Mobile Großgeräte sind für die globale Wirtschaft von großer Bedeutung. Zunehmend werden sie aufgrund immer knapper werdender Rohstoffe in seismisch aktiven Gebieten, in denen noch Vorräte schlummern, eingesetzt. Das seismische Verhalten dieser nicht verankerten Strukturen unterscheidet sich durch die Möglichkeit des Abhebens grundlegend von konventionellen Bauwerken und eine zutreffende und wirtschaftliche erdbebengerechte Auslegung ist nach derzeit geltenden Erdbebennormen weltweit kaum möglich. In diesem Beitrag wird das Verhalten typischer schienengebundener mobiler Großgeräte der Fördertechnik bei Erdbeben am Beispiel von Schaufelradgeräten exemplarisch in seinen Grundsätzen untersucht, analysiert und daraus resultierend grundsätzliche Bemessungsempfehlungen für schienengebundene mobile Großgeräte der Fördertechnik gegeben. Das numerische Berechnungsmodell wird anhand von Schwingungsmessungen an realen Geräten validiert.

Basic investigation of the seismic behavior of large material handling equipment using the example of a rail-bound stacker-reclaimer - Part 2: Seismic analysis and validation
Large mobile equipment is of great importance to the global economy. Due to ever scarcer raw materials it is increasingly being used in seismically active areas where reserves are still dormant. The seismic behavior of these non-anchored structures differs fundamentally from conventional structures due to the possibility of lift-off, and an accurate and economical seismic design according to current earthquake standards worldwide is hardly possible. The seismic behavior of typical large rail-bound mobile material handling equipment using the example of stacker-reclaimers is basically investigated and analyzed in this paper. As a result, basic design recommendations for large rail-bound mobile material handling equipment are given. The numerical analysis model is validated by means of vibration measurements on real stacker-reclaimers.

Eine konventionelle Restlebensdauerbeurteilung, auf Basis von Ermüdungs-Festigkeitslinien (Wöhlerlinien), führt bei historischen genieteten Eisenbahnbrücken meist zu konservativen und unwägbaren Ergebnissen wegen des großen Einflusses der Ermüdungsschädigung aus der Vergangenheit, für die die Betriebszüge meist nur unzureichend bekannt sind. Für eine repräsentative einfeldrige Fachwerkbrücke erfolgte eine alternative Vorgehensweise auf Basis der Bruchmechanik, mit vorheriger Kalibrierung eines zutreffenden Bruchmechanikmodells anhand von Schwingversuchen an ausgebauten historischen und künstlich gekerbten Fahrbahnträgern sowie Betriebskollektiven aus simulierten Betriebszugsüberfahrten. Darauf wurde in Teil 1 dieses Beitrags eingegangen. Bei vorausgesetzten Anfangsrisslängen, die im Zuge einer konventionellen Brückenprüfung feststellbar sind, lassen sich Restlebensdauern für die einzelnen Bauteile - bis zur Gefahr eines plötzlichen Sprödbruchs - ermitteln und daraus sinnvolle Inspektionsintervalle ableiten. Dies ist nun der Inhalt von Teil 2 dieses Beitrags, wobei umfangreiche Parametervariationen im Zuge dieser Untersuchung eine Verallgemeinerung der Ergebnisse für andere historische genietete Eisenbahnbrücken erlauben.

Reasonable periods of inspection for crack detection on historical riveted railway bridges based on fracture mechanics - part 2
An assessment of the remaining fatigue life based on SN-curves often leads to conservative and imponderable results, because of the high effect of the fatigue damage in the past with minor knowledge of the associated service trains. For a representative single span truss bridge an alternative assessment based on fracture mechanics was done, with calibrated models based on fatigue tests on dismounted historical girders and stress spectra based on numerical simulations of the crossing of the individual service trains. This was the content of part 1 of this paper. Based on the assumption of a starting crack length detectable at regular inspections, remaining fatigue life are calculated for the individual bridge members, leading to a proposal of accurate time periods for inspection. This topic is the content of this part 2 of the paper, including also comprehensive parameter variations to allow a generalization for other historical riveted railway bridges.

Im Zuge des Neubaus der Bundesstraße 31 am nördlichen Bodenseeufer waren eine Eisenbahnbrücke und eine benachbarte Geh- und Radwegbrücke neu zu errichten. Der Beitrag verbindet die Sicht des Baudurchführenden mit der Sicht des entwerfenden Ingenieurs auf das Projekt. Im Mittelpunkt der technischen Darstellung steht der Entwurfsprozess mit Variantenuntersuchung, statisch-konstruktiver Durchbildung der Tragwerke und gestalterischen Entscheidungen. Darüber hinaus werden die organisatorischen Abläufe sowie das Zusammenwirken der Beteiligten während der Planungs- und Ausführungsphase beleuchtet.

Bridge ensemble near Friedrichshafen
On the northern shore of Lake Constance, a railway bridge and a pedestrian bridge were built across the new course of a federal road. The client and the designing engineer describe the project emphasizing the design process and organisational aspects of planning and construction.

Die Anordnung von zusätzlichen Längssteifen in hohen Kranbahnträgern zur Erhöhung der Beultragfähigkeit des Stegs führt zu einer nach aktuellem Stand der Technik unbekannten Erhöhung der lokalen vertikalen Biegespannungen &sgr;T aus exzentrischer Radlast. Das hat wesentliche Auswirkungen auf den Ermüdungsnachweis der Flansch-Steg-Verbindung und in weiterer Folge auf die erforderlichen Trägerabmessungen. Um diesen Sachverhalt näher zu untersuchen, wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss von Längssteifen in unterschiedlichen Höhenlagen auf die lokalen Biegespannungen in Kranbahnträgern durchgeführt. Darauf aufbauend wurde das Berechnungsmodell der EN 1993-6, das derzeit nur unversteifte Stegbleche beinhaltet, basierend auf einem Vorschlag aus der Literatur, für mögliche zusätzliche Längssteifen erweitert. Der Vergleich mit den Laborversuchen und den durchgeführten numerischen Berechnungen zeigt, dass das erweiterte Modell in der Lage ist, die Zunahme der Biegespannungen durch zusätzliche Längssteifen zutreffend wiederzugeben.

Local stresses in crane runway girders with longitudinal stiffeners - experimental and numerical analyses
Crane runway girders with slender webs are often strengthened by additional longitudinal stiffeners to avoid local plate buckling of the web. This leads to an increase of local vertical bending stresses in the web due to eccentric wheel loads. These local stresses have a significant impact on the fatigue design of the flange-to-web connections and the required girder dimensions. In order to study this behaviour in detail, laboratory tests and numerical finite element calculations have been carried out on crane runway girders with longitudinal stiffeners at different positions of the web. Based on these results, the design model in EN 1993-6, that currently does not take into account longitudinal stiffeners, has been extended (based on a proposal from literature) to also cover additional stiffeners. Finally, the model is validated through a comparison with tests and numerical calculations.

Im Zuge von Streckenausbauprojekten der ÖBB wurden im Zeitraum von 2013 bis 2019 drei einfeldrige Stahlfachwerkbrücken mit Spannweiten von 42 bis 68 m in ähnlicher Bauweise errichtet. Nach den derzeitigen Normen sowie Regelwerken sind dynamische Berechnungen zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erforderlich. Im ersten Untersuchungsschritt wird die Berechnung der Zugüberfahrten mit den normativen Lastmodellen als Folge von Einzelkräften durchgeführt. Bei allen drei untersuchten Tragwerken kann gezeigt werden, dass Oberschwingungen des Fahrbahndecks zu signifikanten Überschreitungen der normativ zulässigen vertikalen Überbaubeschleunigung führen. Im nächsten Untersuchungsschritt werden die tatsächlichen Lehr'schen Dämpfungen, Eigenfrequenzen und Eigenformen mittels In-situ-Systemidentifikationen ermittelt. Des Weiteren werden zur Bewertung des Lastmodells aus Einzelkräften zusätzliche Berechnungen zur Fahrzeugbrückeninteraktion durchgeführt, und die Anwendung von Schwingungsdämpfern im Rechenmodell zur Dämpfung der Oberschwingungen wird ebenfalls untersucht. Im abschließenden Untersuchungsschritt werden zur Validierung Zugüberfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an den realen Tragwerken durchgeführt. Aus dem Vergleich der unter Ansatz der Zugüberfahrten berechneten und gemessenen vertikalen Tragwerksbeschleunigungen zeigt sich, dass die im Rechenmodell maßgebenden Oberschwingungen des Fahrbahndecks bei den realen Tragwerken nicht in gleichem Maße angeregt werden.

Truss-girder bridges - evaluation of dynamic responses of the deck due to train transit - comparison between computational results and measurement
During route expansion projects between 2013 and 2019 by the Austrian Federal Railways (ÖBB), three steel truss bridges with a similar design were built as single-span structures with spans of 42 to 68 m. According to the ÖBB regulations dynamic analyses must be carried out. In the first investigation step, the computation of the train transit uses the normative loads for the moving load model. With all three examined structures it can be shown that the harmonics of the bridge deck lead to vertical accelerations exceeding serviceability limit states. In the next investigation step, system identifications are performed to determine the actual Lehr's damping ratios as well as eigenfrequencies and mode shapes of the structures. Further calculations with a detailed interaction model are investigated to prove the moving load model and the application of vibration absorbers at the computational model to dampen the harmonics of the bridge deck is investigated. In the final step, measurements of deck accelerations caused by train transit on the real structures are carried out. A comparison of the calculated and measured vertical accelerations due to train transits demonstrates that the harmonics of the bridge deck at the real structure are not as sensitive as in the numerical model.

Eine konventionelle Restlebensdauerbeurteilung, auf Basis von Ermüdungs-Festigkeitslinien (Wöhlerlinien), führt bei historischen genieteten Eisenbahnbrücken meist zu konservativen und unwägbaren Ergebnissen wegen des großen Einflusses der Ermüdungsschädigung aus der Vergangenheit, für die die Betriebszüge meist nur unzureichend bekannt sind. Für eine repräsentative einfeldrige Fachwerkbrücke erfolgte eine alternative Vorgehensweise auf Basis der Bruchmechanik, mit vorheriger Kalibrierung eines zutreffenden Bruchmechanikmodells anhand von Schwingversuchen an ausgebauten historischen und künstlich gekerbten Fahrbahnträgern sowie Betriebskollektiven aus simulierten Betriebszugsüberfahrten. Darauf wird in Teil 1 des Beitrags eingegangen. Bei vorausgesetzten Anfangsrisslängen, die im Zuge einer konventionellen Brückenprüfung feststellbar sind, lassen sich Restlebensdauern für die einzelnen Bauteile - bis zur Gefahr eines plötzlichen Sprödbruchs - ermitteln und daraus sinnvolle Inspektionsintervalle ableiten. Dies ist der Inhalt von Teil 2 des Beitrags.

Reasonable periods of inspection for crack detection on historical riveted railway bridges based on fracture mechanics - part 1
An assessment of the remaining fatigue life based on SN-curves often leads to conservative and imponderable results, because of the high effect of the fatigue damage in the past with minor knowledge of the associated service trains. For a representative single span truss bridge an alternative assessment based on fracture mechanics was done, with calibrated models based on fatigue tests on dismounted historical girders and stress spectra based on numerical simulations of the crossing of the individual service trains. This is the content of part 1 of the paper. Based on the assumption of a starting crack length detectable at regular inspections, remaining fatigue life are calculated for the individual bridge members, leading to a proposal of accurate time periods for inspection. This is the content of part 2 of the paper.

Eisenbahnbrücken in Stahlbauweise tendieren aufgrund ihrer schlanken und leichten Konstruktion zu übermäßigen Schwingungsantworten infolge einer dynamischen Belastung. Eine rechnerische Prognose des Schwingungsverhaltens zufolge Zugüberfahrten erfordert neben einer adäquaten Wahl des Berechnungsmodells für Brücke und Zug allen voran die Verwendung wirklichkeitsgetreuer dynamischer Modellparameter. Vergleiche zwischen gemessenen und rechnerisch angesetzten dynamischen Parametern der Brücke sind jedoch häufig durch eine erhebliche Abweichung charakterisiert. Die Diskrepanz ist dabei bei den Dämpfungskennwerten besonders ausgeprägt, da aufgrund der normativen Vorgaben und auch aus Mangel an Kenngrößen rechnerisch konservative Werte angesetzt werden müssen. Mit der Intention, diese Differenz zu minimieren und dadurch Brücken im Sinne einer prädiktiven Instandhaltung berechenbarer zu machen, wird ein Ansatz vorgestellt, welcher es ermöglicht, die Dämpfung von Eisenbahnbrücken mit Schotteroberbau zu berechnen. Für zwei vorab definierte Brückenmodelle, welche einer Erweiterung des Euler-Bernoulli-Balkens entsprechen, werden anhand von Energiebetrachtungen modellzugehörige Bestimmungsgleichungen für die Dämpfung hergeleitet. Das Grundprinzip in der Herleitung besteht darin, die dissipativen Beiträge von Tragkonstruktion und Schotteroberbau zur Gesamtdämpfung gesondert zu erfassen.

Mathematical calculation of the damping value of steel railway bridges - part I: theoretical background
Given their slim and light-weight construction characteristics, steel railway bridges tend to produce excessive vibration responses when undergoing dynamic strains. A preferably close-to-reality calculation of a bridge's vibrations during high-speed traffic must not only rely on the right choice of an adequate calculation model for both bridge and train, but first and foremost on the use of dynamic model parameters which reflect reality. However, comparisons between measured and calculated dynamic parameters of the bridge are often characterised by considerable discrepancies. Such discrepancy is particularly pronounced with regard to damping values, as conservative values have to be used in the calculations due to normative specifications and lack of knowledge. To minimise this difference and therefore make bridges more calculable in the context of predictive maintenance, this paper introduces an approach which allows to calculate the damping value of railway bridges with ballasted track. Using two pre-defined bridge models, which correspond to an enhanced Euler-Bernoulli beam, model-related determination equations for the damping are derived based on energy analyses. The derivation is guided by the basic principle of separately recording the dissipative ratios of the supporting structure and the ballasted track to the damping.

Für eine wirtschaftliche Bemessung von Hallenriegeln und Rahmen ist die Berücksichtigung der Drehbettung aus der Dacheindeckung sinnvoll. Derzeit existieren keine geeigneten Grundlagen zum Ansatz von kaltgeformten Dachpfetten und deren Anschlusssteifigkeit. Experimentelle und numerische Untersuchungen an Koppelpfetten mit dünnwandigen kaltgeformten Z-Querschnitten zeigen, dass die Anschlusssteifigkeit für die Berücksichtigung der drehstabilisierenden Wirkung nicht vernachlässigbar ist. Zur Bestimmung dieser Anschlusssteifigkeit für dünnwandige kaltgeformte Z-Pfetten werden unterschiedliche Profilhöhen und Blechdicken untersucht. Aus der Momenten-Verdrehungsbeziehung lässt sich die Anschlusssteifigkeit C&thgr;A,k als Sekantensteifigkeit unter Berücksichtigung nichtlinearer Verformungen bestimmen. Auf Basis der Untersuchungen werden Angaben zur Anschlusssteifigkeit von ausgewählten dünnwandigen Pfetten zur Verfügung gestellt, die bei den üblichen Berechnungsmethoden nach Eurocode 3 zur Berücksichtigung der Drehbettung verwendet werden können. Es wird gezeigt, dass zwischen der Anschlusssteifigkeit und der Steifigkeit der Einzelkomponenten, wie Lochleibung und Abscheren der Verbindungsmittel sowie Verformung des Pfettenhalters, Korrelationen bestehen. Zur Bestimmung einer allgemeingültigen Gleichung sind dennoch weiterführende Untersuchungen mit einem breiten Parameterbereich erforderlich.

Approach to the rotational stiffness of thin-walled cold-formed Z-profile purlins
For an economic design of main hall beams and frames, it is useful to consider the rotational stiffness from the roof structure. Until now, there is no adequate basis for the approach of cold formed roof purlins and their joint stiffness. Experimental tests and numerical analysis show that the joint stiffness of lightweight purlins is not negligible when considering the torsional stabilization effect. To determine this joint stiffness for thin-walled cold-formed Z-purlins, different profile heights and thicknesses were investigated. From the moment-rotation relation, the joint stiffness C&thgr;A,k can be determined as secant stiffness under consideration of non-linear deformations. Based on experimental tests, values for the joint stiffness of selected thin walled purlins have been made accessible, which can be used to determine the rotational stiffness according to the design codes. It was possible to show that the joint stiffness correlates with the stiffness of the individual components: hole bearing, shear bolt connection and deformation of the purlin support. To determine a general applicable formula, tests with a wider range of parameters have to be done.

Mobile Großgeräte (u. a. Containerkrane, Schaufelradgeräte, Schiffsbelader, Absetzer) sind für die globale Wirtschaft von großer Bedeutung. Zunehmend werden sie aufgrund immer knapper werdender Rohstoffe in seismisch aktiven Gebieten, in denen noch Vorräte schlummern, eingesetzt. Das seismische Verhalten dieser nicht verankerten Strukturen unterscheidet sich durch die Möglichkeit des Abhebens grundlegend von konventionellen Bauwerken und eine zutreffende und wirtschaftliche erdbebengerechte Auslegung ist nach derzeit geltenden Erdbebennormen weltweit kaum möglich. In diesem Beitrag werden die allgemeine Normensituation, der Stand der Forschung und bereits bekannte Versagensmechanismen von mobilen Großgeräten unter seismischer Anregung beleuchtet sowie Modellierungs- und Berechnungsansätze zur grundsätzlichen Untersuchung des seismischen Verhaltens von schienengebundenen mobilen Großgeräten der Fördertechnik am Beispiel typischer Schaufelradgeräte abgeleitet.

Basic investigation of the seismic behavior of large material handling equipment using the example of a rail-bound stacker-reclaimer - Part 1: State of the art and analysis approaches
Large mobile equipment (i. e. container cranes, stacker-reclaimer, ship loader, stacker) is of great importance to the global economy. Due to ever scarcer raw materials it is increasingly being used in seismically active areas where reserves are still dormant. The seismic behavior of these non-anchored structures differs fundamentally from conventional structures due to the possibility of lift-off, and an accurate and economical seismic design according to current earthquake standards worldwide is hardly possible. The general design code requirements, the state of research as well as already known failure mechanisms of large mobile equipment under seismic excitation are discussed in this paper. Modelling and calculation approaches for fundamental investigation concerning the seismic behavior of large rail-bound mobile material handling equipment using the example of typical stacker-reclaimers are derived.

Durch Forschungsergebnisse der Technischen Universität Graz konnte gezeigt werden, dass im Falle geschraubter Winkelprofile die Steifigkeit der beidseitigen Anschlusskonstruktion großen Einfluss auf die Drucktragfähigkeit aufweist. Für baupraktische Anschlussformen wurden Formeln zur Ermittlung äquivalenter Drehfedersteifigkeiten abgeleitet und daraus ein Bemessungsmodell zur Ermittlung der Drucktragfähigkeit entwickelt, das die volle Bandbreite vom gelenkigen bis zum voll eingespannten Anschluss abdeckt. Dieses Bemessungsmodell erfordert die elastische Schnittkraftberechnung nach Theorie II. Ordnung an einem Einzelstab, mit Exzentrizität und Drehfederstützung am Ende, unter Ansatz einer geometrischen Ersatzimperfektion e0. Dabei wird der elastische Querschnittswiderstand des Winkelprofils zugrunde gelegt. Das im Beitrag dargestellte Bemessungsmodell wurde durch umfangreiche numerische Berechnungen - auch kalibriert an Einzelversuchen - validiert und angepasst, worauf ebenfalls näher eingegangen wird. Damit ist auch sichergestellt, dass komplexe Versagensformen mit überlagertem Biegedrillknickversagen mit abgedeckt werden.

Design model for the compression capacity of bolted angle members including joint stiffness
Based on research activities at Graz University of Technology, it was found out that the joint stiffness has substantial influence on the compression member capacity of bolted angles. Formulae for the equivalent spring stiffness of practical joint configurations were derived. Subsequently, a design model for angle members in compression was developed, that is applicable for the whole range of joint stiffness (from hinged to fully restrained). This design model allows to calculate the internal forces based on II. order theory for an individual member (1D-model) with eccentricity and spring stiffness at both ends, including an equivalent bow imperfection e0. The compression member capacity is based on the elastic capacity of the member. This paper presents the design model in detail. Additionally, the background of the model is shown, by means of comprehensive calibration and validation based on real tests and numerous numerical tests, respectively. Based on that, also complex failure modes, such as lateral torsional buckling are covered.

Im Zuge der Bundesgartenschau 2021 erfolgt die Neu- und Umgestaltung des Landschaftsparks “Nördliche Geraaue”. Im nördlichen Erfurter Stadtteil Gispersleben wurde in diesem Zusammenhang eine neue Fußgänger- und Radwegquerung über den Fluss Gera erforderlich. Als Teil des idyllischen Kilianiparks sollte das Bauwerk neben ingenieurtechnischen auch höchsten ästhetischen Anforderungen genügen. Der Brückenneubau wurde daher als außergewöhnliches Bogentragwerk mit abgehängter Fahrbahn konzipiert. Den zentralen Bereich des Bauwerks bildet ein imposanter, das Brückendeck diagonal kreuzender und 36 m spannender Einzelbogen. Der Bogen und das sehr schlanke Brückendeck sind durch zehn Hänger miteinander verbunden, welche gegenläufig und harfenförmig angeordnet sind und somit ein optisch äußerst ansprechendes Erscheinungsbild garantieren. Der vorliegende Beitrag berichtet über die Konstruktion und die bauliche Umsetzung des Brückenbauwerks.

New construction of a pedestrian bridge in the Geraaue landscape park in Erfurt
In the course of the Federal Garden Show 2021 the landscape park “Nördliche Geraaue” is redesigned. In this context in the northern part of Erfurt, Gispersleben, a new pedestrian bridge which cross the river Gera was required. As a part of the idyllic Kilianipark, the structure should meet the highest aesthetic requirements in addition to engineering standards. The new bridge was therefore designed as an extraordinary arched structure with a suspended bridge deck. The central area of the bridge is an impressive single arch that crosses the bridge deck diagonally and spans 36 m. The arch and the very slender bridge deck are connected by ten hangers, which are arranged in opposite directions and harp-shaped. This guarantees an extremely attractive appearance. This paper reports on the design and the construction of the bridge structure.

Es wird ein Verfahren zum nachträglichen klebtechnischen Fügen von Haltern beschrieben, das auch für Bereiche mit ungenügender Haftung der Beschichtung zum Substrat eine hohe mechanische Beständigkeit unter Zugscherbeanspruchung gewährleistet. Das Verfahren ermöglicht eine umweltverträgliche, nahezu emissionsfreie und materialschonende örtliche Vorbereitung von Beschichtungsbereichen mit ungenügender Haftung zur Stahloberfläche. Eine integrierte mechanisierte Haftfestigkeitsmessung gestattet eine objektive Bewertung der Tragfähigkeit von beschichteten Oberflächen und eine Entscheidung darüber, ob das klebtechnische Fügen auf der beschichteten oder der teilweise freigelegten Stahloberfläche erfolgen kann.

Subsequent mounting of brackets onto coated steel substrates with insufficient adhesion
The contribution describes a method for the subsequent mounting of brackets onto coating with insufficient adhesion to steel substrates. The method provides a high mechanical lap-shear resistance. It also allows an environmental-friendly, nearly emission-free local pre-treatment of coating areas with insufficient adhesion. An integrated mechanized adhesion test enables an objective assessment of the load capacity of coated substrates along with a decision on whether the brackets can be adhered directly onto the existing coating or onto the locally exposed substrate.

Der Schwerpunkt im Bausektor hat sich in den letzten Jahren zunehmend auf den Bereich des Bauens im Bestand konzentriert. Während für die Planung und Konstruktion neuer Bauwerke die erforderlichen Eigenschaften von Baustählen den gültigen Lieferbedingungen entnommen werden können, dienen zur Orientierung bei der Bewertung alter Baukonstruktionen vornehmlich vorhandene Bauwerksunterlagen. Für zahlreiche Brückenbauwerke, die um das Jahr 1900 herum errichtet wurden, liegen jedoch z. T. keine oder unvollständige Bestandsunterlagen vor, weswegen die zum Bau verwendete Stahlsorte oftmals unbekannt ist. Erschwerend kommt hinzu, dass im Laufe der Zeit verschiedene Änderungen an Tragwerken vorgenommen wurden, welche z. T. nicht in den Bestandsunterlagen dokumentiert sind. Im Bahnsektor finden sich deshalb in der Modulfamilie 805 neben wichtigen Hinweisen zur “Tragsicherheit bestehender Eisenbahnbrücken” auch Angaben zur Materialidentifikation. Kürzlich wurde von der DB Netz AG eine grundhafte Überarbeitung der Richtlinie beschlossen. Ein Teil dieser Überarbeitung befasst sich mit dem Fall, dass auch ohne Bestandsunterlagen eine Zuordnung des vorliegenden Materials vorgenommen werden kann. Hierzu wurden die in der Richtlinie gegebenen Materialkennwerte von Altstahl validiert und angepasst sowie ein Vorschlag erarbeitet, unter welchen Bedingungen und Vorgaben wie genau solche Untersuchungen durchgeführt werden sollen. Der vorliegende Aufsatz beschreibt die wesentlichen Neuerungen.

Identification of old steel: Refinements of the section dealing with material characteristics according to the guideline 805 of the German railway
In recent years, in building sector the focus is increasingly more on the assessment and retrofitting of existing structures. While required properties of available steel grades for new structures can be taken from technically delivery standards, the evaluation of old structures is primarily based on its documentation. Since partly no or only incomplete records about numerous bridge structures built around 1900 exist, the steel grade used for construction often is unknown. To make matters worse, various changes were made over the years, which sometimes were not documented. Therefore, for railway bridges the guideline 805 “Assessment of existing railway bridges” includes information for material identification. Recently DB Netz AG decided to fundamentally revise the mentioned regulation. In order to be able to classify the material even without sufficient documentation, both the material data and the material properties of old steel were validated and adjusted. Furthermore, some new hints were included in which situation, using which specific methods and process a further investigation of the material is recommended. The following article deals with the main refinements.

Im Eisenbahnnetz der DB Netz AG befinden sich über 25 000 Eisenbahnbrücken, die sich wiederum aus ca. 83 000 Überbauten zusammensetzen. 5,5 % dieser Bauwerke sind nach dem Jahr 2003 gebaut worden. Um ältere Konstruktionen, die tw. bereits über 100 Jahre durch die Eisenbahn genutzt werden, nach heutigen Maßstäben beurteilen zu können, steht mit der Richtlinie 805 “Tragsicherheit bestehender Eisenbahnbrücken” (Ril 805) ein entsprechendes Hilfsmittel zur Verfügung. Im nachfolgenden Aufsatz wird chronologisch auf die Entwicklung des Eisenbahnnetzes eingegangen. Mit Fokus auf die bestehenden Eisenbahnbrücken aus Stahl wird dargestellt, wie auf die sich ergebenden Änderungen reagiert wurde, die schließlich zur heutigen Ril 805 geführt haben. Abschließend wird noch auf die aktuellen bzw. zukünftigen Aufgaben in diesem Zusammenhang eingegangen.

History of the Ril 805 “Structural safety of existing railway bridges”
Over 25 000 railway bridges belong to the railway network of DB Netz AG, which are divided in nearly 83 000 substructures. 5.5 % of these structures were built after 2003. To be able to assess older constructions, that in some cases have been in use for rail traffic for over 100 years, according to today's standards, guideline 805 “Structural safety of existing railway bridges” (Ril 805) gives corresponding aid.
The following text describes chronologically the development of the railway network. With focus on existing steel railway bridges, it shows how the resulting changes were addressed and ultimately result into today's Ril 805. Finally, the current and future tasks in this context will be discussed.

Der Betriebszeitintervallnachweis der Ril 805 auf Basis bruchmechanischer Konzepte dient der Ermittlung sicherer Betriebszeitintervalle für bestehende genietete Eisenbahnbrücken. Derzeit wird dieser überarbeitet und an den aktuellen Stand der Normung in den Eurocodes angepasst. Für eine praxistaugliche Anwendung werden Tonnagefaktoren bereitgestellt, welche sowohl die Einflüsse aus Rissmodell, Material und Belastung als auch die Ausnutzung im Spannungsnachweis berücksichtigen. In diesem Aufsatz werden die Grundlagen des bruchmechanischen Konzepts und das Vorgehen bei der Bestimmung des Tonnagefaktors erläutert. Dabei wird auch auf die zugrunde gelegten Materialparameter, Belastungs-Zeitfolgen und Rissfortschrittsberechnungen eingegangen und der Einfluss div. Parameter untersucht. Nach der Vorstellung des resultierenden Nachweiskonzepts (zur Festlegung sicherer Betriebszeitintervalle) wird die Anwendung abschließend anhand eines Beispiels demonstriert.

Adaptation of the operating time interval verification of Ril 805
The operating time interval verification of the Ril 805 based on fracture mechanics concepts is used to determine safe operating time intervals for existing riveted railway bridge structures. Currently it is under revision and adapted to the current state of the load models defined by the Eurocode. For a practical application tonnage factors are provided, which consider the influences of crack model, material, load and utilization in the stress analysis. In this article the basics of the fracture mechanical concept and the procedure for the determination of the tonnage factor are explained. The underlying material parameters, load-time sequences and crack propagation calculations are also discussed and the influence of various parameters is examined. After the presentation of the resulting verification concept (for the determination of safe operating time intervals) the application is finally demonstrated with the help of an example.

Im Rahmen des gleichnamigen Forschungsprojekts “Innovationen zum optimalen Einsatz des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau” wurden wesentliche Aspekte zur besseren Anwendung des wetterfesten Baustahls im Stahl- und Verbundbrückenbau untersucht. Neben aktuellen Analysen zur Bildung der korrosionshemmenden Deckschicht in der heutigen Atmosphäre erfolgte die Qualifizierung zweier geometrieunabhängiger und zerstörungsfreier Messtechniken zur Rissdetektion unterhalb der kompakten Deckschicht und deren Verifizierung an realen Brückenbauwerken. Außerdem wurden Untersuchungen zur Optimierung der Haftreibungszahlen gleitfest vorgespannter Verbindungen von wetterfestem Baustahl durchgeführt. Grundsätzlich bietet der Einsatz von wetterfestem Baustahl durch die natürliche Bildung seiner fest haftenden und korrosionshemmenden Deckschicht sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile im Vergleich zu organisch beschichtetem Baustahl, insbesondere bezogen auf die heutigen Nutzungsdauern im Brückenbau. In diesem Aufsatz sind die wesentlichen Forschungsergebnisse zusammengefasst, um den nachhaltigen Einsatz und die Vorzüge von wetterfestem Baustahl im Stahl- und Verbundbrückenbau unter den Einsatzbedingungen der aktuellen natürlichen Atmosphäre zu belegen.

Innovations for the optimal use of weathering steel in steel and composite bridge construction
The research project “Innovations for the optimal use of weathering steel in steel and composite bridge construction” investigated essential aspects for the optimal use of weathering steel in steel and composite bridge construction. In addition to current investigations on the formation of the corrosion-inhibiting surface layer in the current atmosphere, the qualification of two geometry-independent and non-destructive measuring techniques for crack detection underneath the compact surface layer and their verification on real bridge structures was carried out. Furthermore, tests for the optimization of the slip factor of slip-resistant prestressed connections of weathering steel were carried out. Basically, the use of weathering steel offers both economic and ecological advantages compared to organically coated structural steel by the formation of its firmly adhering and corrosion-inhibiting surface layer, especially with regard to the present service life in bridge construction. This article summarises the main research findings to demonstrate the sustainable use and advantages of weathering steel in steel and composite bridge construction under the conditions of use in the current natural atmosphere.

Die modulare Konstruktion von Brückenbauwerken stellt in vielen Ländern mittlerweile den anerkannten Stand der Technik dar und wird dort stetig eingesetzt und weiterentwickelt. Insbesondere im europäischen Ausland, in den USA und im asiatischen Raum wird bereits eine Vielzahl der neuen Brücken in Segmentbauweise aus Stahlbeton- oder Spannbetonfertigteilen errichtet. Auch modulare Bauweisen in Stahlverbund kommen zum Einsatz. Die Vorteile von Modulbauweisen im Brückenbau liegen neben der qualitativ hochwertigen Fertigung der Einzelteile im Werk insbesondere in der deutlich verkürzten Bauzeit. Vor allem mit Blick auf das hoch ausgelastete Straßennetz werden auch in Deutschland (insbesondere für Ersatzneubauten) Entwürfe benötigt, die in kurzer Bauzeit bei minimaler Beeinträchtigung der Umwelt und des Verkehrs realisiert werden können. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Modulbauweisen für den Verbundbrückenbau vorgestellt. Es wird zunächst ein kurzer Rückblick gegeben, bevor auf aktuelle Tendenzen und neue Entwicklungen eingegangen wird.

Modular construction methods in composite bridge construction - review and current developments for bridges with small and medium spans
The modular construction of bridge structures is now the recognized state of the art in many countries and is used there on a regular basis. Especially in other European countries and the USA, a large number of new bridges are already being built in segmented construction from reinforced or pre-stressed concrete elements. Modular steel-composite construction methods are also used. The advantages of modular bridge construction are the high-quality production of the individual components in the factory and, in particular, the significantly reduced construction time. Especially in view of the highly utilized road network, designs are also needed in Germany that can be realized in a short construction time with minimal impact on the environment and traffic. In this paper different modular designs for composite bridge construction will be presented. First a short review is given before current trends and new developments are discussed.

Bisher hat die Digitalisierung im Bauwesen überwiegend im Hinblick auf die Planungsprozesse stattgefunden. In den übrigen Phasen des Lebenszyklus eines Bauwerks wie Erstellung, Betrieb und Rückbau ist die Digitalisierung hingegen nur punktuell oder noch gar nicht erfolgt. Dabei sind gerade für die Betriebsphase digitale Technologien wie Drohnenbefliegungen mit verschiedenen optischen Sensoren und Monitoringsysteme verfügbar, mit denen ein effizienteres Wartungs- und Instandhaltungsmanagement erreicht werden kann. Im Bauwesen werden diese Möglichkeiten bisher nur wenig genutzt. Ganz anders sieht es in der Windbranche aus: Hier ist der Einsatz intelligenter Überwachungssysteme fester Bestandteil der Erhaltungsstrategien und Drohnenbefliegungen werden verstärkt in Inspektionskonzepte einbezogen. In diesem Beitrag werden diese digitalen Technologien an sechs Aspekten bez. ihrer Einsatzmöglichkeiten für Windenergieanlagen und Brücken diskutiert sowie Chancen und Risiken beim Technologietransfer aufgezeigt.

A comparison of digitalisation of structural monitoring of wind turbines and bridges
Until now, digitalisation in civil engineering has been mainly occurred with regard to the planning processes. In the other life cycle phases of structures, such as construction, operation and dismantling digitalisation has taken place only sporadically, or not at all. However, especially for the operation phase digital technologies such as drone flights with several optical sensors and monitoring systems are available, which improve the efficiency of the maintenance management. These capabilities are only applied rarely in civil engineering. The situation is quite different in the wind industry: Here, intelligent monitoring systems are inherent part of maintenance strategies and drone flights are increasingly becoming a substantial part of inspection concepts. In this paper, six aspects of digital technologies are discussed in terms of possible applications for wind turbines and bridges. In addition, opportunities and risks for the technology transfer are illustrated.

Sofern Stahlrohre (kreisförmige Hohlprofile) als Stützen oder Träger verwendet werden, können sie in Fundamente bzw. Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken i. d. R. wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden werden in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlrohre untersucht und Tragfähigkeitsnachweise unter Berücksichtigung der Einspanntiefe und Betondruckspannungen im Einspannbereich sowie darüber hinaus an den maßgebenden Stellen für die Stahlrohre geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Diagramme zur Verfügung gestellt, die die Wahl der Einspanntiefe vereinfachen. Bei vielen baupraktischen Anwendungsfällen reicht als Einspanntiefe der zweifache Rohrdurchmesser aus.

Load-bearing capacity of steel profiles with tubular sections restrained in reinforced concrete
If steel profiles with tubular sections are used as columns or beams, they can be restrained into foundations or walls made of reinforced concrete. These connections generally act like restraints that require a sufficient length. In the following, profiles with tubular sections restrained in reinforced concrete constructions are investigated and load-bearing capacity verifications are treated in consideration of the restraining length and concrete compressive stresses in the restraint area, as well as verifications at the relevant points of the profiles. As a supplement to the calculation formulas, diagrams are provided that allow the determination of the restraint length. In many practical applications, the double profile diameter is sufficient as restraint length.

Vorgehängte hinterlüftete Fassaden (VHF) und Falzprofildächer (FPD) aus Metall bilden als leichte Bauweise aufgrund ihrer hohen Rückbau- und Recyclingfähigkeit, ihrer bauphysikalischen Eigenschaften sowie ihrer langen Lebensdauer einen Baustein nachhaltiger Gebäudearchitektur. Der prinzipielle Aufbau von VHF und FPD weist analoge thermische Eigenschaften auf. In beiden Bauweisen werden z. B. punktförmige Halter auf einem Verankerungsgrund befestigt, durchdringen dabei die Wärmedämmung und leiten die Lasten der Fassaden- oder Dachbekleidungen in den Verankerungsgrund ein. Die Halter bilden dabei Wärmebrücken und erhöhen den flächenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten der flächigen Fassaden- oder Dachkonstruktion. In der Praxis ist der Einfluss der Durchdringungen auf den Wärmedurchgangskoeffizienten bereits in einem frühen Planungsstadium zu berücksichtigen, da insbesondere Wärmedämmdicken nur unter Berücksichtigung der punkt- und linienbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten planungssicher festgelegt werden können. Typische Halter unterscheiden sich in ihrer Größe, Geometrie und Materialität und haben so unterschiedlichen Einfluss auf die zu wählende Dämmdicke. Zur effizienteren Umsetzung in der Praxis veröffentlicht der Internationale Verband für den Metallleichtbau (IFBS) im ersten Quartal 2021 eine Neufassung des Wärmebrückenatlas mit wärmetechnischen Untersuchungen zu VHF und FPD im Metallleichtbau. Im vorliegenden Beitrag werden dazu ausgewählte Ergebnisse vorgestellt.

Ventilated metal facades and seamed profile roofs in lightweight metal construction
Ventilated facades and seamed profile roofs are lightweight constructions that can be part of sustainable building architecture due to their high level of deconstruction and recycling capability, their good physical properties and their long service life. The basic structure of both types is similar and has similar thermal properties. In both construction methods, e. g. point-shaped holders are attached to an anchoring base, penetrate the thermal insulation and transfer the loads of the facade or roof cladding into the anchoring base. The holders form thermal bridges and increase the area-related heat transfer coefficient of the flat facade or roof construction. In practice, the influence of the penetrations on the heat transfer coefficient must be taken into account at an early planning stage, since in particular thermal insulation thicknesses can only be reliably determined by taking into account the point- and line-related heat transfer coefficients in the area of the thermal bridges. The holders available on the market differ in size, geometry and materiality and thus have different influence on the insulation thickness to be selected. For more efficient implementation in practice, the International Association for Metal Building Envelopes (IFBS) will publish a new version of its Thermal Bridge Atlas in the first quarter of 2021, which will include studies on rear-ventilated facades and seamed profile roofs in lightweight metal construction. In this article, selected results are presented.

Der Beitrag nimmt Bezug auf die Frage, inwieweit aus Sicht der Tragwerksplanung der rasante Fortschritt im Bereich des 3D-Drucks auch auf die Verbindungstechnik im Bauwesen (Metallbau) übertragen werden kann und welche neuen Möglichkeiten sich für den Tragwerksplaner hieraus ergeben. Dabei hilft der Ansatz der digitalen Fabrikation, nämlich Entwurf und Berechnung digital parametrisch vorab bereits so aufzuarbeiten, dass die 3D-Geometrien dann direkt vom 3D-Drucker eingelesen werden können - von der frühen Entwurfsphase bis hin zur Werkbank ist alles vernetzt. Je nach Projekt lassen sich Freiformen wirtschaftlich programmieren, da auch Verschraubung und weitere Anschlusselemente zu benachbarten Konstruktionsschichten direkt mit integriert werden können und somit Fabrikationsschritte reduzieren. Derzeit gibt es erst wenig mit 3D-Printknoten gebaute Beispiele, von denen einige temporäre Projekte hier beschrieben werden. Ebenfalls werden erste axiale Zug- und Dreipunktbiegeversuche an Kunststoffproben ohne und mit Faserverstärkung samt ihrer beobachteten Versagensformen vorgestellt. Aus Sicht des Metallbaus sind noch viele offene Fragen zu Materialfestigkeit, Dauerhaftigkeit, Langzeit-Witterungsbeständigkeit und Brandschutz solcher 3D-Druckteile zu erforschen, damit geeignete Materialien und verlässliche Druckprozesse in der nahen Zukunft auch bauaufsichtlich zugelassen werden können, um eine breitere Praxisanwendung zu ermöglichen.

Load-carrying 3D printed nodes for connecting metal members
This contribution takes reference to the question from a structural design point of view how rapid advances in 3D printing might be also transferred to the domain of structural connection design in buildings (metal construction) and which new opportunities may follow for the designing structural engineer. In this context, the approach of digital fabrication, design and calculations is proofing useful namely via a digital software parametric design, where 3D geometries can directly be processed by the 3D printing device - a seamless link from early design all the way to the work bench. Dependent on the project, also free-form structures might be programmed economically, because also screwing and other connecting parts to adjacent construction layers can directly be integrated, hence reducing fabrication steps. Currently only few built examples with 3D printed nodes are available, with some temporary ones described further below. In addition, initial axial tension and three- point- bending tests for synthetic probes without and with fiber reinforcement are presented, including their observed failure modes. From a metal construction point of view therefore a variety of open questions related to material strength, durability, long-term weather resistance and fire protection of such 3D printed nodes need to be researched further, such that suitable materials and reliable printing processes in the near future can also be officially approved by the building authorities to allow for broader industry applications.

Durch einen Schiffsanprall am Anleger 6a des Skandinavienkais in Lübeck-Travemünde wurde die Hauptdeckbrücke schwer beschädigt. Infolge der Wucht des Anpralls wurden Frontquerträger, Hubquerträger und Lagerverbindungen teils stark deformiert und waren anschließend nicht mehr voll trag- und funktionsfähig. Über Nachrechnungen und die Integration der aufgetretenen Schadensbilder in das Berechnungsmodell konnten die Auswirkungen auf die Gesamttragfähigkeit analysiert werden. Neben der Wiederherstellung des Urzustands lag das Hauptaugenmerk auf der Verstärkung der durch Beulverformungen beeinträchtigten Stegbleche des Hubquerträgers. Nach einer Zeit mit eingeschränkter Nutzung konnte durch die Instandsetzungsmaßnahmen die vollständige Betriebsfähigkeit wieder gewährleistet werden.

Repair of a ferry dock after a ship collision
The main deck bridge at ferry dock 6a of the Skandinavienkai in Lübeck-Travemünde was badly damaged by a ship collision. As a result of the impact, the front cross member, the lifting cross member and some bearing connections were severely deformed so that ultimate limit state (ULS) and serviceability limit state (SLS) were exceeded. The effects on the overall load-bearing capacity could be analyzed by recalculations and the integration of the damage patterns that occurred into the calculation model. In addition to restoring the original state, the focus was on strengthening the web plates of the lifting cross member, which were affected by buckling deformations. After a period of limited use, the repair measures ensured that the ferry dock was fully operational again.

Der Austausch der Vorlandbrücken der Eisenbahnbrücke über den Main bei Stockstadt ist in vielerlei Hinsicht ein bemerkenswertes Projekt. Die jeweils über drei Felder durchlaufenden Vorlandbrückenbauwerke auf der Seite Mainaschaff sowie auf der Seite Stockstadt mussten aufgrund vorhandener Schäden im Rahmen einer Sofortmaßnahme ausgetauscht werden. Aufgrund des sehr kurzen Realisierungszeitraums geschah dies mit bewährten, an Zwillingsträgerhilfsbrücken angelehnten Konstruktionen. Neben einem kurzen Rückblick auf die Geschichte des Bauwerks berichtet der vorliegende Beitrag über Besonderheiten der Statik, der Konstruktion und der Montage der neuen Vorlandbrücken. Dabei wird u. a. auf die Herausforderungen dieses Projekts wie die extrem kurze Planungs- und Realisierungszeit von nur sieben Monaten von Februar bis August 2019 sowie auf die Wiederverwendung der vorhandenen Lager eingegangen.

Repair of the railway bridge over the river Main near Stockstadt - substitution of the shore spans at record speed
The substitution of the shore spans of the railway bridge over the Main near Stockstadt is a remarkable project in many respects. On both sides of the main bridge the two shore spans, which continue over three spans each, had to be replaced in the context of an immediate action because of structural damage. Because of the scheduled time limit for execution of construction works, the superstructures were designed similar to proven twin girder temporary railway bridges. Apart from an overview on the history of the structure, this article outlines specifics of the structural design, construction and erection of the new shore spans. In this context, the article focuses on the special features such as the very short planning- and construction period of seven months only from February to August 2019, and the re-use of the existing bearings.

Im Jahr 2019 musste die Eisenbahnbrücke bei Langenargen nach 120 Jahren Nutzung einem Neubau weichen. Diese Brücke über die Argen war im Wesentlichen im bauzeitlichen Zustand erhalten und bildete mit der benachbarten Straßenbrücke, der Kabelhängebrücke von 1898, ein unvergleichliches Ensemble. Die Konstruktionsweise der Langenargener Eisenbahnbrücke war für die Transsibirische Eisenbahn entwickelt worden.

Railway bridge Langenargen at Lake Constance 1899-2019
2019 the railway brigde nearby Langenargen at Lake Constance was demolished after 120 years of use, although ist was an appreciated industrial heritage. This bridge and the nearby situated road bridge from 1898 were a unique ensemble. The construction of the railway bridge once was developed for the Transsibirian Railroad.

Es wird ein Einblick in die Vorgehensweise zur Fertigung von Knotenstrukturen im Stahlbau mittels Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) und der numerischen und experimentellen Untersuchung der Knotenstrukturen gegeben. Ausgehend von der geometrischen Komplexität sich schneidender Profilstäbe aus Stahl werden wesentliche Punkte bei der simulationsgestützten Ermittlung von Knotenstrukturen beschrieben. In Abhängigkeit von den Lastfällen können unterschiedliche Strukturen in der Topologieoptimierung gefunden werden. Für die Herstellung der Knotenstruktur durch das Wire and Arc Additive Manufacturing müssen die numerisch gefundene Geometrie angepasst sowie Varianten der Bahnplanung entwickelt und bewertet werden. Dabei wird auch der Einfluss von Prozessparametern auf Verzug, Endkonturnähe und mechanische Eigenschaften der Bauteile untersucht. Für die Prognose von Spannungs- und Verformungszuständen des Knotens wird eine vereinfachte thermische und mechanische Analyse des Herstellungsprozesses durchgeführt. Weiter wird ein Verfahren für eine In-situ-Bauteilprüfung vorgestellt, welche Prozessunregelmäßigkeiten anhand von Sensordaten erkennt und deren Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils bewertet, wodurch frühzeitig im Prozess Maßnahmen zur Fehlerkorrektur getroffen oder Kosten durch Ausschuss reduziert werden können.

Production of 3D printed steel nodes structures
An insight into the procedure for manufacturing node structures in steel construction using Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) and the numerical and experimental investigation of the node structures is given. Based on the geometric complexity of intersecting steel profile bars, essential points in the simulation-based determination of node structures are described. Depending on the load cases, different structures can be found via topology optimization. For the production of the node structure by wire and arc additive manufacturing, the numerically found geometry must be adapted and path planning variants have to be developed and evaluated. The influence of process parameters on warpage, near net shape and mechanical properties of the components is also examined. A simplified thermal and mechanical analysis of the manufacturing process is carried out for the prognosis of the stress and deformation states of the node. Furthermore, a method for in-process quality assurance is presented, which recognizes process irregularities on the basis of sensor data and evaluates their influence on the mechanical properties of the component, whereby measures for error correction can be taken early in the process and costs through rejects can be reduced.