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Mit seinen Vorschlägen und Bauten hat Frei Otto der Welt ein Universum an Ideen geschenkt, das seines gleichen sucht. Er ist der große Pionier des Leichtbaus im 20. Jahrhundert. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Leistungen in Natur- und Grundlagenforschung, in Wissenschaft und Lehre, in Architektur und konstruktivem Ingenieurbau, in Kultur und Technik steht er in einer Reihe mit Persönlichkeiten wie Félix Candela, Pier Luigi Nervi, Antoni Gaudí oder Gustave Eiffel. Am 15. Mai 2015 wird ihm nun posthum in Miami Beach, USA, der Pritzker-Architektur-Preis verliehen, häufig als Nobel-Preis der Architektur bezeichnet.

Frei Otto - Lightweight roofs for a modern world.
With his suggestions and buildings Frei Otto presented the world a universe of ideas that has no equal. He is the great pioneer of lightweight structures in the 20th century. Due to its remarkable achievements in natural and fundamental research, in science and education, in architecture and structural engineering, in culture and technology, he joins the ranks of such internationally-renowned public characters as Félix Candela, Pier Luigi Nervi, Antoni Gaudí and Gustave Eiffel. On May 15th 2015 he posthumously is awarded the Pritzker Architecture Prize in Miami Beach, USA, often referred to as Nobel Prize of Architecture.

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Als Fortsetzung von Teil 1 [1], der über den Entwurf und den Bau der neuen, die Weichsel querenden Straßenbrücke in Toru (deutsch: Thorn) berichtet, geht es im Folgenden um die theoretischen und experimentellen Nachweise zum Montageprozess und zu Probebelastungen. Somit ist eine umfassende Beurteilung der beschriebenen, herausragenden Ingenieursleistung gegeben.

The new road bridge in Toru, Poland - Part 2: structural design calculation.
As a continuation of part 1 [1], which represents the design and the construction of the road bridge crossing the river Vistula in Toru (Thorunium), now it will be turned over to the theoretical and experimental procedures that have been applied in the mentioned bridge mounting and load tests. Consequently, a full judgement of the mentioned outstanding engineer achievement is available.

Flachdecken mit integrierten Stahlprofilen in Verbundbauweise zeichnen sich vor allem durch die schlanke Bauweise mit geringen Deckenhöhen aus. In den letzten Jahren haben sich neben den typischen Querschnitten aus gewalzten Profilen mit untergeschweißter Gurtplatte immer mehr hohlkastenähnliche Profilformen durchgesetzt. Bei diesen Systemen kann zur Steigerung der Querkrafttragfähigkeit ein hybrides Fachwerkmodell abgeleitet werden, bei dem neben der Querkrafttragfähigkeit des Stahlprofils auch die Tragfähigkeit des Betons angerechnet wird. Aufgrund der daraus resultierenden zusätzlichen Spannungen im Stahlprofil muss die Momenten-Querkraft-Interaktionsbeziehung erweitert werden.

Shear resistance and M-V-Interaction of Slim-Floor-systems with integrated steel-box sections - Approach of a hybrid truss model for the shear design.
Shallow-floor slabs with integrated steel profiles in composite behavior are mainly characterized by the slim design. Parallel to the traditional sections consisting of rolled profiles with an additional bottom plate also floor-slabs with integrated steel-box sections have gained widespread adoption in practice in the recent years. Because of the sheathing of the concrete by the steel section a hybrid truss model with a compression strut in the concrete section is developed, increasing the shear resistance of these sections. Due to the additional steel stresses resulting by the truss model, the relationship for the interaction between moment and vertical shear forces is to expand.

DVS CONGRESS 2015
Strenx - die neue Marke für hochfeste und ultrahochfeste Stähle

The problem of the progressive collapse of structures is today at the forefront of structural engineering because of multiple natural and man-made hazards, the aging of the infrastructure and the catastrophic consequences associated with that. This paper investigates the effects of different strengthening techniques for mitigating the phenomenon of progressive collapse for 2D steel moment frames. These techniques are applied to a series of moment frames of varying heights and designs using a finite element analysis involving both material and geometric non-linearities. The results of this work demonstrate that, when analysed as 2D assemblies, realistic, similar steel frame structures undergo different collapse mechanisms and that a general strengthening scheme cannot be applied to all collapse mechanisms.

Verhinderung des fortschreitenden Versagens von zweidimensionalen biegesteifen Stahlrahmen - Bewertung der Wirksamkeit unterschiedlicher Verstärkungsmaßnahmen.
Das Problem fortschreitenden Versagens von Konstruktionen steht heute im Mittelpunkt des Ingenieurhochbaus. Gründe dafür sind verschiedene durch Mensch und Natur verursachte Unfälle, die alternde Infrastruktur und die damit verbundenen katastrophalen Folgen. Im vorliegenden Beitrag wird die Wirksamkeit unterschiedlicher Verstärkungsmaßnahmen zur Verhinderung des fortschreitenden Versagens bei zweidimensionalen biegesteifen Stahlrahmen untersucht. Die Verstärkungsmaßnahmen werden für eine Reihe von biegesteifen Stahlrahmen unterschiedlicher Höhe und Ausführung betrachtet. Dazu wird die Finite-Elemente-Methode unter Berücksichtigung von materiellen und geometrischen Nichtlinearitäten verwendet. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass reale, vergleichbare Stahlrahmen-Konstruktionen, die als zweidimensionale Baugruppen analysiert wurden, unterschiedlichen Versagensmechanismen unterworfen sind und dass eine allgemeine Verstärkungsmaßnahme nicht für alle Versagensmechanismen angewendet werden kann.

Im Bauwesen werden für Zugglieder häufig Kreisvollprofile mit relativ kleinen Durchmessern eingesetzt. Diese Bauteile bestehen in der Regel aus gezogenem, kaltverformtem Blankstahl. Aufgrund des Herstellungsverfahrens kommt es zu einer Veränderung der Materialeigenschaften des Stahls. Für Blankstahl sind in der Norm [1] keine temperaturabhängigen Materialkennwerte angegeben. An der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens [2] die mechanischen Hochtemperatureigenschaften von Stahlzuggliedern aus kaltverformtem Blankstahl der Festigkeitsklasse S355 untersucht. Als Ausgangsmaterial wurde ein Kreisvollprofil mit einem Durchmesser von 20 mm verwendet. Für den Blankstahl wurden die chemische Zusammensetzung, der Elastizitätsmodul, die Spannungs-Dehnungs-Kennlinien sowie der Wärmeausdehnungskoeffizient bestimmt. Ziel der Untersuchungen war es herauszufinden, welche materialspezifischen Besonderheiten kaltverformter Blankstahl unter Brandeinwirkung gegenüber anderen Stählen besitzt und inwieweit sich die in der Norm [1] für warmgewalzten Baustahl angegebenen Werte auf Blankstahl übertragen lassen. Die Ergebnisse der Materialuntersuchungen werden zudem für die numerische Nachrechnung von Brandversuchen an Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung verwendet.

Mechanical properties of cold drawn steel S355 at elevated temperatures used for tension rods.
In construction, circular solid steel rods with relatively small diameter are often used for tensile elements. These elements are usually made of cold drawn steel. As a result of the manufacturing process, the material properties of the steel are changed. In the standard [1], no information regarding the temperature-dependant material properties of cold drawn steel are given. At BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, a research project [2] was conducted to investigate the mechanical properties at elevated temperatures of tension elements made of cold drawn steel type S355. In the experiments, the tensile specimens were produced from a circular solid profile with a diameter of 20 mm. Within the research project, the chemical composition, the modulus of elasticity, the stress-strain-relationships and the thermal expansion coefficient were determined. The aim of this investigation was to identify the specific material characteristics of cold drawn steel under fire exposure. Furthermore, a comparison between cold drawn steel and the commonly used in construction hot-rolled steel was done, in order to clarify whether the material properties of hot rolled steel that are given in the standard [1] can be also used for cold drawn steel. The results of the material tests are used as input values for a numerical simulation of fire tests on tension elements with reactive fire protection systems.

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Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts wurden für die Strukturberechnung von Rahmentragwerken Verfahren entwickelt, die heute als “Kraftgrößenverfahren“ und “Deformationsmethode“ bezeichnet werden. In Deutschland war die Entwicklung mit den Namen Heinrich Müller-Breslau und Otto Mohr verbunden. Zwischen beiden entwickelte sich eine heftige Kontroverse zu der Frage, ob die Grundlagen der beiden Verfahren gleichberechtigt waren. Erst durch Georg Prange wurde gezeigt, dass die Variationsprinzipien, die den beiden Verfahren zu Grunde lagen, durch eine Legendre-Transformation ineinander überführt werden konnten.
Heute lässt sich auf der Grundlage der Habilitationsschrift von Prange zeigen, wieso Finite-Elemente-Verfahren nahezu ausschließlich auf der Grundlage der “Deformationsmethode“ (d. h. mit Verschiebungsgrößen als Unbekannten) arbeiten.

Force Method and Deformation Method in the light of Georg Prange‘s (1885-1941) Habilitation Thesis.
At the end of the 19th and at the beginning of the 20th century different computing methods have been developed for the structural analysis of frames, which today are called ”force method” and “deformation method”. Heinrich Müller-Breslau was the pioneer of the force method whereas the deformation method was combined with the name of Otto Mohr. It was not clear for them, whether the bases for both methods were equivalent. Only Georg Prange was able to show, that the variational principles behind both methods could be transformed into each other by a Legendre transformation.
Today it can be shown by Prange‘s habilitation thesis why finite-element-methods almost exclusively are based on the deformation method, working with deformations as unknown variables.

Kurz nach der Mitte des 19. Jahrhunderts entstehen auch in Köln die ersten Großbauten unter maßgeblicher Verwendung von Eisen. Historisch stehen sie an der Schwelle vom Gusseisen zum modernen Schmiede- und Walzeisen, das eine völlig neue, wissenschaftlich begründete Konstruktionsweise ermöglicht. In Köln treffen dabei französische, englische und deutsche Einflüsse aufeinander. Führende Architekten wie Zwirner und Stüler, aber auch die Ingenieure der Eisenbahn- und Wasserbauverwaltungen beschäftigen sich mit dem neuen Baumaterial, insbesondere für den Brückenbau. Eine zentrale Rolle spielt die 1856 von Gustav von Mevissen ins Leben gerufene, heute weitgehend vergessene Kölnische Maschinenbau-Actien-Gesellschaft (später BAMAG) in Köln-Bayenthal. Sie ist unter anderem im Bau von Brücken für die expandierende Eisenbahn, von Gasanstalten und im Maschinenbau aktiv.
Der Beitrag eröffnet bisher unbekannte Perspektiven auf die industrielle und bautechnische Entwicklung in Köln und der Rheinprovinz und lässt Großbauten wie den Glaspalast der Flora und das Ensemble Dom - Hauptbahnhof sowie die ersten Eisenbrücken als regionale Pionierleistungen ihrer Zeit in neuem Licht erscheinen.

The Cologne Machine Building Joint-stock Company and early construction in iron on the Rhine.
Soon after the middle of the 19th century, also at Cologne first mayor constructions in iron were erected. Historically, they stand at the turn from cast to wrought iron: the latter of which made possible an absolutely new, scientifically based structural building practice. At Cologne, British, French and German influences meet and melt. Leading architects of the time like Zwirner and Stueler, but also engineers of the railway companies and waterways administration get interested in iron as a building material, especially for bridges. A leading role on the Rhine at that time played the Cologne Machine Building Company (later known as BAMAG) at Bayenthal near Cologne, founded by the region’s most important industrialist, Gustav Mevissen, and today almost forgotten. The company is active in bridgebuilding for the rapidly expanding railway systems, but also the production of engines and gas works equipment.
The study opens new perspectives on the development of industry and construction in Cologne and the Prussian Rhine province. The first iron constructions like the Flora glasshouse, parts of the first central railway station and Cologne cathedral roof and transept spire, as well as the first larger railway bridges of the region shed a new light on its time as regional pioneer achievements.

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Eine junge Universität wird 50 - die Ruhr-Universität in Bochum. Grund genug auch auf die dortige Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften zurückzuschauen, die sich 1973 - wenige Jahre nach der Universitätsgründung - aus ihrer “Keimzelle“, dem Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, bildete. Der Beitrag stellt besondere Aspekte der bewegten und erfolgreichen Historie vor mit ihren prägenden Persönlichkeiten hin zur heutigen Fakultätsstruktur und Forschungsausrichtung.

Civil Engineering at the Ruhr-Universität Bochum in the year of anniversary - a review.
A young university celebrates its 50th anniversary - the Ruhr-Universität in Bochum. Reason enough to review the history of the Faculty of Civil and Environmental Engineering, a university’s offspring in 1973 from the Department of Structural Engineering. Insight into its eventful and successful history is provided presenting its significant personalities as well as the nowadays constitution and main fields of research.

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Optimaler Einsatz von Hohlprofilen und Gussknoten im Brückenbau aus Stahl S355 bis S690 (P 816)
Technologie und Sicherheitsgewinnung beim Feuerverzinken zum Ausbau der Marktposition des verzinkten Stahlbaus (P 766)
Entwicklung von effizienten Dimensionierungsgrundlagen für die Tragbohlen kombinierter Stahlspundwände (P 813)

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Neuer Geschäftsführer der Ingenieurkammer Hessen - Peter Starfinger
Architektonische Highlights mit Glas aus allen Kontinenten

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Komplette Monatsausgabe

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