In Memoriam of Prof. Dr. Bernt Johansson
It is a general question as to whether the established rules for predicting ultimate resistance under global tension can also be applied to structures made from HSS, i.e. up to fy = 960 MPa. Apart from the welding issue, for the base material, this question refers to several items, e.g. the plastic flow curve, the yield stress level, the yield ratio, the upper-shelf ductility and strainability and the lower-shelf toughness. It reveals that predicting the ductile fracture of steel components can only be an approximation, and neither allows for a deeper understanding of the real ductile crack development up to ultimate load nor leads to a realistic extrapolation if high-strength steels are used. The research work presented in this paper therefore suggests an innovative extension of the FEM analysis by implementing appropriate GTN ductile damage approaches. After a short introduction to the principles of this methodology, possibilities for its use in structural steel research and design as well as further insights into the structural behaviour of steel components, especially HSS up to S960, are presented - insights that are not possible by traditional testing or simulation.

The direct tension indicator (DTI) method is specified in EN 1090-2 as one of the tightening procedures for preloading bolting assemblies to a specified level of preload. As Germany so far has no experience of using the DTI method, recent experimental and theoretical investigations were carried at the Institute for Metal and Lightweight Structures, University of Duisburg-Essen, Germany, with the main focus being the loadbearing behaviour of preloaded bolting assemblies with DTIs under external axial tensile loading. Whereas tension connections employing preloaded bolting assemblies are quite common in Germany, in the UK, for example, bolted connections are preferably designed as shear connections, as far as is known. As a result of the investigations presented below, it can be summarized that, under tensile loading especially, preloaded bolting assemblies with DTIs might suffer from a severe loss of preload - something that should be considered in preloaded bolted connections in which the preload is taken into account in the design of the connections, e.g. in slip-resistant connections, to activate the slip resistance, and in tension connections subjected to fatigue. Based on these investigations, recommendations have been formulated for preloaded bolting assemblies with DTIs under external axial tensile loading.

Dedicated to Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Lindner on the occasion of his 80th birthday
This paper reports the latest developments concerning the application of Generalised Beam Theory (GBT) to thin-walled members with deformable cross-section and whose undeformed axis is a circular arc, with no pre-twist. Initially, the fundamental equations and relations are presented, leading to the first-order equilibrium equations and associated boundary conditions, which can be written in terms of GBT modal matrices or stress resultants. Then, the procedure to obtain the cross-section deformation modes is explained. Arbitrary (open, closed or “mixed”) flat-walled cross-sections are covered, even though the kinematic constraints employed to subdivide the modes are much more complex than for prismatic members - in particular, the mode shapes become dependent on the curvature of the beam axis. Using a displacement-based GBT finite element, a set of illustrative examples is presented, involving complex local-distortional-global deformation. These examples show that very accurate results are obtained with the proposed GBT formulation and that the modal solution provides in-depth insight into the structural behaviour of naturally curved members.

Anwendung der Verallgemeinerten Technische Biegetheorie auf kreisförmig gekrümmte Stäbe.
In diesem Beitrag wird über die neuesten Entwicklungen zur Anwendung der Verallgemeinerten Technischen Biegetheorie (VTB) auf dünnwandige Stäbe mit verformbarem Querschnitt berichtet, deren unverformte Stabachse einen Kreisbogen beschreibt und keine Vorverdrehungen aufweist. Zunächst werden die elementaren Gleichungen und Beziehungen vorgestellt, die zu den Gleichgewichtsgleichungen nach Theorie I. Ordnung und den zugehörigen Randbedingungen führen. Diese können in Form von VTB-Modalmatrizen oder Spannungsresultierenden formuliert werden. Im Folgenden wird das Verfahren zur Bestimmung der Modalformen für Querschnittsverformungen erläutert. Beliebige (offene, geschlossene oder “gemischte”) dünnwandige Querschnitte werden erfasst, obgleich die kinematischen Zwangsbedingungen, die zur Unterteilung der Moden verwendet werden, viel komplexer sind als für prismatische Stäbe. Dies gilt insbesondere, wenn die Modalformen von der Krümmung der Stabachse abhängig sind. Unter Verwendung eines auf Verschiebungen basierenden VTB-Finite-Elementes werden eine Reihe veranschaulichender Beispiele vorgestellt, die komplexe Kombinationen von lokalen und globalen Verformungen sowie Querschnittsverformungen beinhalten. Die Beispiele zeigen, dass mit der vorgeschlagenen VTB-Formulierung sehr genaue Ergebnisse erzielt werden und dass die modalen Lösungen einen detaillierten Einblick in das Tragverhalten natürlich gekrümmter Stäbe geben.

Urban tunnel construction is often performed in congested areas with many buildings and historical structures nearby. With respect to developing countries, such as Vietnam, the lack of as-built drawings of existing buildings is a big challenge for urban tunnel development. There are a lot of private buildings in downtown are low rise, with many kinds of shallow foundations (from bamboo bar, brick mat, lean concrete mat, pre-casted concrete piles...) that add to the challenge of finding correct data. Consequently, one must find suitable and reasonable technology for the soil strengthening works in order to prevent the harmful impacts to the third -party properties and the tunnel structure itself. This paper introduces the inclined big-diameter jet-grouted column (iBDJ) technique that was recently applied with success in Hanoi Metro Line No3 project in Vietnam. This technique for protecting historical sensitive buildings that are in fuzzy of foundation information can be extended to urban tunnel projects in Vietnam and other countries which have similar conditions.

The jet grouting process is being applied in a number of ways never attempted before as part of the four-track improvement of the Lower Inn Valley line. In addition to the production of waterproof invert, ground improvement to reduce settlement and for the homogenisation of the excavation cross-section in mixed face sections, special mined solutions in particular have been made possible by jet grouting. A horizontal jet grout screen for advance tunnel support was produced for the first time under compressed air conditions; the protection of a complete ringshaped jet-grouted surround also made a mined compressed air drive possible. The jet grouting process was also used to carry out sealing blocks to enable the mined connection of various mechanically tunnelled rescue tunnels to the main tunnel driven by a TBM.
The specific conditions on the project combined with the difficult ground conditions typified by Inn gravel sediments, dejection fan deposits and man-made fill demand all the knowledge and ability of the parties involved. The successful application of the jet grouting technique under these conditions assumes a very high quality of construction and a specifically adapted quality assurance system. Using the example of the contracts H7-1 Fritzens Tunnel, H4-3 Stans Tunnel and H8 Jenbach Tunnel, the various applications of the jet grouting technique are described, and also the difficulties that arose during construction.

Im Zuge des viergleisigen Ausbaus der Unterinntaltrasse wird das Düsenstrahlverfahren in einer noch nie dagewesenen Vielfalt angewandt. Neben der Herstellung von Dichtsohlen, Bodenverbesserungen zur Setzungsminimierung und zur Homogenisierung der Ausbruchquerschnitte in so genannten Mixed Face Bereichen wurden vor allem bergmännische Sonderbauweisen durch die Anwendung des Düsenstrahlverfahrens erst ermöglicht. Erstmalig wurde ein horizontaler DSV-Schirm als Tunnelvoraussicherung unter Druckluftbedingungen hergestellt; im Schutz einer ringförmigen vollständigen DSV-Umschließung konnte ebenso ein bergmännischer Druckluftvortrieb bewerkstelligt werden. Weiter wurden mit dem Düsenstrahlverfahren Dichtkörper ausgeführt, um den bergmännischen Anschluss verschiedener maschinell vorgetriebener Rettungsstollen an die mittels TBM aufgefahrenen Hauptröhren zu ermöglichen.
Die projektspezifischen Randbedingungen, verbunden mit den schwierigen Baugrundverhältnissen geprägt von Innschottersedimenten, Schwemmfächerablagerungen und anthropogenen Auffüllungen, verlangen sämtlichen Projektbeteiligten alles an Wissen und Können ab. Die erfolgreiche Anwendung des Düsenstrahlverfahrens unter diesen Umständen setzt eine sehr hohe Ausführungsqualität und ein spezifisch abgestimmtes Qualitätssicherungssystem voraus. Anhand der Fallbeispiele Los H7-1 Tunnel Fritzens, Los H4-3 Tunnel Stans und Los H8 Tunnel Jenbach werden die unterschiedlichen Anwendungen des Düsenstrahlverfahrens und auch die im Zuge der Bauausführung aufgetretenen Schwierigkeiten dargestellt.

The environmental impact and the effect of its reduction must be assessed quantitatively if we are to show clearly the effect of lowering the environmental impact of concrete and concrete structures. One of the quantitative evaluation methods is to regard and verify the environmental impact of concrete and concrete structures as an environmental performance in accordance with the performance-based design method. This article briefly describes the performance-based environmental design method prepared by fib Commission 3 TG3.6 and shows an example of the application of the design method applied to a concrete structure.

The resistance of aggregates to abrasion estimated by the Micro-Deval test is an important mechanical parameter for aggregates used as railway ballast. At present, testing intervals are sparse due to the cost of the tests. Cost-efficient testing methods would be greatly appreciated. A detailed study of the applicability of alternative testing methods, as commonly used to estimate the potential of a rock or soil to cause wear to a tool (LCPC Abroy test and Cerchar test), demonstrates the advantage of implementing these testing methods in addition to the recommended tests.
Der mittels des Mikro-Deval-Tests ermittelte Widerstand gegen Verschleiß ist ein wichtiger mechanischer Kennwert von Gesteinskörnungen, die als Bahnschotter Verwendung finden. Derzeit sind wegen der hohen Kosten für die Prüfungen große Prüfintervalle üblich. Wirtschaftlichere Testverfahren wären hochwillkommen. Eine umfangreiche Studie zur Anwendbarkeit von Prüfverfahren zur Abschätzung des Werkzeugverschleißes zufolge des Verschleißpotenzials von Boden oder Fels (LCPC Abroy-Test und Cerchar-Test) stellt die Vorteile des Einsatzes dieser Verfahren als Ergänzung zu den etablierten Prüfverfahren dar.

For highly insulated clay masonry units, fire resistance is verified in the course of the approval procedure through fire tests according to harmonised European standards. The fire resistance class in the relevant national technical approval is then based on these tests. Classification according to these testing standards in combination with the extrapolation standard DIN EN 15080-12 represents a justifiable option for the fire resistance classification of masonry walls according to harmonised European standards.
In this paper, the extended scopes of application of the extrapolation standard are presented through the example of tests on precision clay masonry.

The consistent application of the observation method on shield tunnel drives can make a considerable contribution to preventative dispute avoidance and conflict reduction when issues occur. The observation method should include not only the monitoring and analysis of mechanical process data such as machine data, control parameters and data from the geotechnical instrumentation but also process control as the tunnel advances, which is documented in the following quality assurance documents: explanatory report, machine concept, incident analysis, specification, tunnelling machine handbook and the tunnelling plan before tunnelling and report after completion. This should be interpreted as a unit and is defined as the holistic observation method.
Eine konsequente Umsetzung der Beobachtungsmethode kann bei Schildvortrieben einen wesentlichen Beitrag zur präventiven Streitvermeidung und Konfliktreduzierung bei Störsituationen leisten. Dabei soll die Beobachtungsmethode nicht nur die Überwachung und Analyse der maschinentechnischen Prozessdaten wie Maschinendaten, Steuerungsparameter und Daten aus dem geotechnischen Messprogramm einschließen, sondern auch die Kontrolle des vortriebsbedingten Prozessablaufs beinhalten, der durch die Qualitätssicherungselemente Erläuterungsbericht, Maschinenkonzept, Störfallanalyse, Pflichtenheft, Schildhandbuch und Vortriebsvor- und -nachschau dokumentiert ist. Dies ist als Einheit zu interpretieren und wird als ganzheitliche Beobachtungsmethode definiert.

The uncertainties in the ground model and the subsequent design of tunnels call for an observational approach. To enable the safe and economical tunnelling of underground infrastructure projects with shallow overburden, a safety management plan has to be implemented. The successful application of the observational method is based on a comprehensive definition of the expected behaviour by the designer and the verification of the actual conditions by the site geotechnical engineer during construction. Advanced tools and methods for monitoring data evaluation assist in the continuous interpretation of the system behaviour, enable timely detection of deviations and check against the warning and alarm criteria. The paper shows the application of the observational method as defined in Eurocode 7 as part of a Safety Management Plan through two case histories from OeBB tunnel projects.

Die Unsicherheiten im Baugrundmodell und folglich die Planung von Tunneln verlangt im Zuge der Bauausführung die Anwendung der Beobachtungsmethode. Bei großen Infrastrukturprojekten mit geringer Überlagerung ist daher zur Gewährleistung eines sicheren und wirtschaftlichen Tunnelvortriebs die Einführung eines Sicherheitsmanagementplans erforderlich. Die erfolgreiche Umsetzung der Beobachtungsmethode beruht auf einer ausreichenden Definition des erwarteten Verhaltens durch den Planer und einem ständigen Soll/Ist-Vergleich des Systemverhaltens durch den Geotechniker vor Ort während der Bauausführung. Fortschrittliche Werkzeuge und Methoden zur Messdatenauswertung unterstützen in der laufenden Interpretation des aktuellen Systemverhaltens, der Früherkennung von Abweichungen und der Überprüfung gegenüber Warn- und Alarmkriterien. Der vorliegende Beitrag zeigt anhand von zwei Fallbeispielen von ÖBB Tunnelprojekten die Umsetzung der Beobachtungsmethode gemäß Definition im Eurocode 7 im Rahmen des Geotechnischen Sicherheitsmanagementplans.

Non-linear analysis of special structures is routine practice in every engineering design office. Current code provisions provide no sufficient regulations or clear procedures on how to use partial safety factors in non-linear analyses. The present paper introduces some specific problems of masonry structures from practice.
Limit state functions of vertically loaded masonry walls were investigated. A reliability study shows that the decisive case of verification can be obtained by considering a special combination of material parameters. The study also indicates the importance of considering a partial factor for the elastic modulus to account for stability failure.
This proposed procedure has been applied to a practical example, the Friedrichswerder Church. The stability of the church has been checked with many FEM models at the macro level.

The calculation and design of engineering structures in Germany has changed from a global safety factor concept to a partial safety factor concept introducing a number of partial safety factors. The report presents the current rules for transport tunnels and explains the new method of structural design and serviceability by means of a practical example.

Die statische Berechnung und Bemessung von Ingenieurbauwerken in Deutschland ist in den letzten Jahren von einem Globalsicherheitskonzept mit einem einzigen Sicherheitsbeiwert auf ein Teilsicherheitskonzept mit zahlreichen Teilsicherheitsbeiwerten umgestellt worden. Der Bericht stellt die maßgebenden Regelwerke für Verkehrstunnel vor und erläutert die neuen Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise an einem praxisnahen Beispiel.

Transportation infrastructure projects are characterised by long project phases, a high number of project participants, hard-to-predict influences and their uniqueness. The new version of the ÖGG “Guideline for the Cost Determination for Transportation Infrastructure Projects” builds on experience of the previous version and sets new accents in practical applicability, e.g. through the use of risk fact sheets. Structured cost and risk management is no longer conceivable without adequate software. The integral cost and schedule analysis is a further step towards improved cost and project schedule stability. The guideline was published in English at the same time, which supports its use in international consulting.
Verkehrsinfrastrukturprojekte sind durch lange Projektphasen, eine hohe Anzahl an Projektbeteiligten, schwer vorhersehbare Einflüsse und ihre Einmaligkeit gekennzeichnet. Die neue Ausgabe der ÖGG-Richtlinie für die Kostenermittlung (2016) baut auf den Erfahrungen der Vorgängerversion auf und setzt neue Akzente in der praktischen Anwendbarkeit, z. B. durch den Einsatz von Risk Fact Sheets. Strukturiertes Kosten- und Risikomanagement ist ohne adäquate Software nicht mehr vorstellbar. Die integrale Kosten- und Bauzeitanalyse ist ein weiterer Schritt zur höheren Kosten- und Projektterminplanstabilität. Die Richtlinie erschien zeitgleich in englischer Sprache, wodurch ihr Einsatz bei internationalen Beratungsmandaten unterstützt wird.

Many problems in engineered rock faces involve evaluation of the efficiency of rockfall mitigation measures, specifically rockfall dams, embankments and catch nets. Existing rockfall trajectory models are not suited for this purpose because they do not consider the non-linear dynamics of rock motion, which is highly dependent on rock size, shape and impact configuration. In this paper, we discuss the application of the new 3D rockfall modelling tool RAMMS::Rockfall, which computes rock-ground interactions using hard-contact impact mechanics. The model is applied to evaluate the effectiveness of a rockfall bank at the Geobrugg/WSL test site in Walenstadt, Switzerland.
Viele Fragestellungen bezüglich Steinschlagschutz betreffen die Effizienz von Schutzsystemen, vor allem bei einer Neubeurteilung von Steinschlagschutzwällen, -dämmen sowie flexiblen Fangnetzen. Viele bestehende Steinschlag-Trajektorien-Modelle sind nicht geeignet für diesen Zweck, da sie das nichtlineare Verhalten der Steinbewegung, die stark von der Größe und Form der Sturzblöcke sowie den Aufschlagparametern abhängt, nur ungenügend abbilden. In dem vorliegenden Beitrag wird die Anwendung des neuen 3D-Steinschlagmodells RAMMS::Rockfall vorgestellt, das die Interaktion zwischen Stein und Untergrund mittels mechanischer Modelle berechnet, die von einem harten Kontakt zwischen den beiden Einflussgrößen (Stein und Untergrund) ausgehen. Das Berechnungsmodell wird an einem Fallbeispiel angewendet, um die Effizienz eines Steinschlagdamms in der gemeinsamen Testanlage der Firma Geobrugg AG und der WSL in Walenstadt, Schweiz, zu überprüfen und neue Schutzmaßnahmen zu planen.

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Die Notwendigkeit, historische Bausubstanz in unseren Städten wie Landschaften zu bewahren, wird eine zunehmend wichtigere und vordringlichere Aufgabe der zuständigen Behörden und der Öffentlichkeit. Viele unserer historischen Gebäude basieren auf Stahl- und Eisenkonstruktionen, die über Jahrzehnte einwandfrei ihren Dienst erwiesen haben. Von daher besteht kein Grund, sie durch zeitgemäße Konstruktionen zu ersetzen, sofern sie fachgerecht gewartet, unterhalten und gegebenenfalls repariert werden. Dies jedoch gründet sich auf dem vollständigen Verständnis ihrer Konstruktionsweisen. So kann möglicherweise eine der historischen Konstruktionen adäquate Sanierung mit Hilfe moderner Methoden erfolgen. Der Aufsatz berichtet von Erfahrungen im englischen Bauwesen, die Bauingenieure mit historischen Stahl- und Eisenkonstruktionen sammeln konnten; er beschreibt deren besondere Entwurfscharakteristika und deren Würdigung und Anwendung durch Bauingenieure. Vor der Folie konstruktionshistorischer Entwicklung wird das Materialproblem sowohl aus der Perspektive der Bemessung als auch der Qualitätssicherung des Fertigungsprozesses gelesen.

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“Swelling” is generally taken to mean the expansion of a rock due to water absorption. The main intention of this paper is to point out the significant difference between the swelling of clay and claystone (Tonstein) on one hand and the swelling of claystone and marl containing anhydrite on the other. In the opinion of the author, these differences are so large that they should be described as different phenomena. Leopold Müller has already proposed the introduction of different German terms: “Quellen” for clay and “Schwellen” for anhydrite. Unfortunately, this terminology has not caught on, probably because the word swelling is used in English for both processes. The resulting merging has hindered research into anhydrite swelling for decades, and the development of calculation methods and technical solutions for tunnelling in anhydrite-bearing ground is still at an early stage. In contrast, the problem of clay swelling can be regarded as largely solved.
Unter “Quellen” wird ganz allgemein die Ausdehnung eines Gesteins infolge von Wasseraufnahme verstanden. Hauptanliegen des vorliegenden Beitrags ist es, auf die beträchtlichen Unterschiede zwischen Quellvorgängen in Ton und Tonstein einerseits und in anhydrithaltigem Ton- und Mergelstein andererseits hinzuweisen. Nach der Überzeugung des Autors sind die Unterschiede so groß, dass man eigentlich von zwei verschiedenen Phänomenen sprechen muss. Schon Leopold Müller hat deshalb getrennte Begriffe einzuführen versucht: “Quellen” für Ton und “Schwellen” für Anhydrit. Bedauerlicherweise hat sich diese Terminologie nicht durchsetzen können, vermutlich auch wegen der Verwendung des Worts “swelling” in der englischen Sprache für beide Vorgänge. Die damit verbundene Gleichsetzung hat jahrzehntelang die Erforschung des Anhydritschwellens behindert. Die Entwicklung von Rechenansätzen und von technischen Lösungen für Tunnel in Anhydritgestein befindet sich letztlich immer noch in einer Frühphase. Dagegen kann das Problem des Tonquellens als weitestgehend gelöst angesehen werden.

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Selected, extended paper from the SDSS 2019 special session ECCS/TC8 - Structural Stability
Preliminary numerical and experimental investigations by the authors have highlighted the fact that the stiffness of the rotational restraints at the gusset plates near the ends of members are crucial for the prediction of the compression member capacities of bolted angles. Consequently, analytical models for estimating appropriate spring stiffness values have been developed for several practical applications in buildings and two-bolt connections at both ends of a member. The connection details investigated comprise a simply fixed gusset plate, a connection to the flange of an I-shaped section and a connection to the web of an I-shaped section via a gusset plate. In this paper, the formulae developed are presented alongside the detailed background to their derivation. The stiffness values formulated can in future be used to improve the accuracy of the prediction of the compression member capacities of single steel angles with bolted end connections.

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The Aquatics Centre is a centrepiece of the London 2012 Olympic and Paralympic Games. Already now before the opening of the Games it is regarded as an iconic legacy building. The building comprises a 50 m competition pool and 25 m dive pool under the wave-form roof of the main pool hall. A 50 m training pool is situated beneath the Olympic Park entrance plaza structure which is built integrally with the rest of the building.
The engineering strategy has been developed around two basic configurations; the Games mode and Legacy Mode. In the Games mode the facility has a maximum gross spectator capacity of 17 500 for use for the London 2012 Games as well as housing facilities for the running of these events. In that mode temporary stands to the east and west of the competition and diving pools will seat approx. 15 000 spectators. In the legacy mode the building temporary seating will be dismantled and the building will be a permanent pool facility for the local community as well as national and international swimming events beyond the Games.
Each pool tank is provided with a combination of floating floors and movable sub-division boom bulkheads to allow multiple legacy and community use.

Schwimm-Arena der Olympischen und der Paralympischen Spiele London 2012
Die Schwimm-Arena ist eines der Hauptgebäude der Olympischen wie auch der Paralympischen Spiele in London 2012. Schon vor Beginn der Spiele wurde es zu einer baulichen Ikone. Unter einem wellenförmigen Dach befinden sich ein 50-m-Schwimmbecken sowie ein 25-m-Becken mit Sprungtürmen. Das 50-m-Aufwärmbecken liegt unter einem der Eingänge zum Olympia Park, der so genannten Plaza.
Die ingenieurtechnischen Planungen erfolgten gemäß den unterschiedlichen Anforderungen der “Games Mode” und der “Legacy Mode” nach den Spielen. Während der Spiele bestehen Tribünenplätze für 17 500 Zuschauer sowie alle damit verbundenen sonstigen räumlichen Anforderungen. Die westlich und östlich der Becken gelegenen temporären Tribünen nehmen 15 000 Zuschauer auf. Für die “Legacy Mode” werden diese wieder abgebaut und die Schwimmhalle wird dann von der breiten Öffentlichkeit und für nationale wie internationale Schwimmwettbewerben genutzt. Alle Schwimmbecken verfügen über höhenverstellbare Böden und Unterteilungen.

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