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Fisch, Rupert; Stecker, Enrico; Kraus, Michael A.Maschinelles Lernen beim Entwurf und der Bemessung von StahlrahmenhallenStahlbau6/2023332-344Aufsätze

Abstract

Der Einsatz digitaler Hilfsmittel in Planungs- und Bauprozessen steigert die Effizienz, insbesondere für wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, wie z. B. die Dimensionierung von Bauteilen oder Bauwerken, welche nach ähnlichen Mustern ablaufen. Dieser Beitrag entwickelt einen Künstliche-Intelligenz-(KI-)basierten Assistenten zum Einsatz im Entwurf und bei der Bemessung von Stahlrahmenhallen als prototypischen Co-Piloten. Dazu wird die notwendige Datenbasis an Stahlrahmenhallen aus Projektarchiven der TRAGRAUM Partnerschaft Beratender Ingenieure mbB zusammengestellt. Diese wird im Rahmen von Datenanalysen nach den maßgebenden Beschreibungsparametern und Mustern untersucht, sodass geeignete KI-Ersatzmodelle zur Vorhersage der Hallenparameter mittels Regressionsanalysen trainiert werden. Ferner wird eine Schnittstelle zum Finite-Elemente-Programm SOFiSTiK implementiert, welches die Prädiktionen der KI bezüglich der Parameter der Stahlrahmenhallen an ein parametrisiertes Eingabefile übergibt und die Berechnung und Bemessung anstößt. Im Zuge der Kalibrierung der KI-Ersatzmodelle werden neben den Approximationsgüten auch evtl. vorzuhaltende Sicherheitsaufschläge diskutiert. Dieser Beitrag zeigt, dass der prototypische Co-Pilot zur Vorbemessung von Stahlrahmenhallen erfolgreich umgesetzt werden konnte und mit der KI neu generierte Hallenrahmen bezüglich der Validierungsbetrachtungen als standsicher eingestuft werden können. Der Ausblick beleuchtet künftige Weiterentwicklungen dieses Ansatzes sowie den Übertrag auf andere Anwendungen.

Machine learning for design and analysis of steel frame halls
The use of digital tools in design and construction processes increases efficiency, especially for recurring tasks and processes, such as the dimensioning of components or structures, which follow similar patterns. This paper develops an artificial intelligence (AI)-based assistant for use in the pre-design and design of steel frame halls as a prototypical co-pilot. For this purpose, the necessary database of steel frame halls is first compiled from project archives of TRAGRAUM Partnerschaft Beratender Ingenieure mbB. This will be examined in the context of data analyses according to the decisive description parameters and similarities, so that finally suitable AI surrogate models for the prediction of the hall parameters are trained by means of regression analyses. Furthermore, an interface to the finite element program SOFiSTiK is implemented, which passes the predictions of the AI regarding the parameters of the steel frame halls to a parameterized input file and triggers the calculation and design. In the course of the calibration of the AI substitute models, in addition to the approximation qualities, possible safety margins to be provided are also discussed in the context of this article. This article shows that the prototypical co-pilot for the preliminary design of steel frame halls could be successfully implemented. Furthermore the AI newly generated hall frames can be classified as stable with respect to the validation considerations. An outlook on future further developments of this approach as well as the transfer to other applications complete this paper.

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Korrosionsschutz beim neuen Schiffshebewerk Niederfinow: Farbtonbeständigkeit und KKSStahlbau6/2023344Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Neck, Manuel; Reichel, Susanne; Thieme, MarkusWerkstoffeigenschaften historischer Stähle der Messehalle 12 in Leipzig bei erhöhten TemperaturenStahlbau6/2023345-355Aufsätze

Abstract

Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden werkstoffliche Untersuchungen an historischen Stahlkonstruktionen beschrieben. Im Zuge des Umbaus der Messehalle 12 in Leipzig sollen Teile der ursprünglichen Tragkonstruktion denkmalgerecht ertüchtigt und in das neu entstehende Gebäude integriert werden. Um die Standsicherheit nachweisen zu können, wurden Materialuntersuchungen der Stähle und der Nietverbindungen sowohl unter Umgebungstemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Aus den Versuchsergebnissen wurden in Analogie zu den Regelungen des Eurocode 3 Rechenwerte für die Nachweisführung abgeleitet.

Material properties of historical steels from exhibition hall 12 in Leipzig at elevated temperatures
This paper describes material investigations on historic steel structures. In the course of the reconstruction of the exhibition hall 12 in Leipzig, parts of the original load-bearing structure are to be restored and integrated into the new building. In order to verify the resistance of the structure, material tests were carried out on the steels and the riveted joints both under ambient temperature and at elevated temperatures. In analogy to the regulations of Eurocode 3, calculation values for the verification were derived from the test results.

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Kloos, geb. Groß, Mirjam; Sadegh-Azar, HamidUntersuchung eines Ingenieurmodells zur Abschätzung des seismischen Verhaltens mobiler GroßgeräteStahlbau6/2023356-366Aufsätze

Abstract

Für mobile Großgeräte in seismisch aktiven Regionen ist die seismische Standsicherheit ein wesentliches und oft maßgebliches Auslegungskriterium. Das seismische Verhalten dieser Großgeräte ist i. d. R. durch komplexe nichtlineare Verhaltensarten (Abheben, Kippen, Schaukeln) geprägt, welche in der Praxis schwer berechnet und bewertet werden können. In dieser Studie wird schrittweise ein stark vereinfachtes Ingenieurmodell für die Praxis vorgestellt bzw. entwickelt, das die wesentlichen Grundzüge des nichtlinearen Verhaltens von mobilen Großgeräten quer zur Schiene unter seismischer Anregung abbilden soll. Die in vorangegangenen Untersuchungen festgestellte typische Schaukelbewegung der Großgeräte bei Erdbeben soll sich im vereinfachten Modell widerspiegeln. Das Ingenieurmodell wird derart ausgebildet, dass es in der Lage ist, mit einfachen Berechnungen qualitative Aussagen über Abheben und Schaukeln bzw. Kippen in Abhängigkeit von wesentlichen Modellparametern und der seismischen Anregung wiederzugeben. Hierfür werden vereinfachte seismische Kippspektren hergeleitet. Die Tauglichkeit und Anwendbarkeit dieser Kippspektren zur Beurteilung von Abhebe- und Schaukeltendenzen für mobile Großgeräte wird am Beispiel von repräsentativen Reihen von Schaufelradgeräten und Absetzern überprüft. Darüber hinaus werden Parameter zur quantitativen Anwendung der Kippspektren für weitere typische mobile Großgeräte bestimmt und die Anwendungsgrenzen ermittelt.

Investigation of an engineering model for the assessment of the seismic behaviour of large mobile equipment
For large mobile equipment in seismically active regions, seismic stability is an essential and often decisive design criterion. The seismic behaviour of such large equipment is usually characterised by complex nonlinear types of behaviour (uplift, tilting and rocking), which are difficult to compute and analyse in practice. In this paper, a highly simplified engineering model is presented or developed step by step, which should be able to represent basic features of the typical behaviour of large mobile equipment transverse to the rail under seismic excitation. The typical rocking motion of the equipment, as determined in previous analyses, is to be reflected in the simplified model. The engineering model will be designed in such a way that it is able to reproduce qualitative statements about uplift and rocking or tilting as a function of incisive model parameters and seismic excitation. The dissipation mechanisms of the model are presented and seismic tilting spectra are generated using different approaches. The suitability and applicability of these approaches for assessing uplift and rocking tendencies for large mobile equipment is reviewed using representative series of bucket wheel machines and stackers as examples. In addition, parameters are determined for quantitative application to further large mobile equipment and the delimitation criteria of qualitative and quantitative applicability are compiled.

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Freiformbauteile im Stahlbeton-, Spannbeton- und Verbundbau: Berechnung von QuerschnittswertenStahlbau6/2023366Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Aigner, Francesco; Fink, Josef; Takács, PatrikSchadensäquivalenzfaktoren für Fahrbahnplatten stählerner EisenbahnbrückenStahlbau6/2023367-380Aufsätze

Abstract

Nach EN 1993-2 kann der Ermüdungsnachweis von Eisenbahnbrücken auf der Grundlage der Schnittgrößen infolge des Lastmodells 71 geführt werden. Dazu müssen diese mit einem dynamischen Beiwert &PHgr;2 und einem Schadensäquivalenzfaktor &lgr; multipliziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden für drei Standard-Verkehrsmischungen Spannweitenbeiwerte &lgr;1 für vierseitig, an den Längsrändern drehelastisch gelagerte Platten von eingleisigen Brücken im Stützweitenbereich zwischen 10,0 und 27,5 m angegeben. Aus den Spannweitenbeiwerten &lgr;1 können unter Berücksichtigung des Verkehrsvolumens pro Jahr und der Nutzungsdauer die gesuchten Schadensäquivalenzfaktoren &lgr; ermittelt werden.

Damage equivalence factors for deck slabs of steel railway bridges
According to EN 1993-2, the fatigue verification of railway bridges can be based on internal forces due to the standard load model 71. These internal forces are to be multiplied by a dynamic coefficient &PHgr;2 and a damage equivalence factor &lgr;. In this paper, factors &lgr;1 allowing for the damage effect of traffic on quadrilaterally supported plates with torsionally flexible supports at the longitudinal edges as encountered in single-track railway-brides in a span range between 10.0 and 27.5 m are derived for three standard traffic situations. The required damage equivalence factors &lgr; are obtained from the factors &lgr;1, considering the annual traffic volume and the requested service life.

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Emissivität von Zink-Aluminiumüberzügen unter Brandlast und Wirkung auf den FeuerwiderstandStahlbau6/2023380Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Gesella, Heiko; Eicher, CharelNeubau der Büchler Brücke in LuxemburgStahlbau6/2023381-390Aufsätze

Abstract

Das Verkehrsinfrastrukturprojekt Neue Nationalstraße N3 übergreift mehrere Stadtteile der Landeshauptstadt Luxemburg und beinhaltet den in diesem Zuge notwendig gewordenen Ersatzneubau der Büchler Brücke, welche alle zwölf südlich des Hauptbahnhofs abgehenden Eisenbahngleise unterführt. Der neue Brückenentwurf wird von einem deutlich verbreiterten Verkehrsquerschnitt geprägt, der neben breiteren Geh- und Radwegen insgesamt sechs Spuren für Straßenverkehr und eine neue zweigleisige Straßenbahntrasse führt. Der Verkehr wird von einem ungeteilten Trägerrost getragen, dessen drei Hauptträger in Form von Stahlsegeln über den schiefen Zwischenstützen die Fahrbahnplatte durchstoßen. Der Entwurf der neuen Brücke wird von der kleinen möglichen Bauhöhe unterhalb der Fahrbahnebene geprägt, welche sich aus dem unverändertem Längsprofil der N3 im Bauwerksbereich und der um 0,85 m vergrößerten lichten Höhe für Eisenbahnverkehr unter der Brücke ergab. Vorliegend wird von der diesbezüglichen Planung und der anspruchsvollen Bauausführung an gleicher Stelle unter vollem Verkehr berichtet.

Construction of the new Büchler bridge in Luxembourg
The transport infrastructure project new national road N3 covers several districts of the capital city of Luxembourg and includes the replacement of the Büchler bridge, running over all twelve railroad tracks south of the main station, which is necessary in this context. The new bridge design is characterized by a significantly widened traffic cross-section that carries a total of six lanes for road traffic and a new double-track tram line, in addition to wider sidewalks and bike lanes. The traffic is supported by an undivided girder grid, whose three main girders in the form of steel sails pierce the carriageway slab above the inclined intermediate supports. The design of the new bridge is characterized by the small possible construction height below the roadway level, which resulted from the maintained longitudinal profile of the N3 in the construction area and the increased clearance height of 0.85 m for rail traffic under the bridge. The present report describes the challenging planning and the demanding construction work at the same location under full traffic.

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Local-distortional interaction in cold-formed steel lipped channel beams: Experimental investigationStahlbau6/2023390Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Stahlbau aktuell 6/2023Stahlbau6/2023392-396Stahlbau aktuell

Abstract

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches:
Jörg Lange 65 Jahre
Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann zum 60. Geburtstag
Zum 200. Geburtstag von Johann Wilhelm Schwedler

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau6/2023396Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Stahlbau 5/2023Stahlbau5/2023Titelbild

Abstract


Zum Titelbild:
Dass Stahl und Metall nicht nur funktional sind, zeigt HAHNER Technik auf beeindruckende Art und Weise. Das Stahlbauunternehmen aus Petersberg-Böckels bei Fulda hat sich auf die Themen Kunst und Design spezialisiert. “Wir fangen da an, wo andere aufhören”, ist der Leitsatz des Geschäftsführers Bernhard Hahner. Naheliegend, dass bei HAHNER Technik das ein oder andere Leuchtturmprojekt zu finden ist. So auch das Mitoseum im Saurierpark in Bautzen. Hierfür hat HAHNER Technik die Stahlkonstruktion nach den Entwürfen von Rimpf Architektur Hamburg gebaut. Aufgrund der parametrisierten Konstruktion gleicht kein Teil dem anderen. Hinzukommen einzigartige Lichteffekte durch eine Folienmembran. Details, die HAHNER Technik so lange optimiert, bis sie perfekt sind. (Foto: HAHNER) Interview mit Bernhard Hahner

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Inhalt: Stahlbau 5/2023Stahlbau5/2023Inhalt

Abstract

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Erratum: Effiziente Nachweiskonzepte für geschweißte Mischverbindungen im Stahlbau. Stahlbau 91, H. 10, S. 660-670.Stahlbau5/2023220Erratum

Abstract

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Sorger, Arno; Matzner, GeorgEditorial: Stahlbau 5/2023Stahlbau5/2023265Editorials

Abstract

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Hauke, BernhardDer Weg des MultidisziplinärsStahlbau5/2023266-270Essays

Abstract

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Sorli, Stefan; Sieber, FriedrichFrankfurt Airport: Die Stahl-Glaskonstruktion der Check-in-Halle des neuen Terminals 3Stahlbau5/2023271-279Berichte

Abstract

Im südlichen Bereich vom Flughafen Frankfurt entsteht mit dem Neubau von Terminal 3 eines der größten Infrastrukturprojekte Europas. Nach seiner Fertigstellung können bis zu 19 Mio. Reisende von drei neuen Flugsteigen an Deutschlands größtem Flughafen an- und abreisen, durch den Marktplatz schlendern oder in den zahlreichen Lounges entspannen. Da zum Montagezeitpunkt der Check-in-Halle der umliegende Rohbau so weit fortgeschritten war, dass die Zugänglichkeit und somit eine Montage mit Schwerlastkranen nicht mehr möglich war, gab es nur mehr eine Lösung zur Realisierung des Dachtragwerks: Die Dachfläche mit gesamt 26.000 m2 wurde in fünf einzelne Segmente aufgeteilt, auf einer Plattform in 28 m Höhe zusammengebaut und von einer Seite aus nacheinander über die Halle mit einer Länge von 200 m gezogen. Wie bringt man ein 2,5 Fußballfelder großes Dachelement auf bzw. über das Terminalhauptgebäude? Dieser bauliche Anspruch stellte alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Die Montagehilfskonstruktion musste auf die bereits errichteten vier Geschosse des Massivbaus abgestimmt werden, sodass diese nicht überlastet und beschädigt würden. Auch durften in den Untergeschossen keine zusätzlichen, störenden Unterstellungen gebaut werden, da hier bereits Ausbauarbeiten vorgesehen waren. Wie berechnet man eine Verschubkonstruktion dieser Dimension, welche Eventualitäten müssen berücksichtigt werden und wie lässt sich eine Dachfläche mit 4500 m2 und 1550 t verschieben bzw. verziehen? Schwerpunkte der Tragwerksplanung und der Montage werden in diesem Beitrag beschrieben.

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Flatz, Martin; Kirchmair, Martin; Michl, Thomas; Lechner, MartinBestandssicherung Luegbrücke - Absicherungsbauwerk unter altersschwacher BestandsbrückeStahlbau5/2023280-286Berichte

Abstract

Die Luegbrücke ist mit einer Gesamtlänge von 1804 m die längste Brücke der Brennerautobahn A13. Sie wurde in den Jahren 1966-1968 erbaut und weist vier Tragwerkshauptfugen zwischen fünf konstruktiven Rahmentragwerken auf. Die Bauteile an den Fugen sind in einem schlechten Erhaltungszustand und nicht mehr sanierbar. Um die Verkehrssicherheit bis zur Inbetriebnahme des Ersatzneubaus sicherstellen zu können, wurden Absicherungskonstruktionen unter allen Tragwerksteilen realisiert, die an den vier Fugen liegen. Diese werden Bestandssicherung Luegbrücke genannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus Stahlstützen und daraufliegenden Fachwerken, die unter den Bestand gebaut werden. Aufgrund der Steilheit und Unzugänglichkeit des Geländes wurden die Arbeiten soweit wie möglich von oben durchgeführt. Die 8,5 m hohen und 35 m langen Fachwerke wurden stehend mittels Sondertransport auf der Autobahn antransportiert und anschließend mittels Tandemhub auf den bereits vorbereiteten Stahlstützen und Querverschubbahnen abgelegt. Anschließend wurden die Fachwerke unter die Hauptträger der Bestandsbrücke gezogen und ausgesteift. Bei einem eventuellen Versagen der Spannbeton-Bestandsbrücke legen sich das gesamte Eigengewicht und die gesamte Nutzlast auf die Bestandssicherungskonstruktion. Da der Spalt max. 20 mm beträgt, besteht zu keinem Zeitpunkt ein Absturzrisiko. Nach entsprechenden Anpassungsarbeiten kann die Luegbrücke voraussichtlich wieder eingeschränkt genutzt werden.

Securing of the Lueg bridge building stock - safety net below outdated bridge structure
The Lueg bridge shows a total length of 1804 m and is the Brenner motorway's longest bridge. It was built from 1966 to 1968 and there are four joints between five frame structures. The concrete cantilevers in these joints are in bad state of preservation and beyond repair. In order to ensure traffic safety until the opening of a replacement bridge, a securing structure was realized under all parts of the bridge adjacent to the four joints. This securing structure is named Bestandssicherung Luegbrücke. It consists mainly of steel columns and trusses resting on top of them. These elements are built below the existing bridge. Due to the gradient and the accessibility of the terrain the works were done from above whenever possible. The trusses of 8.5 m height and 35 m length were transported vertically by special transports on the Brenner motorway and subsequently placed onto the already prepared steel columns and transverse skidways by tandem lift. Subsequently the trusses were pulled under the main girders of the bridge stock and stiffened by bracings. In case of a hypothetical failure of the existing prestressed concrete structure the total self-weight and live load is carried by the securing structure. As the maximum gap measures 20 mm, there is no risk of collapse at any time. After appropriate adjustment works it is expected that the Lueg bridge can be used in restricted service.

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A Lego-like steel-framed system for standardization and serial productionStahlbau5/2023286Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Olipitz, MichaelDer optimierte Einsatz von Stahl in Bestandsstrukturen - am Beispiel der Videowall Stadion SalzburgStahlbau5/2023287-297Berichte

Abstract

Aufgrund unserer begrenzten Ressourcen stellt zukünftig die Verbesserung und Weiterentwicklung unseres Bestands eine der wesentlichen Aufgaben im Bauwesen dar. Der geringstmögliche Ressourceneinsatz gepaart mit dem geringstmöglichen CO2e-Verbrauch einer Konstruktion in der Herstellungsphase ist vom Planer durch die optimierte Wahl von Material, Struktur als auch der Herstellungsart zu finden. Der metallische Werkstoff Stahl weist durch seine implizierte Leistungsfähigkeit und durch seine Kreislauffähigkeit viele Vorteile gegenüber den mineralischen und biotischen Werkstoffen auf, wobei eine nachhaltige Baustoffwahl immer einen Optimierungsprozess unter Berücksichtigung sämtlicher Randbedingungen darstellt. Nach einer allgemeinen Ausführung zu Energie-, Ressourceneffizienz als auch Kreislauffähigkeit der Baustoffe Stahl, Holz und Stahlbeton beschreibt dieser Beitrag den Entwurfsprozess sowie die Montage von zwei Videowallwänden in das Bestandsdach des Stadions Salzburg. Dazu wird auf die Randbedingungen der Bestandsdachsituation, die Konstruktion der Videowall als auch auf den Montageprozess vor Ort eingegangen. Um solche Aufgaben innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters und unter minimalem Ressourcenverbrauch erfolgreich abzuwickeln, sind sowohl ein ausreichender Kenntnisstand über das Bestandsobjekt als auch die enge kooperative Zusammenarbeit von Planung und Bau wesentliche Voraussetzungen. Das Bestandsdach sorgt in erster Linie für Inspiration und Anreiz zur Weiterentwicklung und erfordert entsprechendes Wissen, Erfahrung und Kreativität der Beteiligten. Der Herstellprozess sollte dabei nicht das Agieren einzelner Akteure sein, sondern bestenfalls eine Gemeinschaftsaufgabe von Planung und Bau mit einer möglichst fairen Verteilung der Chancen und Risiken. Denn nur wenn ein gemeinschaftliches Vorgehen - lean-basierend - im Fokus steht, lassen sich vermehrt ressourcenschonende und CO2e-reduzierte Bauwerke verwirklichen und damit nachhaltige Bausubstanz ganz im Sinne eines ökologischen Rationalismus schaffen.

The optimized use of steel in existing structures - using the video wall at the Salzburg stadium as an example
Due to our limited resources, the improvement and further development of our buildings will be one of the main tasks in the construction industry in the future. The lowest possible use of resources paired with the lowest possible CO2e consumption of a construction in the production phase is the planner through the optimized choice of material, structure as well as to find the type of production. The metallic material steel has many advantages over mineral and biotic materials due to its implicit performance and its recyclability, whereby a sustainable building material well-being always represents an optimization process taking into account all boundary conditions. After an introductory description of energy and resource efficiency as well as the recyclability of the building materials: steel, wood and reinforced concrete, this article describes the design process and the installation of two video walls in the existing roof of the Salzburg stadium. For this purpose, the boundary conditions of the existing roof situation, the construction of the video wall with regard to the choice of material and structure as well as the on-site assembly process are discussed. In order to complete such tasks within a very short time window and with minimal consumption of resources, both sufficient knowledge of the existing property and close cooperation between planning and construction are essential prerequisites for the success of the project. The existing roof primarily provides inspiration and incentive for further development and requires appropriate knowledge, experience and creativity among those involved. The manufacturing process should not be the action of individual players, but at best a joint task of planning and construction with the fairest possible distribution of opportunities and risks. Because only if the focus is on a collaborative, lean-based approach can more resource-saving and CO2e reduced buildings be realized and thus create sustainable buildings in the spirit of ecological rationalism.

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Failure mechanisms of TWCFS members considering various eccentricitiesStahlbau5/2023297Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Unterweger, Harald; Derler, ChristophUnerwartete Ermüdungsrisse an Hauptträgern einer Eisenbahnbrücke - Dehnungsmessungen unter Betrieb und bruchmechanische AnalyseStahlbau5/2023298-317Aufsätze

Abstract

An einer im Jahr 1960 erbauten und in Betrieb genommenen stählernen Eisenbahnbrücke zeigten sich an einigen Quersteifenanschlussdetails zum Hauptträgeruntergurt Ermüdungsrisse im Stegblech. Dies, obwohl das Anschlussdetail den damaligen Empfehlungen der nationalen Norm zum Ermüdungsnachweis entsprechend ausgeführt wurde. Im Beitrag werden die umfangreichen Dehnungsmessungen unter Bahnbetrieb dargestellt, die eine eindeutige Analyse des lokalen Spannungsfelds am kritischen Detailpunkt erlauben, mit einer möglichen Zuordnung zum Phänomen des distortion-induced fatigue cracking, jedoch mit unerwartet hohen resonanzartigen Biegebeanspruchungen im Stegblech. Mittels bruchmechanischer Analyse und Einbindung der Messwerte für die globalen und lokalen Spannungsfelder aus Bahnbetrieb sowie der bruchmechanischen Kennwerte aus entnommenen Materialproben erfolgte eine Beurteilung der noch verbleibenden Restlebensdauer. Dabei zeigten sich positive Ergebnisse, die auch in Zukunft einen uneingeschränkten Bahnbetrieb erlauben. Es zeigte sich jedoch auch, dass die komplexe Mixed-Mode-Beanspruchung am Riss erfasst werden muss und eine alleinige Erfassung des sog. Mode I, der alleinigen Querzugbeanspruchung an der Rissspitze, mitunter unsichere Ergebnisse liefern würde.

Unexpected fatigue cracks at main girders of a railway bridge - strain measurements under service and analyses based on fracture mechanics
At a steel railway bridge, erected and taken into service in 1960, fatigue cracks were detected at some transverse stiffener to web connections at the lower flange of the main girder. These findings were surprising, because this specific connection detail was suggested in previous national design standards for fatigue. The paper presents the comprehensive strain measurements under service to show the local stress field at the critical detail within the web plate of the main girder, indicating the well-known phenomenon of distortion-induced fatigue, but with unexpectedly high resonance-like bending stresses in the web. Based on fracture mechanics analyses, with implementation of the measured strain/stress data due to local and global effects at the transverse stiffener connection, as well as the measured material properties (fracture toughness and crack growth parameters) the remaining fatigue life was analysed. The positive results allow an unrestricted train operation in the future. It also turned out, that the mixed-mode effects must be taken into account and considering only mode I at the crack tip may lead to unsafe results.

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Holzinger, Christoph; Peters, Stefan; Trummer, Andreas3DWelding - additive Herstellung von StahlbaukomponentenStahlbau5/2023318-326Aufsätze

Abstract

In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten des robotischen 3D-Drucks mit Stahl (WAAM - Wire and Arc Additive Manufacturing) in der Bauindustrie untersucht. Ziel des Projektteams ist es, ein stabiles und wirtschaftliches Herstellungsverfahren für individuelle Stahlbauelemente zu entwickeln. So wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter wie Drahtvorschubgeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeit auf die Nahtform und die Aufbaurate sowie auf die Materialeigenschaften erläutert und für jedes verwendete Material ein Parameterfenster mit stabilen, überprüften Parametersets definiert. Dabei werden drei verschiedene Schweißzusatzwerkstoffe (G 2Si1, G 3Si1, G 4Si1) hinsichtlich ihrer Festigkeit und Steifigkeit geprüft, wobei ein besonderes Augenmerk auf den Fügebereich zwischen Substrat und geschweißter Struktur gelegt wird. Zu diesem Zweck wurden Prüfverfahren zur Prüfung additiv gefertigter Bauteile, insbesondere für die Schubbelastung, neu entwickelt. Als Proof of Concept wird eine exemplarische Anwendung gezeigt und die Tragfähigkeit dieses Anschlusses in unterschiedlichen Konfigurationen untersucht.

3DWelding - additive fabrication of structural steel elements
This paper investigates the possibilities of robotic 3D printing with steel (WAAM - Wire and Arc Additive Manufacturing) in the construction industry. The aim of the project team is to develop a stable and economical manufacturing process for customized steel elements. Thus, the influence of different process parameters such as wire feed rate and travel speed on the weld shape and build-up rate as well as on the material properties will be explained and a parameter window with stable, verified parameter sets will be defined for each material used. Three different filler metals (G 2Si1, G 3Si1, G 4Si1) are tested in terms of their strength and stiffness, with particular attention paid to the joining area between substrate and welded structure. For this purpose, test methods for testing additively manufactured components, especially for shear capacity, have been newly developed. As a proof of concept, an exemplary application is shown and the load-bearing capacity of this connection is investigated in different configurations.

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Stahlbau aktuell 5/2023Stahlbau5/2023327-330Stahlbau aktuell

Abstract

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Tagungen & Veranstaltungen:
Dresdner Stahlbaufachtagung 2023

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau5/2023330Veranstaltungskalender

Abstract

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