Es wurden Versuche an 25 geschraubten Verbindungen unter Verwendung des hochfesten Feinkornbaustahls S460 durchgeführt. Die dadurch gewonnenen Ergebnisse sollen zeigen, inwieweit die im DIN V ENV 1993-1-1 angegebenen Rand- und Lochabstände auch auf Stahl S460 angewendet werden können. Zu diesem Zweck werden die nach DIN V ENV 1993-1-1 berechneten maximalen Kräfte den gewonnenen Versuchswerten gegenübergestellt und dieses Ergebnis anschließend interpretiert.

Um den Kerbfallkatalog der neuen europäischen Normung um kranspezifische Kerbdetails und höhere Streckgrenzen zu erweitern, wurden bereits im Forschungsprojekt P 512 der FOSTA verschiedene geometrische Ausführungen der aufgeschweißten Längsrippe sowie fünf unterschiedliche Varianten stumpfgestoßener Bleche aus hochfestem Stahl untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse wurde als Grundlage für weitere Untersuchungen auf europäischer Ebene im Rahmen des ECSC-Forschungsprojekts LIFTHIGH - “Efficient Lifting Equipment With Extra High Strength Steel” verwendet. Dabei wurden am Beispiel der aufgeschweißten Längsrippe aus hochfesten Feinkornbaustählen nachbehandelte Schweißnähte mit WIG-Decklage bzw. mit beschliffener Schweißnaht untersucht. Für eine weiterführende Beurteilung der stumpfgestoßenen Bleche wurden die bereites in P 512 betrachteten Ausführungsvarianten der Stumpfstöße aus S 960 QL hier auch aus S690QL und S 1100 QL hergestellt und untersucht. Des Weiteren wurde als neues Detail ein Blech mit aufgeschweißter Querrippe in das Versuchsprogramm aufgenommen.

Several national design standards allow the use of hollow sections with minimum nominal wall thicknesses down to 1.5 mm. However, the international standards that will be used in the future, based on the work of the International Institute of Welding (IIW-XV-E), still prescribe a minimum thickness of 2.5 mm. This paper presents the background to the IIW-XV-E higher thickness limit and presents strong arguments for extending the scope of these international standards to include structural hollow sections with wall thicknesses down to 1.5 mm.

In dieser Darstellung wird zum Thema Offshore-Windenergieanlagen ein Forschungsprojekt vorgestellt, das sich im Speziellen mit unterschiedlichen Konstruktionsvarianten und dem Einsatz hochfester Stähle befaßt. Zusammen mit dem allgemeinen Aufbau und der Präsentation der Aufgabenbereiche der einzelnen Beteiligten werden die ersten Schritte des Projektes erläu-tert und die Zielrichtung der Forschungsarbeiten präsentiert.

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This paper reviews the differences between the alternative types of structural hollow section products (cold-formed versus hot-finished) as they affect structural design in Europe, using the relevant product and design standards, with an emphasis on Rectangular Hollow Sections (RHS). Manufacturers of cold-formed structural hollow sections (CFSHS) are more numerous, so that their products are more widely available. Hot-finished structural hollow section (HFSHS) products are typically between 24 % and 54 % more expensive in Germany than their cold-formed counterparts, the lower differences being for large tonnages - a strong inducement in favour of CFSHS. The price difference may also vary within the European Union. The geometric and product properties which are distinctly unique to CFSHS are presented and shown to offer no restrictions in their use when in compliance with the appropriate clauses in the European standards. These are the influence of corner radii, welding in the corner area, material choice to avoid brittle fracture and suitability for welding CFSHS. A comparison of the structural performance of CFSHS and HFSHS shows equally efficient structural designs for both products. The points covered are the design of compression members - unfilled and concrete-filled, joint resistance - which typically governs selection of member sizes, as well as fatigue design, fire design and the resistance of braced steel frames to severe seismic loading. CFSHS are shown to be adequate under all these situations.

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The coupling of subsequent rings in the circumferential joints of tunnel lining systems is of particular interest in mechanized tunnelling and a controversial issue in discussions. On the one hand, interlocking systems such as “cam & pot” can be of use in limiting the lining's deformation. But on the other hand, unfavourable conditions often lead to repetitive and significant damage that decreases the tunnel's lifetime. This paper describes the experimental results of a three-part optimization concept (structural analysis, topological optimization and experimental verification) that was tested for concrete linings using the example of the shear coupling mechanism. First, geometrical dependencies are analysed which reveal predominantly stronger cams than corresponding pots. Hence, pot bearing capacities are increased, transferring topological optimization results to reinforcement concepts featuring micro-mesh reinforcement, steel fibre cocktails and rebars welded to anchor plates. The latter especially resulted in comparatively stronger pots along with considerably better ductility. Nevertheless, pots still represent the weaker part and are crucial for the design. Therefore, a concept with steel dowels and predefined static boundary conditions was tested. The results are characterized by a significantly lower scatter of bearing capacities accompanied by much better ductility.

Diskontinuitätsbereiche in Stahlbetonkonstruktionen werden in der Regel auf der Grundlage von Fachwerkmodellen bemessen und konstruktiv durchgebildet. Zu den typischen Anwendungsfällen gehören Konsolen, Rahmenecken, Aussparungen oder volumenartige Betonkörper. Dabei erweisen sich solche Fachwerkmodelle als günstig, die am Kraftfluss orientiert sind und nur geringe Umlagerungen oder Rissbildungen hervorrufen. Meist werden Trajektorienbilder linear-elastischer Berechnungen zur Ableitung verwendet. Als Alternative bieten sich topologische Optimierungsergebnisse für die Modellfindung an. Dabei bilden sich Streben und Knoten als Materialdichten direkt heraus und sind auch bei komplexen Geometrien leicht in Fachwerke zu überführen.
Der Beitrag zeigt die grundsätzliche Methodik der topologischen Optimierung, günstige Steuerungsparameter zur Ableitung von Fachwerkmodellen, die Vereinfachung zum Strebensystem und die abschließende Umsetzung zur Bewehrungskonstruktion. Beispiele sind Sprengwerke, Konsolen und Querkraftkopplungen an Tübbings mit verschiedenen Bewehrungskonzepten klassischer Stabbewehrung, Stahlfaserverstärkung oder netzartiger Mikrobewehrung.

Strut-and-tie modelling with topological optimisation
Design and detailing of discontinuous or shear critical regions in reinforced concrete structures are usually based on strut-and-tie modelling. Typical examples of such structures are corbels, frame corners, block-outs or spatial concrete structures. Strut-and-tie models that are developed from the inner distribution of forces, and therefore evoke only minor redistributions or crack formations, have proven especially suitable for such design purposes. In general, the stress trajectories used to develop such models are derived from linear-elastic calculations. Alternatively, similar models can be derived from topological optimisation results. The strut and node locations are indicated directly by calculated material densities. These results can then be easily transferred into strut-and-tie models and generated for arbitrary complex structures.
This contribution shows the basic principles of topology optimisation, favourable parameter adjustments to derive appropriate models, simplifications for strut-and-tie models and finally its implementation in reinforcement design. Truss frames, corbels and shear-coupling mechanisms w.r.t concrete lining segments with various reinforcement concepts, e.g. conventional rebars, steel fibres or mesh-like micro reinforcement, are presented as examples.

Construction of the 3,300 m long Chamoise Tunnel in the French Jura Mountains had to overcome long sections of swelling marls beneath an overburden of 400 m. During the design phase, a reconnaissance gallery of 9 m2 was driven to investigate the geological conditions over the entire length of the tunnel. The findings of the gallery led the designer to choose the NATM. The North Tube was constructed between 1981 and 1984. The South Tube was constructed about ten years later. The main revolution in methodology was the change from sequential to full-face excavation in the marl sections. Applied for the first time for the Chamoise tunnel, the economic benefits of full-face excavation even in poor ground, largely due to the reduction of works cycles and the use of bigger machines, initiated a general trend from sequential towards full-face excavation in France.
The paper presents the methodological differences between the tunnel drives of the Chamoise north and south tubes. The comparison is supported by a numerical back-analysis of the observed ground behaviour. In addition, the role of face confinement is examined. The study shows that in the case of the Chamoise Tunnel the excavation sequence has little influence on the short-term ground behaviour and that face confinement would have been of no use. From an economical point of view, the most significant difference between the two tunnel drives are the mean advance rates, which were about 20% higher for full-face excavation (without face reinforcement) than the rates achieved by sequential (three-staged) excavation.
Beim Bau des 3.300 m langen Chamoisetunnels im französischen Juramassiv waren lange Abschnitte von quellfähigen Mergeln unter einer Überlagerung von etwa 400 m zu durchörtern. Im Zuge der Planung wurde ein Erkundungsstollen mit 9 m2 Querschnitt über die gesamte Tunnellänge aufgefahren. Basierend auf den Ergebnissen des Stollenvortriebs wurde die NÖT als die geeignetste Bauweise ausgewählt. Die Nordröhre wurde zwischen 1981 und 1984 errichtet. In den Mergelabschnitten erfolgte der Ausbruch mechanisch und in drei Phasen (Kalotte, Strosse, Sohle). Die Südröhre wurde etwa zehn Jahre später errichtet. Hauptunterschied im Vergleich zur Nordröhre war die Umstellung vom mechanischen Ausbruch der Mergel auf Vollausbruch im Sprengvortrieb. Damit wurde der Chamoisetunnel zum ersten französischen Autobahntunnel, der durchgehend im Vollausbruch aufgefahren worden war. Aufgrund der wirtschaftlichen Vorteile dieser Arbeitsweise, vor allem durch die reduzierte Zahl der Arbeitszyklen sowie den Einsatz größerer Maschinen, wurde damit in Frankeich ein genereller Trend vom Teilausbruch zum Vollausbruch eingeleitet.
Der Beitrag beschreibt die methodischen Unterschiede zwischen den Vortrieben der Nord-und Südröhren. Der Vergleich wird durch numerische Rückrechnungen ergänzt; zusätzlich wird die Rolle der Ortsbruststützung am Beispiel der Südröhre untersucht. Der Vergleich zeigt, dass die Ausbruchsequenz im Fall des Chamoisetunnels kaum Einfluss auf die kurzfristigen Gebirgsverformungen hat und dass eine Stützung der Ortsbrust wenig Sinn gemacht hätte. Aus wirtschaftlicher Sichtweise liegt der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Röhren in den erzielten Vortriebsraten, die im Vollausbruch (ohne Ortsbruststützung) etwa 20% höher als beim dreistufigen Teilausbruch waren.

This contribution provides a brief historical review of NATM applications in France by presenting a selection of motorway projects implemented in the last five decades. In the late 1950s, the development of the French motorway network became a national priority. The implementation of major transit projects (e.g. the A8 motorway link between Italy and the Côte d'Azur as well as the Mont Blanc and Frejus Alpine transit routes) involved the construction of a significant number of motorway tunnels. The first generation of these tunnels was still constructed using traditional methods. However, to keep pace with the booming motorway development, a faster and more cost-efficient tunnelling method was needed. The answer was found in the New Austrian Tunnelling Method (NATM). The construction of the Nice Motorway Bypass with ten tunnels in the early 1970s - 40 years ago - was the first French NATM application. The method was implemented with the guidance of Prof. Rabcewicz. Since then, the observational approach to tunnelling has become the standard method in French tunnelling.
Dieser Beitrag gibt anhand einer Auswahl von französischen Autobahnprojekten aus den vergangenen fünf Jahrzehnten einen kurzen historischen Überblick über die Anwendung der Neuen Österreichischen Tunnelbauweise (NÖT) in Frankreich. In den späten 1950er-Jahren wurde der Ausbau des französischen Autobahnnetzes zur Staatspriorität erklärt. Die Verwirklichung von wichtigen Verkehrsachsen wie die A8 Autobahnanbindung der Côte d'Azur oder die alpenquerenden Tunnel Mont Blanc und Frejus bedingte die Errichtung zahlreicher neuer Autobahntunnel. Die erste Generation dieser Tunnel wurde noch mit traditionellen Methoden gebaut. Die rasche Erweiterung des französischen Autobahnnetzes erforderte jedoch schon bald eine schnellere und wirtschaftlichere Tunnelbaumethode, die in der NÖT gefunden wurde. Der Bau von zehn Tunneln der Autobahnumfahrung Nizza in den frühen 1970er-Jahren, also vor exakt 40 Jahren, stellt die erste französische Anwendung der NÖT dar. Die damals neuartige Beobachtungsmethode wurde unter Mithilfe von Prof. Ladislaus von Rabcewicz zur Anwendung gebracht und ist seither aus dem französischen Tunnelbau nicht mehr wegzudenken.

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Es werden die für die Herstellung und den Betrieb der Großen Dhünn-Talsperre erforderlichen Stahlbetoningenieurbauwerke beschrieben, nämlich die Herdmauer mit Kontrollgang, der Rohwasserentnahmeturm mit Grundablaß, die Zugangsbrücke zum Entnahmeturm und der Stollen der Sülzüberleitung.

Gegenwärtig ist der normale Planungsablauf gemäß der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) aufgeteilt in einzelne Fachgebiete und Gewerke, wobei in jedem Fachgebiet eigene, spezifische Planungswerkzeuge zum Einsatz kommen. Im technischen Bereich kommen dabei aus traditionellen und wirtschaftlichen Gründen meist vereinfachende, stationäre Berechnungsmethoden (simple Tabellenverfahren) zum Einsatz. Im Rahmen des vorliegende Beitrags wird anhand eines Beispiels aus der Praxis zunächst aufgezeigt, warum moderne, höherwertige Planungswerkzeuge in Form von Computersimulationen den Standardmethoden prinzipiell überlegen sind. Anschließend wird veranschaulicht, welche enormen Einsparungen mit Hilfe von Computersimulationen bei der Planung von Anlagentechnik erreicht werden können. Abschließend wird der Einsatz von Simulationstechnik kostenmäßig bewertet und somit auch der wirtschaftliche Vorteil des Einsatzes von höherwertigen Planungswerkzeugen im Planungsprozeß exemplarisch quantifiziert.

Am Beispiel des Glasdach-Zwischenraums des Neuen Museums in Berlin wird aufgezeigt, daß die herkömmlichen Planungswerkzeuge bei großen, zusammenhängenden Lufträumen mit Außenverglasungen häufig nicht ausreichen, um übergreifende Fragestellungen der Bauphysik (Tauwasseranfall bzw. Eisbildung) und der TGA-Planung (Dimensionierung der Lüftung) ausreichend zu beantworten. Dies kann zu Überdimensionierungen und Planungsunsicherheiten führen. Eine dem herkömmlichen Planungsverlauf nach HOAI mit aufgeteilten Leistungsbildern deutlich überlegene Vorgehensweise ist in der integralen Planung über die Grenzen der einzelnen Fachbereiche hinaus zu sehen. Nur so kann die Schnittstellenproblematik zwischen den einzelnen Fachbereichen aufgelöst werden. Ein solches Vorgehen erfordert jedoch höherwertige Planungswerkzeuge und ist mit einem höheren Planungsaufwand verbunden. Das Beispiel des Wiederaufbaus des Neuen Museums in Berlin zeigt jedoch, daß ein erhöhter Planungsaufwand nicht nur zur Vermeidung von Planungsunsicherheiten, sondern darüber hinaus auch zur Minimierung der erforderlichen Gebäudetechnik führen kann. Der Mehraufwand bei der Planung wird somit durch Einsparungen mehr als ausgeglichen.

Die normale, übliche Planung von Gebäuden läuft in Deutschland traditionell häufig ausschließlich nach der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) ab. Dabei kommen meist ausschließlich die standardmäßigen, vereinfachenden Planungswerkzeuge zum Einsatz. Bei hochwertigen und komplexen Gebäuden reichen diese jedoch nicht immer aus, um die oftmals hohen Nutzungsanforderungen an das Raumklima im Betrieb verlässlich zu erreichen. Insbesondere bei anspruchsvollen Gebäuden, die im Gebäudeinneren viele offene Lufträume sowie offene Verbindungen nach außen oder zu Nachbargebäuden aufweisen und dennoch hohe Anforderungen an das Raumklima stellen, kommt den Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Gebäudebereichen untereinander und mit der Außenluft eine erhebliche Bedeutung zu.
Diese Gebäude zeigen oftmals ein transparentes Erscheinungsbild, um für Besucher attraktiv zu sein; dabei wird mit Hilfe offenstehender Eingangstüren versucht, die Aufmerksamkeit von Passanten zu erregen und den einladenden Gebäudecharakter zu erhöhen. Die resultierenden hohen Besucherströme bedingen oft-mals viele, offenstehende Türen, welche zu mehr oder weniger intensiven Luftströmungen innerhalb dieser Gebäude führen.
Die Auswirkungen dieser wind- und thermikinduzierten Luftströmungen auf das jeweilige Klimakonzept im Gebäude können meist nur mittels moderner, innovativer Planungsmethoden in Form von Simulationstechnik beurteilt werden.
Diese Luftströmungen im Gebäudeinneren werfen im Rahmen der Planung jedoch durchaus unterschiedliche Fragestellungen auf, welche nur mit verschiedenen Simulationsarten beantwortet werden können. Am Beispiel des Neuen Eingangsgebäudes auf der Museumsinsel Berlin werden exemplarisch häufige und typische Planungsfragen erläutert und die dazugehörige Simulationsart vorgestellt. Dadurch wird die - dringend notwendige - Transparenz hinsichtlich des Einsatzes von Simulationstechnik im Bauwesen gefördert.

Superiority of advanced, innovative design tools.
In Germany, standard building design is often determined in the traditional way that is, solely according to the HOAI (Official Scale of Fees for Services by Architects and Engineers). This means that in most cases only simplistic design tools are used by default. However, with high-class complex buildings these are not always an adequate means of ensuring that the often stringent requirements their use places on the indoor climate conditions are met once they are in operation. In ambitious buildings featuring numerous open areas inside and open exits leading outdoors or to adjacent buildings but still place stringent requirements on the indoor climate conditions, the interactions between the individual areas inside and between these and ambient air are extremely important. Such buildings often appear transparent so as to look attractive to visitors: keeping entrance doors open helps to attract the attention of passers-by and to make the buildings seem more inviting. The resulting streams of visitors necessitate a multiple open doorways, resulting in more or less strong airflow within the buildings. The effects of this wind- and buoyancy-induced airflow on the indoor climate conditions proposed for a particular building can only be evaluated by means of advanced innovative design methods in the form of simulation technology. The airflow inside the buildings raises a number of very different issues regarding their design which can only be resolved by means of different simulation techniques. Using the new entrance building (NEG) on Berlin?s Museum Island as an example, typical design issues are exemplified and the corresponding simulation techniques presented here. In this way the ? urgently needed ? transparency concerning the application of building simulation technology is encouraged.

Ein immer wichtiger werdendes Qualitätsmerkmal moderner Bürogebäude ist in der thermischen Behaglichkeit im Sommer zu sehen. Da zunehmend auch die Nachhaltigkeit dieser Gebäude an Bedeutung gewinnt, kommen häufig passive Klimakonzepte ohne Kühlung und mechanische Lüftung zum Einsatz. Die Entwicklung und Beurteilung dieser energiesparenden Klimakonzepte fußt neben den Spitzenwerten der sommerlichen Raumtemperaturen auch auf der Häufigkeit erhöhter sommerlicher Raumtemperaturen, welche meist mit Hilfe zonaler, thermischer Simulationen vorausberechnet werden. Bei dieser Berechnung von Überschreitungshäufigkeiten sind meteorologische Daten für ein ganzes Jahr notwendig, wofür in Deutschland meist die Testreferenzjahre (TRY) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) im Originalzustand verwendet werden. Diese wurden jedoch für andere Zwecke entwickelt und repräsentieren daher sommerliche Hitzeperioden nur ungenügend; darüber hinaus berücksichtigen die TRY urbane Wärmeinseln nicht und vernachlässigen den seit 1990 bereits stattgefundenen und zukünftig zunehmenden Klimawandel. Die auf Basis der Original-TRY ermittelten Häufigkeiten erhöhter sommerlicher Raumtemperaturen sind daher unrealistisch niedrig und deshalb als Entscheidungsgrundlage für Klimakonzepte ungeeignet. Für realistischere Überschreitungshäufigkeiten empfiehlt sich daher der Einsatz von TRY mit implementierten Extremsommern und darüber hinaus eventuell auch die Nutzung von Wetterdaten für zukünftige Jahre, welche demnächst von den Meteorologen zur Verfügung gestellt werden.

Anwendung z.B. für Fundamentplatten mit am Plattenrand erhöhten Reaktionskräften (Bodenpressungen) infolge der aussteifend wirkenden und damit die Lasten anziehenden aufgehenden Wände.

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Der Neubau der Berufsschulen für Farben und Gestaltung in München (BSCW) erforderte eine Vielzahl von Lösungsansätzen, welche ihn von Out-of-the-box-Hochbauprojekten unterscheiden. Der Beitrag gibt Einblicke in die Tragwerksfindung, numerische Modellbildung, wichtige Meilensteine der Baustelle sowie Überlegungen zu Ressourceneffizienz und zirkulärem Bauen mit Verbundkonstruktionen. Hybride Tragstrukturen des Stahl-, Beton- und Verbundbaus können einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Ressourceneffizienz leisten, wenn die Baustoffe Beton und Stahl funktionsgerecht und effizient ausgenutzt werden. Das weitgespannte und integrale Tragwerk mit den markanten sichtbaren Stahl-Fachwerkträgern als Lastabfangebene im Erdgeschoss kombiniert die Vorteile der Just-in-time-Montage und hohen Vorfertigungsrate mit stark reduziertem Konstruktionseigengewicht. Der numerischen Modellbildung, Lastpfadfindung und konstruktiven Durchbildung kommen entscheidende Bedeutung zu. Tragwerksfindung, Modellbildung und Ressourceneffizienz als zentrale Aufgaben erfordern Kreativität und Mut, neue, ungewohnte Wege aufzuzeigen. Den Tragwerksplanern kommt hierbei eine entscheidende Rolle zu.

Material-efficient hybrid structures - Building construction project BSCW Munich
The new building for the Vocational Schools for Color and Design in Munich (BSCW) differs from classical building construction projects with “out of the box” solutions. The article gives insights into the structural design, numerical modeling, important milestones of the construction site, as well as considerations on resource efficiency and circular construction with composite structures. Hybrid structures that combine steel, concrete and steel-concrete composite elements can make an important contribution to resource efficiency by using their constituent materials in a functional and efficient way. The wide-span and integral structure with the prominent, visible steel trusses as load-bearing structure on the first floor, combines the advantages of just-in-time erection, high prefabrication rate with greatly reduced structural deadweight. Numerical modeling, load path determination and structural design are of decisive importance. Structural design, modeling and resource efficiency are central tasks that require creativity and the courage to explore new, unfamiliar paths. We structural engineers have to play a decisive role.

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