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Tagungen: Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 791-794 Tagungen

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Nachrichten: Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 795-796 Nachrichten

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Schülerwettbewerb geht “ENERGIEgeladen” ins Schuljahr 2011/2012
Innovationspreis Betonbauteile 2012 ausgelobt
BetonTage - Branchentreff mit Tradition
Ehrung von Dipl.-Ing. Karl von Wedel für sein Lebenswerk
DBV-Merkblattsammlung umfänglich erweitert
Neuer Auftritt des Verbandes Beratender Ingenieure VBI

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Ritter, Frank Lebensdauer von Bauteilen und Bauelementen - Modellierung und praxisnahe Prognose Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 796-798 Dissertationen

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Tran, Ngoc Linh Berechnungsmodell zur vereinfachten Abschätzung des Ermüdungsverhaltens von Federplatten bei Fertigträgerbrücken Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 798-799 Dissertationen

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Pauser, Alfred Schrägkabelbrücken - 40 Jahre Erfahrung weltweit. Von Holger Svensson Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 799-801 Bücher

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Litzner, Hans-Ulrich Nachruf auf Hans Wittfoht Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 799 Persönliches

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Friedrich, Richard Limit Analysis and Concrete Plasticity. Von M. P. Nielsen und L. C. Hoang Beton- und Stahlbetonbau 11/2011 801-802 Bücher

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Inhalt: Stahlbau 11/2011 Stahlbau 11/2011 Inhalt

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Schmidt, Herbert; Unterweger, Harald Richard Greiner - Glückwunsch zum Siebzigsten! Stahlbau 11/2011 789-790 Editorial

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Rotter, J. Michael Shell buckling design and assessment and the LBA-MNA methodology Stahlbau 11/2011 791-803 Fachthemen

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The European Standard for Shell Strength and Stability has many provisions for the global analysis of shell structures using finite element analysis. Three alternative treatments are permitted: a simple linear analysis (LA) giving stress resultants to be compared with simple algebraic hand calculation strength assessment rules, a fully fledged nonlinear analysis, with material and geometric nonlinearities as well as properly characterised imperfections (GMNIA), and an intermediate treatment that requires only two strength assessments: linear bifurcation (LBA) and plastic limit (MNA). Because of the sensitivity of shell buckling to different forms and different amplitudes of imperfection, which depend strongly on the stress state, the GMNIA procedure is very onerous. This paper gives a brief outline of the design process and the relationship between algebraic and computational strength assessments. It then discusses the challenges facing the user of the LBA-MNA procedure and resolves some of the uncertainties surrounding it.

Bemessung und Nachweis beulgefährdeter Schalen und das LBA-MNA-Konzept.
Die europäische Norm (der Eurocode) für Festigkeit und Stabilität von Schalen enthält eine Reihe von Regeln für die globale Berechnung von Schalenstrukturen unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode. Es werden drei alternative Vorgehensweisen erlaubt: eine einfache lineare Berechnung (LA), die Schalenkräfte liefert, welche Beanspruchbarkeiten gegenüber gestellt werden müssen, die mittels algebraischer Handrechnungs-Formeln ermittelt werden; eine vollständige nichtlineare Berechnung mit sowohl materieller und geometrischer Nichtlinearität als auch geeignet modellierten Imperfektionen (GMNIA); und eine dazwischen liegende Vorgehensweise, welche nur zwei vereinfachte Berechnungsläufe benötigt: eine lineare Verzweigungsanalyse (LBA) und eine plastische Grenzlastanalyse (MNA). Aufgrund der Empfindlichkeit des Schalenbeulens gegenüber verschiedenen Formen und Amplituden der Imperfektionen, die ihrerseits stark vom Spannungszustand abhängen, ist die GMNIA-Vorgehensweise höchst aufwändig. Der vorlie- gende Beitrag bringt einen kurzen Überblick über den Bemessungsprozess und die Beziehung zwischen algebraischen und computergestützten Beulsicherheitsnachweisen. Er diskutiert dann die Herausforderungen, denen sich der Anwender des LBA/MNA-Konzepts gegenüber sieht, und beseitigt einige der das Konzept umgebenden Verunsicherungen.

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Methode zur Betriebsfestigkeitsanalyse von Gussknoten entwickelt Stahlbau 11/2011 803 Aktuell

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Maur, Jörn; Schmidt, Herbert; Verwiebe, Constantin Spannungsbasierter Beulsicherheitsnachweis ebener und gekrümmter stählerner Flächentragwerke unter kombinierter Membranbeanspruchung Stahlbau 11/2011 804-813 Fachthemen

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Die Formate des Eurocode 3 für den spannungsbasierten Beulsicherheitsnachweis sind für ebene Flächentragwerke (Plattenbeulen nach EN 1993-1-5) und für gekrümmte Flächentragwerke (Schalenbeulen nach EN 1993-1-6) konzeptionell unterschiedlich - im Gegensatz zur bisherigen Regelung in DIN 18800 (Teile 3 und 4). Auch ein kürzlich veröffentlichter Verbesserungsvorschlag für den Interaktionsnachweis beim Plattenbeulen, der ein formal identisches Aussehen der beiden EC 3-Beulinteraktionsgleichungen zur Folge hat, ändert daran nichts. Im vorliegenden Beitrag werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Formate für den spannungsbasierten Beulsicherheitsnachweis aufgezeigt. Für das Plattenbeulen werden, ergänzend zu dem erwähnten veröffentlichten Verbesserungsvorschlag, einige kleine weitere Verbesserungsvorschläge gemacht.

Buckling stress design check for plane and curved steel surface structures under combined membrane stressing - a comparative analysis of the Eurocode formats.
The formats of Eurocode 3 for the buckling stress design check are conceptually different for plane surface structures (plate buckling according to EN 1993-1-5) and for curved surface structures (shell buckling according to EN 1993-1-6) - contrary to the previous rules in DIN 18800 (Parts 3 and 4). Even a recently published proposal for improvement of the plate buckling interaction check, which results in a formally identical appearance of the two EC 3 buckling interaction expressions, does not modify that situation. In the present paper, the commonalities and the differences of the buckling stress design formats are pointed out. For the plate buckling interaction check, some minor further proposals for improvement, complementarily to the mentioned published one, are presented.

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Rubin, Helmut Weihnachtspreisaufgabe 2011 Stahlbau 11/2011 813 Weihnachtspreisaufgabe

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Schneider, Werner; Gettel, Marco Numerischer Beulsicherheitsnachweis für Kreiszylinderschalen unter Umfangsdruck - Neue Entwicklungen Stahlbau 11/2011 814-819 Fachthemen

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Im Beitrag wird gezeigt, dass eigenformaffine Imperfektionen beim Basisbeulfall Umfangsdruck ungeeignet für den numerischen Beulsicherheitsnachweis gemäß Eurocode sind. Dagegen stellen nach dem Konzept quasi-kollapsaffiner Imperfektionen gewonnene natürliche Längsvorbeulen eine geeignete Ausgangsbasis für die Entwicklung konsistenter geometrischer Ersatzimperfektionen dar. Für diese Imperfektionsform werden Amplituden angegeben, die zu den experimentell gesicherten Tragfähigkeiten nach dem klassischen Beulsicherheitsnachweis führen.

Numerical buckling strength verification of cylindrical steel shells subjected to circumferential compression - A new approach.
In the paper it is shown that eigenmode-affine imperfection patterns are problematic for a numerical buckling analysis according to Eurocode for cylindrical steel shells subjected to circumferential compression. In contrast, natural longitudinal imperfections derived from the concept of quasi-collapse-affine imperfections are suited to accomplish a consistent transition from the classical to the new numerical buckling strength verification technique through the determination of consistent imperfection amplitudes.

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Knödel, Peter; Heß, Andrea Erdbebenbemessung von Tanks - Erfahrungen aus der Praxis Stahlbau 11/2011 820-827 Fachthemen

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Bei der Erdbebenbemessung im Hoch- und Anlagenbau werden die Massen des Tragwerks und der Ausrüstung meistens auf den Deckenebenen zusammengezogen. Gemeinsam mit den horizontalen Geschosssteifigkeiten, die man aus dem Aussteifungssystem ableitet, verfügt man über alle Informationen, die man zum Formulieren eines Feder-Masse-Schwingers benötigt. Die Antworten dieses dynamischen Systems werden dann entweder instationär durch Aufbringen unterschiedlicher Beschleunigungs-Zeitverläufe ermittelt oder stationär durch Verwendung eines Antwortspektrums.
Bei Tanks ist es etwas schwieriger, zu hand-tauglichen Rechenmodellen zu kommen, da die Flüssigkeit statt der Kragarmschwingung auch noch eine Schwappbewegung ausführt und Kräfte zwischen Tank und Flüssigkeit nur durch Druckkontakt übertragen werden können. Die Tankwand selbst kann als dünnwandige Membran dehnungslose Verformungen in Form von Fourier-Harmonischen ausführen. Im vorliegenden Beitrag werden die Grundlagen der Erdbebenbemessung bei Tanks beleuchtet und anschließend Beispiele aus der Bemessungspraxis genannt.

Seismic design of tanks - Practical experience.
When designing skeletal structures for plants in seismic hazard areas you consider the masses of the structure and the equipment, the stiffnesses of the bracing systems and thus model your structure into a spring-mass-oscillator. Depending on the desired degree of accuracy the actual masses are condensed in many or only a few mass lumps, the bracing systems are considered to have linear restoring forces or non-linear features are included. The response of this dynamic model is then calculated transiently by applying several different artificial ground acceleration time histories or steady state by using a given peak ground acceleration spectrum.
With tanks it is much more difficult to extract easy-to-handle calculation models: the liquid may perform a sloshing motion rather than a cantilever oscillation; accelerations can be transferred into the liquid by compression between the tank wall and the liquid only, while the tank wall itself is a thin-walled membrane which may undergo strainless deformation modes in the shape of Fourier-harmonics. In the present paper we well have a short look on the basics of seismic design and report on some tanks of different sizes, where we were involved in the seismic design.

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Ofner, Robert Statische Berechnung von verzweigten Rohrleitungen am Beispiel eines Manifolds Stahlbau 11/2011 828-831 Fachthemen

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Für die Auslegung von Rohrleitungen für Flüssigkeiten und Gase werden häufig die ASME B31 Codes verwendet (American Society of Mechanical Engineers). Eine Alternative zur ASME B31 ist die europäische Norm EN 13480. Die Spannungen in komplexen Rohrleitungssystemen werden üblicherweise mit Stabmodellen berechnet. Die Steifigkeit der Bögen und lokale Spannungen an Abzweigern werden mittels Flexibilitätsfaktoren und Spannungsintensitätsfaktoren (SIF) berücksichtigt. In diesem Beitrag wird das Bemessungskonzept für verzweigte Rohrleitungen am Beispiel eines Manifolds (Verteilrohrleitung) vorgestellt. Ein Teil der Rohrstatik ist der Spannungsnachweis der Abzweigstücke.

Stress analysis of branched piping systems using the example of a manifold.
For the design of pressure piping systems for liquids and gas the ASME B31 Codes are commonly used (American Society of Mechanical Engineers). An alternative to the ASME B31 is the European standard EN 13480. The stresses in complex piping systems are usually analyzed with beam models. The stiffness of bends and local stresses at pipe branches are considered by flexibility factors and stress intensification factors (SIF). In this paper the stress analysis concept of piping systems is presented using the example of a manifold. One part of the pipe stress analysis is the code compliance check of pipe branches.

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Membran-Dachkonstruktion für UNESCO Welterbe auf Malta Stahlbau 11/2011 831 Aktuell

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Seidel, Frank; Lindner, Joachim Aussteifung von biegedrillknickgefährdeten Biegeträgern durch zweiseitig gelagerte Trapezprofile Stahlbau 11/2011 832-838 Fachthemen

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Trapezprofile werden seit langem zur Aussteifung von Biegeträgern herangezogen. Nach dem augenblicklichen Stand der Normung ist die Berücksichtigung der Scheibenwirkung in Form der Schubsteifigkeit S stets an die Ausbildung eines Schubfeldes gekoppelt, d. h. alle vier Ränder müssen mit der Unterkonstruktion verbunden sein. In vielen Fällen der Praxis ist dies jedoch nicht möglich, weil die Oberkanten von Längs- und Querträgern sich nicht auf gleicher Höhe befinden. Im folgenden Artikel wird die aussteifende Wirkung von nur zweiseitig gelagerten Trapezprofilen untersucht. Es wird über Großversuche berichtet, welche die Grundlage für ein FEM-Modell bilden, mit dem sowohl die bekannten Schubfeldwerte als auch die Großversuche nachgerechnet werden. Aus umfangreichen Parameteruntersuchungen ergab sich ein vereinfachtes Balkenmodell, mit dem die Schubsteifigkeiten von zweiseitig gelagerten Trapezprofilen ermittelt werden können.

Stiffening of beams in bending by trapezoidal sheeting connected with the substructure at two edges only.
The stiffening effect of trapezoidal sheeting had been used for a long period of time. If according to the present state of standardization the shear stiffness S is considered the construction of a shear panel is necessary. Therefore all four edges of the trapezoidal sheeting must be connected to the substructure. That might cause difficulties in construction especially in industrial buildings where main beams and secondary beams are often not present at the same height level. This paper deals with the problem that the trapezoidal sheeting is connected only at two edges with their substructure, e.g. I-beams. Full scale tests were carried out on the basis of which a finite element model was developed. Extensive parameter studies using this model delivered parameters for a simplified strut model leading to the stiffening effect of a special shear stiffness S. This stiffness S may be incorporated in a calculation to show sufficient safety against lateral torsional buckling.

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Unterweger, Harald; Taras, Andreas Hohlprofile mit beidseits zentrisch eingeschlitzten Knotenblechen - Drucktragverhalten und Bemessungsvorschlag Stahlbau 11/2011 839-851 Fachthemen

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In der Stahlbaupraxis werden Druckstäbe von Fachwerken und Verbänden häufig mit Hohlprofilquerschnitten ausgeführt, die an beiden Stabenden eingeschlitzte Knotenbleche aufweisen. Um einen zentrischen Anschluss zu gewährleisten, weisen diese Knotenbleche entweder einen beidseits verlaschten Schraubstoß oder eine direkte zentrische Schweißnahtverbindung zur weiterführenden Konstruktion auf. Im Gegensatz zur traditionellen Konstruktionspraxis, weisen die Knotenbleche an den Stabenden heutzutage mitunter erhebliche freie Längen auf, sodass daraus negative Einflüsse auf die Drucktragfähigkeit des Gesamtstabes zu erwarten sind.
Nachfolgend wird das Tragverhalten derartiger Druckstäbe anhand numerischer Traglastberechnungen dargestellt und ein Vergleich der Traglasten mit den üblichen Berechnungsmodellen der Ingenieurpraxis - Knicknachweise am Ersatzstab - durchgeführt.
Es wird gezeigt, dass letztere - vor allem bei Stäben geringer Schlankheit - mitunter deutlich auf der unsicheren Seite liegen. Interessant ist auch die Tatsache, dass für die Traglast oft Imperfektionsansätze affin zur zweiten antimetrischen Eigenform maßgebend werden. Auch der Einfluss der Eigenspannungen, bedingt durch die Anschlussnähte zum Hohlprofil, wird untersucht. Abschließend wird ein einfaches Berechnungsmodell für die Praxis vorgestellt, das hinreichend genaue Traglastergebnisse liefert und ergänzend zum üblichen Knicknachweis anzuwenden ist.

Hollow sections with concentric slotted gusset plates - Load bearing capacity under compression and recommended design model.
In practical applications, compression members in trusses or bracing systems are often composed of hollow sections with slotted gusset plates on both ends. Either a bolted connection with splice plates on both sides or a welded connection are used to achieve a concentric configuration. In recent application cases, members of this type were often designed with unusually long gusset plates at their ends, leading to reduced load bearing capacities.
In the present paper, the load carrying behaviour of such members is shown by means of realistic numerical calculations. The resulting compression member capacities are compared with the design models for flexural buckling as they are commonly employed in practice.
It will be shown that these models significantly overestimate the compression member capacity - particularly in cases with low slenderness. Interestingly, imperfection forms similar to the second eigenmode often lead to the most critical design situation. The influence of residual stresses due to the welding of the gusset plate to the slotted hollow section is also studied in detail. On the basis of these numerical results, an improved engineering design recommendation for the practical verification of the gusset plate stability could be developed, which should be used in addition to the conventional member buckling verification.

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Kuhlmann, Ulrike; Euler, Mathias; Kudla, Konrad Beitrag zur Ermüdungsbemessung von Stahlbrücken nach Eurocode Stahlbau 11/2011 852-858 Fachthemen

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Der Beitrag gibt einen Überblick über einen Teil der Ergebnisse eines DASt/IGF-Forschungsvorhabens, das sich mit der Weiterentwicklung und Spezifizierung der Ermüdungsnachweise für Straßen- und Eisenbahnbrücken aus Stahl beschäftigt hat. Anlass zu diesem Forschungsvorhaben waren die Erfahrungen der Ingenieurbüros und Stahlbaufirmen im Umgang mit den DIN-Fachberichten, die im Wesentlichen die Anwendung der neuen europäischen Normen im Brückenbau seit 2003 ermöglichen. Dabei zeigte sich, dass die neuen Regeln teilweise zu einem größeren Fertigungs- und Materialaufwand führen, der auf das neue Bemessungskonzept für den Ermüdungsnachweis zurückzuführen ist. Das Forschungsvorhaben sollte durch die Klärung einer Reihe von Fragestellungen zur Ermüdungsbeanspruchung, zur Ermüdungsfestigkeit von im Brückenbau relevanten Kerbdetails wie das hier behandelte Konstruktionsdetail der Lagerplatte und zum Nachweiskonzept mögliche Vereinfachungen aufzeigen und zu einer Verbesserung der augenblicklichen Situation beitragen.

Contribution on fatigue assessment of steel bridges according to Eurocode.
This article gives an overview about a part of the results of a DASt/IGF-Research project dealing with the evolution and the specification of the fatigue assessment for highway and railway steel bridges. This project was initiated through the experiences of the consulting offices and steel companies when applying the DIN-Fachberichte that have allowed for the application of the new European rules in bridge design since 2003. It turned out that the new rules cause higher fabrication and material expenses that can be mainly attributed to the new fatigue design approach. The research project was supposed to reveal possibilities for simplification and to improve the today’s situation by answering a couple of questions on the fatigue actions, on the fatigue resistance of typical bridge-related constructional details (as the presented bearing plate) and on the assessment approach.

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Neuer Geschäftsführer der Ingenieurkammer Baden-Württemberg Stahlbau 11/2011 858 Persönliches

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Herrmann, Paul; Juen, Lukas; Fink, Josef Neuartige Sandwichfahrbahnplatte für Eisenbahnbrücken Stahlbau 11/2011 859-865 Fachthemen

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Am Institut für Tragkonstruktionen, Stahlbau der TU Wien wird derzeit eine neuartige Verbundplatte mit einem Stahl-Beton-Stahl-Sandwichprofil entwickelt. Diese Platte zeichnet sich durch hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig extrem niedriger Bauhöhe aus und ist damit originär für den Einsatz als Fahrbahnplatte für Ersatzneubauten von Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn gedacht.
Das Konstruktionsprinzip, das Herstellungsverfahren und die grundlegenden Tragmechanismen sowie eine Beschreibung der am Institut durchgeführten zerstörenden Versuchsreihe wurden bereits im Vorfeld vorgestellt [1], [2], [3], [4]. In den vorangegangenen Artikeln wurden außerdem die durchgeführten numerischen Analysen und analytischen Modellbildungen des Globaltragverhaltens der Platte beschrieben. Lokale Störzonen im Auflager- und Lasteinleitungsbereich sind in den globalen Berechnungsmodellen der gekoppelten Balken mit nachgiebiger Verbundfuge als Modellbetrachtung nicht enthalten. Im diesem Beitrag wird daher gezeigt, dass ein Stabwerkmodell existiert, mit dem das Tragverhalten einerseits im Vergleich zu den FE-Analysen ausreichend genau beschrieben werden kann und andererseits auch lokale Effekte erfasst werden können.

Development of an Innovative Composite Deck Slab for Railway Bridges.
The Institut für Tragkonstruktionen-Stahlbau at the TU Wien is currently developing a new and innovative steel-concrete-steel-sandwich plate. This plate provides a high load bearing capacity with an extremely slender construction height and was therefore originally intended for the use in replacement works of old railway bridges without ballast bed.
Earlier papers ([1], [2], [3], [4]) already described the principles of construction and fabrication as well as the basic load-bearing mechanism. Further, the numerical simulations and the analytical models which describe the global load-bearing behaviour were presented. These analytical models, the so called elastic shear connection models of two elastically coupled beams, do not include local effects in disturbance areas like the bearings or the areas of load application. Hence the actual paper will describe the derivation of a strut and tie model for a proper mechanical description of local effects in these areas.

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Dicke Bleche für die Windenergie Stahlbau 11/2011 865 Aus der Forschung

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Meinhardt, Christian Schwingungstilger für eine Offshore-Transformatorstation unter dynamischer Belastung durch Wellenanprall Stahlbau 11/2011 866-873 Berichte

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Beste Nachwuchsschweißer Deutschlands gekürt Stahlbau 11/2011 873 Aktuell

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