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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik8/2019654-656Veranstaltungskalender

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 8/2019Beton- und Stahlbetonbau8/2019Inhalt

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 8/2019Beton- und Stahlbetonbau8/2019Titelbild

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Zum Titelbild:
Wohnräume richtig planen ist eines der zentralen Themen unserer Zeit. Der Wohnungsbau bietet viele verschiedene Möglichkeiten für eine moderne und sozial verträgliche Gestaltung. Das bezieht sich auf die Funktion und Wirtschaftlichkeit sowohl für den Neubau, die Sanierung oder das Bauen im Bestand. Es sind vielfältige Aufgaben, die in einem ganzheitlichen Konzept gebündelt werden. Beispielhaft werden drei Projekte der Inros Lackner Architekten und Ingenieure vorgestellt. Die ersten beiden Projekte sind Wohnungsbauten in der Hanse- und Universitätsstadt Rostock: Der Neubau eines Ensembles mit unterschiedlichen Wohnbereichen sowie ein sozialer Wohnungsbau - eine vorhandene Blockbildung mit neuer Kernbebauung. Trotz des vorgegebenen Kostenrahmens mit Standardanforderungen wurden in dem architektonischen Entwurf moderne neue Strukturen integriert. In Phnom Penh der Hauptstadt von Kambodscha wurde der Neubau eines Wohnquartiers vom Entwurf bis zur Bauüberwachung begleitet. (Abb.: Inros Lackner)

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Marx, SteffenBetonermüdung - gibt's das wirklich oder nur im Labor?Beton- und Stahlbetonbau8/2019525Editorials

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Schmitt, Daniel; Kühn, Tino; Millon, Oliver; Stolz, Alexander; Nau, Siegfried; Curbach, Manfred; Thoma ?, KlausStrukturdynamisches Verhalten von Stahlbetonplatten unter Impakteinwirkung bei variablen GeschwindigkeitenBeton- und Stahlbetonbau8/2019526-536Fachthemen

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In Erinnerung an Klaus Thoma
Der vorliegende Beitrag stellt die wesentlichen Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen zur Analyse von Stahlbetonplatten unter Impaktbelastung dar. Die vorgestellten Arbeiten erfolgten in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik - Ernst-Mach-Institut (EMI) und der Technischen Universität Dresden (TUD), innerhalb des durch die DFG geförderten nationalen Forschungsprojekts “Impakt auf Betonstrukturen - Experiment und Simulation”. In den durchgeführten Experimenten wurde die Einwirkung eines sogenannten harten Stoßes, bei dem die kinetische Energie nahezu vollends in die Struktur eingeleitet wird, für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche (4,2-6,0 m/s; 44-67 m/s und 200-274 m/s) studiert. Die hervorgerufenen Versagensphänomene und die dynamische Strukturantwort wurden über entsprechend umfangreiche Messtechnik (Dehnungsmessstreifen, Drucksensoren, Lasermesstechnik und Hochgeschwindigkeitskameras) erfasst. Die somit gewonnene Datengrundlage für Bereiche niedriger wie auch hoher Verzerrungsraten dient sowohl dem Verständnis der Zusammenhänge zwischen lokaler Schädigung und globaler Strukturantwort, als auch zur Adaption bestehender Materialmodelle, der Entwicklung von Ingenieurmodellen und der Validierung numerischer Berechnungen.

Structural dynamic behavior of reinforced concrete slabs under impact loads for variable velocities
The present paper describes essential results of comprehensive experimental investigations of the analysis of rc-slabs under impact loads. The presented work was done in collaboration between the Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics - Ernst-Mach-Institut (EMI) and the Technical University of Dresden (TUD) in the national research project “impact on concrete structures - experiment and simulation” sponsored by the DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft). In a comprehensive test series the loading of a so-called hard impact - that means the kinetic energy is almost completely introduced in the structure - was studied for different velocity ranges (4.2-6.0 m/s; 44-67 m/s and 200-274 m/s). The resulting damage phenomena and the dynamic structural response were measured by extensive instrumentation (strain gauges, pressure sensors, laser and high-speed cameras). The received data for low and high strain rates serves for the general understanding of the relations between local transient loading and global structural response. It is the basis for the adaption of existing material models, the development of engineering models and the validation of numerical calculations.

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Heek, Peter; Mark, PeterErmüdung von Beton bei mehrachsiger und mehrstufiger BeanspruchungBeton- und Stahlbetonbau8/2019537-547Fachthemen

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Betonstrukturen wie Verkehrsflächen oder Industrieböden sind zyklischen Beanspruchungen aus Verkehr oder Maschinenvibrationen ausgesetzt. Zur Abschätzung der Ermüdungslebensdauer dienen Wöhlerlinien, die in der Regel experimentell an Referenzprobekörpern bei einachsiger Beanspruchung konstanter Frequenz, Amplitude und Oberspannung validiert werden. Unter realen Betriebsbedingungen treten Einwirkungen jedoch häufig mehrachsig und mit variabler Lasthöhe auf, sodass die im Zeitverlauf progressiv zunehmende Materialschädigung rechnerisch zu akkumulieren ist. In der Praxis hat sich dazu die lineare Akkumulationsregel nach Palmgren-Miner etabliert, obwohl diese bekannte Effekte aus der Belastungsreihenfolge vernachlässigt. Im Beitrag wird zunächst das Wöhlerkonzept durch Einführung einer Vergleichsspannung auf mehrachsige Spannungszustände erweitert und anschließend ein modifizierter Schädigungsakkumulationsansatz entwickelt, welcher die Auswirkungen von Be- und Entlastungen mehrstufiger Lastprozesse auf verbleibende Bruchlastspielzahlen berücksichtigt. Der Ansatz wird anhand von Literaturdaten verifiziert und in Form eines Bemessungshilfsmittels zur praktischen Nutzung aufbereitet. Die Anwendung ist am Beispiel demonstriert.

Fatigue of concrete under multiaxial and multistage loads
Concrete structures like traffic areas or industrial floors are subjected to cyclic loads induced by traffic or machine vibrations. To assess fatigue lifes, Wöhler-curves serve, which are usuallay validated by experiments. During testing the reference specimens are exposed to uniaxial and constant amplitude fatigue although in practice cyclic loads often occur multiaxial and with alternating frequency and magnitude. As a consequence the material's progressively increasing degradation has to be mathematically captured for design purposes until failure. In this regard, the linear accumulation hypothesis of Palmgren-Miner is well established although it neglects distinct sequence effects. In the paper, Wöhler's concept is generalized to multiaxial stress states by introducing an equivalent stress. Additionally, a modified damage accumulation procedure is derived to gather the impact of increasing or decreasing loads on residual numbers of cycles to failure in case of variable amplitude fatigue. The approach is verified to experimental data taken from the literature and elaborated to a design chart. Its practical application is demonstrated exemplarily.

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Bode, Matthias; Marx, Steffen; Vogel, Albert; Völker, ConradDissipationsenergie bei Ermüdungsversuchen an BetonprobekörpernBeton- und Stahlbetonbau8/2019548-556Fachthemen

Kurzfassung

Aufgrund des visko-elasto-plastischen Materialverhaltens von Beton wird Probekörpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugeführt. Die entsprechenden Energiegrößen werden durch Hystereseflächen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ansätze, wofür diese Energie verwendet wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil dieser dissipierten Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Mithilfe der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik lassen sich diese Energiegrößen für jeden Lastwechsel eines Ermüdungsversuchs schnell und zuverlässig bestimmen. Anschließend wurden mit dem implementierten Algorithmus die dissipierten Energien von insgesamt 27 zyklischen Versuchen ausgewertet. Analog zu der Dehnungsentwicklung und der Steifigkeitsdegradation weisen auch die Verläufe der dissipierten Energie über die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probekörpererwärmung und dissipierter Energie konnte bestätigt werden.

Dissipation energy during fatigue tests on concrete specimens
Due to the visco-elastoplatic material behaviour of concrete, energy is supplied to specimens and components as a result of cyclic loading. Hysteresis areas of stress-strain curves describe the corresponding energy quantities. There are different approaches in the literature for what this dissipated energy is used. First studies indicate that at least a part of this energy is transformed into thermal energy. Using the described algorithm, the dissipated energy quantities for every load cycle of a fatigue test can be calculated quickly and reliably. The analysis of fatigue tests of 27 concrete specimens shows similarities of the development of the dissipated energy per load cycle with the strain development and the degradation of the stiffness during fatigue tests. Furthermore, a correlation between the number of load cycles to failure and the quantity of dissipated energy per load cycle was determined. In particular, the connection between the dissipated energy and the warming of the concrete specimens was verified.

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Furche, Johannes; Bauermeister, Ulrich; Kummerow, Andreas; Hillebrand, MatthiasDurchstanzen bei Ermüdungsbeanspruchung - Europäische Technische Bewertung mit Nachweiskonzept nach Technischem Bericht EOTA TR 058Beton- und Stahlbetonbau8/2019557-564Fachthemen

Kurzfassung

In punktförmig gestützten Flachdecken ist ein ausreichender Durchstanzwiderstand sicherzustellen. Wird die Decke ermüdungsrelevant beansprucht, ist im Rahmen der Bemessung auch der Ermüdungswiderstand nachzuweisen. Eurocode 2 fordert für Stahlbetonbauteile separate Ermüdungsnachweise gegen Betonversagen und Versagen der Bewehrung. Dieses Nachweiskonzept ist im aktuellen Eurocode 2 für einen Durchstanzbereich mit erforderlicher Durchstanzbewehrung nicht umfassend dargelegt. Für die Filigran®-Durchstanzbewehrung wurde im Rahmen der Europäischen Technischen Bewertung ETA-13/0521 ein solches Nachweiskonzept auf der Grundlage des Technischen Berichtes EOTA TR 058 formuliert. Danach ist sowohl die Durchstanzbewehrung auf der Grundlage einer ermittelten Wöhlerlinie nachzuweisen als auch ein Ermüdungsnachweis gegen Betonversagen, das den maximalen Durchstanzwiderstand bestimmt, zu führen. Dieses Nachweiskonzept wird im Beitrag erläutert.

Punching Shear under Fatigue Load - European Technical Assessment with Design Concept according to Technical Report EOTA TR 058
Sufficient punching shear resistance of flat slabs has to be ensured. In case of fatigue load the fatigue resistance has to be proved as a part of the design. Eurocode 2 requires in case of reinforced concrete structures separate verifications of the concrete and the reinforcement. In the Eurocode 2 the design concept in the case of a reinforced punching shear area is not presented comprehensively. For the Filigran®-Punching Shear Reinforcement such a design concept is determined in the European Technical Assessment ETA-13/0521 based on the Technical Report EOTA TR 058. Accordingly both the punching shear reinforcement on the basis of a S-N-Curve and the concrete fatigue resistance, which determines the maximum punching shear resistance, have to be verified. This design concept is described in this article.

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Hillebrand, Matthias; Hegger, JosefErmüdungsversuche an profilierten Spannbetonträgern unter QuerkraftbeanspruchungBeton- und Stahlbetonbau8/2019565-574Fachthemen

Kurzfassung

Die Anforderungen an Brückenbauwerke erhöhen sich seit Jahren durch steigende Verkehrszahlen, die insbesondere bei Brücken im Bestand zu einer hohen Ausnutzung der Querkraftbewehrung unter zyklischer Belastung führen. Zur Beschreibung des Ermüdungstragverhaltens von querkraftbewehrten, profilierten Spannbetonbalken unter zyklischer Querkraftbeanspruchung wurden am Institut für Massivbau der RWTH Aachen Versuche durchgeführt, um insbesondere die Einflüsse aus Querkraftbewehrungsgrad, Oberlast und Amplitude zu untersuchen. Die Versuche mit einem Querkraftbewehrungsgrad von ca. 0,67 % ergänzen bereits in der Vergangenheit getestete Balken mit geringerer bzw. ohne Querkraftbewehrung. Die zyklische Belastung führt zu einem sukzessiven Versagen der Querkraftbewehrung und ausgeprägten Umlagerungen der Kräfte, die sich über mehrere Hunderttausend Lastwechsel erstrecken. In den Versuchen wurden deutlich größere Lastspielzahlen erreicht, als sich nach aktuellen Nachweisen für Querkraft unter Ermüdung ergeben. Im Rahmen des Beitrags werden die Ergebnisse von sechs neuen Versuchen mit I-Profil vorgestellt.

Fatigue tests on profiled prestressed concrete beams under shear load
The demands on bridge structures have been increasing for years as a result of rising traffic volume, especially in freight traffic. This also results in augmented requirements regarding the shear resistance, in particular under cyclic loading. To describe the fatigue behavior of profiled prestressed concrete T- and I-beams under cyclic shear loading, tests were carried out at the Institute for Structural Concrete at RWTH Aachen University. In particular, the effects of different shear reinforcement ratios, maximum loads and shear force amplitudes were investigated. The tests with a shear reinforcement ratio of approx. 0.67 % represent a supplement to test series carried out in the past with less or without shear reinforcement. The cyclic loading leads to a successive failure of the shear reinforcement and a subsequent rearrangement of forces, which happens during an interval extending over several hundred thousand load cycles. In the tests, significantly more load cycles are achieved than calculated by current design approaches for shear due to fatigue. The results of the six most recent tests on I-beams will be presented in the following article.

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BAUKONGRESS 2020 - Verlängerung des Call for Papers bis 16. September 2019Beton- und Stahlbetonbau8/2019574Nachrichten

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Birkner, Dennis; Marx, SteffenSpannungsumlagerungen bei ermüdungsbeanspruchten Spannbetonbalken im numerischen Modell und VersuchBeton- und Stahlbetonbau8/2019575-583Fachthemen

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Mithilfe eines Resonanzprüfstands werden vorgespannte Betonbalken bis in den Very-High-Cycle-Fatigue Bereich auf Ermüdung beansprucht. Es werden großformatige Probekörper untersucht, sodass im Vergleich zu üblichen Probekörpergrößen Effekte wie lokale Steifigkeitsänderungen und Spannungsumlagerungen abgebildet werden können, die einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer von Beton haben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden hinsichtlich der Dehnungs- und Steifigkeitsänderung ausgewertet und anschließend mit numerischen Berechnungen verglichen. Das verwendete numerische Modell ist ein in einem kommerziellen Finite-Elemente-Programm implementierter Algorithmus, der in der Lage ist, Steifigkeitsverluste infolge Ermüdungsbeanspruchungen abzubilden und somit auch Spannungsumlagerungen darzustellen, die messtechnisch in den Versuchen nicht erfassbar sind. Die Ergebnisse zeigen eine kontinuierliche Schädigungsentwicklung mit einem dreiphasigen Verlauf, infolgedessen es zu Spannungsumlagerungen von den stärker beanspruchten Querschnittsrändern ins Balkeninnere und somit zu einer Verlängerung der Bauteillebensdauer kommt.

Stress redistributions in fatigue loaded prestressed concrete beams in a numerical model and experiment
Prestressed concrete beams are subjected to fatigue loading into the very-high-cycle fatigue range using a resonant fatigue testing facility. Contrary to common cylindrical specimen scales large scale beam specimens are tested and allow reproducing effects such as local stiffness degradation and stress redistributions from external to internal fibres which have a positive effect on the lifetime of concrete structures. The results are investigated regarding strain and stiffness development and compared to numerical simulations. The numerical model is an algorithm implemented into a commercial finite element software and is able to describe stiffness degradation due to fatigue loading. This allows the simulation of stress redistributions which cannot be measured in the tests. The results show a continuously progressing damage with a three-phase course. As a consequence stress redistributions from higher loaded edges into the inner fibres of the cross section occur which increases the lifetime of the structure.

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Richter, Ekkehard; Zehfuß, JochenMüssen Imperfektionen bei der Bemessung von brandbeanspruchten Stahlbetonstützen berücksichtigt werden?Beton- und Stahlbetonbau8/2019584-594Fachthemen

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird der Einfluss von Imperfektionen auf die Zuverlässigkeit von brandbeanspruchten Stahlbeton-Kragstützen - schwerpunktmäßig der Feuerwiderstandsklasse R 90 - untersucht. Dabei wird “Zuverlässigkeit” im Sinne von DIN EN 1990 als die Fähigkeit eines Bauteils verstanden, die festgelegten Anforderungen innerhalb der geplanten Nutzungsdauer zu erfüllen. Die Zuverlässigkeit wird in der Regel mit probabilistischen Größen ausgedrückt.
Auslöser der Untersuchungen war ein Beitrag von PAULI in [1], in dem darauf hingewiesen wurde, dass der Nachweis mit dem allgemeinen Rechenverfahren nach DIN EN 1992-1-2 oftmals eine geringere Feuerwiderstandsdauer ergibt als die Nachweise mit tabellierten Werten bzw. mit dem vereinfachten Berechnungsverfahren. Als Ursache der Diskrepanzen wurde die fehlende Regelung über Imperfektionen im Zusammenhang mit einer Heißbemessung genannt.

Do imperfections have to be taken into account when designing reinforced concrete columns exposed to fire?
This paper examines the influence of imperfections on the reliability of fire-exposed reinforced concrete cantilever columns - with focus on fire resistance class R 90. “Reliability” in sense of DIN EN 1990 is understood as the ability of a structural component to fulfil the specified requirements within the planned lifecycle. Reliability is usually expressed by probabilistic values.
The investigations were triggered by a contribution by PAULI in [1] in which it was pointed out that the verification with the general calculation method according to DIN EN 1992-1-2 often results in a lower fire resistance duration than the verification with tabulated values or with the simplified calculation method. The missing rule control of imperfections in connection with a structural fire design was named as the cause of the discrepancies.

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Fröhlich, Thilo; Birtel, Veit; Lotze, DieterZyklische Prüfung von Befestigungen in Beton mittels Schwingungsanregung - Alternative Prüfmethode für quasi-statische, seismische und ermüdungsrelevante EinwirkungenBeton- und Stahlbetonbau8/2019595-602Berichte

Kurzfassung

Im Beton- und Stahlbetonbau kommen Befestigungsmittel für die Verbindung von verschiedenen Bauteilen zum Einsatz. Um die Tragsicherheit solcher Befestigungen zu gewährleisten, werden im Rahmen der Produktqualifizierung experimentelle Eignungsprüfungen durchgeführt. Hier stellen zyklische Versuche eine besondere Herausforderung für die Prüftechnik dar, wobei die Aufbringung der Beanspruchung in der Regel mit servohydraulischen Prüfzylindern erfolgt. In diesem Beitrag wird eine alternative Prüfmethode vorgestellt, die auf dem Prinzip der Schwingungsanregung von Systemen mithilfe elektrodynamischer Shaker oder Unwuchterreger beruht. Damit lassen sich Belastungssituationen wie wiederholte Belastungen auf den Anker oder zyklische Rissöffnungen im Beton erzeugen, die bei der Anwendung von Befestigungen unter statischer bzw. quasi-statischer Einwirkung, aber auch bei Erdbeben- und Ermüdungsbeanspruchung auftreten können. Im Gegensatz zu den gegenwärtigen Zulassungsprüfungen erlaubt die dargestellte Methode, vollständige Verbindungsdetails unter realitätsnahen Randbedingungen zu testen. Dadurch ist es u. a. möglich, die Interaktion zwischen Befestigung und der angeschlossenen Konstruktion zu untersuchen.

Cyclic testing of fastenings in concrete by means of vibration excitation
In concrete and reinforced concrete constructions, fasteners are used to connect various components. In order to ensure the structural safety of such fastenings, experimental suitability tests are performed within the product qualification. In this context, cyclic tests represent a particular challenge for the testing technology, whereby the application of the load is usually carried out with servo-hydraulic test cylinders. This paper presents an alternative testing method based on the principle of vibration excitation of systems by means of electrodynamic shakers or unbalance exciters. Therewith, load situations such as repeated loads on the anchor or crack cycling in the concrete can be generated for fasteners which are used under static or quasi-static actions, but also in case of seismic and fatigue loading. In contrast to current qualification tests, the method presented herein allows to test complete connection details under realistic boundary conditions. Thus it is possible, among other things, to investigate the interaction between the fastening and the connected construction.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 8/2019Beton- und Stahlbetonbau8/2019603-606Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Zum 70. Geburtstag von Prof. Peter Marti

Nachrichten: Anne Katrin Bohle neue Vorsitzende des Stiftungsrats Bundesstiftung Baukultur
Deutsche Bauchemie künftig auch in Berlin präsent
Ein Betonboot geht zu Wasser
Ente gut, alles gut! HTWK-Betonkanuten verteidigen Herren-Titel

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau8/2019607-608Veranstaltungskalender

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Inhalt: Stahlbau 8/2019Stahlbau8/2019Inhalt

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Titelbild: Stahlbau 8/2019Stahlbau8/2019Titelbild

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Zum Titelbild:
Autowaschanlagen in Gewerbegebieten sind meist sehr praktisch gebaut. Das es anders geht, zeigt die Platzüberdachung einer Waschanlage in Kehl. Ein geschwungenes ETFE-Kissendach und aufgelöste Stützen ermöglichen eine leichte und transparente Konstruktion. (Aus dem Beitrag Wilhelm, S. 753)

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Ummenhofer, ThomasPatient oder Zukunftsinvestition?Stahlbau8/2019725Editorials

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Häßler, Mai; Zabel, Volkmar; Lorenz, WernerSchwingungsbasiertes Spannungsidentifikationsverfahren für fachwerkartige Eisen- und StahlkonstruktionenStahlbau8/2019726-733Aufsätze

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Die Tragfähigkeitsbeurteilung einer bestehenden fachwerkartigen Eisen- und Stahlkonstruktion ist wesentlich von den vorhandenen Stabnormalkräften und den daraus resultierenden Spannungen abhängig. Liegen ausreichend Informationen zum Tragwerk und den äußeren Einwirkungen vor, können die Stabnormalkräfte im Fachwerk in Form einer statischen Berechnung ermittelt werden. Allerdings lässt sich der Spannungszustand für historische Konstruktionen aufgrund von Unschärfen bei der Überführung in ein statisches Modell meist nur ungenau bestimmen. Als Alternative zur statischen Berechnung können zerstörungsfreie messgestützte Verfahren verwendet werden. Das hierfür neu entwickelte Verfahren basiert auf Schwingungsmessungen und der Finite-Elemente-Modellkalibrierung. Die Stabkräfte der Zugglieder im Fachwerk lassen sich anhand eines analytisch basierten Algorithmus unter Verwendung eines Vergleichs zwischen numerisch berechneten und experimentell ermittelten Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen am Gesamttragwerk sowie ausgewählten Einzelstäben bestimmen. Für die getesteten Tragsysteme zeigte sich unter verschieden hohen Beanspruchungen eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den im Versuch aufgebrachten und den mithilfe des entwickelten Verfahrens identifizierten Stabnormalkräften. Ferner werden im Beitrag Empfehlungen zur Erstellung eines Messkonzepts sowie Entwicklung von Bemessungsstrategien für In-situ-Untersuchungen und die Zustandsbewertung bestehender Stahlfachwerke angegeben.

Vibration-based stress state identification method for iron and steel truss structures
The assessment of the load-bearing capacity of existing iron and steel truss structures is significantly dependent on the determination of the axial forces and corresponding stresses in axially loaded structural members. The axial forces in truss structures can be estimated by static calculations if accurate information about the structure and external loads are known. However, the stress condition for historical constructions can usually only be estimated inaccurately due to uncertainty in the assumptions of a static model. As an alternative to static calculations, non-destructive measurement based techniques can be used. The newly developed methodology is based on vibration measurements and the finite element model updating. The member forces of the truss members can be calculated by means of an analytically based algorithm and a comparison between the numerically computed and experimentally identified natural frequencies and mode shapes of the truss structure as well as of selected individual members. For the tested structural systems, the identified axial forces by the proposed methodology agree well with the experimentally measured axial forces at different stress states. Furthermore, practical recommendations for the preparation of a measurement concept and development of design strategies for in-situ investigations and safety assessment of existing iron and steel truss structures are given.

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Lorenz, WernerDie eisernen Dächer und Decken der Eremitage in St. Petersburg - Konstruktion, Bemessung und Legitimation im frühen StahlbauStahlbau8/2019734-743Aufsätze

Kurzfassung

Ab 1838 innerhalb gut eines Jahrzehnts errichtet, müssen die eisernen Dach- und Deckentragwerke der Eremitage-Bauten in St. Petersburg heute aufgrund ihrer Ausdehnung, ihres Variantenreichtums und der noch in großen Bereichen originalen Substanz als einzigartiges Zeugnis aus den Anfängen des Stahlbaus gelten. Sie geben Einblick in die Konstruktionspraktiken einer offenen, noch regellosen Zeit, in der man in Europa erst begann, die Möglichkeiten des Bauens mit Schmiedeeisen und Stahl systematisch zu erkunden. Im Rahmen eines von der DFG geförderten Verbundprojekts wurden sie erstmals archivarisch und in situ detailliert untersucht. Am Beispiel des Winterpalastes stellt der Beitrag nach einer kurzen Typologie der Haupttragwerke zunächst die Organisation dieser Großbaustelle vor, auf der für die Lieferung der Eisenkonstruktionen ein umfassendes Qualitätskontrollsystem entwickelt wurde. Die Untersuchung der Konstruktionsprozesse zeigt auf, dass in Entwurf, Bemessung und Legitimation der neuartigen Tragwerke Erfahrung und “stilles Wissen” ebenso einflossen wie versuchsgestützte Tragsicherheitsnachweise und erste statische Berechnungen und nicht zuletzt baubegleitende Updates aus Versagensfällen und Einstürzen.

The iron roof and ceiling structures of the Hermitage, Saint Petersburg
Erected within a decade from 1838 onwards, the iron roof and ceiling structures of the Hermitage buildings in Saint Petersburg are today a unique testimony to the beginnings of steel construction due to their size, their rich variety and the fact that they are still largely original. They provide an insight into the construction practices of an open, not yet regulated time in which Europe was only just beginning to systematically explore the possibilities of building with wrought iron and steel. As part of a joint DFG-funded project, they were examined in detail for the first time in archives and in situ. Using the Winter Palace as an example, after a brief typology of the main supporting structures the article first presents the organization of this major construction site, where a comprehensive quality control system was developed for the delivery of the iron structures. The analysis of the construction processes shows that the design, dimensioning and legitimation of the new structures were based on experience and “tacid knowledge” as well as on experimental structural safety assessments and early static calculations and, last but not least, on updates from failures and collapses during construction.

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Springer, Johannes; Jünger, Ulrich; Kina, SvenAbbruch der alten Rheinbrücke Wiesbaden-SchiersteinStahlbau8/2019744-752Aufsätze

Kurzfassung

Zum Zeitpunkt ihrer Eröffnung Anfang der Sechzigerjahre war die Schiersteiner Brücke eine der am weitesten gespannten Stahlbalkenbrücken weltweit. Der Abbruch einer solchen Großbrücke ist eine besondere Herausforderung. In diesem Beitrag werden der Abbruch der 205 m weit gespannten Strombrücke sowie der Verbundbrücken der Schiersteiner Rheinbrücke beschrieben. Neben einer Beschreibung der alten Brückenkonstruktion von 1962 wird detailliert auf die Planung des Abbruchs und die Abbruchstatik für die Strombrücken und die Verbundbrücken des Brückenzugs eingegangen und es werden grundsätzliche Punkte zum Abbruch von Stahlbrücken zusammengetragen.

Demolition of the old bridge over the Rhine in Wiesbaden-Schierstein
At the time of the opening in the beginning of the sixties the Schierstein bridge was one of the longest spanning steel beam bridges all over the world. The demolition of such a large bridge is a special challenge. This article describes the demolition of the 205 m spanned main bridge and of the composite bridges of the Schierstein bridge. Beside the specification of the old bridge structure of 1962, the article details the planning and structural calculation of the demolition of the main bridge and the composite bridges of the whole structure. Some fundamental points to the demolition of steel bridges are compiled.

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Wilhelm, ViktorDas Kehler Hängedach - Über das Entwerfen von IngenieurbauwerkenStahlbau8/2019753-761Aufsätze

Kurzfassung

Im Gewerbegebiet der Stadt Kehl wurde neuerdings ein Hängedach auf “mechanische Bäume” aufgebracht. Von der Revitalisierung dieses Gebiets profitiert nicht nur die Stadt, sondern auch die umliegenden baulichen Strukturen. Welches Potenzial in dieser Bauaufgabe steckt, zeigt die neue Platzüberdachung an einer Waschanlage in Kehl-Sundheim.

A suspended roof
In the industrial area of the city of Kehl, a suspended roof has recently been extended to mechanical trees. The revitalization of industrial areas not only benefits the city, but also the surrounding areas. The potential for this construction project is demonstrated by the new canopy at a car wash in Kehl-Sundheim.

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Li, LongfeiBemessung von Befestigungen mit elastischen Ankerplatten unter Zug- und BiegebeanspruchungStahlbau8/2019762-773Aufsätze

Kurzfassung

Die Bemessung von Befestigungen mit Ankerplatten unter Zug- und Biegebeanspruchung nach FprEN 1992-4 (EC2, Teil 4) [1] setzt voraus, dass die Ankerzugkräfte von der Ankerplatte auf Beton eben verteilt werden. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, müssen die Ankerplatten ausreichend steif bzw. biegestarr sein. Die Bedingung für eine biegestarre Ankerplatte ist seit Jahrzehnten ohne zufriedenstellende Lösung untersucht und diskutiert worden. Die neuesten Untersuchungen zeigen, dass die erforderliche Dicke für die biegestarre Ankerplatte in vielen Anwendungsfällen so groß sein kann, dass sie für die Praxis kaum mehr Bedeutung hat. Dies bestätigt die Aussagen von Schneider von 1999 und 2014 [2, 3], dass die Annahme der biegestarren Ankerplatten für die Berechnung der Ankerzugkräfte bei normalen Plattendicken unbrauchbar zu sein scheint. Das heißt, es ist unverzichtbar, dass die elastischen Ankerplatten mit normalen Dicken in der Praxis verwendet werden und die Ankerplatten-Biegeverformungen in der Bemessung berücksichtigt werden müssen.
Im vorliegenden Aufsatz werden die Vorschriften nach FprEN 1992-4 [1] zur Ankerzugkraftermittlung analysiert. Die Besonderheiten für die Bemessung von Befestigungen mit elastischen Ankerplatten werden durch Rechenbeispiele mit einer herstellerunabhängigen Bemessungssoftware für Kopfbolzen und Dübel [4] erläutert und diskutiert.

Design of anchor fastenings with elastic base plates - subjected to tension and bending
For the design of anchor fastenings with base plates under the combined loadings of tension and bending, FprEN 1992-4 (EC2, part 4) [1] dictates that the anchor tension forces are distributed in a linear fashion assuming that the base plate remains flat. To fulfill this condition, the base plate must be sufficiently stiff or rigid so that relative deformation caused by bending is negligibly small. The condition for a rigid base plate has been studied and discussed for decades without a satisfactory solution. The latest investigations show that the required thickness for the rigid base plate can be so great in many application cases that it cannot be used in practice. This is confirmed by Schneider's statements of 1999 and 2014 [2, 3] that the assumption of rigid base plates seems to be useless for the calculation of anchor tension forces for plates with normal thicknesses. That means, for base plates of normal thicknesses, the bending deformations of the base plate must be considered in the design and an elastic base plate model must be used in practice.
In this paper, the regulations in FprEN 1992-4 for the calculation of anchor tension force are analyzed. The special features for the design of anchor fastenings with elastic base plates are explained and discussed by calculation examples using a third-party anchor design software for headed studs and post-installed anchors [4].

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Wimmer, Johannes; Schmidt, Tobias; Seeßelberg, ChristophVergleich und Bewertung elastisch-plastischer NachweisalternativenStahlbau8/2019775-785Aufsätze

Kurzfassung

Um die plastischen Querschnittstragfähigkeiten von gewalzten I-Profilen und Rechteckhohlprofilen auszunutzen, beschreibt DIN EN 1993-1-1 Methoden und gibt Interaktionsformeln an, Schnittgrößen im Querschnitt nachzuweisen. Ferner beschreibt Kindmann in [1, 2] das Teilschnittgrößenverfahren, das mit seinen Weiterentwicklungen zwei weitere Nachweisalternativen liefert.
In diesem Beitrag fassen die Autoren die Grundlagen dieser Nachweisalternativen für gewalzte I-Profile und Rechteckhohlprofile zusammen. Dabei wird besonders auf die Anwendbarkeit eingegangen. Weiter werden anhand zweier Beispielprofile die absoluten Interaktionsräume je Nachweisalternative aufgespannt und gegenübergestellt. Dies erfolgt für die Schnittgrößenkombinationen N-Vz-My, N-Vy-Mz, N-My-Mz und N-Vy-Vz-My-Mz. Hierbei werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede herausgestellt. Die Bewertung der Nachweisalternativen erfolgt hinsichtlich der Anwendbarkeit, der Sicherheit sowie der Genauigkeit. Während die Bewertung der Anwendbarkeit subjektiv ist, sind die letzteren Attribute objektiver bewertbar. Der Ausblick resümiert die Praktikabilität der diskutierten Nachweisalternativen.

Comparison and evaluation of elasto-plastic verification alternatives
DIN EN 1993-1-1 describes methods for verifying internal forces in cross-sections in order to determine the plastic cross-sectional load carrying capacity of rolled I-profiles and rectangular hollow sections. Furthermore, Kindmann describes in [1, 2] the Partial Internal Forces Method (TSV), which with further developments provides two alternatives.
In this paper, the authors summarize the basics of these methods of verification for rolled I-profiles and rectangular hollow profiles. Particular attention will be paid to applicability. Furthermore, the absolute interaction spaces for each verification alternative are generated and compared based on two example profiles. This is done for the internal forces combinations N-Vz-My, N-Vy-Mz, N-My-Mz and N-Vy-Vz-My-Mz. Similarities and differences are highlighted. The evaluation of the verification alternatives is carried out regarding applicability, safety and accuracy. While the application is subjective, previous work reveals an objective tendency of the latter attributes. The outlook sums up the practicability of the alternatives discussed.

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Bartenbach, Jochen; Schindler, Steffen; Schulze, Frank; Kulzer, WolfgangStahlbau unter Nutzung von BIM in einem heterogenen SoftwareumfeldStahlbau8/2019786-795Aufsätze

Kurzfassung

Der (homogene) Softwareeinsatz im Stahlbau hat gegenüber anderen Disziplinen des Bauwesens eine lange Tradition. Der “BIM-Gedanke”, wenn auch nicht unter diesem Begriff, wurde bereits in den 1980er-Jahren durch die Verknüpfung der CAD-Dateien der Planung und der CNC-Maschinen der Fertigung gelebt [1]. Die Prozesse resp. der Datenaustausch waren abgestimmt und frei von Schnittstellenproblemen. Heute findet sich der Stahlbau in einem heterogenen und “BIM-geprägten” Softwareumfeld wieder und muss mit anderen Gewerken wie Architektur, Massivbau und der Technischen Gebäudeausrüstung interagieren. Die damit verbundenen Herausforderungen werden in diesem Beitrag diskutiert und an Praxisbeispielen illustriert. Dabei wird die gesamte Wertschöpfungskette des Stahlbaus von der Planung bis zur Montage sowohl in einem homogenen als auch heterogenen Softwareumfeld analysiert. Grundlage ist die BIM-Methode, welche heute digitale Plattformen bereitstellt und mit BIM-Managern sowie BIM-Koordinatoren das neue Miteinander im Bauwesen ermöglicht. Ein Vortrag mit gleichlautender Thematik wurde bereits am 2. steelday am 31. Okt. 2018 in Bern, Schweiz präsentiert [2].

Steelwork using the BIM method in a heterogeneous software environment
There is a long tradition in steelwork to stay in a homogeneous software environment. Since the 1980s steel construction initiated early adoptions of three-dimensional CAD, created sophisticated interfaces to exchange data between different specialized steelwork software products: from design software like CAD and computation programs all the line up to production with computerized numerical control (CNC) machines [1]. With the evolving adoption of BIM in an increasing number of planning disciplines, today steel construction software has to interact i. e. with architectural layout, concrete construction, technical building equipment/HVAC. The software environment transforms to a heterogeneous one, thus challenging the data interfaces between different programs. The related challenges and examples of our experience will be discussed in this article. Today the basis of a common design process in construction is the BIM-method which provides digital platforms accomplished by BIM-managers as well as BIM-coordinators. The same topic of this article was presented on the 2. steelday dated 31st of October 2018 in Bern, Switzerland [2].

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