Keine Kurzfassung verfügbar.

This paper, which focuses on a fatigue crack found in a main girder of a continuous steel girder bridge, assesses the remaining structural safety of the steel bridge with such a fatigue crack in order to judge whether or not urgent action such as closure to traffic or necessary temporary repairs and strengthening should be carried out. Therefore, an elastic-plastic finite displacement analysis is carried out for the continuous three-span non-composite steel girder bridge with four main girders in which a fatigue crack about 1.1 m long in the web plate of the main girder was discovered during an inspection. From the analysis results it is found that the load redistribution function of the multiple main girder system was effective and the remaining load-carrying capacity of such a bridge system is such that there will be no sudden collapse of the entire bridge.

Applying the theory of structural state of stress, this paper investigates the behaviour characteristics of concrete-filled stainless steel tubular (CFSST) short columns during their experimental working process. First, the sum of the generalized strain energy density (GSED) values (Eij) of the short column at every load value (Fj) is normalized as Ej, norm to describe the structural state of stress. Then, the state of stress jump is identified by applying the Mann-Kendall (M-K) criterion to the Ej, norm-Fj curve creatively, following the rule of quantitative change to qualitative change. The investigation reveals the general state of stress mutation characteristics of short columns at specific individual loads, leading to an update of the failure load. Furthermore, it is verified that the simulative working behaviour of short columns can also reflect the state of stress characteristics revealed through the investigation into the experimental data. Hence, we formulate the relationship between the failure loads of CFSST short columns using the simulative data, and then validate it through both experimental and simulative data. In total, this study explores a new way to reveal some unseen working characteristics of structures; hopefully, it will initiate similar research on various structures, and the results achieved will lead to more rational design codes.

Analyse der statischen Spannungszustände von kurzen betongefüllten Rundstützen aus Edelstahl.
Unter Anwendung der Theorie der statischen Spannungszustände werden im vorliegenden Beitrag die experimentellen Untersuchungen zum Arbeitsverhalten kurzer betongefüllter Rundstützen aus Edelstahl (CFSST) behandelt. Zur Beschreibung des statischen Spannungszustands wird zunächst die Summe der GSED (Generalized Strain Energy Density)-Werte (Eij) der Kurzstütze bei jedem Lastwert (Fj) als Ej, norm standardisiert. Anschließend wird der stark ansteigende Spannungszustand, unter Beachtung des Gesetzes von quantitativer Veränderung zu qualitativer Veränderung, durch Anwendung des Mann-Kendall (M-K)-Kriteriums auf die Ej, norm-Fj-Kurve herausgearbeitet. Die Untersuchung zeigt die allgemeinen Charakteristiken der Veränderungen des Spannungszustandes von kurzen Stützen bei bestimmten Einzellasten, was die Präzisierung der Versagenslast ermöglicht. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass das simulative Arbeitsverhalten kurzer Stützen die Spannungszustände widerspiegeln kann, die sich aus den experimentellen Daten ergeben. Daher werden die Bedingungen der Versagenslasten von kurzen CFSST-Stützen unter Verwendung der simulativen Daten formuliert und diese durch experimentelle und simulative Daten validiert. Insgesamt untersucht diese Studie eine neue Möglichkeit zur Erkennung unsichtbarer Arbeitseigenschaften von Tragwerken. Im Idealfall gibt sie Anlass zu entsprechenden Untersuchungen verschiedener Tragwerke, sodass die Ergebnisse zu einer Verbesserung der Bemessungsvorschrift führen können.

Steel construction is becoming increasingly popular in Southern Africa. Selected case studies of steel structures are presented and discussed here to support this statement. The discussion entails the extent to which the design of steel structures facilitates ease of construction. It is recognized that steel has been with us for some time and that most of the world’s spectacular bridges have taken advantage of the relative lightness of the material for long spans. More recently, high-rise steel-framed buildings have further demonstrated the versatility of steel. This is happening despite the fact that throughout its history, the steel industry has been dogged by high production costs, almost inevitably resulting in heavily subsidized steel. Dramatic improvements in process technology and a better understanding of the behaviour of structural steel coupled with an extensive market programme are now putting structural steel in its rightful place.

Keine Kurzfassung verfügbar.

A new underground station at Střížkov in Prague has been designed and built as a special structure with a high level of aesthetics. The hall structure is 160 m long, 42 m wide and 20 m high. Two crossing hingeless main arches spanning 160 m are fixed to concrete pylons. The roof structure is suspended from the main arches using a system of prestressed rods and supported by columns around the roof. Most of the members are curved with variable cross-sections (the majority of sections are welded boxes with a plate thickness of 10 - 35 mm except the columns, which are welded I-sections). The geometry of all parts made design, fabrication and erection very difficult. The whole structure was built under the direct supervision of the architect. The underground station was opened to the public in May 2008.

Typical for extreme events is their multidisciplinary nature, and, consequently, solutions for protection against extreme events should mirror their inherent characteristics. This article discusses different types of hazards and extreme events in order to illustrate the complexity and scale of the problem. Concepts for judging hazards and associated risks are dealt with. Some features of the traditional risk concept are discussed, followed by a proposal for an extended risk concept, to be applied when dealing with extreme hazards. The emphasis will be on aspects that are typical of “low-probability/high-consequence risks”, particularly industrial risks. The potential role of structural (concrete) protective systems for mitigating the consequences of industrial accidents is emphasized. Throughout this article, the role of structural designers and their possible contribution to the debate on adequate protection against extreme events is addressed.

Das begehbare Dachtragwerk der TRUMPF Smart Factory in Chicago ist als ‘Structure as Space’ entwickelt. Die Stahlstruktur, in die ein Stegsystem über dem Ausstellungsraum von Werkzeugmaschinen der Firma TRUMPF integriert ist, wurde als Rahmenträger nach dem von Artur Vierendeel Ende des 19. Jahrhunderts eingeführten Konzept entwickelt. Dabei wurde durch eine kraftflussgerechte Formoptimierung und die konsequente Anwendung moderner Analyse- und Fertigungsverfahren das 120 Jahre alte Konstruktionsprinzip als eine effiziente und wirtschaftliche Konstruktionslösung neu interpretiert. Die Smart Factory wurde 2018 mit dem “Preis des Deutschen Stahlbaues” ausgezeichnet. Dieser Artikel erläutert den Entwurfsansatz, die statische Berechnung und die Umsetzung der Dachstruktur.

Structure as Space - The roof structure of TRUMPF's Smart Factory in Chicago, USA.
The walkable roof structure of the 'TRUMPF Smart Factory' in Chicago is designed as ‘Structure as Space’. The steel structure, incorporating an open skywalk offering an impressive overview of the TRUMPF machinery exhibited within the showroom, was developed as frame-girder following the principle concept introduced by Artur Vierendeel at the end of the 19th century. This 120-year-old design principle was reinterpreted as an efficient and cost-effective design solution by means of a geometry optimization considering size and direction of internal forces and moments as well as consistent application of modern analysis and production methods. The Smart Factory was honoured with the “Preis des Deutschen Stahlbaues”, a prestigious German award given to architectural projects” in 2018. This article explains the design approach, the structural calculation and the implementation of the roof structure.

Researchers in building science require detailed high-quality detailed data to systematically support building design and operation applications. Such data are required, amongst other things, to develop and verify models of people's presence and behavior in buildings that can be deployed in building performance simulation. Toward this end, open access data is of essential importance. An important prerequisite of pervasive data sharing is the availability of a systematic ontology and standardized data formats. To address this need, we previously introduced an ontology for the representation and incorporation of multiple layers of occupancy-related data obtained via building monitoring. In the present contribution, we use this ontology as a starting point toward identification and illustration of a hierarchical data format, suitable for managing data collections of different sizes and complexity.

Strukturierte Darstellung von nutzerbezogenen Gebäudedaten.
Ingenieure und Bauphysiker benötigen qualitativ hochwertige und detaillierte Daten für die systematische Unterstützung von Gebäudeentwurf und -betrieb. Derartige Daten werden unter anderem benötigt, um die für die Gebäudesimulation notwendigen Modelle der Nutzerpräsenz und des Nutzerverhaltens entwickeln und validieren zu können. Dabei ist eine wichtige Voraussetzung für den Datenaustausch das Vorhandensein geeigneter Ontologien und standardisierter Datenformate. Der vorliegende Beitrag präsentiert eine Ontologie sowie ein hierarchisches Datenformat zur Darstellung multipler nutzerbezogener Gebäudedaten beliebiger Größe und Komplexität.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

In diesem Aufsatz werden Entwicklung und Anwendung der Impuls-Thermografie zur zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen beschrieben. Bei diesem Verfahren wird der Abkühlungsprozeß auf der Oberfläche eines Bauteils nach externer Erwärmung mit einer Strahlungsquelle unter Einsatz einer Infrarot-Kamera beobachtet. Ziel ist hier die Ortung von trockenen und feuchten Hohlstellen und Kiesnestern in unterschiedlichen Größen und Tiefen (Betondeckung bis zu 10 cm) in einem Betonprobekörper. Die experimentellen Ergebnisse werden mit numerischen Simulationen verglichen, die mit einem Finite-Elemente-Programm durchgeführt wurden.

Vorbelastete feinkörnige Böden zeigen von der Entstehungsgeschichte und insbesondere von der geologischen Vorbelastung und der Probenorientierung abhängige mechanische Eigenschaften. Die zur Charakterisierung des mechanischen Verhaltens üblicherweise verwendeten Größen "effektive Spannung" und "Porenzahl" genügen zur Strukturbeschreibung nicht, da sie makroskopische Mittelwerte darstellen. Dasselbe gilt für daraus abgeleitete Größen, wie z. B. das Überkonsolidierungs-Verhältnis. Um Basisdaten für eine genauere Beschreibung der Teilchen- und Porenraumstruktur zu gewinnen, wurden mit zwei Tonböden Strukturaufnahmen mit verschiedenen bildgebenden Verfahren angefertigt und quantitativ ausgewertet. Vergleichsaufnahmen erfolgten mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem Lichtmikroskop (LM). Insbesondere wurde das Raster-Kraft-Mikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) eingesetzt, ein für Untersuchungen von Oberflächen im Nanometer-Bereich in den 80er Jahren entwickeltes leistungsfähiges Werkzeug. Die Erkenntnisse gehen z. B. in verbesserte mikromechanische Modelle der Wasserbindung in Böden ein, wo das AFM für die Bodenmechanik noch ungenutzte Möglichkeiten bietet.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

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.

Windenergieanlagen werden in Deutschland mit immer größeren Türmen installiert. Die Anforderungen an die strukturelle Auslegung werden ebenfalls immer größer - insbesondere weil wirtschaftliche Aspekte im Fokus stehen. Da Windenergieanlagen zunehmend mit variabler Drehzahl betrieben werden, besteht bei der Auslegung der Türme ein großes Interesse, Lasterhöhungen durch Resonanzen zu vermeiden. Dieser Artikel erörtert den Einfluss der strukturellen Dämpfung auf die mechanischen Lasten von Hybrid-Türmen. Ein Vorschlag für eine vereinfachte Methode zur Berechnung der strukturellen Dämpfung von Hybrid-Türmen wird gemacht, welche durch verschiedene Messmethoden validiert wurde.

Damping of wind turbines
The hub heights of wind turbines in Germany have significantly increased over the years. The requirements for these towers are also increasing - especially due to the high focus on costs. Since turbines are increasingly installed with variable rotor speeds, there is a high incentive to avoid potential resonance issues. This article investigates the influence of the structural damping on the mechanical loads on high hybrid-towers. A new method to estimate the structural damping is proposed, which has been validated by means of a full-scale measurement campaign.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Ende des 16. Jahrhunderts errichtete Nürnberger Fleischbrücke gilt als die bedeutendste Brücke der Spätrenaissance in Deutschland. Nach der Zerstörung des zweibogigen Vorgängerbaus durch ein Hochwasser im Frühjahr 1595 sollte die neue Brücke ohne Mittelpfeiler errichtet werden; wegen der angrenzenden Bebauung durfte sie jedoch nur sehr flach gewölbt sein, zudem stand zur Aufnahme des Bogenschubs nur ein wenig verlässlicher Baugrund zur Verfügung. Als Antwort auf diese Herausforderungen entwickelten die Nürnberger Baumeister ein Ausnahme-Bauwerk, dessen äußerst flacher Bogen die Spannweiten und Pfeilverhältnisse sämtlicher vergleichbarer Bauten im deutschsprachigen Raum weit übertraf, und das sich zudem durch ungewöhnliche Lösungen für den Steinverband und die Pfahlgründung auszeichnete. Im Sommer 1598 konnte es in der Rekordzeit von nur neun Wochen errichtet werden. Entworfen im Zeichen einer noch “unwissenschaftlichen” Bautechnik, hat sich die Fleischbrücke über die Jahrhunderte als Lehrstück robusten und nachhaltigen Konstruierens erwiesen.
Planung, konstruktive Durchbildung und Realisierung waren Ausdruck und Resultat einer hoch entwickelten reichsstädtischen Baukultur, Infrastruktur und Logistik. Ein Brückenwettbewerb wurde ausgelobt, in iterativer Optimierung allmählich die endgültige Lösung entwickelt. Ein umfangreicher Fundus bauzeitlicher Archivalien lässt die Strukturfindungsprozesse noch heute recht genau nachvollziehen. Entwurf und Konstruktion der Fleischbrücke gehören zu den bestdokumentierten Planungsprozessen eines Brückenbauwerks der frühen Neuzeit. Der Beitrag geht dem nach, was von den ersten Überlegungen bis zur Vollendung dieses Wahrzeichens der Ingenieurbaukunst gedacht, geplant, verworfen und letztlich realisiert wurde.

Structure-finding processes of the late Renaissance - Planning and construction of the Fleischbrücke in Nuremberg (1596-98).
The late 16th century Fleischbrücke (Meat Bridge) in Nuremberg is considered to be the most significant bridge of the late Renaissance in Germany. After floods had destroyed the double arched predecessor building in the spring of 1595, the new bridge was to be constructed without a central pillar. However, because of adjacent development, only a very flat arch was possible. Also, the ground was not solid enough to accommodate the thrust. In response to these challenges, the Nuremberg master builders developed an exceptional building with an extremely flat arch. The arch features a span and a span to rise ratio that is far superior to any other comparable building of the German-speaking world of the time and which is additionally also characterized by unusual solutions for stone dressing and pile foundation. In the summer of 1598 it was built in a record time of just nine weeks. Designed under the influence of a still “unscientific” structural engineering technique, the Fleischbrücke has, over the centuries, nonetheless proven to be a lesson in robust and sustainable construction.
Planning, structural design and implementation were the expression and result of a highly developed urban building culture of a Reichsstadt's infrastructure and logistics. An architectural contest in bridge design was held and a solution gradually developed through a process of iterative optimization. A very extensive pool of archived documents enables us to trace back the process of structural design development with great precision. Design and construction of the Fleischbrücke are among the best documented planning processes of a bridge in early modern times. The article examines which of the considerations that were part of the construction process - from its initial planning to the final completion of this landmark of engineering feat - were followed up upon, discarded or ultimately implemented.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.