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Die Norderelbbrücke aus dem Jahre 1963 ist ein herausragendes Zeugnis der Ingenieurskunst. Nach fast 60 Jahren hat das Bauwerk das Ende seiner Nutzungszeit erreicht. Mit Hochdruck laufen die Planungen für den Ersatzneubau. Ziel ist es, das bestehende Bauwerk bis 2027 außer Betrieb zu nehmen. Mit dem Neubau ist auch die Erweiterung der A 1 auf acht Fahrstreifen verbunden. Die angrenzenden Autobahndreiecke erfordern darüber hinaus zusätzliche Verflechtungsstreifen, sodass der Neubau insgesamt zwölf Fahrstreifen zu überführen hat und mehr als doppelt so breit sein wird wie der Bestand. Aufgrund der gestalterischen und technischen Bedeutung wurde 2018/2019 für den Ersatzneubau der Norderelbbrücke ein Realisierungswettbewerb durchgeführt. Der Siegerentwurf befindet sich derzeit in der Entwurfsplanung. Der Beitrag geht sowohl ausführlich auf den Realisierungswettbewerb als auch auf den aktuellen Stand der Entwurfsplanung ein. Abschließend erfolgt ein Blick auf zwei weitere Schrägseilbrückenprojekte, die aktuell in Deutschland in Bau sind - die Rheinbrücken in Leverkusen und in Duisburg-Neuenkamp.

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Ausgesteifte Beulfelder im Brückenbau sind in Deutschland mit der Methode der reduzierten Spannungen (MRS) nach DIN EN 1993-1-5 nachzuweisen. Unausgesteifte Beulfelder dürfen dagegen entweder nach der Methode der effektiven Breiten oder nach der Methode der reduzierten Spannungen nachgewiesen werden. Um die insbesondere für ausgesteifte Beulfelder vorherrschende aufwendige Nachweisführung der genormten Nachweisformate für die Vordimensionierung zu verkürzen, werden im vorliegenden Aufsatz Teil 1 auf Basis der MRS durch Umformulierung des Beulnachweises Diagramme für unausgesteifte Beulfelder entwickelt und dargestellt, die eine schnelle Vordimensionierung ermöglichen. Mit den Diagrammen lässt sich die Dimensionierung von Blechdicken und Steifenabständen in wenigen einfachen und nachvollziehbaren Arbeitsschritten durchführen. Die Auswahl der Diagramme erfolgt anhand der Geometrieparameter a, b und t bzw. der zutreffenden Belastungen. Für ausgesteifte Beulfelder können die maximal zulässigen Abstände der Längssteifen oder die erforderliche Hauptblechdicke ermittelt werden. Im zweiten Teil dieses Aufsatzes werden ergänzend Diagramme für die Dimensionierung von Längssteifen über die Ermittlung von Mindeststeifigkeiten vorgestellt. Die Mindeststeifigkeiten werden dazu aus der Geometrie der linearen Beulformen von einfach ausgesteiften Beulfeldern abgeleitet.

Dimensioning tools for stiffened and unstiffened buckling plates according to DIN EN 1993-1-5 - part 1: unstiffened buckling plates
In Germany, stiffened buckling plates in bridge construction must be verified using the reduced stress method (MRS) according to DIN EN 1993-1-5. Unstiffened buckling panels, on the other hand, may be verified either according to the method of effective widths or according to the method of reduced stresses. To shorten the time-consuming verification of the standardised verification formats for pre-dimensioning, which is particularly prevalent for stiffened buckling fields, part 1 of this paper develops and presents diagrams for unstiffened buckling fields based on the MRS by reformulating the buckling verification, which enable fast pre-dimensioning. With the diagrams, the dimensioning of plate thicknesses or stiffener spacings can be carried out in a few simple and comprehensible steps. The diagrams are selected based on the geometry parameters a, b and t or the applicable boundary conditions. For stiffened buckling panels, the maximum permissible distances of the longitudinal stiffeners or the required main plate thickness can be determined. In the second part of this paper, diagrams for the dimensioning of longitudinal stiffeners via the determination of minimum stiffnesses are presented. The minimum stiffnesses are derived from the geometry of the linear buckling shapes of simply stiffened buckling fields.

Für die Nachrechnung und Bewertung von Eisenbahnbrücken hat sich die seit ca. 30 Jahren angewandte Richtlinie 805 sehr gut bewährt. Im Rahmen der aktuellen, durch die DB Netz AG vorgenommenen Überarbeitung der Richtlinie wird eine gewisse Angleichung an die europäischen Normen, insbesondere bei den charakteristischen Werten, Sicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerten angestrebt. Allerdings muss sehr sensibel mit den normativen Regelungen umgegangen werden, da eine Neubauvorsorge für die Bestandsbewertung nicht möglich und auch nicht notwendig ist - im Gegenteil, diese würde zu volkswirtschaftlich relevanten Fehlbewertungen von Bauwerken mit ausreichender Zuverlässigkeit führen. Im vorliegenden Beitrag werden zu den einzelnen Modifikationen der Richtlinie 805 hinsichtlich Festlegungen von Einwirkungen, Sicherheitselementen sowie Nachweisen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Ermüdung die wesentlichen Hintergründe erläutert.

Background to the modifications of guideline RiL 805 for recalculation and assesment of railway bridges in Germany
For the recalculation and evaluation of railway bridges, guideline RiL 805, which has been used for around 30 years, has proven itself very well. As part of the current revision of the guideline carried out by DB Netz AG, a certain adjustment to the European standards is aimed for, in particular with regard to the characteristic values, safety factors and combination coefficients. However, the normative regulations have to be dealt with very sensitively, since a “new building precaution” is neither possible nor necessary for the evaluation of the existing building - on the contrary, this would lead to economically relevant incorrect evaluations of buildings with sufficient reliability. This article explains the essential background to the individual modifications of guideline RiL 805 with regard to the definition of actions, safety elements and verifications in the limit state of load-bearing capacity and fatigue.

Aktuelles:
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland
DGNB-Studie zu CO2-Emissionen von Bauwerken
Die Kaiserbrücke in Wroclaw/Breslau und die fehlenden Gedenktafeln
Fakten zur Stahlindustrie in Deutschland 2021
Ersatzneubau für gesperrte Talbrücke Rahmede der A 45 bei Lüdenscheid

Wettbewerbe:
Ernst & Sohn Ingenieurbaupreis 2022 - Impressionen aus den Jurysitzungen

Rezension:
Rezension zur neuen Dokumentation des BMVI “Brücken und Tunnel der BFStr. 2021”

SZS steel news:
Laurent Audergon neuer SZS-Geschäftsführer

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Zum Titelbild:
Stahl-, Metall- und Komplettbauer planen und steuern komplexe Aufträge, die mit erheblichen Investitionen einhergehen. Diese anspruchsvolle Aufgabe transparent zu lösen, ist die Kernaufgabe der Branchenlösung ams.erp STEEL. Mit ams.erp STEEL ist ein durchgängiges Informationssystem verfügbar, das die Anwenderunternehmen zu allen kaufmännischen und technischen Fragen ihrer Projekte verlässlich beauskunftet - und zwar in Echtzeit. Dabei reicht das abgedeckte Prozessspektrum von CRM, Vertrieb und Kalkulation über CAD-Integration bis hin zu Baustellenabwicklung sowie Querschnittsfunktionen wie z. B. DSTV-Standards und BIM-Integration. (Foto: ams.erp)

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Hochfeste Stähle bis zu 960 MPa Mindeststreckgrenze sowie wetterfeste Stähle werden insbesondere als Bleche und kreisförmige Hohlprofile seit Jahrzehnten gefertigt und finden im Maschinenbau bereits verbreitet Anwendung. Nun ist erstmals eine umfassende Definition solcher Stähle für kreisförmige und eckige Hohlprofile in einem separaten Normteil verfügbar. Dieser Bericht fasst wesentliche Erweiterungen und Definitionen zusammen und gibt einen Gesamtüberblick über solche Werkstoffe und deren typische Verfügbarkeit.

Structural hollow sections - high strength or weather resistant per EN 10210-3/EN 10219-3
High strength steels up to 960 MPa min. yield strength as well as weather resistant steels, in particular as sheets and circular hollow sections have been produced for decades and are already widely in use for machinery applications. For the first time a comprehensive definition of such steels for circular and angled hollow sections is now available in a separate part of the standard. This report summarizes substantial extensions and definitions and provides a general overview about such steels and its typical availability.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Knuth-Michael Henkel zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauschrauben wird maßgeblich von Herstellungseinflüssen beeinflusst. In den Bemessungsgrundlagen werden diese Einflussfaktoren, abhängig vom jeweils herangezogenen Regelwerk, sehr uneinheitlich berücksichtigt. Insbesondere für Schrauben großer Durchmesser, wie sie z. B. bei Windenergieanlagen in hoher Stückzahl zum Einsatz kommen, war eine experimentelle Grundlage zur Bewertung verschiedener Einflüsse in der Vergangenheit nur sehr begrenzt verfügbar. Im Teil 1 des vorliegenden Beitrags wird der bisherige Kenntnisstand dargelegt, der die maßgebenden Einflussgrößen auf die Ermüdungsfestigkeit von Schrauben im Stahlbau beschreibt. Hieraus werden von den Verfassern die Grundlagen zur Bewertung von bestehenden und (242) bislang unveröffentlichten Ergebnissen aus Schwingfestigkeitsuntersuchungen an axial belasteten Schraube-Mutter-Verbindungen bis zur Nenngröße M64 abgeleitet, die im Teil 2 dieses Beitrags enthalten sind. Im Vordergrund stehen dabei der Größen- und Randschichteinfluss, der Einfluss der Gewindeherstellung sowie der Beanspruchungszustand aus der ziehenden Anziehpraxis.

On fatigue strength of large-size bolt-assemblies in steel constructions under consideration of manufacturing and surface condition related impacts - part 1: state of knowledge
Manufacturing related impact factors significantly affect the fatigue strength of bolt assemblies used in steel constructions. The effects are taken into account very inconsistently in the design bases, depending on the normative reference used. Especially for bolt assemblies with large diameters, as they are commonly applied in large numbers at towers for wind energy plants, only a very limited experimental background for assessment of relevant impact factors has been available in the past. Part 1 of this paper presents the state of knowledge regarding the decisive influencing variables on the fatigue strength of bolts in steel structures. From this state of knowledge, the authors derive the basis for evaluating existing and (242) previously unpublished results from fatigue tests on axially loaded bolt nut connections up to nominal size M64, which are included in Part 2 of this paper. The focus is on the influence of size and surface layers, the influence of thread fabrication as well as the stress condition from the pulling assembly practice.

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Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Knuth-Michael Henkel zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauschrauben wird maßgeblich von Herstellungseinflüssen beeinflusst. In den Bemessungsgrundlagen werden diese Einflussfaktoren, abhängig vom jeweils herangezogenen Regelwerk, sehr uneinheitlich berücksichtigt. Insbesondere für Schrauben großer Durchmesser, wie sie z. B. bei Windenergieanlagen in hoher Stückzahl zum Einsatz kommen, war eine experimentelle Grundlage zur Bewertung verschiedener Einflüsse in der Vergangenheit nur sehr begrenzt verfügbar. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von 20 verschiedenen, größtenteils in der jüngeren Vergangenheit durchgeführten Versuchsserien an drei unterschiedlichen hochfesten Schraubensystemen mit variierenden Herstellungsbedingungen vorgestellt und bewertet. Die Datenbasis streckt sich über einen Durchmesserbereich zwischen M12 und M64 und legt den Fokus auf Versuche mit hohem repräsentativem Mittelspannungsniveau. Die Ergebnisse werden unter Einbeziehung der in der Fachliteratur beschriebenen Erkenntnisse in Bezug auf unterschiedliche Herstellungseinflüsse bewertet und den Regelungen der relevanten internationalen normativen Bemessungsgrundlagen gegenübergestellt. Dabei werden zusätzlich zu den Ergebnissen von Schwingfestigkeitsversuchen ergänzende metallografische Untersuchungen zur Bruchflächengestalt sowie zum Rand- und Schutzschichtzustand herangezogen. Auf dieser Basis werden abschließend Handlungsempfehlungen abgeleitet und ein Ausblick auf weitere zielführende Untersuchungen gegeben.

On fatigue strength of large-size bolt-assemblies in steel constructions under consideration of manufacturing and surface condition related impacts - part 2: evaluation of fatigue tests
Manufacturing related impact factor significantly affect the fatigue strength of bolt assemblies used in steel constructions. The effects are taken into account very inconsistently in the design bases, depending on the normative reference used. Especially for bolt assemblies with large diameters, as they are commonly applied in large numbers at towers for wind energy plants, only a very limited experimental background for assessment of relevant impact factors has been available in the past. This paper presents and evaluates results from 20 different fatigue test series, most of them conducted in the recent past on three different high-strength bolt assembly systems with varying manufacturing conditions. The data base covers a diameter range between M12 and M64 and focuses on test series with high mean stress in a representative order of magnitude for practical application of the bolts. Based on the knowledge given in the relevant literature, the test results are evaluated regarding the impact of different manufacturing related effects. Furthermore, the results are compared to the specifications of the relevant international normative guidelines. In addition to the results of fatigue tests, supplementary metallographic examinations of the fracture surface shape and surface-layer condition behavior are taken into account. On this basis, the paper derives recommendations for future design considerations and gives an outlook on further expedient investigations.

Dr.-Ing. Viktor Wilhelm gewidmet
Im Süden des Düsseldorfer Medienhafens sind innerhalb kurzer Zeit zwei moderne Bürogebäude in nächster Umgebung zueinander entstanden, zum einen das Capricornhaus der Architekten Gatermann+Schossig und das Float von Renzo Piano Building Workshop. Ursprünglich unabhängig voneinander geplant, beherbergen beide Gebäude heute gemeinsam die Firmenzentrale eines internationalen Konzerns. Zur Verbesserung der internen Erschließung wurden Supergelb Architekten und osd - office for structural design beauftragt, eine verbindende, witterungsgeschützte Fußgängerbrücke zu entwerfen. Die komplexe Form der kristallin wirkenden und allseitig mit polygonalen Isolierglaselementen bekleideten Capricorn-Brücke leitet sich her aus den unterschiedlichen Gebäudeachsen, den verspringenden Zugängen in die bestehenden Fassaden sowie der zentralen Gründung im Straßenraum. Das 35 m lange Brückenbauwerk setzt sich gestalterisch von den Nachbargebäuden ab und markiert einen eigenständigen Baukörper im Straßenraum, der von außen wie ein geschliffener Diamant wirkt. Die Capricorn-Brücke lagert auf einem zentralen, massiven Sockel aus Stahlbeton, von welchem das räumliche Stabwerk aus Stahlhohlprofilen in beide Richtungen zu den Andockpunkten hin auskragt. Durch die zentrale Gründung in Fahrbahnmitte ergaben sich für Tragwerks- und Fassadenplanung besondere Anforderungen.

The capricorn bridge at Dusseldorf Medienhafen
South of Dusseldorf's Medienhafen, two modern office buildings were built in close proximity to each other within a short period of time: Capricornhaus by architects Gatermann + Schossig and Float by Renzo Piano Building Workshop. Originally planned independently of each other, both buildings now house an international company's headquarters. To improve the internal development, Supergelb Architekten and osd - office for structural design were commissioned to design a connecting, weather-protected pedestrian bridge. The complex shape of the crystalline-looking, so called Capricorn Bridge, cladded on all sides with polygonal insulating glass elements, is derived from the different building axes, the different ways of entering the existing facades and the central foundation in the street area. The 35 m long bridge structure marks an independent shape in the street space, which looks like a cut diamond from the outside. The Capricorn Bridge has a central, massive foundation made of reinforced concrete on the median of the four-lane road, from which the spatial framework of hollow steel profiles spans in both directions towards the docking points. structural and facade planning had to take care of these special requirements.

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Der Werkstoff Stahlguss ist aufgrund seiner hohen mechanischen Beanspruchbarkeit und der nahezu freien Formgebung theoretisch ideal für den Einsatz in ermüdungsbeanspruchten Konstruktionen geeignet. Allerdings wird der Bauteilwiderstand durch herstellungsbedingte Ungänzen beeinflusst. Aufgrund bislang fehlender Kenntnisse und in Ermangelung einfach anwendbarer Bemessungsansätze wird in der Praxis der Einsatz von Stahlguss meist vermieden oder aber durch häufig vermeidbare höchste Qualitätsanforderungen unnötig verteuert. Die pauschale Wahl der höchsten Qualitätsstufe ist wegen des hohen Herstellungsaufwands unwirtschaftlich und unter technischen Gesichtspunkten nicht im gesamten Bauteil erforderlich, da selbst größere Gussfehler die statische und zyklische Leistungsfähigkeit eines Bauteils nicht zwangsläufig reduzieren. In diesem Beitrag wird ein einfach handhabbarer Bemessungsansatz vorgestellt, der eine auf lokalen Beanspruchungen basierende Festlegung der erforderlichen Herstellqualität ermöglicht. Die Verknüpfung zwischen Beanspruchbarkeit und zulässigen Fehlergrößen erfolgt mit neu definierten Widerstandskategorien. Diese neu entwickelte Bemessungsmethode basiert auf der Begrenzung der maximal aufnehmbaren Spannungsschwingbreiten, orientiert sich an etablierten Nachweiskonzepten und ist somit direkt auf eine verhältnismäßig einfache baupraktische Anwendbarkeit ausgerichtet. Einflüsse wie Mittelspannung, Formtoleranzen oder Spannungsgradienten werden berücksichtigt.

Simplified design of cast steel components under fatigue loads
Theoretically, cast steel is ideally suited for use in structures subject to fatigue loads due to its high mechanical strength and virtually free shaping possibilities. However, the component resistance is determined by manufacturing-related imperfections. Due to a lack of knowledge and the absence of easily applicable design approaches, the use of cast steel components is usually rejected or countered by the highest demands on manufacturing quality. This blanket choice is usually uneconomical and not necessary from a technical point of view, since even major casting defects do not necessarily reduce the performance of a component. In this paper, an easy-to-use design approach is presented, which allows the determination of manufacturing quality based on local stresses. The link between fatigue strength and allowable defect sizes is established by newly defined resistance categories. The component design is carried out by limiting maximum stress ranges, is based on established verification concepts, and is thus directly adapted to practical construction applications. Influences such as medium-voltage dependence, shape tolerances, brittle fractures, stress gradients and interaction of neighbouring flaws are considered by reduction factors or additional conditions.

Aktuelles:
Jahrbuch Ingenieurbaukunst 2022 erschienen
Einreichen für Jahrbuch Ingenieurbaukunst 2023
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Etwas weniger Druck auf dem Kessel
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Wettbewerbe:
Deutscher Nachhaltigkeitspreis Architektur 2021 für “Einfach Bauen”

Tagungen & Veranstaltungen:
3. Symposium Ingenieurbaukunst - Wie bauen wir zirkulär?
100 Jahre Karlsruher Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine
23. DASt-Kolloquium im Februar in Dortmund

ÖSTV News:
Claus Kügele neu im ÖSTV-Vorstand
Neue Vorsitzführung beim Technischen Ausschuss des ÖSTV
REVIEWER

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Zum Titelbild:
In nur 57 Stunden tauschte MAURER an der dreispurigen Autobahnbrücke beim Kreuz Augsburg den Fahrbahnübergang aus - eine Aktion, die normalerweise mindestens drei Wochen Sperrungen erfordert. Ermöglicht wurde dies durch neu entwickelte Anschlusslösungen von Dehnfugen an Bauwerken und dadurch, dass Arbeitszeiten von der Baustelle in die Produktion verlagert wurden. Dies erfordert eine modifizierte Dehnfuge, die fast doppelt so schwer und doppelt so hoch ist wie die Standardkonstruktion. Ein Fugentausch an einer dreispurigen Autobahnbrücke wie an der BAB 8 in Gersthofen bei Augsburg löst bei Betreibern und Autofahrern wenig Freude aus. “Als privater Autobahnbetreiber haben wir eine Verfügbarkeitspflicht”, erklärt Oliver Saga, Geschäftsführer der autobahnplus A8 GmbH. “Jede gesperrte Spur, jede Stunde kostet uns Geld.” (Foto: MAURER SE)

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Dieses Projekt wurde mit einem Prix Acier 2021 ausgezeichnet
Die Sanierung und Erweiterung der Schulanlage Auen in Frauenfeld, einem exemplarischen Werk der Solothurner Schule der Architekten Barth und Zaugg aus den 1960er-Jahren und im Hinweisinventar der Denkmalpflege des Kantons Thurgau als “bemerkenswert nach 1959” geführt, bestärkt das vorgefundene Ensemble und macht dessen ursprüngliche Idee wieder spürbar. Entlang der Mittelachse der Anlage sitzen zwischen den bestehenden Gebäuden drei pavillonartige Neubauten. Diese “dritte Spur” führt zu einer Verdichtung, in der die ursprüngliche Komposition des Ensembles erhalten bleibt und gleichzeitig gestärkt wird. Die Architektur der Neubauten - Pavillon, Pausendach und Velodach - nimmt die strukturelle Logik der Bestandsgebäude auf. Als offene, in den Freiraum gestellte Pavillons in Stahl treten diese allerdings nicht körperlich, sondern primär als von Stützen getragene Dächer in Erscheinung. Auch um die Verwandtschaft der beiden Neubauten zu betonen, liegt das Stahltragwerk beider Pavillons jeweils außen. Konsequenterweise sind die Stahlstützen aus den Ecken geschoben und machen bei aller Verwandtschaft den gegenüber dem Bestand differenzierten Charakter der Neubauten ablesbar.

Rasterised: the third life of Auen School, Frauenfeld - renovation and expansion of a 1960s school complex
The 1960s Auen school complex in Frauenfeld by architects Barth and Zaugg is an exemplary work from the so-called “Solothurn School” and is listed under “noteworthy post-1959” in the Canton Thurgau Heritage Preservation Office's reference inventory. The renovation and extension of this complex enhance the pre-existing ensemble and make its original concept perceptible again. Along the complex's central axis, three pavilion-like new structures sit between the pre-existing buildings. This “third lane” leads to a densification, in which the ensemble's original composition is preserved and simultaneously reinforced. The architecture of the new structures (pavilion, break shelter and bicycle shelter) incorporates the structural logic of the pre-existing buildings. However, as open steel pavilions placed in the open space, they do not have a corporeal presence, but appear primarily as roofs supported by columns. Also to emphasise the relationship between the two new buildings, both pavilions' steel support structures are on the outside. Consequently, the steel columns are shifted away from the corners and, despite all the similarities, make the different nature of the new structures in comparison to the pre-existing ones apparent.