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Rather than treating final publication of EC3 and EC4 as signalling that research into the behaviour and design of structural steelwork should now reduce because justification is less, the argument is made that there may well be an increasing need as the discovery of shortcomings, limitations and omissions in those Codes provides another, potentially very fertile, source of new challenges. Several illustrations of different types of “opportunities for improvement” are provided in support of this contention.

The European Directive on the Energy Performance of Buildings (EPBD) obliges the member states to ensure that, by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero-energy buildings (nZEB). This paper presents solutions for steel-intensive commercial buildings that achieve this requirement. Several key components such as façades, floor systems and steel piles for ground energy storage were investigated in detail using numerous numerical simulations and practical tests of selected options. Furthermore, options for a whole building which fulfil the zero-energy building approach were identified for different European climates by performing a parametric study using a thermal building simulation tool.

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This paper describes the design and construction of the unique widening of a concrete arch bridge over the River Ohe using a lightweight steel superstructure. The bridge reconstruction formed part of the wider reconstruction measures for road I/6, including its upgrade from a two- to a four-lane highway, near Loket between Nové Sedlo and Sokolov in the north-west of the Czech Republic. Details of the erection of the steel structure and the strengthening of the concrete arch and piers are also given.

The destructive impact of the construction industry on the planet and its inhabitants is no longer in question. Global warming, waste management, depletion of natural resources, air and soil pollution are all issues that must be urgently addressed. They are also challenging the current economy, whose growth is directly correlated to the extraction of raw materials, the manufacture of new products and, ultimately, to their increased consumption. Besides, the constant transformation of the built environment and infrastructure of a territory is a necessary lever for sustainable development and for guaranteeing the well-being of all. Faced with this situation, an emerging circular strategy could be salutary: component reuse, which makes it possible to build new assemblies without manufacturing new materials. Steel, if assembled with reversible means, is a particularly well-suited material for reuse. But are the stakeholders ready to adopt new business models?

Stahl, ein wiederverwendbarer Werkstoff
Die zerstörerischen Auswirkungen der Bauindustrie auf den Planeten und seine Bewohner sind inzwischen unbestritten. Der Klimawandel, die Abfallwirtschaft, die Verknappung der Bodenschätze, die Luft- und Bodenverschmutzung - all dies sind Themen, die dringend angegangen werden müssen. Sie stellen zudem eine Herausforderung für die derzeitige Wirtschaft dar, deren Wachstum in direktem Zusammenhang mit der Gewinnung von Rohstoffen, der Herstellung neuer Produkte und letztlich mit deren steigendem Verbrauch steht. Eine kontinuierliche Umgestaltung der bebauten Flächen und der städtischen Infrastrukturen ist ein unerlässlicher Hebel für eine nachhaltige Entwicklung und für die Wahrung des Wohlergehens aller Menschen. Angesichts dieser Situation könnte eine sich derzeit entwickelnde Strategie der Kreislaufwirtschaft von Nutzen sein: die Wiederverwendung von Bauteilen, die es ermöglicht, neue Gebäude zu errichten, ohne neue Baustoffe herzustellen. Stahl ist ein besonders gut geeigneter Werkstoff für die Wiederverwendung, sofern Bauteile reversibel montiert werden. Doch sind die Akteure bereit, neue Geschäftsmodelle zu übernehmen?

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In honor of the jubilarian Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz
Steel-fibre reinforced concrete is a well-known material used for decades for industrial floorings, shotcrete, or other specific applications. Its use is now spreading in structural applications as a complement or a substitute for conventional bar-reinforced concrete since the normative framework is ready to provide design approaches for several concrete applications. Nevertheless, some adaptations are needed for implementing steel-fibre reinforced concrete in the design approach for steel-concrete composite structures whereby complementary aspects need to be considered. In this field, besides the increase of tensile properties and durability of the concrete member, a very important contribution may be given by the increase of the concrete ductility in compression. This property is conferred by the steel fibres which provide a confinement effect increasing the plastic damage that the concrete matrix can absorb. If this property is widely accepted, its benefits are limited for the design of conventional concrete sections. Conversely, for composite sections, the possibility to reach higher strains in compression means ensuring full exploitation of the strength capacity of structural steel. Besides reaching an optimisation of already in-use cross-sections, this new material combination enhances the use of higher structural steel strengths in composite structures.

Steigerung der Tragfähigkeit und Duktilität für Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton durch Anwendung von Stahlfaserbeton - eine neue Generation von Verbundtragwerken
Stahlfaserbeton ist ein bekanntes Baumaterial, welches seit Jahrzehnten für Industrieböden, Spritzbeton oder andere spezifische Anwendungen zum Einsatz kommt. Seine Verwendung verbreitet sich mehr und mehr als Ergänzung oder Ersatz für den konventionell stabbewehrten Beton. Das zukünftige europäische normative Regelwerk im Massivbau wird dem Tragwerksplaner Berechnungsmethoden bereitstellen, um die Grenzen in der Bemessung weiter auszudehnen und neue Anwendungen zu ermöglichen. Für den Einsatz im Bereich der Verbundtragwerke aus Stahl und Beton leistet der stahlfaser-bewehrte Beton einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Zugfestigkeit und Dauerhaftigkeit. Darüber hinaus werden aber auch signifikante Auswirkungen bezogen auf die Duktilität des Betons im überdrückten Bereich im Vergleich zum Normalbeton festgestellt. Durch die Stahlfasern werden Umschnürungseffekte im Beton erzielt und das plastische Niveau in der Spannungs-Dehnungslinie des Werkstoffs einhergehend mit einer deutlichen Steigerung der Grenzdehnungen ausgedehnt. Dies unterstreicht einen wesentlichen Vorteil des Einsatzes von Stahlfaserbeton. Gemäß dem Entwurf der neuen Normengeneration prEN1992-1-1 wird es möglich sein, diese spezifischen Eigenschaften planmäßig in der Bemessung zu erfassen. Dadurch lassen sich neue Möglichkeiten für den Verbundbau ableiten, für den die Duktilität der Werkstoffe grundsätzlich, aber besonders für den Einsatz hochfester Baustähle, von großer Bedeutung ist.

The flexural strength of steel-concrete composite members depends on both the shear capacity and the ductility of the shear connectors between steel beam and concrete slab. Plastic design strategies of composite beams (equilibrium method) allow the shear strength of the connectors to be easily considered. However, these models do not take into account the deformation behaviour of the connectors nor their limited slip capacity. Several design codes only allow ductile shear connectors with a deformation capacity &dgr;ult of at least 6 mm to be used, while composite beams with non-ductile connectors (&dgr;ult < 6 mm) are excluded from plastic design. Consequently, promising innovative shear connectors with non-ductile deformation behaviour cannot be used economically. Using the example of the miniaturized pin connector, this paper illustrates how finite element models of composite beams - considering both the shear and slip capacities of the connectors - can be used to derive the minimum degree of partial shear connection for beams with limited slip capacity. The proposed modelling strategy and the methodology for deducing the minimum degree of partial shear connection can be transferred and assigned to other types of shear connector with either a ductile or non-ductile deformation behaviour.

During inspection work, when the pipe is empty, a thin-walled steel pipe is susceptible to shell buckling due to external pressure. Comprehensive research activities, including tests, began in the 1960s, and analytical and empirical formulae were developed for design.
Some of these different analytical design concepts are presented in the first part of the paper, and their results are compared for the whole range of pipe slenderness in practice.
Afterwards, the results of extensive numerical calculations are shown. These deal with different imperfections in practice and are not considered in the current design solutions. In addition, the effect of the radial flexibility of the surrounding rock mass has been studied - an issue ignored up to now. All these results are compared with the design formulae in practice.
It is therefore possible to conclude the paper with an appraisal of the individual solutions in practice and sum up appropriate design rules for external pressure.

In industry and plant engineering especially, high flexibility is required at joints between steel and concrete. According to current standards, the maximum number of fasteners is limited to an arrangement of 3 × 3 anchors on an anchor plate. The load-carrying behaviour of large anchor plates under tension, shear and restraining forces was investigated within the scope of the research project “Large Anchor Plates with Headed Studs for Highly Stressed Constructions in Industry and Plant Engineering”. This paper describes the research results obtained at the University of Stuttgart for large anchor plates under shear loading. Findings for large anchor plates under tension and restraining forces are given in [20], which were mainly investigated at the University of Kaiserslautern.
The shear behaviour and distribution of forces within the anchor plate are crucial issues in the development of a design concept for steel-to-concrete joints with large anchor plates. The influence of different parameters, such as the dimensions of the anchor plate, the embedment depth of the headed studs or the eccentricity of the shear force, have been studied in several test series. Supplementary reinforcement was placed close to the headed studs in tension to strengthen the load-carrying capacity of the joint. The distribution of the shear forces has been assessed by means of numerical investigations together with the influence of further parameters such as concrete strength and reinforcement ratio. With regard to the load distribution within the anchor plate, elastic and plastic design approaches have been taken into account.
Based on these studies, a suitable design model has been developed for steel-to-concrete joints with large anchor plates and a higher number of fasteners than originally permitted. Owing to the consideration of supplementary reinforcement, in addition to the plastic design approach, an alternative economical solution is given which links the component method according to EN 1993-1-8 to the fastener technique according to EN 1992-4.

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Es wird über Entwurf und Ausführung einer Zweigelenk-Rahmenbrücke mit 45 m Spannweite zwischen den Rahmenstielen im Bereich eines Autobahneinschnitts berichtet. Der Brückenquerschnitt wurde dabei streng nach der Momentenlinie geformt und aus einem abgelehnten Sondervorschlag entwickelt. Bei diesem Alternativentwurf sollte die Fahrbahnplatte über schlanke Streben auf eine Seilunterspannung nach dem Prinzip der externen Vorspannung abgestützt werden.

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Trapezprofile aus Stahl oder Aluminium können am Auflager oder unter Einzellasten aufgrund ihrer Dünnwandigkeit durch Stegkrüppeln versagen. Eine aus Gründen der Schalldämpfung vorgenommene Perforation der Stege reduziert den Widerstand gegen Stegkrüppeln. Der Einfluss der Perforation kann durch Abminderung der nach DIN 18807-1 oder DIN 18807-6 ermittelten Tragfähigkeit mit einem Faktor Cp für vollperforierte Profile oder Ctp für teilperforierte Stege ermittelt werden.

Seit dem Bau des Münchner Olympiastadions wurde weltweit eine Vielzahl anspruchsvoller Seilbauwerke realisiert. Neben der statischen Beanspruchung der Seil-Zugglieder und ihrer Endverankerungen rückte in den letzten Jahren verstärkt die dynamische Tragfähigkeit in den Fordergrund. Das Institut für Fördertechnik (IFT) der Universität Stuttgart befaßt sich seit seiner Gründung im Jahr 1927 unter anderem mit dem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt Seil. Im vorliegenden Beitrag werden die Arbeiten am IFT und Kriterien zur Lebensdauer von Seilkonstruktionen vorgestellt.

Die Einleitung konzentrierter Kräfte in den Steg eines gewalzten oder geschweißten Biegeträgers, bei dem aus Gründen der Wirtschaftlichkeit auf die Anordnung von Steifen verzichtet wurde, ist ein häufiges Detail von Stahltragwerken - insbesondere im Hochbau. Das Detail war daher auch in den nationalen Stahlbaunormen enthalten und wurde traditionell - z. B. nach DIN 18800 - durch Ansatz eines Lastausbreitungswinkels und Betrachtung des resultierenden wirksamen Steg-Querschnitts nachgewiesen. Diese Vorgehensweise war einfach und effizient, berücksichtigte aber nicht alle auftretenden Effekte. Im Eurocode 3 findet man in der so genannten Stahlbau-Grundnorm EN1993-1-1 keine Festlegung zur Nachweisführung steifenloser Krafteinleitungen. In verschiedenen Teilen der EN 1993 (Teil 1-8 - Anschlüsse und Teil 1-5 - Plattenbeulen) werden darüber hinaus Regeln angegeben, die prinzipiell die Krafteinleitung quer zum Steg behandeln, jedoch mit unterschiedlichen Nachweisansätzen und für andere Anwendungsfälle, wie Rahmenecken bzw. Lasteinleitungen senkrecht zur Trägerachse beim Lancieren von Brückenträgern. Im vorliegenden Beitrag werden die verschiedenen Ansätze, die sich im Eurocode finden, verglichen und diskutiert.
Ziel ist, das wesentliche Tragverhalten von lokalen steifenlosen Krafteinleitungen herauszuarbeiten und die davon ableitbaren Konsequenzen für eine zutreffende und doch praxistaugliche einfache Nachweisführung aufzubereiten. Abschließend wird ein allgemein anwendbarer Bemessungsvorschlag für die Praxis, auf Basis der vorhandenen Eurocode 3-Regeln, abgeleitet und vorgestellt.

Transversal load introduction into unstiffened girder webs - Proposal for a simplified, Eurocode-compatible design check.
The introduction of concentrated transversal loads into the webs of hot-rolled or welded beams and girders, while avoiding the disposition of apposite stiffeners, is a common ingredient for a cost optimization of steel structures detailing, particularly in building structures. Practical design checks for this detailing solution were thus included in national standards - e. g. in DIN 18800. In this standard, a constant load distribution slope was assumed and an effective section in the web was used for the design checks. This procedure was simple and efficient, did however not consider all load-carrying mechanisms correctly. In Eurocode 3, the so-called general rules standard EN 1993-1-1 does not contain specific rules for design checks for this detailing solution. In other parts of EN 1993 (part 1-8 - connections and part 1-5 - plate buckling) a number of rules are given, which include the transversal load introduction into girder webs as part of design verifications for related cases (unstiffened frame joints, patch loading in welded (bridge) girders). In this paper, the different concepts found in the Eurocode are compared and discussed.
The study aims at identifying and discussing the key load-carrying behaviour at transversal load introduction points in order to derive an accurate, yet practical design check recommendation on the basis of the mentioned, existing Eurocode rules. This design recommendation is presented at the end of the paper in compact form.

Steifenlose Krafteinleitungen bei Biegeträgern sind häufig gewünschte Konstruktionsdetails im Hochbau, die aktuell im Eurocode nicht direkt angesprochen sind. Im Zuge dieser Arbeit wird ein an der TU Graz entwickeltes vereinfachtes Ingenieurmodell hinsichtlich der Eignung bei gleichzeitig hoher Querkraft- und Biegemomentenbeanspruchung überprüft. Dieses Interaktionstragverhalten (Fz & Vz & My) wird anhand numerischer Studien eingehend dargestellt, mit und ohne Beulgefährdung im Trägersteg. Abschließend wird erläutert, in welcher Form das Ingenieurmodell in den zukünftigen neuen Eurocode prEN 1993-1-1 einfließen wird und wie eine deutlich umfassendere Lösung in zukünftigen nationalen Anwendungsdokumenten aussehen könnte.

Transversal load introduction into unstiffened girder webs - interaction with shear force and bending moment and implementation in new Eurocode version
Transversal load introductions into unstiffened girder webs are often used economic solutions in building structures, not directly covered in the current Eurocode. Within this paper an engineering design model, developed at TU Graz, is evaluated for cases with additional high shear forces and bending moments acting at the girder. The resulting load carrying behaviour, in cases of interaction between Fz & Vz & My, is presented, based on comprehensive numerical studies, also for girders which are susceptible to web buckling. Finally, the modified design model is presented, which will be part of the new Eurocode version prEN 1993-1-1. In addition, a more general solution is shown, which could also be implemented in the Eurocode in form of a national Annex.

Bei nichtlinearen FEM-Berechnungen kann der versteifende Anteil der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen unmittelbar durch die Berücksichtigung des Verbundverhaltens oder mittelbar durch eine Modifikation des Spannungs-Dehnungs-Verlaufs für die Bewehrung oder den Beton im Zugbereich erfaßt werden.