtrag.

Experimental determination of the longitudinal stiffness of the piers of a long railway viaduct
Regarding the design of longer railway bridges, track-bridge-interaction plays a decisive role because of the high brake and acceleration forces as well as the connection of the continuous rail with the superstructure. When calculating the effects of track-bridge-interaction a fundamental parameter is the longitudinal equivalent stiffness of piers and abutments with horizontally fixed bearings. The horizontal equivalent stiffness is commonly calculated by a pile grillage model. In the case of the Itz valley railway viaduct the longitudinal equivalent static stiffness respectively the “dynamic” stiffness has been determined experimentally by a static diagnostic load testing and by a braking test to determine the input parameters for the calculation of the additional rail stresses and the bearing forces. Associated to the experiments, numerical 3-D FE analysis of the deep foundation system have been carried out in terms of class A predictions. In this article the experimental setup, execution and evaluation of both tests will be presented. Subsequently, the results of the tests will be compared with the numerical predictions.