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.

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.

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.

Die alternde Bestandsinfrastruktur von Brückenbauwerken in Deutschland hat zu einem massiven Sanierungs- und Erneuerungsbedarf geführt. Im Sinne einer nachhaltigen Ressourcennutzung sind neben den reinen Herstellkosten auch die Lebenszyklus- und volkswirtschaftlichen Kosten zu beachten, was in bisherigen Entwurfskonzepten meist nur ungenügend berücksichtigt wird. Modulare Verbundbrücken mit integralen Spundwandwiderlagern bieten in dieser Hinsicht Vorteile. Da hierfür jedoch noch keine standardisierte Bemessungspraxis existiert, werden bisher nur einzelne Bestandteile dieser Bauweise in wenigen Pilotprojekten ausgenutzt. Um an dieser Stelle entgegenzuwirken, werden im Rahmen des FOSTA-Forschungsprojekts P1521 zwei Konzepte zur Ausführung einer quasimonolithischen Verbindung zwischen Verbundfertigteilträgern und Spundwänden als Gründungselemente entwickelt. Um eine möglichst breite Anwendungspraxis zu erzielen, wird zum einen ein teilmomententragfähiger Anschluss für Spannweiten bis ca. 25 m, zum anderen ein vollmomententragfähiger Anschluss für größere Spannweiten bis ca. 45 m untersucht. Hierfür werden neben experimentellen Untersuchungen des Anschlussdetails in der Rahmenecke umfangreiche numerische Untersuchungen und Parameterstudien durchgeführt, um maßgebliche Einflussparameter auf die Steifigkeit und Tragfähigkeit des Details zu identifizieren. Die Auswertung der Versuche zeigt eine durchaus hohe Tragfähigkeit sowie ein gutmütiges Nachbruchverhalten der Verbindung.

Integral sheet-pile abutments for modular composite bridges
The ageing German bridge infrastructure has led to a major need for retrofitting and renewal. In the scope of a renewable usage of resources, the life-cycle- and economic costs have to be factored in alongside the fabrication costs, which has been largely neglected in current designs. Modular composite bridges with integral sheet-pile abutments offer advantages in this respect. Due to a lack of standardized dimensioning rules, however, only parts of this method have been applied in few exceptions. To counteract this, FOSTA research project P1521 aims to establish two concepts for the execution of a quasi-monolithic connection between a precast composite girder and sheet-pile foundations. To allow for as broad of an application as possible a partly-restrained connection for spans up to 25 m and a fully-restrained connection for spans up to 45 m are investigated. Additional to experimental tests, extensive numerical calculations and parametric studies are performed to identify decisive influencing parameters regarding stiffness and load-bearing capacity of the connection detail. The evaluation of the experimental tests shows quite a high load-bearing capacity as well as a good-natured post-failure behaviour of the joint.

Bei Verbundgroßbrücken, die über mehrere Felder spannen, kommt es aufgrund negativer Momentenbeanspruchung im Stützbereich zu Rissen infolge der Zugbeanspruchung in der Betonfahrbahn. Die Anordnung von stählernen Kragträgern im Querrahmenabstand unter der Fahrbahnplatte (u. a. zur Auflagerung von Teilfertigteilen) führt zu einer überwiegend längsspannenden Fahrbahnplatte, auf die direkt die Radlasten aus Verkehr wirken. Das heißt, die zyklische Querkraft infolge der lokalen Radlasten muss über die infolge der globalen Zugbeanspruchung gerissene Fahrbahnplatte zu den Querträgern übertragen werden. Derzeit wird für diesen Anwendungsfall die Rissbreite konservativ auf 0,15 mm begrenzt. Es werden Versuche und deren Ergebnisse vorgestellt, die Aufschluss über das Tragverhalten der gezogenen und damit gerissenen Betonfahrbahnplatte unter einer ermüdungswirksamen Querkraft liefern. Dazu zählen zum einen Einstufenversuche mit dem Ziel, das Tragverhalten zu klären und Parameter zu identifizieren, die die Ermüdungsfestigkeit beeinflussen. Weiterhin wurde zusätzlich in Mehrstufenversuchen der Einfluss einer realitätsnahen Beanspruchung mit wechselnder Belastungshöhe auf die Ermüdungsfestigkeit getestet und die Anwendung der linearen Schadensakkumulationshypothese nach der Palmgren-Miner-Regel überprüft.

Innovative cross-sections of steel-concrete composite bridges - part 1: fatigue strength of the transversely loaded concrete deck under tensile stress
In large composite bridges spanning over several spans, cracking occurs due to negative bending moment at the intermediate support area as a result of tensile loading in the concrete deck. Steel girders as cantilevers supporting the concrete deck at the distance of the transverse frames directly underneath the concrete deck (which among others allow for the use of partially precast concrete decks) lead to a transfer of the direct wheel loads on the concrete deck to the cross girders in longitudinal direction of the cracked concrete deck. As a consequence, the concrete deck, cracked due to global tensile stresses, is subjected to cyclic transverse loads resulting from local wheel loads due to traffic. Currently, the crack width is conservatively limited to 0.15 mm for this application. Experiments and their results are presented that provide information on the load-bearing behaviour of the cracked concrete deck under a fatigue shear loading. These include single-stage tests, which were realised in order to clarify the load-bearing behaviour and identify parameters that influence the fatigue strength. Furthermore, multi-stage tests were additionally conducted to test the influence of a realistic loading with varying height on the fatigue strength and to check the application of the linear damage accumulation hypothesis according to the Palmgren-Miner rule.

Beim Neubau von Großbrücken in Stahlverbundbauweise werden heute zunehmend Stahlverbundhohlkästen mit Kragträgern entworfen. Zur Sicherstellung einer ermüdungssicheren Konstruktion sind für den Anschluss der Kragträger bisher teilweise konservative Festlegungen zu beachten, z. B. ein Blechdickenausgleich der Obergurte. Zur Optimierung der Detailausbildung, die Hunderte Male pro Bauwerk auszuführen ist, wurden Variantenuntersuchungen bezüglich Tragverhalten und Ermüdungssicherheit an Kragträgern als Doppel-T-Profil sowie als Hohlkasten durchgeführt. Zur Einstufung der resultierenden vereinfachten Ausführungsvarianten des Anschlusses in Kerbfälle des Nennspannungskonzepts wurden zahlreiche Ermüdungsversuche durchgeführt. Im Ergebnis stehen für den Obergurtanschluss mehrere hinsichtlich ihrer Ermüdungsfestigkeit abgestufte Konstruktions- und Bemessungsempfehlungen sowie für den Untergurtanschluss die Möglichkeit, die Auswirkung eines unplanmäßigen Achsversatzes auf die Ermüdungsfestigkeit dieses Kreuzstoßes zu quantifizieren.

Innovative cross-sections of steel-concrete composite bridges - part 2: fatigue strength of the joint of steel cantilevers
Nowadays, box girders with steel cantilevers underneath the deck are often used for the design of composite steel bridges. For the welded joints between the longitudinal main girder and transverse system partially conservative specifications - e. g., a tapering in thickness of the top flanges - must be observed to ensure a fatigue-resistant design. In order to optimize the detailed design, which has to be carried out hundreds of times per structure, various studies were carried out with regard to load-bearing behaviour and fatigue safety on cantilever girders as double-T-sections or as box girders. Numerous fatigue tests were carried out to classify the resulting simplified design variants in detail categories of the nominal stress concept. As a result, two simplified design recommendations classified in terms of their fatigue strength are proposed for the joint at the intersecting top flanges and the effect of an unplanned increased axial misalignment on the fatigue strength of the joint at the bottom flange can be quantified.

Beim Taktschieben wird der Brückenquerschnitt durch biaxiale Spannungen infolge der Lasteinleitung aus dem Verschublager des letzten Pfeilers und des dort auftretenden Biegemoments beansprucht. Zusätzlich treten unumgängliche Exzentrizitäten aus der Lasteinleitung des Verschublagers auf, wodurch eine zusätzliche Biegebeanspruchung aus der Ebene für das Stegblech resultieren kann. Während herstellungsbedingte Toleranzen in Form von Imperfektionsbeiwerten oder geometrischen Ersatzimperfektionen in den aktuellen Regelungen zum Beulnachweis nach DIN EN 1993-1-5:2019 bereits berücksichtigt sind, beinhalten diese keine Möglichkeit, Exzentrizitäten bei der Lasteinleitung aus den Verschublagern zu berücksichtigen. In der Praxis werden deshalb oft zusätzliche Nachweise gefordert, die normativ nicht geregelt sind und demzufolge einen erheblichen Mehraufwand für die Bemessung und Ausführung verursachen. Um diese Problemstellung zu beantworten, wurden im Rahmen der Beuluntersuchung zur Talbrücke Thulba und des Forschungsprojekts zum Beulnachweis von längsausgesteiften Beulfeldern unter mehrachsiger Beanspruchung großmaßstäbliche Beulversuche und numerische Berechnungen durchgeführt. Auf deren Basis wurde von der Hauptautorin ein Vorschlag zur Berücksichtigung einer exzentrischen Lasteinleitung beim Beulnachweis entwickelt. Der vorliegende Teil 1 dieser Veröffentlichung beschreibt die experimentellen und numerischen Untersuchungen zum Einfluss einer exzentrischen Lasteinleitung unter Berücksichtigung verschiedener Verschublagertypen. Die Ergebnisse werden in einem Teil 2 mit den aktuellen Regelungen der Norm verglichen. Des Weiteren wird im Teil 2 der Vorschlag zur Berücksichtigung einer exzentrischen Lasteinleitung durch Implementierung eines Exzentrizitätsbeiwerts &OHgr; im Beulnachweis mit der Methode der reduzierten Spannungen vorgestellt.

Consideration of an eccentric load introduction in the buckling check acc. to the reduced stress method in EN 1993-1-5:2019 - part 1: experimental studies
During incremental launching, the cross-section of a bridge is stressed by biaxial stresses due to the load introduction from the launching bearing on the last pier and the bending moment occurring there. In addition, unavoidable eccentricities from the load introduction occur, which could result in an additional out-of-plane bending at the web. While manufacturing-related tolerances in form of imperfection coefficients or geometric equivalent imperfections are already taken into account in the current regulations for the buckling verification acc. to DIN EN 1993-1-5:2019, they do not include eccentricities of the load introduction from the launching bearings. In practice, therefore additional verifications are often required which are not regulated by standards and consequently cause significant additional work for the design and execution. In order to solve this problem, large-scale buckling tests and numerical calculations were carried out as part of the buckling investigation for the Thulba viaduct and the research project on the buckling verification of longitudinally stiffened plates under multiaxial loading. Based on these, a proposal for the consideration of an eccentric load introduction in the buckling verification was developed by the main author. The present part 1 of this publication describes the experimental and numerical investigations on the effect of an eccentric load introduction considering different types of launching bearings. The results are then compared with the current regulations of the standard in a part 2. Furthermore, in part 2 a proposal for the consideration of an eccentric load introduction by implementing an eccentricity coefficient in the buckling verification using the method of reduced stresses is presented.

Mit der Einführung der 2. Generation der DIN EN 1993-2 - derzeit prEN 1993-2 - steht den Planern in Anhang F ein zusätzliches Verfahren für die Ermittlung des Schadensäquivalenzfaktors &lgr; von Straßenbrücken zur Verfügung. Dieses erweitert den Anwendungsbereich des vereinfachten Ermüdungslastmodells, berücksichtigt aktuelle europäische Verkehrsdaten und ermöglicht bei geringem Verkehrsaufkommen (Nobs ≤ 0,5 · 106) v. a. für Kerbdetails im Feldbereich eine durchaus wirtschaftlichere Ermüdungsbemessung. Ein Vergleich des Verfahrens mit den aktuellen Regelungen unter Berücksichtigung des ARS22/2012 zeigt zum Teil signifikante Unterschiede bei der Ermittlung des &lgr;-Faktors. Für eine in Deutschland praxistaugliche Anwendung sollten den Planern daher normative Hinweise für die Auswahl des Verfahrens sowie für die Wahl eines geeigneten Verkehrsaufkommens Nobs und Fahrzeuggesamtgewichts Qm1 auf Basis aktueller Bestands- und Prognoseszenarien an die Hand gegeben werden. Das an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) entwickelte Verfahren wird derzeit in deutschen Fachgremien noch kontrovers diskutiert.

Alternative evaluation of the damage equivalent factor according to prEN 1993-2
Relating to the 2nd generation of DIN EN 1993-2 - currently prEN 1993-2 - an additional method for the determination of the damage equivalent factor &lgr; for road bridges is given in Annex F. The alternative method extends the application limit of the simplified fatigue load model in DIN EN 1991-2, considers current European traffic data and enables a more economical fatigue design for low traffic volumes (Nobs ≤ 0.5 · 106). A comparison of this method with current regulations considering the ARS22/2012, shows significant differences in the determination of the &lgr;-factor. For the practical application in Germany, normative guidance should be provided regarding the selection of the method, as well as for suitable traffic volumes Nobs and the average gross weight of lorries Qm1 based on existing and forecast traffic-scenarios. The new method was developed at the École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) and is currently still the subject of controversial discussion in German expert committees.

In den letzten Jahren werden Stahlverbundstützen aus normalfesten Stählen in der Baupraxis immer seltener eingesetzt. Grund für den Marktverlust ist u. a. die Preis- und Technologieentwicklung der konkurrierenden Stahlbeton-Fertigteilbauweise. So wird erst durch den Einsatz hochfester Baustähle die Stahlbauweise für den Stützenmarkt im Hochbau wieder relevant. In Deutschland allerdings stehen der Verwendung höchstfester Baustähle derzeit große Hindernisse in Form von normativen Regelungen entgegen, die die Anwendung in Stahlverbundstützen praktisch ausschließen. Allerdings haben Hohlprofil-Verbundstützen mit eingestellten Vollkernquerschnitten unter Verwendung von höchstfesten Stählen ohne Schweißverbindungen das Potenzial, Marktanteile im Hochbau zurückzugewinnen. Im Rahmen eines von der AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen) geförderten Forschungsprojekts wird diese Thematik experimentell und theoretisch untersucht. Der vorliegende Aufsatz soll das Konzept solcher neuartigen Verbundstützen mit hochfesten Stählen aufzeigen und erste Einsichten in die experimentellen Forschungsergebnisse geben. Neben Stützenversuchen im Kalt- und Heißfall werden Kleinteilversuche durchgeführt, um verschiedene Einflussfaktoren zu untersuchen und die Grundlagen für neue und zugleich einfache Entwurfs- und Konstruktionsprinzipien zu schaffen.

Universal high-performance columns made of high-strength steels without welding
In recent years, steel-concrete composite columns made of normal-strength steels are seldom used owing to the economic and technological advantages of precast reinforced concrete columns. Though, the use of high-strength structural steels bears high potential for the efficient production of composite columns with excellent structural performance that are economically competitive to precast concrete columns, there are currently major obstacles to use of the ultra-high-strength steels (UHSS) in Germany. Hollow section composite columns with embedded high strength steel core without welded connections provide an opportunity to regain lost market share. A research project, funded by the AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen), is intended to explore the potential of UHSS composite columns by experimental and theoretical investigations. The present paper demonstrates the concept of such composite columns with UHSS and gives first exciting insights into the research results. In addition to column tests under ambient and fire conditions, small scale tests are necessary to investigate various influencing factors and to create the basis for new and easy to use design and construction principles that allow efficient application.

Im Rahmen des AiF-Projekts “Stabbündelstützen mit hochfestem Bewehrungsstahl” wurde das Tragverhalten von Stabbündelstützen bei Raumtemperatur und im Brandfall untersucht. Stabbündelstützen sind eine neue Art von Verbundstützen. Hierzu wird ein Bündel aus hochfesten Bewehrungsstäben mit einer Streckgrenze von 670 MPa in ein Stahlrohr eingestellt und anschließend mit Mörtel verpresst. Das Bündel kann aus 1, 3, 7 oder 19 Stäben bestehen. Um das Tragverhalten zu analysieren, wurden relevante Materialparameter im Kalt- und im Brandfall bestimmt. Anschließend wurden großmaßstäbliche Knickversuche unter Raumtemperatur und im Brandfall durchgeführt. Unter Berücksichtigung der erzielten Ergebnisse wurde ein FE-Modell erstellt und kalibriert. Auf dieser Basis wurde ein Bemessungskonzept ausgearbeitet.

Bar bundle columns with high-strength reinforcing steel
As part of the AiF project “Bar bundle columns with high-strength reinforcement steel” the load-bearing behavior of bar bundle columns in cold and fire conditions was investigated. Bar bundle columns are a new type of composite columns. To this purpose, a bundle of high-strength reinforcing bars with a yield strength of 670 MPa is placed in a steel tube and then grouted with mortar. The bundle can consist of 1, 3, 7 or 19 bars. To analyze the load-bearing behavior, relevant material parameters were determined in cold and in fire conditions. Subsequently, large-scale buckling tests were carried out under room temperature and in fire case. Considering the obtained results, an FE model was created and calibrated. On this basis, a design concept was developed.

Besonders leistungsfähige Verbundstützen werden traditionell meist mit Vollstahlquerschnitten als Kernprofil eingesetzt. Diese weisen durch Abminderungen der Streckgrenze bei höheren Dicken nach DIN EN 1993-1-1:2010-12 und hohen Eigenspannungen Limitierungen auf. In diesem Beitrag stellen die Autoren einen innovativen Querschnitt vor, der aus lokal verbundenen Blechlamellen in einem Hohlprofil mit Betonfüllung besteht. Zur Steigerung der Traglasten kommen hierbei Stähle mit Streckgrenzen bis zu 960 N/mm2 zum Einsatz. Es werden die experimentellen Untersuchungen und erste Ergebnisse im Kalt- und Brandfall präsentiert. Dabei zeigen die Stützen mit dem neuartigen Querschnitt ein verlässliches Tragverhalten. Die Untersuchungen dienen als Grundlage zur systematischen Entwicklung dieses neuen, hochleistungsfähigen Verbundstützentyps sowie eines dazugehörigen Bemessungskonzepts.

Experimental investigations on novel composite columns with a concrete filled hollow section and high-strength steel plates as core in ambient and fire conditions
High-performance composite columns are commonly carried out with solid steel sections as core profiles. These profiles imply limitations due to reductions of the yield strength depending on the thickness and high residual stresses. In this publication, the authors present a novel section consisting of a concrete filled circular hollow section with locally connected steel plates as core. To increase the load bearing capacity, steels with yields strengths up to 960 N/mm2 are used. Experimental investigations for ambient conditions and in case of fire are presented. The columns showed a promising load bearing behaviour. These investigations will serve as basis for a systematic development of this innovative, high-performance composite column with a corresponding design concept.

Betongefüllte Hohlprofil-Verbundstützen mit massivem Stahlkern (CFST-SC) und betongefüllte Doppel-Hohlprofil-Verbundstützen (CFDST) eignen sich als innovative und wettbewerbsfähige Lösungen für die anspruchsvollen Anforderungen moderner Hochhaus-, Geschoss- und Industriebauten. Durch den Einsatz höherfester Baustähle und von Hochleistungsbeton kann der Tragwiderstand dieser Verbundstützen in eingeschossiger Ausführung weiter gesteigert bzw. die Querschnitte zusätzlich verkleinert werden. Die Ergebnisse des AiF-/FOSTA-Forschungsvorhabens P1287 Hohlprofil-Verbundstützen für Geschossbauten - Innovation und Bemessung (IGF-Nr. 19677N) zeigen zudem, dass eine aus einem Versatz der Komponenten bzw. einer großen Vorkrümmung der Stahlkerne resultierende geometrische Imperfektion die Tragfähigkeit und das strukturelle Verhalten dieser Mehrkomponentenquerschnitte erheblich beeinflussen kann. Diesen Einflüssen sollte mit einer angemessenen Qualitätskontrolle und der Einhaltung erforderlicher Toleranzen in der Produktion, Fertigung und Montage wirkungsvoll begegnet werden. Die Ergebnisse des aktuellen AiF-/FOSTA-Forschungsvorhabens P1628 Innovative Hohlprofil-Verbundstützen unter seismischen Beanspruchungen (IGF-Nr. 22348N) belegen, dass die betongefüllten Hohlprofil-Verbundstützen auch unter Verwendung von Hochleistungswerkstoffen eine hohe Verformungskapazität sowie ein gutes Energiedissipationsvermögen aufweisen und ihr Anwendungsbereich somit auf Regionen seismischer Aktivität ausgedehnt werden kann.

Concrete-filled steel tube columns in high-rise buildings - innovation and design
Concrete-filled steel tube columns with solid steel core (CFST-SC) and concrete-filled double steel tube columns (CFDST) are suitable as innovative and competitive solutions for the demanding requirements of modern high-rise, multi-story and industrial buildings. By using high-strength steels and high-performance concrete, the load-carrying resistance of single-story composite columns can be further increased, or the cross-section sizes additionally reduced. The results of the AiF/FOSTA research project P1287 Composite columns for multi-story buildings - Innovation and design (IGF No. 19677N) also show that geometric imperfections resulting from an offset of the components or large initial curvature of the steel cores can significantly influence the load-carrying capacity and structural behavior of multi-component cross-section columns. These effects should be effectively countered with appropriate quality control and adherence to required tolerances in production, fabrication and assembly. The results of the current AiF/FOSTA research project P1628 Innovative composite columns under seismic loading (IGF-No. 22348N) prove that concrete-filled steel tube composite columns have a high deformation capacity as well as a good energy dissipation, even when using high-performance materials, and that their range of application can thus be extended to regions of seismic activity.

In Hoch- und Industriebauten werden aufgrund ihres guten Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnisses zunehmend hoch- und höchstfeste Baustähle in Form von Blechen, Rohren und Profilstahl eingesetzt. Für Bauwerke mit Brandschutzanforderungen wird der Einsatz hochfester Baustähle derzeit jedoch durch fehlende Kenntnisse zum temperatur- und ratenabhängigen Werkstoffverhalten gehemmt. Für eine realitätsnahe Modellierung des Tragverhaltens von Stahlstrukturen stellen umfassende Kenntnisse zum Werkstoffverhalten eine essenzielle Grundlage dar. Im Rahmen des FOSTA-Forschungsvorhabens P 1502 werden systematische Untersuchungen zu den Werkstoffeigenschaften von höchstfesten Baustählen in Form eines umfangreichen Zugversuchsprogramms durchgeführt. Ziel ist es, das strukturelle Werkstoffverhalten während aller Phasen eines Brands, einschließlich der Abkühlphase, zu charakterisieren. Der vorliegende Beitrag thematisiert das Werkstoffverhalten von vergütetem Baustahl S960QL im Brandfall. Es werden Versuchsergebnisse stationärer sowie instationärer Warmzugversuche zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während der Heizphase vorgestellt, bewertet und mit bekannten Werkstoffmodellen verglichen. Ergänzend werden die Ergebnisse von Naturbrandversuchen zur Untersuchung des Werkstoffverhaltens in der Abkühlphase von Bränden sowie der Resttragfähigkeit präsentiert.

Mechanical material behaviour of ultra-high-strength structural steel S960QL in case of fire
Due to their good strength-to-weight ratio, high- and ultra-high-strength structural steels are increasingly used in multi-storey and industrial buildings in the form of plate material, pipes and sections. For structures with fire protection requirements, however, the use of high-strength structural steels is currently inhibited by a lack of knowledge regarding temperature- and rate-dependent material behaviour. Comprehensive knowledge of the material behaviour is a basis for a realistic modeling of the load-bearing behaviour of steel structures. Within the framework of the FOSTA-research project P 1502, systematic investigations of the structural material behaviour of ultra-high-strength steels are carried out in terms of an extensive tensile test program. The aim of the project is to characterise the mechanical material behaviour during all phases of a fire, including the cooling phase of natural fire scenarios. The paper addresses the material behaviour of quenched and tempered steel S960QL in fire. Steady state and transient state tensile test results are presented and used for the characterisation of the material behaviour during the heating phase of a fire and the comparison to common material models. In addition, the results of natural fire tests for the evaluation of the material behaviour in the cooling phase and the residual behaviour are presented.

Es wird eine Online-Plattform für die Annotation und Verwaltung von visuellen digitalen Daten vorgestellt, die es erstmalig erlaubt, Zustandsbewertung und Instandsetzungsmodellierung von Beschichtungssystemen an maritimen Stahlbauwerken ausschließlich und durchgängig auf der Basis digitaler Bilddaten vorzunehmen. Es wird ein 10-Schritte-Verfahren eingeführt, das die Gewinnung der Daten, ihre Übertragung in die Online-Plattform, die Annotation und Bearbeitung der Daten mittels spezieller Werkzeuge und Methoden, die Modellierung und die Zustandsbewertung umfasst. Anhand von Beispielen werden einige spezielle Anwendungen der Plattform erläutert.

An online platform for the management of digital visual data for the condition monitoring of protective coatings on marine steel structures
The paper presents an online platform for the annotation and management of visual digital data, which allows for the condition monitoring and maintenance modelling of protective coatings of marine steel structures by means of digital image data only. A 10-step procedure is introduced which includes the data acquisition, transfer of the data into the online platform, the annotation and management of the data by means of special tools and methods, and the modelling for condition monitoring and maintenance purposes. Some special applications of the platform are exemplary illustrated.

Für die Zustandsüberwachung werden Ingenieurbauwerke zunehmend durch Monitoringsysteme ausgestattet. Besonders deutlich wird dies bei Infrastrukturbauwerken des Straßenverkehrsnetzes, da entsprechende Brücken durch die gestiegene Verkehrsstärke und Lastintensität häufig höher beansprucht werden, als das im ursprünglichen Planungsprozess berücksichtigt werden konnte. Zukünftig werden durch Sensorsysteme ausgestattete “intelligente Bauwerke” verstärkt dazu beitragen, ein besseres Verständnis zum Tragverhalten und zum Bauwerkszustand zu gewinnen. Die sachgerechte Interpretation der Monitoringdaten sowie deren Berücksichtigung bei der Bemessung von Tragwerken sind stets anspruchsvoll und mit Herausforderungen verbunden. Dieser Thematik widmet sich der vorliegende Beitrag. Es wird gezeigt, wie das Tragverhalten einer Struktur durch Sensordaten und mithilfe eines Bayesschen Ansatzes präzisiert und dies im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept des Eurocode berücksichtigt werden kann.

Sensor-based identification of structural stiffness for the design of steel structures
Engineering structures are increasingly equipped with sensors for health monitoring. This is particularly evident in the case of infrastructure of the road traffic network, since the bridges are often subjected to higher stresses due to increased traffic volume and load intensity than considered in the original design process. In the future, “intelligent structures” equipped with sensor systems will increasingly contribute to gaining a better understanding of the load-bearing behavior and the condition of structures. The proper interpretation of monitoring data and their consideration in the design of structures is always demanding and associated with challenges, to which this article is dedicated. In this study, it is shown how sensor data can be utilized to specify the load-bearing behavior of a structure using a Bayesian approach, and how this integration can be taken into account in the semi-probabilistic safety concept of the Eurocode.

Im Rahmen des Forschungsprojekts “Half Monocoque Structures - Raumbildende Tragstrukturen aus Sandwichelementen” wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten selbsttragender Konstruktionen aus Sandwichelementen unter axialer Druckbeanspruchung durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens war es, vorhandene Berechnungsansätze zur Trag- und Gebrauchstauglichkeit und die Detaillösungen zur Lasteinleitung und -verteilung zu validieren und ggf. weiterzuentwickeln. Es wurde zunächst eine selbsttragende Konstruktion aus Sandwichelementen ohne eine tragende Unterkonstruktion als Beispielobjekt entworfen. Hierzu wurden alle notwendigen Konstruktionszeichnungen und Detaillösungen zur Ausbildung der Lasteinleitungsstellen und Stoßpunkte ausgearbeitet und für diese Anwendung festgelegt. Außerdem wurde eine wirtschaftliche und ökologische Betrachtung der Bauweise anhand des Beispielobjekts vorgenommen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus der ganzheitlichen Betrachtung der Bauweise sollen dann als Grundlage für den Erwerb einer bauaufsichtlichen Zulassung dienen. In diesem Aufsatz werden die wesentlichen Forschungsergebnisse präsentiert und die Vorzüge der Bauweise selbsttragender Konstruktionen aus Sandwichelementen ohne eine tragende Unterkonstruktion verdeutlicht.

Half monocoque structures - space-forming load-bearing structures made of sandwich panels
In the process of the research project called, “Half Monocoque Structures - Space-forming and load-bearing structures made of sandwich panels ”, theoretical and experimental investigations were carried out into the load-bearing behavior of self-supporting structures made of sandwich panels under axial compressive loading. The aim of the research project was to validate and, if necessary, further develop existing calculation approaches for load-bearing and serviceability and design detailed solutions for load introduction and distribution areas. A self-supporting structure made of sandwich panels was first designed as an example object. For this purpose, all necessary design drawings and detailed solutions for the formation of the load application points and impact points were worked out and defined for this application. In addition, an economic and ecological analysis of the construction method was carried out on the basis of the example object. The results gained from the holistic consideration of the construction method is then to serve as the basis for the acquisition of a building authority approval. In this article, the main research results are presented and the advantages of the construction method of self-supporting sandwich panels structures without a supporting substructure are presented.

Reaktive Brandschutzsysteme finden im baulichen Brandschutz Anwendung zur Erhöhung des Feuerwiderstands von Stahlkonstruktionen. Neben den Anforderungen an die Feuerwiderstandsdauer können damit auch Ansprüche an die Ästhetik erfüllt werden. Die profilfolgende Applikation und die geringen Trockenschichtdicken der Produkte ermöglichen es, das filigrane Erscheinungsbild von Stahlkonstruktionen aufrechtzuerhalten. Neben der thermischen Schutzwirkung muss auch die Dauerhaftigkeit der Brandschutzbeschichtung sichergestellt werden. Die Bewertungsmethoden, die auf europäischer Ebene durch das EAD 350402-00-1106 zur Verfügung stehen, zielen auf eine Nutzungsdauer von zehn Jahren ab. Prüfverfahren für einen darüber hinausgehenden Zeitraum sind nicht beschrieben. In diesem Beitrag werden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Bewitterung auf das Expansionsverhalten, zur thermischen Schutzwirkung und zu den während des Aufschäumens im Brandfall stattfindenden Reaktionen vorgestellt. Die Versuche wurden an einem wasserbasierten und einem epoxidharzbasierten reaktiven Brandschutzsystem durchgeführt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 20470 N erzielt.

Experimental investigations on the durability of intumescent coatings
Intumescent coatings are used in structural fire protection to improve the fire resistance of steel structures. Beside structural fire resistance also aesthetic demands can be fulfilled. The profile-following application and the low dry film thickness of the products make it possible to maintain the filigree appearance of steel structures. In addition to the thermal protection effect, the durability of the coating must also be ensured. The assessment methods available at European level by EAD 350402-00-1106 aim to a service life of ten years. Test methods for a longer period are not described. This paper presents experimental investigations on the influence of weathering on the expansion behaviour, the thermal performance and the reactions taking place during foaming in case of fire. The tests were carried out on a water-based and an epoxy resin-based intumescent coating. The research results were obtained in the IGF research project 20470 N.

Stützen und Träger aus Stahlprofilen können in Fundamente oder Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken in der Regel wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden wird eine verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlprofile aus gewalzten I-Profilen, geschweißten I-Profilen, runden Hohlprofilen, eckigen Hohlprofilen und einzelligen Kastenquerschnitten vorgestellt. Für Beanspruchungen infolge einachsiger Biegung um die starke und schwache Profilachse werden der profilabhängige Ansatz der Betondruckspannungen im Einspannbereich und die Ermittlung der Einspanntiefe behandelt. Unter Berücksichtigung der Normalkraft werden an den maßgebenden Stellen Tragfähigkeitsnachweise für die Stahlprofile geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Bemessungshilfen zur Verfügung gestellt, die die Wahl der mitwirkenden Breiten und der Einspanntiefen erleichtert.

Generalized calculation method for steel profiles embedded in concrete - embedment depths, design at the ultimate limit state and design aids
Columns and beams made of steel can be concreted into reinforced foundations or walls. Corresponding connections are in general treated as moment resisting restraints, however, requiring a sufficient embedment depth. In the following, a generalized calculation method for restrained steel profiles made of rolled I-sections, welded I-sections, circular hollow sections, rectangular hollow sections, and single-celled box sections is presented. For uniaxial bending about the strong and weak section axis, the profile-dependent approaches for considering the concrete compression within the restraint and the determination of corresponding embedment depths are discussed. Taking axial normal force into account, the load-bearing capacity of the steel profiles is verified at relevant positions. Design aids are provided to supplement the calculation formulae and to facilitate the selection of the required effective widths and the embedment depths.

Im Stahlbau werden Schraubverbindungen entweder aus Gründen der Tragfähigkeit oder der Gebrauchstauglichkeit vorgespannt. Ein- und mehrschnittige Verbindungen in Brücken, Funkmasten und Turmbauwerken von Windenergieanlagen gehören zu den typischen Einsatzgebieten. Eine Spaltbildung, hervorgerufen durch fertigungs- und montagebedingte Imperfektionen, stellt ein Risiko z. B. für das kontrollierte Aufbringen des erforderlichen Vorspannkraftniveaus sowie zur Vermeidung von Spaltkorrosion dar. Dies kann die Tragfähigkeit sowie die Dauerhaftigkeit der Verbindung erheblich beeinträchtigen und sogar zu einem vorzeitigen Versagen führen. Die Spaltbildung ist daher auf ein Minimum zu begrenzen, wobei DIN EN 1090-2 dazu Maßnahmen wie z. B. den Einsatz von Futterblechen vorsieht. Eine mögliche Alternative für den Ausgleich von Spalten stellen Zweikomponenten-Reaktionsharzsysteme auf Epoxidharzbasis dar, die zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit speziellen metallischen Werkstoffen gefüllt sind. Im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts “Bri-San-T - DuroFüllSta” wurden systematische Untersuchungen zum Einsatz des duroplastischen Spaltausgleichsmaterials MM1018 der Firma Diamant Polymer GmbH in vorgespannten geschraubten Verbindungen durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die experimentell bestimmten Haftreibungszahlen sowie die zu erwartenden Vorspannkraftverluste vorgestellt.

The application of duroplastic gap filling material DIAMANT MM1018 in preloaded bolted connections
In steel construction, bolted connections are preloaded either for load-bearing capacity reasons or for serviceability reasons. Single and multi-section connections of wind turbines, offshore plants, bridges etc. are typical application examples. Gap formation, caused by imperfections due to fabrication and assembly, poses a risk e. g. for the controlled application of the required preload level as well as for the prevention of cavity corrosion. This can significantly impair the load-bearing capacity and the durability of the connection and even lead to a premature failure. Therefore, the formation of gaps must be kept to a minimum, whereby DIN EN 1090-2 provides possible measures such as the use of packing plates for this purpose. Two-component reaction resin systems based on epoxy resins, which are filled with special metallic materials to improve the mechanical properties, are a possible alternative for gap filling. Within the framework of the ZIM cooperation project “Bri-San-T - DuroFüllSta”, systematic investigations were carried out into the use of the gap-filling material MM1018 of the company Diamant Polymer GmbH for use in preloaded bolted connections. In this contribution, experimentally determined slip factors as well as the expected preload losses over the service life are presented and discussed.

Im Vorhaben “Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden” sind umfangreiche Untersuchungen an Zugstäben verschiedener Herstellungsarten (geschnitten, gerollt, mit und ohne Feuerverzinkung) durchgeführt worden. Dabei wurden die Durchmesser M16, M48, M68 und M100 untersucht. Die Ergebnisse der 214 Ermüdungsversuche zeigen erhöhte Ermüdungsfestigkeiten für gerollte Zugstäbe. Für geschnittene Gewinde wird der Kerbfall 50 bestätigt. Der Einfluss von Produktions- und Montagetoleranzen wurde mit dem Kerbdehnungskonzept untersucht. Auf Basis der Untersuchungen wird ein Vorschlag der Einordnung des Kerbdetails “Zugstäbe mit Endgewinden” aus Baustahl unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens und einer Feuerverzinkung formuliert.

Fatigue strength of tension rods with threads
In the project “Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden”, extensive fatigue tests have been carried out on tension rods of different manufacturing types (cut, rolled, with and without hot-dip galvanizing). The diameters M16, M48, M68 and M100 were investigated. The results of the 214 fatigue tests show increased fatigue strengths for tension rods with rolled threads. Fatigue detail category 50 is confirmed for cut threads. The effect of production and assembly tolerances were investigated using the strain notch concept. A proposal for the classification of the fatigue detail “tension rods with threads” made of structural steel is provided as an outcome of the research project. Fatigue detail categories dependent on the manufacturing process type of thread and on whether hot-dip galvanization is performed or not are proposed.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Kopfbolzen werden als Verbundmittel in der Verbundfuge zwischen Stahl und Beton primär auf Schub beansprucht. Folglich wurde zunächst in den Bemessungsregeln eine Zugbeanspruchung der Kopfbolzen nicht explizit berücksichtigt. Im Fall von Konstruktionen mit randnahen Kopfbolzen, wie z. B. im Verbundbrückenbau, werden die Kopfbolzen u. U. zusätzlich auf Zug beansprucht. Für randnahe Kopfbolzen wird in aktuellen Bemessungsregeln ein durch eine Zugbeanspruchung verursachtes mögliches Versagen durch Herausziehen durch Vorgabe von verschiedenen geometrischen Randbedingungen verhindert, sodass rechnerisch teilweise sehr lange Kopfbolzen erforderlich sind, was zu unwirtschaftlichen oder nicht praktikablen Einbindelängen der Kopfbolzen führt. Da inzwischen für die Regelungen der Befestigungstechnik mit DIN EN 1992-4 eine eigene europäische Norm existiert, bezieht sich der kommende Eurocode 4 bei der Bemessung zugbeanspruchter Kopfbolzen in Verbundträgern darauf. Die Befestigungstechnik erlaubt eine direkte Bemessung der Kopfbolzen unter Zugbeanspruchung für verschiedene Versagensarten unter Berücksichtigung des Einflusses der Bewehrung und der Betonfestigkeit. Dieser Idee folgend, wird in diesem Beitrag ein Bemessungsmodell für Kopfbolzen im Verbundbau unter Schub- und zusätzlicher Zugbeanspruchung auf Grundlage von experimentellen und numerischen Untersuchungen unter Einbeziehung neuerer Entwicklungen in der Befestigungstechnik vorgestellt.

Design model for headed studs as shear connectors under additional tensile loading
Headed studs are primarily subjected to shear when used as shear connectors in usual steel-concrete composite structures. Consequently, initial design rules for shear connectors in composite structures did not address tensile forces directly. In case of horizontally lying headed studs embedded in a thin concrete slab such as in composite bridges, the headed studs may be subjected to tensile forces. For horizontally lying studs, current design rules consider a possible failure caused by a tensile load due to pull-out by specifying geometric boundary conditions. As a consequence, relatively long shear connectors are required, which lead to uneconomical or impractical embedment lengths of the shear connectors. As meanwhile European code rules for fasteners under shear and tension (EN 1992-4) have been developed, the upcoming Eurocode 4 refers to them for the design of shear connectors under combined tension and shear in composite structures. The fastening technology allows a direct design for tensile loading for different failure mechanisms, considering the influence of the reinforcement and concrete strength. Following this idea, this paper presents a design model for shear connectors in steel-concrete composite structures under additional tensile loading based on experimental and numerical investigations considering recent developments in fastening technology.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Zur Minimierung der Profilverformung werden Verbundbrücken durch ihr Quersystem ausgesteift. Bei Verbundbrücken mit einem begehbaren Hohlkastenquerschnitt wird dieses i. d. R. durch einen Querrahmen ggf. mit Innen- bzw. Außendiagonalen gebildet. Bei der Bemessung des Quersystems ist die Annahme eines gelenkigen Anschlusses zwischen Querrahmen und Fahrbahnplatte praxisüblicher Standard. Eine Querbiegetragfähigkeit der Verbundfuge wird mangels fehlender Bemessungsregeln bzw.-modelle nicht in Rechnung gestellt. Da aufgetretene Schadensfälle zeigen, dass diese Annahme im Grenzzustand der Ermüdung auf der unsicheren Seite liegen kann, wird in den nachfolgenden Ausführungen ein praxistaugliches Berechnungsmodell vorgestellt, über welches sich die Anschlusssteifigkeit realistisch erfassen lässt. Die Plausibilität des entwickelten Modells wurde im Rahmen einer Monitoringmaßnahme an der Talbrücke Ganslandsiepen überprüft.

Investigations on the stiffness of cross frame connections in composite bridges
Composite bridges are stiffened by their cross system to minimize their profile deformation. In the case of composite bridges with an accessible box girder, this is usually formed by a transverse frame with internal or external diagonals. For the design of the cross system, it is common practice to assume a hinged connection between the cross frame and the deck slab. The composite joint's transverse bending load capacity is not considered due to the lack of design rules or models. Since cases of damage have shown that this assumption can be on the unsafe side in the fatigue limit state, a practical calculation model is presented, which allows the realistic consideration of the connection stiffness. The plausibility of the developed model was tested within a monitoring measure at the Ganslandsiepen viaduct.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
In DIN EN 1090-2 ist für vorgespannte Schraubverbindungen eine nachträgliche Kontrolle der Montage vorgeschrieben - so sind vorgespannte Schrauben u. a. auf Überanziehen zu überprüfen. Wird eine Schraube als zu hoch vorgespannt eingestuft, kann dies dazu führen, dass die gesamte Schraubengruppe ausgetauscht werden muss. Neben den hohen Kosten für den Austausch bedeutet dies oft, dass weitere Arbeiten vorübergehend gestoppt werden müssen. Es fehlt jedoch an wissenschaftlichen Erkenntnissen über die tatsächliche Auslastung der als überdreht klassifizierten Schraube. Um Garnituren hinsichtlich einer zu hohen Vorspannung zu beurteilen, definiert DIN EN 1090-2 für das kombinierte Verfahren eine maximale Überschreitung des vorgegebenen Weiterdrehwinkels. Durch experimentelle Untersuchungen an HV-Schrauben der Durchmesser M16 und M20 mit unterschiedlichen Längen konnte gezeigt werden, dass überelastische Vorspannkräfte erst ab Einschnürungsbeginn einen signifikanten Einfluss auf das Tragverhalten haben. Die Bewertung vorgespannter Schrauben hinsichtlich eines Überanziehens, wie sie in DIN EN 1090-2 angegeben wird, scheint zu pauschal und für die bisher untersuchten Schraubendurchmesser und -längen zu konservativ zu sein.

Investigations of the limit preload force of high-strength bolt and nut assemblies
In DIN EN 1090-2, the decisive specifications, for preloaded bolts a subsequent control of the assembly is specified. Among others, preloaded bolts have to be checked for overtightening. If a bolt is classified as overtightened, this can result in the entire bolt group having to be replaced. In addition to the high cost of replacement, this often means that further work has to be temporarily halted. However, there is a lack of knowledge about the degree of utilization of the bolt defined as overtightened. In order to assess the bolts with regard to overtightening, DIN EN 1090-2 gives a maximum exceeding of the specified angle of further rotation for the combined method. Experimental investigations on bolts of diameters M16 and M20 with different lengths showed that overelastic preloading forces only have a significant influence on the load-bearing behavior from the onset of necking. The evaluation of prestressed bolts with regard to overtightening, as specified in DIN EN 1090-2, seems to be too general and too conservative for the bolt diameters and lengths investigated so far.

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.

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.