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Autor(en) Titel Zeitschrift Ausgabe Seite Rubrik
Bergmeister, Konrad Können wir das verantworten? Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 645 Editorial

Kurzfassung

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Unterbuchberger, Claudia; Müller, André Toleranzen und Vorhaltemaß der Betondeckung beim Nachweis der Feuerwiderstandsdauer im Massivbau Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 646-655 Fachthemen

Kurzfassung

Bezüglich des konstruktiven Brandschutznachweises von Stahl- und Spannbetonbauteilen ist die Betondeckung der Bewehrung eine der entscheidensten Einflussgrößen. Seit Längerem steht immer wieder die Frage im Raum, wie hinsichtlich dieses relevanten Parameters eine Gleichstellung zwischen Neu- und Bestandsbauten beim Nachweis der Feuerwiderstandsdauer erzielt werden kann. Während für Neubauten die Verwendung des Nennmaßes normativ eindeutig zugelassen ist, besteht im Bestand nicht selten die Notwendigkeit, den rechnerisch ansetzbaren Wert auf Basis von Betondeckungsmessungen zu definieren.
Mit dem Ziel, künftig ein vergleichbares Sicherheitsniveau zwischen neuen und bestehenden Bauwerken im Brandfall erreichen zu können, werden in diesem Beitrag sowohl Überlegungen zur Durchführung als auch zur statistischen Auswertung von Betondeckungsmessungen angestellt. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die bauseitig unvermeidbaren Streuungen der Betondeckung und deren Auswirkungen auf die Feuerwiderstandsdauer verschiedener Bauteilarten gelegt. Beispiele aus der Praxis verdeutlichen die behandelte Thematik. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wird abschließend eine neue Vorgehensweise zur Festlegung der rechnerisch ansetzbaren Betondeckung für den Nachweis der Feuerwiderstandsdauer im Massivbau formuliert.

Concrete cover tolerances and allowance with regard to the fire resistance design of concrete structures
Regarding the fire resistance design of reinforced and prestressed concrete members the cover of reinforcement is one of the most important parameters. With reference to the chargeable concrete cover, the problem of how to ensure the same standards for new and existing buildings hasn't been solved so far. In contrast to historical buildings the use of the nominal dimension is undoubtedly normatively admitted for new constructions. However, the first-mentioned often require the interpretation of concrete cover measurements.
To guarantee a comparable safety level in future in case of fire between new and existing structures, this article deals with the realization and probabilistic assessment of the named measurements. Specific attention is given to the unavoidable statistical scattering and its effects on the fire safety of various structural member types. Practical examples visualize the treated subject. Based on the results gained from these investigations, a new approach is established to define the chargeable cover of reinforcement for the fire resistance design.

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Heek, Peter; Tkocz, Jasmin; Thiele, Catherina; Vitt, Gerhard; Mark, Peter Fasern unter Feuer - Bemessungshilfen für stahlfaserverstärkte Stahlbetondeckenplatten im Brandfall Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 656-671 Fachthemen

Kurzfassung

Bauteile des üblichen Hochbaus sind in der Regel als feuerwiderstandsfähig auszulegen. Die Bemessung im Brandfall erfolgt für Stahlbetonbauteile nach aktuellen Vorschriften, für stahlfaserverstärkte Stahlbetonbauteile existiert hingegen derzeit kein allgemeingültiges Bemessungskonzept. In der DAfStb-Richtlinie “Stahlfaserbeton” wird lediglich allgemein auf die Regelungen von DIN EN 1992-1-2 in Verbindung mit DIN EN 1992-1-2/NA verwiesen. Im Beitrag werden die Ergebnisse von Brandversuchen an sechs Platten mit Betonstahlbewehrung, Stahlfasern oder Kombinationsbewehrung vorgestellt. Basierend auf experimentellen Daten werden der Einfluss variabler Stahlfasergehalte auf den Wärmetransport in Stahlbetonquerschnitten und das temperaturabhängige Trag- und Verformungsverhalten bei einseitiger Brandbeanspruchung untersucht. Die Aufbereitung der gewonnenen Erkenntnisse erfolgt im Rahmen eines Bemessungshilfsmittels, welches eine Beurteilung der Restbiegetragfähigkeit von stahlfaserverstärkten Stahlbetonquerschnitten nach 90-minütiger Brandbeanspruchung (R90) erlaubt. Ein Beispiel zeigt die praktische Anwendung.

Fibres on Fire - Design Charts for Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs subjected to elevated temperatures
In general, common structural design has to consider elevated temperatures due to fire. Thereby, cross-sectional design of reinforced concrete takes place w.r.t. valid standards whereas in presence of steel fibres no standardized approach is available so far. In this case the DAfStb-Guideline “Stahlfaserbeton” only refers generally to DIN EN 1992-1-2 in conjunction with DIN EN 1992-1-2/NA. Based on experimental data of reinforced concrete slabs containing variable amounts of steel fibres the influence of fibres on both, the heat transmission of concrete and the temperature dependent load-deformation behaviour are investigated here. Results of experimental and theoretical analysis are used to provide a design chart allowing for the assessment of load bearing capacities of steel fibre reinforced concrete cross sections subjected to elevated temperatures (R90). An example shows the practical application.

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Kläranlage in Grevenmacher, Luxemburg Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 671 Aktuell

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Herrmann, Michael; Sobek, Werner Gradientenbeton - Numerische Entwurfsmethoden und experimentelle Untersuchung gewichtsoptimierter Bauteile Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 672-686 Fachthemen

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Die Gradierung von Betonbauteilen durch eine kontinuierliche Veränderung von Materialeigenschaften wie Porosität, Festigkeit oder Steifigkeit in bis zu drei Raumrichtungen ermöglicht eine Anpassung des Bauteilinneren an das vorherrschende statische oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Diese Anpassung kann zur Massenminimierung und zur Erzielung multifunktionaler Eigenschaften eingesetzt werden. Numerische Entwurfsmethoden liefern das Gradientenlayout, welches als digitaler Bauplan für diese Bauteile dient.
Im vorliegenden Artikel werden Versuche an gradierten Balken im Originalmaßstab beschrieben. Sie erlauben eine Aussage über das Tragverhalten sowie das Masseneinsparpotenzial gradierter Betonbauteile im Vergleich zu Bauteilen aus Normalbeton. Anschließend werden die Versuchsergebnisse mithilfe numerischer Simulationen nachvollzogen. Die so kalibrierten Modelle bilden die Ausgangsbasis für die Entwicklung numerischer Entwurfsmethoden, die auf einem Topologieoptimierungsansatz basieren.

Functionally Graded Concrete - Numerical Design Methods and experimental studies on mass minimized components
Functional gradation of precast elements makes it possible to align the internal composition of structural components with the specified structural and thermal performance requirements by continuously altering the characteristics of the material, including its porosity, strength or rigidity, in up to three spatial dimensions. This principle can be applied to minimise the mass of the element and to create multi-functional properties. Numerical design methods are used to develop the gradation layout that serves as a digital blueprint for such components.
This paper describes true-to-scale tests performed on functionally graded beams. These tests make it possible to derive conclusions with respect to the elements' structural behaviour as well as weight savings that can potentially be achieved compared to structural components made from normal concrete. Test results are subsequently replicated by numerical simulations. The models calibrated in this step establish the basis to develop numerical design methods that rely on the principle of topology optimization.

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Zementmarkt 2015: Verbrauch in Deutschland unter Vorjahresniveau erwartet Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 686 Aktuell

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Theiler, Werner; Reicht, Oliver; Tue, Nguyen Viet Auswirkungen von Unebenheiten bei trockenen Druckverbindungen von Betonbauteilen Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 687-698 Fachthemen

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Hochfeste und ultrahochfeste Betone werden häufig in modularen Konstruktionen eingesetzt. Durch eine trockene Fuge kann der Bauablauf beschleunigt und dadurch die Wirtschaftlichkeit eines Projekts gesteigert werden. Durch Ungenauigkeiten in solchen Stoßfugen erfährt die Konstruktion zusätzliche Beanspruchungen. Anhand der Beispiele von ebenen Wandscheiben und Kreisringelementen wird der Einfluss von imperfekten glatten trockenen Fugen auf die Spannungsverteilung und -entwicklung im Bauteil diskutiert. Als Belastung wird eine gleichmäßig verteilte Druckspannung quer zur Stoßfuge im Regelbereich der Bauteile berücksichtigt. In der Praxis ist dieser Lastfall bei modularen Konstruktionen meist durch Vorspannung gegeben. Um das Verhalten der Bauteile unter solchen Randbedingungen beschreiben zu können, wurden FEM-Berechnungen angestellt. Die Darstellung ausgewählter Ergebnisse zeigt, dass allgemeine Aussagen zum Verhalten solcher Fügungen nicht möglich sind. Für eine Beurteilung des Effekts von Unebenheiten in glatten trockenen Fugen muss der Sachverhalt auf eine konkrete Aufgabenstellung beschränkt werden.

Imperfect Plane Dry Joints under Pressure
High performance and ultra-high performance concrete are commonly used in modular constructions. By using dry joints the construction progress can be accelerated. Thus the project can be more efficient. Due to unevenness in plane dry joints additional stress occurs. On the example of wall panels and circular ring shaped elements the effect on stress distribution and stress development in the concrete member because of plane dry joints with undulations are discussed. The elements are loaded by a uniform distributed compressive stress in the undisturbed regions perpendicular to the joint. This is a common load case due to prestressing in modular constructions. To discuss the behavior of concrete members under such conditions a FEM simulation is used. On specific results it is shown that no general statement can be done for such uneven connections. The effect of imperfect plane dry joints can only be assessed on case studies.

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Betontrennmittel und Umwelt Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 698 Aktuell

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von der Haar, Christoph; Hümme, Julian; Marx, Steffen; Lohaus, Ludger Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten eines höherfesten Normalbetons Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 699-709 Fachthemen

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Die Betonermüdung gewinnt vor dem Hintergrund stetiger Weiterentwicklung im Betonbau neue Relevanz. Moderne Betone erreichen immer höhere Festigkeiten, wodurch die Betonbauweise an Attraktivität für neue Einsatzgebiete, wie Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen, gewinnt. Die Betonermüdung hat für diese zyklisch belasteten Konstruktionen eine besondere Bedeutung. Die Kenntnis von Bruchlastwechselzahlen ist für die Auslegung solcher Konstruktionen nicht mehr ausreichend. Es ergeben sich weiterführende Fragestellungen zur Dehnungs- und Steifigkeitsentwicklung und zu kombinierter Beanspruchung aus Ermüdungsbelastung und maritimen Umgebungsbedingungen, die mithilfe neuer Untersuchungsmethoden im Rahmen des Forschungsprojekts “ProBeton” an der Leibniz Universität Hannover erforscht werden. Hier wird über erste Forschungsergebnisse aus diesem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt berichtet.
Investigations on the fatigue behavior of normal-strength concrete
The fatigue behavior of concrete is gaining new relevance in context of continuous development in concrete constructions. Modern concretes achieve constantly higher strengths; hence concrete constructions become more and more attractive for new fields of applications like onshore and offshore wind turbines. The fatigue of concrete is of special significance for this type of cyclic loaded constructions. The knowledge of the load cycles to failure is no longer sufficient for the design. There are further questions related to strain and stiffness development and combination of fatigue loading and marine environmental conditions, which are investigated at Leibniz Universität Hannover within the research project “ProBeton”. First results of this research project, which is supported by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, are presented here.

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Aktuell: Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 709 Aktuell

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Stetter, Hans; Hentschinski, Stefan; Fritsche, Thomas Konzentrierte Innovation: Die Regenbrücke Stefling als Stabbogenbrücke aus Beton Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 710-719 Fachthemen

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Die Regenbrücke Stefling ist als Beton-Stabbogenbrücke ein neuer, moderner Brückentyp. Besonders hervorzuheben ist neben guten gestalterischen Elementen die Kombination verschiedener optimierter Bauweisen und Konstruktionsdetails, die zu einem Querschnitt führen, der eine äußerst geringe Bauhöhe aufweist. Hauptmerkmale sind hier der Werkstoff Beton anstelle von Stahl für den Stabbogen, der Einsatz verbundloser Vorspannung und die Ausbildung der Hänger als Netzwerk. Zusätzlich ist dieser Brückentyp in wirtschaftlicher Hinsicht äußerst konkurrenzfähig. Dies wurde an der Regenbrücke Stefling bestätigt.

Innovation concentrated - Regenbrücke Stefling: a tied arch bridge in concrete
The Regenbrücke Stefling is a new and modern bridge structure of tied arch bridges in concrete. Particularly there is to be emphasised beside good formative elements the combination of different optimised construction methods and construction details which induce a cross section which shows an extremely low construction height. Main characteristics are the material concrete in place of steel for the tied arch, the application of internal unbonded prestressing and the construction of the hangers as a network. In addition, this type of bridge is extremely competitive in economic regard. This was confirmed by the Regenbrücke Stefling.

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Betontechnische Daten online Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 719 Aktuell

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 10/2015 Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 721-723 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Nachrichten:
Kordes in FIDIC-Vorstand gewählt / Vorbereitungen für die führende Baufachmesse bautec 2016 im Norden und Osten Deutschlands laufen auf Hochtouren / Schüßler-Preis 2015 in Aachen verliehen / Wettbewerb Auf IT gebaut - teilnehmen und gewinnen

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Zuschrift zu: Erweitertes Modell zur Berechnung der Rissbreite Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 723-725 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Zuschrift zu: Empelmann, M.; Krakowski, W.: “Erweitertes Modell zur Berechnung der Rissbreite”, Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 7, S. 458-467.
Zuschrift von Prof. Dr. Walter Kaufmann, Zürich, Prof. Dr. Viktor Sigrist, Luzern, Dr. Manuel Alvarez, Bern, Prof. Dr. Albin Kenel, Luzern, und Prof. em. Dr. Peter Marti, Winkel - Erwiderung von Martin Empelmann und Waldemar Krakowski

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 10/2015 726-728 Veranstaltungskalender

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Inhalt: Stahlbau 10/2015 Stahlbau 10/2015 Inhalt

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Stroetmann, Richard; Siebert, Geralt Herzlichen Glückwunsch zum Geburtstag! - Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 65. Lebensjahres Stahlbau 10/2015 719-720 Editorial

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Hanswille, Gerhard; Heine, Bernhard; Porsch, Markus; Schmitz, Christoph Lageraustausch an den Stabbogenbrücken im Zuge der BAB A1 über den Dortmund-Ems-Kanal bei Ladbergen Stahlbau 10/2015 721-743 Fachthemen

Kurzfassung

An den beiden zwischen 1998 und 2000 bei Ladbergen errichteten Stabbogenbrücken im Zuge der BAB A1 über den Dortmund-Ems-Kanal (DEK) wurden schon kurz nach der Fertigstellung ein übermäßiger Verschleiß an den PTFE-Scheiben der Kalottenlager und deutliche, knarrende Geräusche an den Auflagerpunkten der Kalottenfestlager festgestellt. Da es bereits an Kalottenlagern vergleichbarer Stabbogenbrücken ähnliche Schäden gegeben hatte, wurden zur genaueren Ermittlung der Schadensursachen Verkehrszählungen sowie umfangreiche Messungen am Bauwerk und an den Lagern durchgeführt. Auf der Grundlage von Bauteilversuchen an der Bergischen Universität Wuppertal mit ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) wurde ein modifiziertes Kalottenfestlager mit einer umlaufenden UHMWPE-Anschlagfläche entwickelt.

Bearing replacement at the bowstring bridges over the Dortmund-Ems canal in the lane of the highway A1 near Ladbergen.
The bowstring bridges over the Dortmund-Ems canal in the lane of the highway A1 near Ladbergen showed after a short period a frictional wear of the sliding material of the spherical PTFE bearings. In addition at the fixed bearings creaking noises occurred. In the past the bearings of comparable bridge showed a similar behaviour and comparable damages. Therefore the road administration decided to perform a detailed research program in combination with in situ measurements at the bridge in order clarify the cause of the damage and the short design life of the bearings. The paper gives an overview of the measurements and the research work. Based on the results of special tests, performed at the University of Wuppertal, and the new insides of the measurements a modified fixed spherical bearing was developed, where the contact area for the horizontal fixing is made of UHMWPE.

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Friedl, Roland Zur Beschreibung fahrbahnunebenheitsinduzierter Radkraftschwankungen von Straßenfahrzeugen auf der Basis stochastischer Differentialgleichungen Stahlbau 10/2015 744-750 Fachthemen

Kurzfassung

Fahrbahnunebenheiten stellen neben Brems- und Anfahrvorgängen die wichtigste Ursache für Schwingbewegungen von Straßenfahrzeugen dar. Ausgehend von einer Beschreibung der Fahrzeuge auf der Basis so genannter Starrkörpermodelle wird ein effizientes Verfahren zur Ermittlung fahrbahnunebenheitsinduzierter Fahrzeugschwingungen sowie der daraus resultierenden Streuungen vertikaler Radkräfte präsentiert. Die mathematische Beschreibung der Fahrbahnunebenheiten erfolgt dabei als normalverteilte vektorielle Zufallsprozesse, welche die wesentlichen Charakteristika realer Unebenheitsverläufe im stochastischen Sinne widerspiegeln. Wie experimentelle Untersuchungen belegen, kommt dabei der Berücksichtigung der Korrelation zwischen den versetzt am Fahrzeug wirkenden Unebenheitsamplituden in den einzelnen Reifenaufstandspunkten eine besondere Bedeutung zu. Durch eine Darstellung der stochastischen Eigenschaften realer Unebenheitsverläufe über so genannte Formfilter sowie eine Erweiterung der zugrundeliegenden Zustandsgleichung, wird eine Beschreibung des dadurch induzierten Schwingungsverhaltens von Straßenfahrzeugen auf der Basis stochastischer Differentialgleichungen möglich. Die darauf begründete Kovarianzanalyse linearer Schwingungssysteme, welche für normalverteilte Erregerprozesse die vollständige Information des Antwortverhaltens repräsentiert, stellt eine effiziente Methode zur Berechnung von Zufallsschwingungen infolge mehrfachkorrelierter stochastischer Erregung dar.

Statistical analysis of vehicle vibrations due to random road roughness using stochastic differential equations.
The pavement roughness as the main source of low frequent vehicle oscillations leads to a significant variation in the vertical wheel forces. Describing the pavement roughness as a normally distributed stochastic process, an efficient method to quantify these variations in the vertical wheel forces based on simplified vehicle models is shown. As can be seen from experiments, a proper consideration of the correlation between the roughness amplitudes acting at the several wheels is essential. Applying the spectral factorization theorem the transformation matrix of a shaping filter, a synthetic system describing the stochastic characteristics of the roughness amplitudes, can be obtained. By establishing a state space model of the shaping filter and combining it with that of the vehicle to an augmented state space model, stochastic differential equations can be used to describe the vibrations of vehicles due to random surface roughness. The covariance matrix, which for zero mean and normally distributed system input contains the total information about the system’s response, can be calculated very efficiently based on the Lyapunov matrix equation.

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Stroetmann, Richard; Podgorski, Christine; Faßl, Thomas Zur Nachhaltigkeit von Stahl- und Verbundkonstruktionen bei Büro- und Verwaltungsgebäuden - Tragkonstruktionen (Teil 3) Stahlbau 10/2015 751-762 Fachthemen

Kurzfassung

Der folgende Beitrag zur Nachhaltigkeit von Tragkonstruktionen für Büro- und Verwaltungsgebäude ist eine Fortsetzung des Aufsatzes in [1] und [2]. Im ersten Teil wurden zunächst eine Übersicht über das AIF-FOSTA-Projekt P881 gegeben und die Objektanforderungen an die Tragkonstruktionen sowie Deckensysteme in Stahl- und Verbundbauweise beschrieben. Nach einer Darstellung zur Normungssituation und zu Bewertungssystemen wurde die im Forschungsprojekt angewendete Methodik zur Beurteilung der ökologischen und ökonomischen Qualität von Tragkonstruktionen erläutert. Ferner ging der Beitrag auf Untersuchungen zur Optimierung von Deckensystemen ein. Gegenstand des zweiten Teils war die Querschnittswahl und Bemessung der Gebäudestützen für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen sowie für den Brandfall unter Nachhaltigkeitskriterien. Anschließend wurden die Ergebnisse aus Parameterstudien zur Optimierung von Tragsystemen mit Unterzugsdecken vorgestellt, in denen die Decken, Trägersysteme und Stützen einbezogen wurden.
In diesem Beitrag werden Parameterstudien zur Ökologie und zu den Kosten von Slim-Floor-Systemen, eine Gegenüberstellung mit Unterzugsdecken sowie Untersuchungen zum Einfluss der Anschlüsse vorgestellt. Abschließend werden zusammenfassende Erläuterungen zur Wahl der Deckensysteme und Stützen sowie Hinweise auf die im Projekt P881 erarbeiteten Planungshilfen gegeben.

Sustainability of steel and composite structures of office and administration buildings - Structural systems (part 3).
The following paper on the sustainability of structural systems of office and administration buildings is a sequel of the articles in [1] and [2]. In the first part, an overview on the AIF FOSTA Project P881 was given and the requirements resulting from the building and structural design as well as slab systems in steel and composite construction were described. After an overview on the standardization situation and assessment systems, the methods used in the research project to assess the environmental and economic performance of structural systems were explained. In addition, the paper discussed studies on the optimization of slab systems. The choice of the cross-section and the dimensioning of the building columns for persistent and transient design situations as well as for the case of fire considering sustainability criteria were the subject of the second part.
In this paper, the results of parametric studies on the ecology and costs of slim floor systems, a comparison with slabs with downstand beams, and studies on the influence of joints are presented. Finally, summarizing remarks on the choice of floor systems and columns as well as comments on the planning tools developed in Project P881 are given.

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Stählerne Kunst am Müritz-Ufer Stahlbau 10/2015 762 Aktuell

Kurzfassung

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Raichle, Jochen; Kuhlmann, Ulrike Trapezblechstege im Verbundbau - Längsschub und Querbiegung der Verbundfuge mit randnahen Kopfbolzen Stahlbau 10/2015 763-770 Fachthemen

Kurzfassung

Die Anwendung von trapezförmig gekanteten Stegen im Verbundbrückenbau bietet zahlreiche Vorteile. Durch die Einbindung des gekanteten Stahlstegs in den Betongurt ist die direkte Übertragung von Schubkräften und Biegemomenten in der Verbundfuge möglich. Die zusätzliche Anordnung von randnahen Kopfbolzen steigert die Tragfähigkeit und verbessert die Gebrauchstauglichkeit der Verbundfuge. Da die Kopfbolzen nahe zum Bauteilrand des Stahlbetongurts angeordnet werden, muss der Einfluss dieser randnahen Ausbildung, insbesondere die hervorgerufenen Spaltzugkräfte, berücksichtigt werden. Dieser Beitrag stellt Forschungsergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen zu einer Längsschub- und einer Querbiegebeanspruchung der Verbundfuge dar. Es wird das Tragverhalten der Verbindung erläutert. Außerdem werden Bemessungsgleichungen für diese Beanspruchungen bereitgestellt sowie konstruktive Hinweise gegeben.

Corrugated steel webs in composite construction - longitudinal shear and transverse bending moment with headed studs close to the concrete surface.
The application of corrugated steel webs in composite bridges leads to many advantages. The embedment of the corrugated web allows transferring shear forces and bending moments at the composite connection. The additional arrangement of horizontally lying headed studs increases the carrying capacity and improves the serviceability of the composite connection. As the headed studs are positioned close to the surface of the concrete slab, the edge influence inducing splitting forces has to be considered. This paper shows results of research work on longitudinal shear and transverse bending moment at the composite connection. The load carrying behavior is illustrated. Furthermore design equations of the resistances and some constructional recommendations are given.

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Classen, Martin; Hegger, Josef; Kopp, Maik; Feldmann, Markus; Schäfer, Johannes; Reisgen, Uwe Verbundträger mit kleinskaligen Pin-Verbundmitteln - Experimentelle Untersuchungen und Finite-Elemente-Simulation Stahlbau 10/2015 771-779 Fachthemen

Kurzfassung

Die Entwicklung eines neuartigen Schweißverfahrens mit gezieltem Drahtvorschub und -rückzug ermöglicht die automatisierte Herstellung von auf Baustähle geschweißten kleinskaligen Pin-Verbundmitteln mit ausgeformtem Kugelkopf und kegelförmigem Fuß. Hiermit lassen sich in Kombination mit hochfesten Feinbetonen extrem filigrane Verbundquerschnitte mit hoher spezifischer Tragfähigkeit herstellen, die dem Verbundbau neue Anwendungsbereiche erschließen. Allerdings ist das Last-Verformungsverhalten von Verbundfugen mit den neuartigen Pins bis jetzt noch nicht geklärt. Gegenüber konventionellen Verbundträgern mit Kopfbolzendübeln werden durch die spezifischen Verhältnisse von Beton- zu Baustahlquerschnitt sowie durch unterschiedliche Belastungs- und Spannweitenszenarien veränderte Anforderungen an die Duktilität und das Verformungsvermögen des Pin-Verbunds gestellt. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst anhand von vier Verbundträgerversuchen mit unterschiedlichen Trägerlängen und Verdübelungsgraden das Trag- und Verformungsverhalten der kleinskaligen Pin-Verbundmittel in der Verbundfuge untersucht. Anschließend wird ein nicht-lineares Finite-Elemente-Modell für Stahl-Beton-Verbundträger mit kleinskaligen Pin-Verbundmittel entwickelt. Hiermit werden FE-Simulationen durchgeführt, um Schnittgrößen, Verbundmittelkräfte und Kräfteumlagerungen in der Verbundfuge sichtbar zu machen und das globale Trag- und Verformungsverhalten dieser neuartigen Verbundmittel zu analysieren.

Composite beams with small-scale pin connectors - Experimental investigations and finite element simulation.
The development of a novel welding process with systematic wire-feed and pullback allows for the automatic assembly of ball-headed pin shear connectors with a cone-shaped base on structural steels. By means of this process and the combination with high-strength fine-grained concrete very filigree composite sections of high specific load carrying capacities can be produced, opening new fields for structural application. However, the force-deflection behavior of the shear connection with the novel small-scale pins is not clarified yet. In contrast to ordinary composite beams with headed stud shear connection, the specific ratios of concrete and steel composite sections as well as new scenarios of bearing loads and span widths cause different requirements regarding the ductility of the pin connection, in order to achieve maximum load carrying capacities of cross section and system. In this paper, the load-bearing and deformation behavior of composite connections with small-scale pin-connectors is investigated based on four composite beam experiments with different spans and degrees of partial shear connection. Furthermore, a finite element model for steel concrete composite beams with pin connectors is developed. The non-linear finite element simulations are used to clarify the distribution of shear forces in the pin connectors, to illustrate the rearrangements of internal forces in the composite connection to analyze the global load bearing and deformation behavior of these innovative small-scale shear connectors.

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Ebel, Rebekka; Kindmann, Rolf; Knobloch, Markus Profil- und systemabhängige Tragfähigkeiten biegedrillknickgefährdeter Träger aus gewalzten I-Profilen Stahlbau 10/2015 780-786 Fachthemen

Kurzfassung

Dieser Beitrag analysiert das Tragverhalten biegedrillknickgefährdeter Träger. Im Fokus stehen als Basissysteme Einfeld- und Zweifelträger sowie Kragträger jeweils unter einachsiger Biegung. Neben der Spannweite und dem Profil beeinflusst auch das statische System das Tragverhalten. Die Ergebnisse einer umfassenden numerischen Parameterstudie mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode zeigen unter anderem eine große profilabhängige Streuung der Tragfähigkeiten auf.
Das Tragverhalten wird durch verschiedene Versagenskriterien charakterisiert. Vier unterschiedliche Kriterien begrenzen die Traglasten und charakterisieren Tragverhalten und Versagen. Sie sind abhängig vom statischen System und Profil in unterschiedlichen Schlankheitsbereichen maßgebend. Die Erkenntnisse zum Tragverhalten werden genutzt, um bestehende analytische Verfahren zu bewerten und die Gründe für Abweichungen zu numerischen Berechnungsergebnissen zu analysieren. Abweichungen von teilweise über 20 % zeigen, dass vereinfachte Verfahren system- wie auch die profilabhängigen Streuungen nur unzureichend erfassen. Der Beitrag zeigt Folgen einer Iy/IT-abhängigen Ermittlung von Imperfektionsbeiwerten je System auf. Dieses Vorgehen ermöglicht es, besonders für Einfeldträger mit Streckenlasten die Streuungen im Hauptanwendungsbereich auf 4 % zu begrenzen.

Influence of cross sections and static systems on the load bearing capacity of rolled I-section beams subjected to lateral torsional buckling.
This paper analyses the load-bearing behaviour of beams subjected to lateral torsional buckling. Single span beams, two-span beams and cantilever beams in uniaxial bending are chosen as basic systems. In addition to the length and the cross section the static system influences the bearing characteristics and capacities. The results of a comprehensive numerical parameter study indicates a large scatter of the bearing capacities.
The bearing behaviour is characterised by different failure criteria. The decisive slenderness range of the criteria depends on the static system and the cross section. These results can be used to review commonly used analytical methods. The large scatter of the comparative study indicates that simplified models have difficulties in describing the influence of the static system and the cross section on the load bearing behaviour. Finally the paper presents an Iy/IT-ratio dependent approach for each system. Especially for the single span beam this approach reduces the scatter to 4 % in the main application range.

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Liu, Dasu; Lange, Jörg Bemessung von Trägern mit Anschlüssen in Form des hängenden Profils Stahlbau 10/2015 787-793 Fachthemen

Kurzfassung

Das so genannte hängende Profil ist ein in der Praxis gängiger Anschlusstyp für horizontale Verbände. Das besondere Merkmal dieses Anschlusses ist, dass der Träger nur über einen Gurt an die Knotenbleche angeschlossen wird. Bisher wurden Träger mit diesen Anschlusstypen stets vereinfacht als gabelgelagerte Einfeldträger nachgewiesen. Da die Nachgiebigkeit im Anschlussbereich dabei nicht erfasst wird, ist die Annahme der Gabellager nicht ohne weitere Untersuchungen gerechtfertigt.
Basierend auf einer Reihe von Bauteilversuchen sowie der darauf folgenden umfangreichen Parameterstudie anhand nichtlinearer FE-Rechnungen wurde ein auf dem gegenwärtigen Nachweisformat nach EC 3 aufgebautes Bemessungsmodell entwickelt, welches das Tragverhalten von Bauteilen mit Anschlüssen dieser Art sicher, genau und wirtschaftlich erfassen kann. Dieses Bemessungsmodell wurde nach Anhang D der EN 1990 gemäß dem semi-probabilistischen Konzept kalibriert, sodass das normativ geforderte Sicherheitsniveau erfüllt wird.

Analysis and design of members with hanging-profile connections.
The so called hanging-profile is a commonly used type of joint in steel structures for horizontal bracing systems, where large compression forces are transferred. This kind of joint is characterized by the connection of a bracing beam to gusset plates only at the top flange. This type of structure is usually simplified as a single-span beam with fork bearings. Due to the overestimation of the system stiffness in the connection areas under this assumption, basic engineering with this conventional approach has been considered generally not safe.
Based on an extensive parametric study using finite-element-models calibrated on a serial of 1:1 scale tests, a new design approach was developed for the lateral torsional buckling check of members with this kind of connection. To meet the standards safety level, the new design formulae were further analyzed with the semi-probabilistic method according to EN 1990 Annex D.

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