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Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis Mauerwerk 4/2016 336 Wettbewerbe

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Inhalt: Stahlbau 4/2016 Stahlbau 4/2016 Inhalt

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Kurrer, Karl-Eugen Analytisches Denken und spielerische Baustatik: 20 Jahre Weihnachtspreisaufgabe in "Stahlbau" Stahlbau 4/2016 241 Editorial

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Gesella, Heiko; Schwarz, Wilfried; Didier, Gilles Planung und Ausschreibung der Ertüchtigung der Brücke Grande-Duchesse Charlotte in Luxemburg mit neuesten Technologien Stahlbau 4/2016 242-253 Fachthemen

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Die Brücke Grande-Duchesse Charlotte liegt auf dem Kirchberg-Plateau in der Stadt Luxemburg und überspannt das Alzette-Tal im Zuge des so genannten Boulevard John F. Kennedy, welcher die Nationalstraße N 51 führt. Infolge einer geplanten Nutzungsänderung der Brücke wird die Anpassung ihres Verkehrsquerschnitts erforderlich, welcher durch die Überführung einer zweigleisigen Tramtrasse geprägt wird. Im Rahmen dieser projektierten Maßnahme werden umfassende Verstärkungs- und Sanierungsmaßnahmen ausgeführt, um die Dauerhaftigkeit und Tragsicherheit des Bauwerks nach heutigen Standards zu gewährleisten. Die zentrale Maßnahme besteht dabei in der großflächigen Verstärkung der orthotropen Fahrbahnplatte mittels SPS-Overlay.

Design and tender of the strengthening of the Grande-Duchesse Charlotte Bridge in Luxembourg - Modification of the traffic composition by appropriate material usage and design.
The brigde Grande-Duchesse Charlotte is situated between the city of Luxembourg and the quarter of Kirchberg. The steel bridge carries the Boulevard John F. Kennedy, part of the N 51 over the valley of the Alzette. In view of two tramlines the modification of the traffic composition on the bridge deck is necessary. Due to this projected transportation planning several strengthening and rehabilitation measures are planned in order to ensure the durability and carrying capacity according to current engineering standards. The main measure consists in the strengthening of the orthotropic steel deck by the application of a sandwich-plate-system overlay.

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Wirtschaftlicher und flexibler Korrosionsschutz Stahlbau 4/2016 253 Aktuell

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Mensinger, Martin; Näßl, Andreas; Hofbeck, Alexander Modellbildung und Berechnung von Steuerstäben des Systems Meyer/Wunstorf Stahlbau 4/2016 254-261 Fachthemen

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Das Steuerstabsystem Meyer/Wunstorf stellt ein seit vielen Jahrzehnten bewährtes System zur Abtragung von Brems- und Beschleunigungskräften bei schwimmend gelagerten Eisenbahnbrücken dar. Eine schwimmende Lagerung führt zu einem zentrierten thermischen Fixpunkt, somit zu einer geringeren Dehnlänge des Überbaus und ermöglicht im besten Falle die Einsparung der kosten- und wartungsintensiven Schienenauszüge. Diese werden im Regelfall bei Überbaulängen von mehr als 60 m notwendig. Die Auslegung des Steuerstabsystems Meyer/Wunstorf erfolgt in den meisten Fällen anhand eines vereinfachten statisch bestimmten Ersatzmodells (2D-Stabwerk), das die bei Zugüberfahrten auftretenden Zwängungen und Steifigkeitseinflüsse aus der Gleis-Tragwerks-Interaktion nicht abbilden kann. Die genannten Einflüsse werden anhand von Berechnungen an einem Beispielbauwerk diskutiert und es wird eine Empfehlung zur zukünftigen Modellierung von Steuerstäben im Rahmen einer Schienenspannungsberechnung gegeben.

Modelling and design of the control-rod-system Meyer/Wunstorf.
The control-rod-system Meyer/Wunstorf represents a for many decades proven system for the load transfer of braking and acceleration forces on railway bridges with floating support. A floating bearing arrangement offers the advantage of a centered fixed-point in case of thermal expansion of the superstructure and therefore a shorter expansion length. In the best case cost and maintenance-intensive rail expansion joints can be avoided, which are usually necessary for superstructures with lengths of more than 60 m. In the majority of cases the design of the control-rod-system Meyer/Wunstorf is based on a simplified, statically determinate system. Therefore restraints caused by traffic loads and stiffness influences due to track-structure-interaction cannot be considered. These effects are discussed using calculations of an example structure and a recommendation for the modelling of control-rod systems for rail stress analyses is given.

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Krahwinkel, Manuel; Petersen, Tobias Wabenträgersysteme aus Stahltrapezprofilen Stahlbau 4/2016 262-273 Fachthemen

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Der vorliegende Beitrag behandelt das Biegetragverhalten von Wabenträgersystemen. Wabenträgersysteme sind eine neu entwickelte Konstruktionslösung zur Dacheindeckung im Stahlhallenbau bestehend aus spiegelsymmetrisch angeordneten und über stiftförmige Verbindungsmittel schubfest miteinander verbundenen Stahltrapezprofilen. Die Konstruktionslösung erlaubt eine Erhöhung der baupraktisch üblichen Rahmenabstände im Stahlhallenbau von 6 bis 9 m auf bis zu 15 m. Es werden die durchgeführten experimentellen und numerischen Untersuchungen präsentiert. Auf Basis einer numerischen Parameteruntersuchung konnten unter Variation baupraktisch relevanter Randbedingungen die maximale zulässige Flächenbelastung und die Biegesteifigkeit unterschiedlicher Wabenträgersysteme bestimmt werden. Hierzu wurde ein Bemessungskonzept entwickelt und auf die Ergebnisse der Parameteruntersuchungen angewendet. Abschließend werden praxisorientierte Bemessungstafeln präsentiert und durch ein Anwendungsbeispiel erläutert.

Honeycomb girder systems made of trapezoidal corrugated steel sheets.
This paper deals with the load carrying behavior under bending of honey comb girder systems. Honeycomb girder systems are a newly developed construction solution for the cladding of roofs and facades of industrial steel-framed buildings. They consist of a mirror-symmetric arrangement of trapezoidal corrugated steel sheets connected with mechanical fasteners. This construction solution allows an increase of the steel frame distances from 6 m to 9 m up to 15 m. Experimental and numerical investigations, which have been carried out, are discussed. Based on numerical parametric studies the maximum characteristic distributed load and the effective bending stiffness of honeycomb girder systems with varying practically relevant geometric boundary conditions are determined. A design concept was developed and applied to the results of numerical parametric studies. The use of practical design tables is explained by a worked example.

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Ladinek, Markus; Lang, Robert; Lener, Gerhard Ermüdungsfestigkeit nach EN 1993-1-9 - Anhang B: Strukturspannungen - Gedanken zur Neufassung Stahlbau 4/2016 274-280 Fachthemen

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Der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit für Stahlbauteile ist im EN 1993 Teil 1-9 “Ermüdung” geregelt. Als Variante zum bekannten Nennspannungskonzept kann der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit durch die Verwendung des Strukturspannungskonzeptes, gemäß Anhang B, geführt werden. Für eine Anwendung dieser Alternative stellt der Eurocode nur wenige Informationen zur Verfügung, wodurch der Anwender auf andere Normen und Regelwerke außerhalb des EC-Normenpaketes zurückgreifen muss. Erst zusätzliche Informationen ermöglichen die praxisgerechte Anwendung dieser Nachweisvariante. Regelwerke wie die IIW-Empfehlungen und zahlreiche andere Publikationen enthalten Hinweise und Angaben zur praxisgerechten Anwendung verschiedener Konzepte. Es ist zu hoffen, dass dieses Wissen bei der Überarbeitung des Anhangs B: “Ermüdungsfestigkeit bei Verwendung von Strukturspannungen” berücksichtigt wird. Kombiniert mit einer systematischen Aufbereitung könnte eine neue Auflage ein fortschrittliches und anwenderfreundliches Dokument zur Berechnung der Ermüdungsfestigkeit werden. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie die Anwendung des Strukturspannungskonzeptes im Anhang B mit Hilfe von Angaben aus der IIW-Richtlinie und anderen Publikationen in der Anwendung vereinfacht werden könnte.

Fatigue strength according to EN 1993-1-9 - Annex B: structural stresses - Thoughts to the revised version.
The calculation of fatigue strength of steel structures is regulated in the EN 1993-1-9, section “Fatigue”. As an alternative to the use of the nominal stress concept, the structural hot spot concept can be applied to certify the fatigue strength. However, the Eurocode provides too little information for a successful application. As a consequence, the user has to get the necessary information from other codes or guidelines outside the Eurocode framework. Other guidelines like the IIW Recommendations and many other publications provide hints and suggestions for a user-friendly application of the different approaches for fatigue design. It would be desirable that these pieces of information and suggestions were taken into consideration in the next revision of the Annex B: “Fatigue resistance using the geometric (hot spot) stress method”. Through a systematic preparation of this information, section 9 of the Eurocode 1993, “Fatigue”, could become a progressive and user-friendly code for fatigue design. The idea of this article is to show, with the help of data taken from the IIW Recommendations and other publications, that the application of the hot spot stress approach could become much simpler.

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Zhang, Boshan; Chen, Weizhen; Xu, Jun Load effect and fatigue damage of bridges under combined actions of traffic and wind: a case study Stahlbau 4/2016 281-291 Fachthemen

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Study of load effects on bridges with large windward sides has to consider not only passing vehicles but also wind actions. This paper concerns the method to calculate actual load effect and fatigue damage under combined actions of traffic and wind, taking one of the steel rods of Anyang Bridge as an example project. Firstly, internal force time-history of the rod was simulated based on measured data of traffic load and wind field. Then, extreme values of internal force of the rod were extrapolated using an improved method based on level crossing, and stress spectra of three fatigue-prone details on the rod were gained using the rain-flow method. Finally, the rod was checked under ultimate limit state and fatigue limit state, respectively. It was found that characteristic values of internal force of the rod under combined actions of traffic and wind increased from +5 849/-4 063 kN (considering vehicle actions alone) to +6 350/-5 466 kN and the maximum damage degree of fatigue-prone details increased from 0.61 (considering vehicle actions alone) to 0.63. These results suggest that wind load contributes a significant increase to internal force characteristic values of the rod but a small increase to fatigue damage. However, high stress amplitudes due to wind load do not allow infinite life design. The actual load level is much higher than that prescribed in the design code. Hence, wind actions should be fully considered.

Lasteinwirkung und Ermüdungsschäden an Brücken unter kombinierter Belastung von Verkehr und Wind: Eine Fallstudie.
Bei Untersuchungen zu Lasteinwirkungen bei Brücken mit großer Windangriffsfläche müssen neben den Verkehrseinwirkungen auch die Windeinwirkungen berücksichtigt werden. Der vorliegende Beitrag erörtert anhand eines Stahlstabes der Anyang Bridge beispielhaft ein Verfahren zur Berechnung der tatsächlichen Lasteinwirkung und Ermüdungsschäden infolge kombinierter Einwirkung von Verkehr und Wind. Zunächst wurde anhand von Messdaten zu Verkehrslast und Windfeld die zeitliche Entwicklung der Schnittkraft des Stabes simuliert. Anschließend wurden anhand der verbesserten Methode auf Basis des Last-Kollektivs (Klassengrenzen-Überschreitungen) die Extremwerte der inneren Kräfte des Stabes extrapoliert. Die Belastungsspektren dreier ermüdungsanfälliger Details des Stabes wurden anhand des Rainflow-Verfahrens ermittelt. Abschließend wurde der Stab im Grenzzustand der Tragfähigkeit bzw. im Grenzzustand der Ermüdungsfestigkeit geprüft. Es wurde festgestellt, dass die charakteristischen Werte der Schnittkraft des Stabes unter kombinierter Einwirkung von Verkehrs- und Windlast von 5 849/-4 063 kN (bei ausschließlicher Betrachtung der Verkehrslast) auf 6 350/-5 466 kN anstiegen. Der maximale Schadensgrad ermüdungsanfälliger Details stieg von 0,61 (bei ausschließlicher Betrachtung der Verkehrslast) auf 0,63. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Windlast erheblich zum Anstieg der charakteristischen Werte der Schnittkraft des Stabes beiträgt und einen kleinen Anteil am Anstieg der Ermüdungsschäden hat. Dennoch erlauben die hohen Belastungsamplituden infolge der Windlast keine Auslegung für unbegrenzte Lebensdauer. Die tatsächliche Belastung ist deutlich höher als nach der Bemessungsnorm zulässig. Windeinwirkungen sind daher in vollem Umfang zu berücksichtigen.

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Richtlinie VDI 6012 Blatt 1.4 zur fach- und sachgerechten Konstruktion und Auswahl von Montagesysteme und Befestigungsmittel Stahlbau 4/2016 291 Firmen und Verbände

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Lösung und Gewinner der Jubiläumspreisaufgabe Stahlbau 4/2016 292-300 Berichte

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Laermann, Karl-Hans; Mark, Peter Verdienstorden der Bundesrepublik Deutschland an Wilfried B. Krätzig verliehen Stahlbau 4/2016 301-303 Persönliches

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Kurrer, Karl-Eugen Holzer, St. M.: Die Sauschwänzlebahn im Südschwarzwald Stahlbau 4/2016 301 Rezension

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Stefan M. Holzer an die ETH Zürich berufen Stahlbau 4/2016 303-304 Persönliches

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Aktuell: Stahlbau 4/2016 Stahlbau 4/2016 304-306 Aktuell

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Neuer Publikationsserver der BAM online
Gewinner des Deutschen Brückenbaupreises 2016
Seminar über Erschütterungsschutz

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Andreas Taras an die Universität der Bundeswehr München berufen Stahlbau 4/2016 304 Persönliches

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Termine: Stahlbau 4/2016 Stahlbau 4/2016 306 Termine

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Content: Steel Construction 4/2016 Steel Construction 4/2016 Contents

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Batista, Eduardo; Gardner, Leroy; Packer, Jeff; Vellasco, Pedro Editorial: Steel Construction 4/2016 Steel Construction 4/2016 265 Editorials

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Manco, Tiago; Rigueiro, Maria Constança; Martins, João Pedro; da Silva, Luís Simões Comparative assessment of the design of tubular elements according to offshore design standards and Eurocode 3 Steel Construction 4/2016 266-278 Articles

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Steel circular tubular elements are among the most commonly used types of structural element in offshore structures. The objective of this paper is to perform a comparative analysis of design standards for offshore structures with a focus on the structural design of these elements. The intention is to reach a conclusion about the level of safety that offshore and construction standards provide regarding the design of tubular circular elements. To this end, the bearing capacity obtained with ISO 19902 and Eurocode 3 (which does not contain specific provisions for offshore structures) parts 1-1 and 1-6 will be compared in a broad parametric study. Subsequently, the accuracy and level of safety that ISO and EC3 assume are assessed through numerical analysis using the ABAQUS software. The performance of a set of steel circular tubular elements is evaluated under axial compression and hydrostatic pressure. Finally, the interaction between axial compression and hydrostatic pressure is also analysed.

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Gonçalves, Rodrigo; Camotim, Dinar On the first-order and buckling behaviour of thin-walled regular polygonal tubes Steel Construction 4/2016 279-290 Articles

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This paper summarizes the work carried out in the context of an ongoing investigation that aims to understand and characterize the structural behaviour of thin-walled single-cell regular convex polygonal section (RCPS) tubes, such as those widely employed in the steel construction industry. In particular, the first-order and buckling (bifurcation) behaviours are addressed and it is shown that they
i. exhibit several peculiarities, stemming essentially from the cross-section rotational symmetry, and
ii. can be significantly influenced by distortion-type deformation.
iii. The analytical and numerical results reported in this paper are obtained using generalized beam theory (GBT) and its computationally efficient specialization for RCPS recently developed by the authors [1]. In particular, the unique modal decomposition features of GBT make it possible to
i) identify the most relevant cross-section deformation modes,
ii) draw valuable conclusions concerning the mechanics of the problem under consideration from the analysis of the (modal) solution, and
iii) develop analytical and semi-analytical formulae for problems of significant practical interest.

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Lange, Jörg Klaus Berner's 75th birthday Steel Construction 4/2016 290 Peoples

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Arrayago, Itsaso; Real, Esther; Mirambell, Enrique Tests on ferritic stainless steel simply supported and continuous SHS and RHS beams Steel Construction 4/2016 291-295 Articles

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Development of efficient design guidance for stainless steel structures (considering non-linear behaviour, strain hardening and allowing for moment redistribution in indeterminate structures) is crucial for the widespread use of this corrosion-resistant material. This paper presents an experimental programme involving ferritic stainless steel simply supported and continuous beams (RHS and SHS) and the assessment of existing cross-sectional classifications and different plastic design methods available in the literature for indeterminate stainless steel structures, not currently allowed in stainless steel standards. The analysis indicated that some cross-sectional classification limits seem to be too optimistic for ferritic stainless steels and further research is needed in order to extend plastic design to these grades.

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Barros dos Santos, Gabriel; de Miranda Batista, Eduardo; de Araújo, Afonso Henrique Mascarenhas Behaviour of RHS beam-to-column bolted steel connections Steel Construction 4/2016 296-304 Articles

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The connection concept is a key point in the design of steel structures which affects fabrication, erection procedures and the final costs. Welding processes have been extensively used for tubular trussed girders by combining shop welding with bolted flange solutions to facilitate straightforward connection procedures during erection. The present research addresses the behaviour of innovative beam-to-column bolted connections for steel rectangular hollow sections (RHS) which combine simplicity in fabrication and erection, favourable aesthetics for the case of visible structures and structural effectiveness. Four cruciform prototypes were tested under a static non-reversible bending moment with different bolted conditions: i) non-friction and ii) friction connection. The experimental results show that the proposed geometry with friction connections is able to develop a rigid elastic moment-rotation response up to usual loading conditions.

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Hoang, Van Long; Jaspart, Jean-Pierre; Demonceau, Jean-François Use of long bolts for beam-to-concrete-filled rectangular hollow section column joints in seismic-resistant frames Steel Construction 4/2016 305-314 Articles

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The research into a specific type of unstiffened extended end-plate joint used to connect I-shaped beams to concrete-filled rectangular hollow section columns is presented in this paper. The main idea is to use long bolts passing through the column to connect the beam end-plates in order to...
1) avoid intermediate connecting elements (e.g. a reversed channel) or special bolts (e.g. blind bolts), which are sometimes used in practice, and
2) improve the resistance and stiffness of the joint when used in seismic-resistant frames.
Firstly, a test programme was performed within an RFCS European project entitled HSS-SERF “High-Strength Steel in Seismic-resistant Building Frames”, 2009-2013. The test programme included defining specimens subjected to significant bending moments (and shear) or shear only. Analytical models based on the component approach and aimed at predicting the joint response were then proposed; their validity is demonstrated through comparisons with the test results. Finally, the requirements of EN 1998-1-1 related to full-strength resistance for the proposed joint configuration are discussed, accounting for the actual positions of plastic hinges and the possible individual over-strength factors for each component.

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