Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Die vergleichsweise junge Bauweise des Verbundbrückenbaus gewinnt zunehmend an Bedeutung und birgt gleichzeitig großes Innovationspotenzial.
Einige innovative Konstruktionsweisen für die Querschnittgestaltung von Brücken in allen Spannweitenbereichen beruhen auf dem Prinzip, den Stahlbauteil als Hohlkastenkonstruktionen auszuführen und diese mit Betonhalbfertigteilen zu ergänzen. Dadurch entstehen bereits im Bauzustand robuste Konstruktionen mit hohem Vorfertigungsgrad, die es erlauben, auf Schalkonstruktionen zu verzichten. Sonderkonstruktionen mit Mittelträgern, deren Obergurte über der Fahrbahnebene verlaufen, eignen sich für einteilige Überbauten für beide Richtungsfahrbahnen und überqueren kreuzende Verkehrswege mit minimalem Gradientenabstand. Sie stellen gestalterisch ansprechende Alternativen zu klassischen oben liegenden Tragwerken, wie Stabbogenbrücken oder seilverspannten Tragwerken, dar.
Sogenannte Orthoverbundplatten, bestehend aus einer leichten orthotropen Platte und einer im Verbund wirkenden, dünnen Aufbetonschicht, bilden eine leichte Fahrbahnplatte für den Großbrückenbau, deren Robustheit allen zeitgemäßen Anforderungen an Ermüdungssicherheit genügt.

Exploring new ways in composite bridges design
- In comparison to other construction types, composite bridges are young at age, increase their impact steadily and bear high potential of innovation.
Several innovative construction types for the design of composite cross-sections for all kinds of span lengths base on the principle of combining steel box sections with pre-fabricated concrete panels. These structures feature high robustness at construction stages and avoid any additional formwork. Special constructions consisting of central beams with upper chords above road level are very suitable for structures with one superstructures for both carriageways and overpass crossing infrastructure in an optimized distance of their alignment. These bridges are a visually favorable alternative to classic structures like tied arch bridges or cable stayed bridges.
So-called ortho-composite slabs consist of light orthotropic decks and thin concrete layers in composite action. The ortho-composite slab is a lightweight deck for large bridges, whose robustness fulfills all up-to-date fatigue requirements.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Der Mülheimer Brückenzug, bestehend aus Deichbrücke, Flutbrücke, Strombrücke und Rechtsrheinischer Rampe, ist die nördlichste innerstädtische Rheinquerung in Köln. Die Querung ist nicht nur für den motorisierten Individualverkehr von großer Bedeutung, sondern überführt auch Geh- und Radwege sowie zwei Straßenbahnlinien der Kölner Verkehrsbetriebe (KVB). Nach nun mehr als 60-jähriger Standzeit sind Instandsetzungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen erforderlich, um den Brückenzug trotz gestiegener Verkehrszahlen weiter nutzen zu können. Je nach Zustand der Bestandsbauwerke müssen angepasste Lösungen gefunden werden; die Strombrücke wird instandgesetzt und über ihre ursprüngliche Tragfähigkeit verstärkt, die Flutbrücke wird instandgesetzt und erhält neue Gehweg-Kragarme, für die Deichbrücke und die Rechtsrheinische Rampe sind Ersatzneubauten erforderlich.
In diesem Beitrag wird auf die Arbeiten an den drei Stahlbrücken (Deich-, Flut- und Strombrücke) eingegangen, wobei der Fokus auf der als erdverankerte Hängebrücke ausgeführten Strombrücke liegt.

Reinstatement and strengthening of the Muelheim crossing in Cologne.
The Muelheim crossing, consisting of “Deichbrücke”, “Flutbrücke”, “Strombrücke” and “Rechtsrheinische Rampe” is the northernmost crossing of the river Rhine in the city of Cologne. Not only is the bridge of utmost importance for motorized individual traffic, but also overpasses pedestrian and cycle paths as well as two tram (KVB) lines. More than 60 years after erection reinstatement and strengthening measures are necessary, in order to keep the crossing in service, despite increased traffic. Depending on the condition of the bridge structure different solutions had to be found; the Strombrücke will be reinstated and strengthened, the Flutbrücke will receive new cantilever constructions for pedestrian and cycle paths, Deichbrücke and Rechtsrheinische Rampe will be rebuilt from scratch.
This article deals with the three steel bridges (Deichbrücke, Flutbrücke and Strombrücke), but focus will be on the Strombrücke, an earth-anchored suspension bridge.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet
Die neue Sinntalbrücke im Zuge der BAB A7 wurde als Ersatzneubau direkt neben der alten Brücke errichtet. Die insgesamt 755 m lange Brücke überspannt das Tal mit 8 Feldern mit Spannweiten von 59 bis 107 m in bis zu 45 m Höhe. Die Herstellung der leichten Stahlkonstruktion erfolgte im Taktschiebeverfahren. Die Betonfahrbahnplatte wurde im Pilgerschrittverfahren hergestellt. Dieser Aufsatz behandelt den Sonderentwurf einer wirtschaftlichen und eleganten Stahlverbundbrücke sowie die wesentlichen Schritte und Besonderheiten zur Herstellung des Bauwerkes.

The replacement of the Sinntal Bridge.
The new Sinntal Bridge for the highway A7 was erected beside the old bridge. The 755 m long construction crosses the valley with 8 spans of 59 to 107 m in up to a height of 45 m. The light steel construction was carried out by incremental launching method. The reinforced concrete plate was built by back-step method. This publication presents the design of the very efficient and elegant composite bridge and the significant steps and specifics for the erection.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet
In Freiburg im Breisgau wurde der Ersatzneubau der Kronenbrücke realisiert. Das Bauwerk wurde für kombinierten Straßenbahn- und Straßenverkehr ausgelegt. In der Mitte zwischen den beiden Teilbauwerken ist eine Öffnung. Die Spannweite beträgt ca. 45 m, die schlanke Stahlbetonplatte wird mit einer Unterspannung gehalten.

The “Kronenbrücke” in the city of Freiburg.
The replacement of the “Kronenbrücke” was designed in the city of “Freiburg im Breisgau”. The bridge carries both loads from tramway and road traffic. In the middle of the two parts there is a gap. The width of the bridge is circa 45 m, the slender reinforced concrete slab is carried by an under-tension construction.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Im Hamburger Hafen entsteht derzeit mit 130,85 m Hauptspannweite die größte Hubbrücke Deutschlands. Dieser Beitrag berichtet von Planung und Bau dieser zweigleisigen Eisenbahnbrücke.

New railway bridge Kattwyk.
With a main span of 130.85 m, the largest lifting bridge in Germany is currently being built in the port of Hamburg. This contribution reports on the planning and construction of the double-track railway bridge.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Das Gebäude des Landesparlaments Baden-Württemberg erscheint nach einer mehrjährigen Umbauphase äußerlich nahezu unverändert, lediglich der größtenteils unterirdische Anbau des neuen Bürger- und Medienzentrums (BuMZ) wird mit seiner Agora im Akademiegarten als Veränderung erkannt. Allerdings sind die Veränderungen innerhalb des Landtagsgebäudes umso deutlicher sichtbar, insbesondere die Ergebnisse der Eingriffe in die tragende Konstruktion des Plenarsaales. Dieser war in seiner ursprünglichen Konzeption seiner Erbauer ein hermetisch durch weitspannende Stahlbetonbauteile begrenztes Raumvolumen ohne Tageslichtbezug, wie auch ohne Möglichkeit einer Sichtbeziehung nach draußen oder drinnen. In einem eigens dafür ausgelobten Architektenwettbewerb sollten die Parlamentarier endlich “Licht und Sicht” in und aus dem Plenarsaal erhalten.
Die dafür umgesetzten baulichen Eingriffe in das Tragwerk des unter Denkmalschutz stehenden Hauses des Landtags (HdL) von Baden-Württemberg sowie die umfangreichen Vorkehrungen und Überlegungen zur Sicherung der Bauzustände sind Hauptthema dieses Beitrags.
Darüber hinaus werden die Konstruktion der innovativen Lichtdecke im Plenarsaal sowie die Ganzglas-Aufzugseinhausung am Zugang des BuMZ beschrieben. Beides sind bauaufsichtlich nicht geregelte, neuartige Sonderkonstruktionen und erforderten Einzelfall-Zustimmungen (ZiE) der zuständigen Baubehörde.
Bei den beschriebenen baulichen Eingriffen handelt es sich im Wesentlichen um die Schaffung großer Wandöffnungen in den Plenarsaalwänden für Transparenz und Sichtbeziehungen, die Herstellung großer Öffnungen in die Plenarsaaldecke für Tageslichtbezug und Lichtlenkelemente, den Umbau des Plenarsaalbodens für eine stufenfreie Ausbaufläche im Plenarsaal, die Herstellung eines Zugangs im Untergeschoss des Landtaggebäudes zum neuen BuMZ sowie den Einbau eines neuen Aufzugsschachtes im Landtagsgebäude für den barrierefreien Zugang zum BuMZ.

Refurbishment and extension of the state parliament of Baden-Wuerttemberg, structural planning.
After several years of refurbishment and reconstruction, the state parliament of BadenWürttemberg appears virtually unchanged; merely some underground extensions of the Community and Media Center with its Agora within the municipal park are recognizable changes. However, the changes inside the building are clearly visible, especially the results of interfering into the bearing structure of the plenary hall. It used to be a hermetically sealed assembly hall, with a stiffened reinforced concrete construction where no daylight could come in and a visual relation to the outside was impossible. In a special architectural competition, the parliamentarians were finally to receive “light and vision” in the plenary hall.
All necessary structural and constructive interventions for the supporting structure, as well as profound arrangements and considerations are the main subject of this article, as the federal state parliament is a building listed as historic monument, which should be preserved.
Furthermore, the construction of the plenary hall's innovative, illuminated ceiling and the full-glass elevator enclosure for access to the Community and Media Center are described below. Both special constructions are unique and needed the approval of the Supreme Building Authority, required in an individual case.
The structural interventions described are essentially the creation of a larger, broad wall opening in the plenary hall, with in- and outsight and transparency, the construction of openings in the ceiling, for skylights and light directing elements, the re-construction of the plenary hall's floor for a stepless access, the creation of a new access, which connects the ground floor of the state parliament with the new Community and Media Center, and the construction of a new elevator shaft and barrier-free access to the Community and Media Center
Many other structural design challenges had to be solved in this respect. The description of these mostly inconspicuous but no less difficult structural interventions in the existing and historically protected building and all the necessary planning is left out.

Herrn Dipl.-Ing., Dr.-Ing. E. h. Reiner Saul zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet
Die Erweiterung der Zentralmensa an der Universität in Kassel wurde als freischwebende Stahl-Glas-Konstruktion über dem Wirtschaftshof entworfen. Die komplexe Maßnahme umfasst dabei besondere Detailplanungen an der Bestandskonstruktion, Tiefbauarbeiten, Stahlbetonkonstruktionen und Stahlbaumaßnahmen, so dass alle wesentlichen Fachdisziplinen in einer Baumaßnahme vereint wurden. Bereits zu Beginn der Vorplanung wurde dabei auf die Vorteile der BIM-Modellierung zurückgegriffen, um die Verbindungen zwischen Bestandskonstruktion und Neubau sinnvoll zu erfassen.

Extension of the Central Refectory of the University of Kassel.
The extension of the central refectory of the University of Kassel was designed as a levitating steel-glass-structure spanning the access yard. The complex construction comprises very special design details regarding the existing structure, underground engineering and structures of reinforced concrete and steel so that all fundamental fields of civil engineering were combined in one construction project. Already at the beginning of the preliminary planning, BIM-modelling was implemented in order to reasonably capture the interlinkage between existing structures and new construction.

Presently, numerical analysis of the finite element method and small-scale tests are commonly adopted in researches on the shear behaviour of girders with corrugated steel webs, but these two methods are unable to deal well with the effects of construction flaws in actual structures. Besides, in the case of girders with trapezoidal corrugated webs, most studies took steel I-shaped specimens with vertical webs and thin flanges as research objects, and these cannot represent girders with inclined webs or composite flanges. Therefore, a full-scale corrugated steel web girder with inclined flanges was tested. The failure mode and shear strength of the girder were investigated. The results show that the shear resistance of flanges should not be ignored. Out-of-plane deformation develops in the web from the start of loading owing to initial geometric imperfections, and buckling failure occurs in areas where out-of-plane deformation develops fastest.

Scherverhalten von Balken mit Stegen aus Trapezblech - eine experimentelle Studie.
In Forschungsarbeiten zum Scherverhalten von Balken mit Trapezblechstegen kommen gegenwärtig üblicherweise numerische Analysen mit der Finite-Elemente-Methode und kleinmaßstäbliche Versuche zur Anwendung. Allerdings können diese beiden Methoden kaum die Auswirkungen von Konstruktionsfehlern in realen Tragwerken berücksichtigen. Außerdem wurden in den meisten Studien an Balken mit Trapezblechstegen Doppel-T-Träger mit senkrechten Stegen und dünnen Flanschen als Forschungsobjekte verwendet, die ungeeignet sind, Balken mit geneigten Stegen oder Verbundgurten zu repräsentieren. Deshalb wurde ein Balken mit Trapezblechsteg und geneigten Flanschen im Originalmaßstab geprüft. Untersucht wurden der Versagensmodus und die Scherfestigkeit des Balkens. Die Ergebnisse zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit der Flansche nicht vernachlässigt werden darf. Die Out-of-Plane-Verformung beginnt aufgrund anfänglicher geometrischer Unvollkommenheiten mit der Belastung des Stegs. Knickversagen tritt in denjenigen Bereichen auf, in denen die Out-of-Plane-Verformung am schnellsten fortschreitet.

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Vorteile von UPE Profilen
Neuerscheinung

Züblin-Stahlbaupreis 2018 verliehen
Das DIBt feiert sein 50-jähriges Bestehen

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Die neue DIN EN 1090-2
Massiv- und Verbundbautragwerke nach EC2 und EC4
12th Japanese German Bridge Symposium
Steel Bridges 9th International symposium on Steel bridge 5th European Steel Bridges Awards
ESaT 2018 3rd International Conference on Engineering Sciences and Technologies
39. Deutscher Stahlbautag 2018
27. Bautechnisches Seminar
SWISS INOX - Nichtrostende Stähle im Bauwesen
2. swiss steelday 2018
1. Praxis-Tag Stahl & Glas
Kranbahnen aktuell
SEMC 2019

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Mit der ersten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) für Metallgewebe setzt die zu den international führenden Unternehmen ihrer Art gehörende technische Weberei GKD - Gebr. Kufferath AG Maßstäbe: Die Gewebetypen ESCALE, TIGRIS und OMEGA gelten jetzt mit den dazugehörigen Befestigungen als geregelte Produkte und sind bundesweit gemäß Landesbauordnungen verwendbar. Metallgewebefassaden, -decken und -absturzsicherungen brauchen deshalb keine Zustimmung im Einzelfall mehr. (Foto: ©: GKD/Constantin Meyer)

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Die Normenreihe DIN 18204 “Bauteile aus textilen Flächengebilden und Folien” wurde in den letzten zwei Jahren umfassend überarbeitet. Neben der Aktualisierung von Normenbezügen wurde die Struktur grundlegend geändert, so dass sie in zukünftig zu entwickelnden weiteren Normenteilen neben den Zelthallen weitere Strukturen aus textilen Flächengebilden und Folien regeln kann. Die Materialspezifikationen wurden entschlackt und auf neue Prüfnormen angepasst. Des Weiteren wurde das Bemessungskonzept behutsam überarbeitet. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Hintergründe, zeigt detailliert die Änderungen zur Vorgängernorm und gibt einen Ausblick auf die endgültige Fassung.

Tents and halls made of PVC-coated polyester fabric according to the updated standard series DIN 18204.
The standard series DIN 18204 “Components for enclosures made of textile fabrics and plastic films (awnings)” has been extensively reviewed in the last two years. Alongside with updates of normative references, the structure has been fundamentally changed so that the standard can also cover additional textile and plastic structures in new parts to be developed in future. Material specifications have been purified and adapted to new test standards. Moreover, the design concept has been gently revised. The present contribution describes the background, illustrates the changes compared to the previous edition and provides an outlook to the final version.

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Am Forschungsflughafen Braunschweig wurde als erster Bauabschnitt des neuentstehenden Lilienthal-Quartiers ein Verwaltungs- und Dienstleitungsgebäude fertiggestellt. Das viergeschossige Lilienthalhaus mit seinem gekrümmt dreiecksförmigen Grundriss besitzt ein Atrium in der selben Form. Vom Architekt und Bauherrn war für die Atriumüberdachung eine leichte, innovative Konstruktion gewünscht, die möglichst viel Tageslicht in den Innenbereich leitet.
Diese Aufgabe wurde mit einem dreilagigen ETFE-Großkissen gelöst. Die obere und untere nur 250 &mgr;m dicke ETFE-Folie wird jeweils mit einem rautenförmigen Netz aus Edelstahlseilen gestützt. Die Folie übernimmt die Tragwirkung innerhalb der Seilrauten, die Weiterleitung der Kräfte zum Rand wird dann von den Seilen übernommen. Ein umlaufendes Randrohr sammelt dort die Kräfte, die über Streben zur Massivbaudecke geleitet werden. Die gesamte Atriumüberdachung ist geneigt und integriert den auf dem obersten Stockwerk aufgesetzten Besprechungsraum - die Skylounge. Die so entstehenden umlaufenden Fassadenflächen sind ebenfalls mit ETFE-Folienkissen bespannt.

Large scale ETFE cushion roof covers the Lilienthalhaus in Brunswick, Germany.
The Lilienthalhaus, an administration and service facility has been realized as first construction phase of the new Lilienthal quarter located in the Research Airport Braunschweig. The four-storied building with its curved triangular floor plan has an atrium with selfsame shape. For the atrium roof the client and the architect were looking for an innovative lightweight structure which guides a maximum of daylight into the building.
This challenge has been solved with a triple layer large scale ETFE cushion. The upper and lower ETFE-foil layer with a thickness of 250 &mgr;m only is supported by a rhombic stainless steel cable net. The foil spans within the cable net and the cables guide the forces to the border. In the circumferential border tube the loads are collected and guided to the concrete slab through inclined struts. The complete cushion structure is inclined and integrates the skylounge, a roof top conference room, into the Atrium. The so generated façade areas are covered by ETFE-cushions as well.

In der zeitgenössischen Architektur bieten textile Membranen insbesondere für Fassaden und Dächer vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Üblicherweise bestehen solche Membranen aus einem konventionellen Gewebe, das beidseitig zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zum Erlangen der Wasserdichtigkeit mit einer Deckschicht versehen ist. Dadurch verliert sich unter Umständen der textile Charakter und seine Haptik. Aber genau diese Sicht- und Fühlbarkeit der Textur, kombiniert mit einem traditionellen, identitätsstiftenden Farbmuster war ein zentraler Entwurfsparameter für die 71000 m2 große Untermembran eines Stadionprojekts der FIFA Weltmeisterschaft Katar 2022. Dem entwurfsprägenden Leitgedanken des Beduinenzelts folgend, wurde eine neuartige architektonische Membran entwickelt, bei der jeder einzelne Polyesterfaden direkt und in unterschiedlichen Farben PVC-ummantelt ist und anschließend mit einem speziellen Verfahren verwoben wird. Durch die Verwendung eines Jacquard-Webstuhls kann das Gewebe mit unterschiedlichen Mustern versehen werden, was vollkommen neue Anwendungen ermöglicht. Allerdings variieren die mechanischen Materialeigenschaften der Membran dabei nicht nur in Kett- und Schussrichtung, sondern auch innerhalb einer Richtung mit dem entsprechenden eingewebten Muster. Dies stellt besondere Anforderungen an Bemessung und Verarbeitung.

Development of an innovative membrane material for the biggest Bedouin tent in the world.
In contemporary architecture, textile membranes offer a variety of applications. Typically, architecture membranes consist of regular fabric, covered with a protective layer on both sides to protect the base fabric from environmental influences. Most of the time the membrane loses its textile appearance and its feel. But especially this visual and textile property, combined with a traditional color scheme, was one key aesthetic design parameter for the 71,000 m2 lower membrane in a stadium project for the FIFA World Cup in Qatar 2022. In order to do justice to the design concept, an innovative architectural membrane has been developed, which consists of individual PVC-coated polyester threads, interwoven in different colors. By using a Jacquard loom, different patterns can be created with the fabric. Thereby the mechanical material properties of the membrane not only vary in warp and weft direction but also within one direction with the corresponding woven pattern.

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Das Alterungsverhalten von ETFE-Folien in Gebäudeanwendungen wurde sowohl unter dem Gesichtspunkt der chemischen Struktur als auch hinsichtlich möglicher Änderungen der mechanischen Eigenschaften untersucht. Die vergleichende Untersuchung von neuen und gealterten Folien mit Hilfe der Raman-Spektroskopie zeigte keine Änderungen der chemischen Struktur. Auch unter Einsatz einer speziellen statistischen Methode konnte kein Unterschied zwischen alten und neuen ETFE-Folien festgestellt werden.
Der durch einen Hagelschaden bedingte Austausch des ersten jemals gebauten ETFE-Foliendaches ermöglichte erstmals die vergleichende Untersuchung des Einflusses von natürlichen Umwelteinflüssen einschließlich mechanischer Belastungen an ETFE-Folienproben mit Folien aus dem Archiv bzw. mit neuen Folien aus aktueller Produktion. Mono-Axial-Tests zeigten für ETFE-Folien aus realen Projekten eine signifikant erhöhte Steifigkeit bei 10 % Dehnung. Um dieses für Bauprodukte ungewöhnliche Alterungsverhalten zu verstehen, wurde ein Verfahren entwickelt, mit welchem unter Einsatz von zyklischen bi-axialen Belastungen das Alterungsverhalten von ETFE-Folien simuliert werden kann. Diese Methode wurde sowohl auf Proben aus realen Projekten wie auch auf neue Folienproben aus laufender aktueller Produktion angewendet.

Ageing behaviour of ETFE systems in architectural applications.
The ageing behaviour of ETFE foils in architectural application has been analysed in terms of characterization of the chemical structure as well as in terms of potential changes of the mechanical performance. The comparison of Raman spectra of new and aged ETFE film samples did not allow to identify any difference regarding the chemical structure. For validation of the chemical stability of ETFE a statistical tool was employed. Even application of this tool did not allow for identification of aged samples.
Due to damage caused by a massive hailstorm the foil cushions of the first roof that has ever been built by applying ETFE film technology for a building cladding system had to be exchanged. Samples taken from the foil cushions of that roof for the first time allowed for a comparison of ETFE samples that have been exposed to environmental mechanical stress with samples from the archive as well as with samples from current production. Mono-axial tests did show an enhanced stiffness at 10 % elongation for ETFE samples that have been exposed to outside weathering including mechanical stress. In order to better understand the ageing behaviour a procedure for simulation of mechanical ageing by means of bi-axial tensile tests has been developed. This test methodology has been applied on samples from real projects as well as on new samples from actual production.

Der Stahlbau ermöglicht weite architektonische Gestaltungsspielräume, wie sie im Leichtbau bereits erfolgreich umgesetzt werden. Durch die immer komplexeren Anforderungen an die Gebäudehülle und den gleichzeitigen Trend zu freien Formen steigen auch die Anforderungen an die Konstruktionsprinzipien des Stahlbaus, hin zu digital beschreibbaren und geometrisch flexiblen Fügeprinzipien. In diesem Kontext wird im vorliegenden Aufsatz eine Steckverbindung als formschlüssiges Fügeprinzip vorgestellt, die sich besonders gut in eine digitale Wertschöpfungskette komplexer Stahlbauten integrieren lässt.

Digital form-fitting - Cog connections for complex steel structures.
This paper discusses the potentials of form-fit connections in steel structures to generate ‘digital details’ which are easily adapted to different boundary conditions and organize their manufacturing and assembly. In this paper, a grid shell for a 45 m span ETFE cushion dome and a large membrane façade that use digital detailing as a basic principle for all joints of the structure, will be discussed. The projects demonstrate how the inclusion of simple digital production processes in the detail design enable rational planning, manufacturing and assembly of complex structures. Next to the new challenge in understanding geometric relationships, material properties, and manufacturing techniques, computationally expensive analysis using Finite Volume Elements with nonlinear connection and material models is necessary to the engineering of such details.

Aufgrund des geringen Werkstoffverbrauchs und des daraus folgenden effizienteren Einsatzes von Material gewinnt der Leichtbau immer größere Bedeutung im Bauwesen. Am Institut für Stahlbau der TU Braunschweig wurde auf Initiative der Salzgitter Mannesmann Forschung GMBH, einer Gesellschaft der Salzgitter AG, ein Leichtbau-Flächentragwerk aus dünnwandigen Blechen untersucht, welches auf einem System von António Valente et al. basiert. Das Tragsystem wurde in einachsigen Biegeversuchen geprüft, um dessen Verformungsverhalten zu ermitteln und ein gewichtsoptimiertes Leichtbautragwerk zu erzielen. Insgesamt wurden zwei Trägervarianten untersucht: reine Stahl- und mit Beton verfüllte Träger. Während des Versuches wurden sowohl Last und Verformung als auch die Verteilung der Dehnungen in einem aussagekräftigen Bereich gemessen. Die Dehnungsfeld-Messung erfolgte berührungslos mittels eines Digital-Image-Correlation (DIC)-Systems. Die Bewertung der Systemvarianten erfolgte über die spezifische Systemsteifigkeit, welche über die Systemsteifigkeit geteilt durch die Masse des Trägers berechnet wird. Mit den aus den Versuchen gewonnenen Messwerten wurde eine Finite-Elemente-Berechnung des Tragsystems validiert, aus welcher das zweiachsige Verhalten abgeleitet werden soll.

The load bearing behaviour of lightweight shell structures made of folded thin-walled sheets.
Due to the reduced material consumption and the subsequent more efficient usage of material, the lightweight construction is becoming increasingly important in the construction industries. A lightweight shell structure made of thin-walled metal sheets was examined at the Institute of Steel Structures of the Technische Universität Braunschweig on the initiative of a company of the Salzgitter AG. The plane structure is based on a system by António Valente et al. The structure was tested in uniaxial three-point tests to determine its load-deflection behavior and obtain a weight-optimized structure. Overall two different versions of the truss have been tested: 1st raw steel structure; 2nd raw steel structure with concrete filled trusses. During the bending tests the load, deflection in the center of the truss and the distribution of strains in a meaningful area were measured. A Digital-Image-Correlation (DIC) system was used to determine the strain distribution. For the valuation the specific system stiffness was used, which is determined by system stiffness divided by the mass of the truss. With the test results a finite-element simulation was validated. The biaxial load-deflection behavior shall be derived from the validated simulation.

Die Luft- und Wasserdichtigkeit der Außenhülle spielen bei der Planung von modernen Gebäuden aufgrund der immer höheren Anforderungen im Hinblick auf die Energieeinsparung eine große Rolle. Für die Sandwichbauweise, die durch die im Werk vorgefertigten Elemente konstruktionsbedingt sehr viele Fugen enthält, ist daher die Ausbildung dieser Fugen von besonderer Bedeutung. In dem vorliegenden Bericht werden neben den normativen Vorgaben bezüglich der Fugendichtigkeit von Sandwichelementen auch die zugehörigen Laborprüfverfahren erläutert. Anschließend werden die Ergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen verschiedener Forschungsprojekte vorgestellt und daraus Schlussfolgerungen für die Herstellung und Montage von Sandwichelementen gezogen. Insgesamt lässt sich feststellen, dass mit der Sandwichbauweise bei Beachtung wichtiger Grundregeln in Fertigung und Montage sehr dichte Gebäudehüllen realisiert werden können.

Tightness of sandwich constructions - Water and air tightness in longitudinal joints and window connection joints.
The air and water tightness of the envelope play an important role in the planning of modern buildings due to the ever increasing requirements in terms of energy conservation. For sandwich structures, which contain many joints due to the prefabricated elements, the design of these joints is of particular interest. In addition to the normative specifications regarding the joint tightness of sandwich panels, this report also explains the associated laboratory test procedures. Subsequently, the results of experimental and numerical investigations of various research projects are presented and conclusions for the production and assembly of sandwich elements are shown. All in all, it can be stated that very tight building envelopes can be realized with sandwich panels while observing important basic rules in production and assembly.