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Mit der Entwicklung von Blindnieten mit Nenndurchmessern d > 6,4 mm ist eine steigende Tendenz der Anwendung im Stahlbau zu erkennen. Gründe für die verbreiterte Anwendung lassen sich vor allem in den Vorteilen gegenüber den klassischen Fügeverfahren finden. Blindniete werden überall dort eingesetzt, wo bspw. das Schweißen oder Schrauben technologisch oder konstruktiv bedingt nicht eingesetzt werden kann oder unwirtschaftlich ist. Bislang existieren seitens der Bemessung und Ausführung von Stahlbauten gemäß DIN EN 1993-1-8 bzw. DIN EN 1993-1-9 sowie DIN EN 1090-2 für Blindnietverbindungen keine allgemeingültigen normativen Vorgaben, sodass auf bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise (ETA, abZ/aBG, ZiE) zurückgegriffen werden muss.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse aus systematischen Untersuchungen zur Scher-/Lochleibungstragfähigkeit und zur Schwingfestigkeit von Blindnieten und den damit hergestellten Verbindungen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen war die Erweiterung der im Stahlbau bestehenden Bemessungs- und Ausführungsregeln nach der Normenreihe DIN EN 1993 bzw. DIN EN 1090 für Blindnietverbindungen, um zukünftig einen rein rechnerischen Nachweis gegen Querkraftbeanspruchung zu erlauben. Des Weiteren galt es, allgemeingültige Kerbfallklassen gemäß der DIN EN 1993-1-9 für die verschiedenen Blindniettypen und damit hergestellten Verbindungen zu definieren, um so auch den Ermüdungsnachweis nach dem Vorbild des Eurocode 3 zu ermöglichen.

Design and execution of bearing type shear connections with blind rivets in steel construction
With the development of blind rivets with a nominal diameter of d > 6.4 mm accompanies with an increasing tendency for use in steel construction. Reasons for the extended application are mainly the advantages over the classic joining technologies. Blind rivets are used wherever classic joining technologies, such as welding or screwing are not applicable or uneconomical for technological or structural reasons. Unfortunately, there are no adequate normative guidelines for the design and execution of blind rivet connections in accordance with DIN EN 1993-1-8, DIN EN 1993-1-9 and DIN EN 1090-2. Because of this approvals (ETA, abZ/aBG, ZiE) must be used for applications regulated by the building authorities.
In this article, the results of systematic investigations on the shear bearing resistance and the fatigue strength of blind rivets and blind rivet connections are presented. The aim of the investigations was to extend the existing design and execution rules in steel construction according to the DIN EN 1993 and DIN EN 1090 to blind rivet connections in order to allow a purely analytical proof of bearing type connections in future. Furthermore, it was a matter to define detail categories in accordance with DIN EN 1993-1-9 for the different types of blind rivets and connection with blind rivets, in order to enable the fatigue strength verification based on the model of Eurocode 3.

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Die Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090-2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399-1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die “Bolt Tightening Qualification Procedure” (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt-Richtlinie 024 gegeben.

Preloaded bolted connections made of stainless steel
The application of preloaded bolted connections made of stainless steel is demanded in reasons of serviceability or ultimate limit state, e. g. when used in particularly corrosive environments or in stainless steel structures. However, based on EN 1090-2 the use of bolting assemblies made of stainless steel is restricted to non-preloaded bolted connections for several reasons. Resentment still exists against the application of stainless steel bolting assemblies in preloaded connections due to the expected high preload losses and the problem of cold welding (“seizure”). In addition, there are currently no bolting assemblies available on the market comparable to the DIN EN 14399 standards, which are tested by the manufacturer for suitability for preloading including the application of a calibrated lubrication. The main product standard for high-strength structural bolting assemblies for preloading of bolted connections in steel structures, EN 14399-1, is also limited to the application of bolts made of carbon steel, so that the use is also restricted there. Consequently, procedure tests must be carried out for every application scenario. The presented contribution shall give an insight into the possibilities of the application of stainless steel in preloaded bolted connections in general, and in slip-resistant connections in particular. In addition, assistance and guidance for the approach within a procedure test is given by the “Bolt Tightening Qualification Procedure (BTQP)” as a supplement to the regulations of the DASt-Guideline 024.

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Im Stahl- und Verbundbrückenbau, aber auch in der Anlagentechnik, bei Kranen oder im Offshore-Bereich unterliegen Fachwerke aus Rundhohlprofilen mit geschweißten K-Knoten und dickwandigen Gurten hoher Ermüdungsbeanspruchung. Für die Ermüdungsnachweise dieser Knoten fehlen bisher jedoch normative Regelungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des FOSTA-Forschungsvorhabens P1163, das sich deshalb mit diesem Thema beschäftigt hat. Zwei wichtige Aspekte der jüngst abgeschlossenen Untersuchungen waren die Aufbereitung und Erweiterung normengerechter Nachweise auch für einen größeren Anwendungsbereich von Hohlprofilen mit d > 500 mm und die Entwicklung von praxisnahen Empfehlungen zur Ausführung und Qualitätssicherung der Schweißnahtgeometrie. Hierzu wurden Ermüdungsversuche an großformatigen Hohlprofilknoten ( 660 mm × 60 mm Gurte) und an K-Knoten mit planmäßig eingebrachten Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie unterschiedlichen Nahtformen durchgeführt. Begleitet wurden diese Untersuchungen durch gezielte Ultraschallprüfungen mit Phased-Array, die auch zur Entwicklung einer Prüfmethodik für die komplexe Schweißnahtgeometrie herangezogen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde schließlich ein Vorschlag für eine DASt-Richtlinie erarbeitet, um die Ausführung von Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten in der Praxis zu fördern und einen Beitrag für die bauaufsichtliche Akzeptanz dieser Bauweise zu leisten.

Fatigue of welded tubular K-joints made of circular hollow sections - standard-compliant design and weld quality
In steel and composite bridges, in industry structures, cranes or in the offshore industry trusses of circular hollow sections (CHS) with welded tubular K-joints and thick-walled chords are subject to high fatigue loading. However, normative regulations have been lacking so far for a fatigue verification of these joints. This paper summarises the results of the FOSTA research project P1163 dealing with this topic. Two important aspects of the investigations were the extension of the application range to large-sized CHS (d > 500 mm) and the development of practice-oriented recommendations for fabrication and quality assurance of weld geometries. For this purpose, fatigue tests were conducted on large-sized CHS-joints (chord dimensions 660 mm × 60 mm) and on K-joints with specified weld root opening size and weld shape. These studies were accompanied by systematic ultrasonic tests with phased-array which also were used for the development of an inspection method for these complex weld geometries. Based on the results, a proposal for a DASt-Guideline was finally elaborated to promote the acceptance of trusses made of CHS with thick-walled chords in practice and also to take a first step towards standardization.

Im Zuge der Instandsetzung oder Verstärkung von Bestandstragwerken aus Flussstahl stellt üblicherweise Schrauben oder Nieten das bevorzugte Fügeverfahren dar. In vielen Fällen ist es jedoch konstruktionsbedingt günstiger, auf Schweißen als Fügeverfahren zurückzugreifen. Aufgrund der speziellen Eigenschaften alter Flussstähle sind bei Schweißungen besondere Problemstellungen zu beachten. Die Schweißeignung von Flussstählen wird durch ihre inhomogene Gefügestruktur mit stark streuender chemischer Zusammensetzung, Verunreinigungen und Einschlüssen, Seigerungen sowie durch ihre eingeschränkte Werkstoffzähigkeit beeinträchtigt.
Im Rahmen von Forschungsvorhaben an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Dresden wurden schweißtechnisch gesicherte Grundlagen für das Schweißen alter Flussstähle erarbeitet, die sowohl die Erprobung verschiedener Schweißzusatzwerkstoffe und -verfahren als auch die zielgerichtete Steuerung der Verfahrensparameter umfassen. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die Ergebnisse der umfangreichen experimentellen und analytischen Untersuchungen zur Schweißeignung von alten Flussstählen vorgestellt. Abschließend wird über erste praktische Anwendungen der Erkenntnisse bei der Sanierung zweier Stahlbrücken berichtet.

Welding old mild steels - an option for the repair of existing structures
When repairing or reinforcing existing structures made of mild steel, bolting or riveting are usually the preferred joining methods. In many cases, however, it is more favourable to use welding as the joining method for design reasons. Due to the special properties of old mild steels, particular problems have to be taken into account when welding. The weldability of mild steels is impaired by their inhomogeneous microstructure with strongly scattering chemical composition, impurities and inclusions, segregations and by their limited material toughness.
In the context of research projects at the Dresden University of Applied Sciences, proven principles for welding old mild steels have been developed, which include the testing of various welding filler materials and processes as well as the purposeful control of the process parameters. The following publication presents the results of the extensive experimental and analytical investigations into the weldability of old mild steels. Finally, first practical applications of the findings are reported on the rehabilitation of two steel bridges.

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Im traditionellen Stahlbau (Brücken-, Kranbau) werden Ermüdungsnachweise sowie Nachweise der Restlebensdauer von Bestandstragwerken meist auf Basis des Nennspannungskonzepts durchgeführt. Die in anderen Fachbereichen bereits etablierten alternativen Vorgehensweisen nach dem Struktur- und Kerbspannungskonzept sind durch die Weiterentwicklung der numerischen Berechnungsmöglichkeiten bereits allgemein verfügbar.
Insbesondere bei Bestandstragwerken erhofft man sich durch die Anwendung dieser numerischen Verfahren eine zutreffendere Beurteilung am maßgebenden Konstruktionsdetail und damit verbunden eine Verlängerung der rechnerischen Restlebensdauer. Bei Brücken zeigt sich, dass häufig der Quersteifenanschluss bei Fahrbahnträgern das maßgebende Konstruktionsdetail darstellt und die Restlebensdauer bestimmt. Dieser Beitrag konzentriert sich daher gezielt auf dieses Quersteifenanschlussdetail. Für ein repräsentatives Anwendungsbeispiel werden die Ergebnisse nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept, auf Basis der Ermüdungsfestigkeiten aktueller Normenwerke (Eurocode, IIW), gegenübergestellt und durch Variation der Geometrieparameter die Einflüsse von Flansch- und Steifendicke aufgezeigt.
Es erfolgen praktische Hinweise zur zutreffenden FE-Modellierung und Spannungsberechnung sowie Vorschläge für zusätzliche notwendige Anpassungsfaktoren des Strukturspannungskonzepts, um bei Variation der Flanschdicke ähnliche Ergebnisse wie nach dem Kerbspannungskonzept zu erhalten.

Application of geometrical stress and effective notch stress method in practice - instruction and experience for transverse stiffener attachment
In general, for steel structures (bridges, crane runway girders) the fatigue verification and calculation of the remaining fatigue life is based on the nominal stress approach. Alternative numerical methods, considering the local stress field at the relevant notch of the detail, are currently available in other fields (mechanical engineering, off shore). They are increasing attractive also in civil engineering, due to forthcoming FEM-software packages and further code developments. In particular, for existing structures the application of numerical methods should improve the fatigue verification, due to consideration of the calculated local stress fields, and should increase the potential remaining fatigue life. For existing bridges, often the transverse stiffener attachment at girders of the carriageway is the decisive detail for the remaining fatigue life of the bridge. This paper therefore focuses on this detail. Based on a representative detail the results of nominal stress, geometrical stress and effective notch stress method are compared against each other. Based on modifications of the detail geometry, the effects of the thicknesses of flange and stiffener on the results are presented. Recommendations for accurate FE-models are given.
Finally, a new modification factor is suggested, in order to get similar results for geometrical stress and effective notch stress method, if the flange thickness is varied.

Verbunddübelleisten gewinnen im Bereich des Verbundbaus und insbesondere im Brückenbau aufgrund zahlreicher Vorteile im Vergleich zu anderen Verbundmitteln immer mehr an Bedeutung. Die schweißnahtfreie Ausführung von Verbunddübelleisten weist insbesondere unter zyklischen Beanspruchungen ein deutlich gutmütigeres Tragverhalten als bspw. konventionelle Kopfbolzen auf. Das zyklische Tragverhalten wird dabei maßgeblich durch die kontinuierliche Veränderung der Eigenschaften in der Verbundfuge charakterisiert. Die Degradation der Verbindung zwischen Stahl und Beton über die Lebensdauer und der daraus resultierende Schlupf der zuvor nahezu starren Verbindung führen zu Umlagerungen von Schnittgrößen zwischen den Verbundpartnern, die das Tragverhalten der Konstruktion verändern. Zudem kann ein Ermüdungsversagen der Verbundfuge, entweder in Form von Ermüdungsrissen im Stahlzahn oder in Form von Betonversagen, bei dem die zunehmende Schädigung des Betons vor der Stahlleiste sowohl in einer signifikanten Schlupfentwicklung als auch in einem zyklischen Ausstanzversagen resultieren kann, auftreten. In diesem Beitrag werden Ergebnisse zyklischer Abscherversuche vorgestellt, in denen unterschiedliche Einflussgrößen auf das Ermüdungsverhalten von Verbunddübelleisten untersucht wurden. Durch die hieraus gewonnenen Erkenntnisse konnten Zusammenhänge zwischen dem Tragverhalten der Verbundmittel unter zyklischer Beanspruchung und verschiedenen last- und materialabhängigen Einflussgrößen abgeleitet werden.

Fatigue of composite dowels - experimental investigations
Composite dowels are becoming increasingly important in the field of composite constructions. In bridge constructions in particular, compo-site dowels offer many advantages over other shear connectors. The weld seam-free design of composite dowels shows a significantly better load-bearing behaviour than, for example, conventional headed studs, especially under cyclic loading. The cyclic load-bearing behaviour is mainly influenced by the continuous change of the characteristics in the shear connection. The degradation of the connection between steel and concrete over the lifespan and the resulting slip in the previously rigid connection leads to rearrangements of internal forces between the composite partners which alter the load-bearing behaviour of the structure. In addition, fatigue failure of the composite joint can occur either in the form of fatigue cracks in the steel tooth or in the form of concrete failure, in which the increasing damage of the concrete in front of the steel dowel can result both in significant slip development and cyclic pry-out failure. This paper presents results of cyclic shear tests in which different influencing variables on the fatigue behaviour of composite dowel bars were investigated. Based on the results, a correlation between the load-bearing behaviour of the composite dowels and various load and material parameters could be derived.

Im Rahmen eines kooperativen Forschungsprojekts der Universität Siegen zwischen der Arbeitsgruppe Technische Mechanik (ATM) des Departments Maschinenbau und des Lehrstuhls Stahlbau und Stahlverbundbau des Departments Bauingenieurwesen wurde eine Methode zur zerstörungsfreien Schadensdetektion an Schrauben und Bolzen entwickelt und auf ihre grundsätzliche Anwendbarkeit hin überprüft. Die Methode basiert auf der Messung von elektromechanischen Impedanzspektren, welche sich bei variierenden Strukturzuständen ändern und so eine Zustandsbewertung ermöglichen. Die Untersuchungsmethode könnte bspw. im Monitoring von Brückenbauwerken etabliert werden.
Im Zuge des Projekts wurden Untersuchungen an Stahlplatten mit orthogonal aufgeschweißten Gewindebolzen durchgeführt. Um bei den Probekörpern das generelle Verhalten von elektromechanischen Impedanzspektren bei unterschiedlichen Zuständen festzustellen, wurden Voruntersuchungen gemacht. Hierbei ist eine gegenläufige Entwicklung der untersuchten Frequenzspektren unter den Einwirkungen “Vorspannung” und “Sägeschnitt am Bolzenfuß” festgestellt worden. Nachfolgend durchgeführte zyklische Versuche haben schließlich die Anwendbarkeit des Verfahrens gezeigt. Im Beitrag werden erste Versuchsergebnisse vorgestellt und darüber hinaus wird die Anwendbarkeit der Messmethodik für das Bauwerksmonitoring diskutiert.

Damage detection using electromechanical impedance spectra - development and validation of a non-destructive structure monitoring system
Within a cooperational project of the University of Siegen between the “Applied Mechanics Group” (ATM) of the Department of Mechanical Engineering and the chair “Steel Construction and Composite Steel Construction” of the Department of Civil Engineering, a new monitoring method for non-destructive damage detection on bolts was developed and tested according to its applicability on real life structures. The method is based on the measurement of electromechanical impedance spectra, which change varying influences on the structure. Therefore this method is suitable for identification of the structural state. The investigation method could be established in the monitoring of bridge structures.
The investigations were carried out on threaded bolts welded onto steel plates. In order to determine the general behaviour of the electromechanical impedance spectra of the test specimens under varying conditions, preliminary investigations were carried out. The expected opposite development of the spectra under the influence of varying preloads and saw cuts was determined. The fatigue experiments which were carried out subsequently have shown the applicability on real life structures. In the article first experimental results are presented and the applicability of the measurement methodology for structural monitoring is discussed afterwards.

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Stahlbau in der DDR:
Schweizer Stahlbauer in der DDR
Aktuelles. Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Der Konjunkturmotor stottert
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlsorten in Deutschland

Persönliches: Prof. Andreas Taras von der ETH Zürich in den Beirat der Stahlbau berufen
75. Geburtstag von Herrn Ministerialrat a. D. Dipl.-Ing. Joachim Naumann
Dr. Arnold Hemmert-Halswick - 65 Jahre & Eintritt in den Ruhestand

Tagungen & Veranstaltungen: Verbundbau nach Eurocode 4 - Fortbildungsseminar zum Kommentar EC4 in Köln, Leipzig, Hannover, Stuttgart
Circular Construction Workshop am 12. Mai in Brüssel
Das war die erste digitalBAU in Köln
Konvent der Baukultur 2020 am 23./24. Juni in Potsdam

Einen Besuch wert: Fanuc Robotics

IFBS news: 8. Klempnertreff in Münster

SZS Steel news: Ausschreiben von Stahlbauten & Praktischer Brandschutz

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A 2 stories, 15 m cantilever, called the “Effet Wow” being erected in the 8th floor in Issy-Les-Moulineaux near Paris. An exceptional space is created to accommodate 700 m2 of restaurant and bar amenities on the new Orange's Headquarters (Foto: Bouygues Bâtiment Îles de France. S. paper pp. 264 ff).

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This article presents new equations for the design shear resistance of headed studs in solid concrete slabs and new reduction factors that consider the influence of profiled steel sheeting with ribs transverse to the supporting beam. Comparisons with push-out test results show that the current reduction factor kt in Eurocode 4 does not take sufficiently into account parameters such as geometry or position of the headed stud in the rib. Therefore, the mean shear test results are overestimated by the current equations. When introducing the new approach for the design resistance of headed studs, the main focus is on the description of the basic procedure for the development of the new approach and on the comparison with values in the existing code. Comparisons with push-out test results from a recent European project have shown the good quality of the new approach.

Nominated for the Professor Eduardo de Arantes e Oliveira Award at XII Conference on Steel and Composite
Construction in Coimbra 2019
Orange's new headquarters, Bridge, is under construction in suburban Paris. This is a project designed to centralize the company's services and its 3000 employees, who are currently scattered throughout the city. The architectural concept is unique and comprise complex forms that are highly dependent on the structural design. The building is mostly precast concrete, with several steel structures used to support the most structurally challenging areas. One of these is a two-level roof cantilever. This article examines some of the technical challenges faced by the project team as well as the peculiarities inherent in this composite steel structure.

This article presents Polish experience with the design and construction of net-arch bridges using cold-bent HD sections in the arch. So far, four road bridges have been built, and they are currently in service. The experience gained and the positive economical footprint is leading to a growth in the popularity of this solution, together with much better recognition of the technology on the market. One of the first net-arch bridges using cold-bent HD beams was built in Poland in 2011. The arch has a span of 75 m. The composite deck is constructed from HE sections, which are suspended from the arches. One bridge built recently has a span of 120 m. Several other bridges are at the design or erection phase, in particular, the first railway net-arch bridge with nine independent decks and a maximum span of 116 m. The aim of this paper is to familiarize the reader with the technical solution developed and present the economic background and, specifically, to focus on the fabrication of cold-bent HD-section steel arch structures as a new task in engineering.

This paper addresses the assessment of fatigue details according to EN 1993-1-9, which form the basis of the most important fatigue verification, the nominal stress approach. First of all, a suitable statistical methodology had to be defined for consistent detail classification. A structured database on the MySQL platform serves as a basis for the evaluation of the detail categories. In addition to fatigue test data documented in the background document to EN 1993-1-9, this database also includes new test data provided by the authors. After selecting the most meaningful test data, important details, such as longitudinal welds, were reassessed. In addition, the authors carried out fatigue tests in connection with numerical simulations in order to be able to evaluate the fatigue strength with better accuracy. The results so far show that the details analysed often prove to have a higher fatigue strength than currently documented in EN 1993-1-9.

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Cold-formed steel (CFS) members have been used significantly in light-gauge steel buildings due to their inherent advantages. Optimizing these CFS members in order to gain enhanced loadbearing capacities will result in economical and efficient building solutions. This research presents the investigation and results of the optimization of CFS members for flexural capacity. The optimization procedure was performed using the particle swarm optimization (PSO) method, while the section moment capacity was determined based on the effective width method adopted in EN 1993-1-3 (EC3). Theoretical and manufacturing constraints were incorporated while optimizing the CFS cross-sections. In total, four CFS sections - lipped channel beam (LCB), optimized LCB, folded-flange and super-sigma - were considered in the optimization process, including new sections. The section moment capacities of these sections were also obtained through non-linear finite element (FE) analysis and compared with the EC3-based, optimized section moment capacities. The results show that, compared with a commercially available LCB with the same amount of material, the new CFS sections possess the highest section moment capacity enhancements (up to 65 %). In addition, the performance of these CFS sections when subjected to shear and web-crippling actions was also investigated using non-linear FE analysis.

This study focuses on a study of cold-formed steel wall framing installed with hold-down anchors and subjected to lateral loads. The steel framing wall specimens were assembled with sheathing on one or both sides. Two different thicknesses of calcium silicate board were used as the sheathing material. The wall specimens were tested under both monotonic and cyclic loads. All wall specimens were fixed at both ends with hold-down anchors. In addition to structural strength, the energy absorption, ductility ratio, overstrength factor and response modification factor were studied for all wall specimens. Previous studies in which the specimens were tested without a hold-down anchor are discussed for comparison. The test results show that the ultimate strengths are similar for the specimens with the same configuration tested under either monotonic or cyclic loads. The wall specimen installed with hold-down anchors has a higher ultimate strength but lower ductility ratio compared with the same configuration's wall specimen without hold-down anchor. The response modification factor given in the AISI standard was found to be conservative for the wall framing with sheathing of calcium silicate board tested in the present study.