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Sowohl Stahl-, Metall- und Komplettbauer planen und steuern komplexe Aufträge, die mit erheblichen Investitionen einhergehen. Mit ams.erp STEEL erhalten Einzel, Auftrags- und Variantenfertiger ein durchgängiges Informationssystem, das sie zu allen kaufmännischen und technischen Fragen ihrer Projekte verlässlich in Echtzeit beauskunftet. Querschnittsfunktionen wie DSTV-Standards, Dokumentenmanagement, Zeitwirtschaft und Finanzbuchhaltung machen die Lösung zu einem Projektmanagement-ERP, mit dem sich Stahl-, Metall- und Komplettbauer durchgängig organisieren. Für zusätzliche Effizienz auf der technischen Seite sorgt ams.mobile und insbesondere auf Anwenderseite die Branchenexpertise des ams-Teams. (Foto: ams.Solution)

Natalie Stranghöner, Dominik Jungbluth, Nariman Afzali, Christoph Lorenz: Einblick in das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen aus nichtrostendem Stahl
J. Michael Rotter: Shell buckling transformed: Mechanics, design processes and their inter-relation
Peter Knödel, Thomas Ummenhofer: Regeln für die Berechnung von Behältern mit der FEM
Kirsi Hautala, Matti-Esko Järvenpää, Pekka Pulkkinen: Digitalization transforms the construction sector throughout asset's life-cycle from planning and design to operation and maintenance
Thomas Winterstetter, Agatha Toth, Werner Sobek, Konrad Graser, Marco Baur: National Museum of Qatar - Stahlbau, Gebäudehülle und 3D BIM in höchster Komplexität
Holger Lange, Christian Elberg: Entwicklung von weichen Türmen für Windenergieanlagen - Softtower
Jörg Uhlemann, Natalie Stranghöner: Steifigkeitskennwerte von Gewebemembranen

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Durch die Digitalisierung verändern sich unser Leben, unsere Gesellschaft und ganze Wirtschaftszweige. Sogenannte Disruptoren wie Apple, Google, Uber und viele andere führen in kürzester Zeit zu einer Neuordnung einer Branche. Beispiele für disruptive Technologien sind unter anderem die Digitalkamera, das Smartphone, das Elektroauto und eben auch das CAD (Computer Aided Design), das in den 90er Jahren die technische Handzeichnung mit Tuschestift und Zeichenbrett innerhalb kürzester Zeit ersetzte (Bild 1).
Digitaler Prozesswandel, das parametrische Entwerfen und der Einsatz von BIM als Planungsmethode führen vermehrt auch im Bauwesen zu grundlegenden Veränderungen in den Planungsprozessen und Planungsschnittstellen. Sie ermöglichen die Planung, Berechnung und Umsetzung deutlich komplexerer Bauwerke, führen zu durchgängigen Prozessketten zwischen Planung, Ausführung und Nutzung, und ermöglichen die koordinierte Bündelung aller Bauwerksinformationen in einer Projektdatenbank. Durch die Veränderung unserer Prozesse hin zu einer teamorientierten Planungsmethode lassen sich Paradigmen aufbrechen und Fehlentwicklungen korrigieren. “Aber dafür müssen wir heraus aus der Deckung, selbst ausprobieren und mitreden [1]”.

The digitization in the building industry is a chance - about process chains and necessary changes of paradigm.
The digitization changes our lives, our society, and all sectors of the economy. So-called disruptors, such as Apple, Google, Uber, and many others lead to a reorganization of an industry in a very short time. Examples of disruptive technologies are among other things the digital camera, the smartphone, the electric car and also the CAD (computer aided design), which has replaced within a very short time the technical drawing with ink pen and drawing board in the 90s (Fig. 1).
Digital process change, parametric design and the use of BIM planning method lead increasingly also in the construction industry to basic changes in the planning process and planning interfaces. It enables the planning, calculation and implementation significantly more complex structures, lead to continuous process chains between planning, execution, and use and enable coordinated bundling of all building information in a project database. By changing our processes towards a team-oriented planning method paradigms can be changed and mistakes can be corrected. “But therefore we must leave the defense, must try out the possibilities and talk together [1]”.

Die Planung, Fertigung und Montage in Stahlbauunternehmen ist von der modernen IT-Infrastruktur geprägt und bildet eine hochintegrierte Einheit. Die Anbindung an den gesamtheitlichen Lebenszyklus des Gebäudes ist im herkömmlichen, nach Leistungsphasen gegliederten Planungsablauf, nur begrenzt möglich. Mit Einführung der BIM-Methode hat der Stahlbau die Chance, sich in die Prozesskette einzubinden und die vielfältigen vorhandenen Erfahrungen in der digitalen Planung und Fertigung auf die gesamte Prozesskette auszuweiten.

Digital planning and production - benefit for steel construction contractors.
Design and construction of steel structures is a highly integrated process, using modern IT infrastructure throughout the process. However, the participation in the life cycle of the building is limited, due to the segmented project procurement. With the implementation of the BIM Methodology, steel construction gets the chance to merge into the process, enhancing project optimization efforts and leading to a better overall project delivery.

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Der Einsatz von digitalen Gebäudedatenmodellen während des Planungsprozesses bietet auf einfache Weise die Möglichkeit, durch Auslesen der geometrischen Daten ein dreidimensionales (3D) Berechnungsmodell für die Tragwerksplanung zu erstellen und einzusetzen. Dadurch steigt allerdings der Anteil von aufwändigen Berechnungen an komplexen Gesamtmodellen weiter an. Die beim Entwurf eines Tragwerks notwendigen Variantenuntersuchungen und Systemänderungen zur Optimierung des Tragsystems führen zu zahlreichen Neuberechnungen am Gesamtmodell und damit zu stark ansteigenden Komplexitäten und Rechenzeiten. Im vorliegenden Beitrag wird diesbezüglich eine baustatische Näherungsmethode auf Basis von Einflussfunktionen vorgestellt, mit der sich die Berechnung von Änderungen und Varianten bei 3D-Modellen mit wesentlich geringerem Aufwand durchführen lässt. Der Tragwerksplaner kann somit deren Auswirkungen schnell und einfach überblicken bzw. sofort beurteilen.
Darüber hinaus wird gezeigt, dass sich Einflussfunktionen generell sehr vorteilhaft in der computerorientierten Baustatik zur Optimierung von Tragsystemen und zum Aufzeigen von Lastpfaden bei Berechnungen an 3D-Modellen einsetzen lassen.

Rapid assessment of modifications and variations in complex structural systems (3D models) - New technique in structural engineering based on influence functions.
The use of building information models in the planning phase allows for a convenient and simple way to create three-dimensional models (3D) for structural analysis from the geometric data. A negative side-effect of 3D analysis though is that the number of time-consuming calculations increases with the complexity of a structure. In the different stages of the design process various modifications must be tested to find the optimal structural system. This requires numerous recalculations and thus leads to a significant increase in computational time. In this paper an approximate method of analysis based on a novel use of influence functions is presented, which allows to predict the effects of design modifications with significantly less computational effort.
In addition it is shown, that influence functions can be used very advantageously in computer-oriented structural analysis in order to optimize 3D models and to identify load paths.

Die Baubranche ist aufgrund zunehmender volatiler Märkte und steigender Anforderungen besonderen Wandlungsanforderungen ausgesetzt. Dies betrifft auch den Stahlbau. Wenn über Forschung und Entwicklung gesprochen wird, dann dürfen neben innovativen Bauprodukten und modernen Bemessungskonzepten Fertigung und Montage nicht vergessen werden. Insbesondere müssen die maschinelle Unterstützung in der Produktion intelligenter und flexibler gestaltet und manuelle Bautätigkeiten sicherer und zuverlässiger durchgeführt werden. Aus diesem Grund finden Entwicklungen in Automatisierung und Robotik immer häufiger Anwendung, wobei der Schwerpunkt zurzeit noch im Bereich der Vorfertigung liegt. Die Digitalisierung wird darüber hinaus unsere zukünftige Arbeitswelt nachhaltig beeinflussen und verändern. Diese und weitere Faktoren resultieren daher in der Forderung, neue technische Visionen zum Bauen und Produzieren der Zukunft zu entwickeln.

Robotic future - the potential for automation in steel.
Changing markets and rising architectural demands require a higher degree of flexibility in the construction sector. This holds also for steel construction. So when talking about research and development in steel construction, apart from innovative construction products and design concepts, we must not forget fabrication and erection having a big potential for improvements. In particular, production machinery should be improved in terms of intelligence and flexibility. Furthermore, manual tasks on site should be performed in a more reliable manner. Therefore, new developments of automatization and robotics, especially in the area of prefabrication, are being used to a growing degree. Moreover, digitalisation will alter the future of labour substantially. These and further factors require new technical visions of for future building and production.

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Das niederländische Unternehmen Kranendonk hat mit seiner vollautomatischen Fertigungsanlage “Beam Assembly Line” eine Roboteranlage entwickelt, welche Stahlträger nicht nur in Serienfertigung zusammenbaut, sondern auch Einzelfertigungen effizient und wirtschaftlich rentabel macht. Die selbstständige Fördermethode, eine intelligente Sensortechnik und 3D-Kameras gekoppelt mit einer Software, die nicht mehr programmiert werden muss, sorgen bei der Anlage für rasant schnelle, profimäßig zusammengebaute Stahlträger.

Manual welding is out - modern, fully automated steel fabrication.
The Dutch company Kranendonk has developed a fully automatic robotic production line with their “Beam Assembly Line”, which not only builds steel beams in serial production, but also makes single-part production efficient and economically profitable. The independent conveying method, intelligent sensor technology and 3D cameras, coupled with a software that no longer needs to be programmed, a rapid, high-quality assembly of steel beams.

In diesem Beitrag werden sowohl die Drucktragfähigkeiten von Labortests aus der einschlägigen Fachliteratur als auch die Ergebnisse einer numerischen Studie zum Tragverhalten von Winkelprofilen bei Druckbeanspruchung und realen Lagerungsbedingungen aufbereitet und vergleichend dargestellt. Den Schwerpunkt bilden dabei beidseits geschraubte Ausführungsformen. Die präsentierten Drucktragfähigkeiten werden außerdem mit den gültigen Normenregelungen für den Freileitungsbau sowie für den allgemeinen Stahlbau (Hochbau) verglichen. Das ausgearbeitete Beispiel am Ende des Beitrags ergänzt den Vergleich und kann als Hilfestellung für die Praxis dienen.

Load bearing capacity of angle profiles under compression with realistic boundary conditions.
In this paper the compression capacities of tests in literature are compared with results of a numerical study considering realistic boundary conditions. The main focus is on compression members with bolted connections on both ends. The presented compression capacities are also compared with design rules of different codes for transmission towers and steel structures (buildings). At the end of the article, an example shows the suggested design procedure in practice.

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Experimentelle Untersuchungen aus der Literatur zeigen, dass die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten mit Ausstanzversagen durch Querrisse im Betongurt vermindert wird. Bisher sind allerdings weder die hierbei auftretenden Tragmechanismen geklärt noch wird der Querrisseinfluss in den einschlägigen Bemessungsmodellen für Verbunddübelleisten berücksichtigt. Daher werden im vorliegenden Beitrag 38 Abscherversuche im gerissenen Beton vorgestellt, die neue Erkenntnisse über das Schubtragverhalten von Verbunddübelleisten mit Ausstanzversagen im gerissenen Beton liefern. Die Versuche wurden in einem neuartigen Versuchstand durchgeführt, der eine gezielte Untersuchung der Einflüsse Rissabstand und Rissbreite ermöglicht. Anhand der Versuchsergebnisse werden die auftretenden Tragmechanismen analysiert und die Phänomenologie des Ausstanzens im gerissenen Beton erläutert. Alle hier vorgestellten Untersuchungen wurden im Rahmen von [1] durchgeführt.

Pry-out of composite dowels in cracked concrete - experimental investigation.
Experimental investigations from the literature show that the shear capacity of composite dowels with pry-out failure is strongly affected by transverse concrete cracks. But so far, the internal load carrying mechanisms of composite dowels in cracked concrete are not clarified and existing shear capacity models do not account for concrete cracking. Hence, the present paper illustrates the results of 38 shear tests, providing novel insights regarding the pry-out failure of composite dowels in cracked concrete. The shear tests were performed in an innovative test setup allowing to investigate the impact of crack pattern (crack spacing) and crack width. Using the test results the present paper analyzes the occurrent load carrying mechanisms and illustrates the phenomenology of pry-out failure in cracked concrete. All investigations are part of [1].

Der vorwiegend druckbeanspruchte Bogen von Stabbogenbrücken (Langerscher Balken) ist meist in Stahl ausgeführt. Dies widerspricht dem Grundsatz, Beton bei Druckbeanspruchung und Stahl bei Zugbeanspruchung einzusetzen. Die einfache Montage der Stahlbögen gegenüber einem aufwändigen Lehrgerüst bei Beton, hohe Vorfertigung und ein geringes Montagegewicht gegenüber einem schweren Betonbogen sind Gründe für die Verwendung des Stahlbogens. Als Alternative zum Stahl- oder Betonbogen werden Vorschläge für einen Verbundbogen an “normalen” Stabbogenbrücken aufgezeigt. Dieser vereint, wie eine Verbundstütze, viele Vorteile der Stahl- und Stahlbetonbauweise.
Berechnungen zeigen, dass einbetonierte Walzprofile für Stabbögen üblicher Stützweite einsetzbar sind. Diese bieten wirtschaftliche Vorteile und das Walzprofil dient als Schalungsträger oder Schalung. Ausbetonierte Hohlprofile ermöglichen besonders schlanke Bögen und dienen ebenso als Schalung. Weiterhin sind mögliche Bogenfußpunkte angegeben und analysiert.
Stabbogenbrücken werden häufig auf einem Vormontageplatz montiert und anschließend in die Endlage verschoben. Hier bieten Verbundbögen Vorteile durch ein gegenüber reinen Stahlbögen leichteres Stahlskelett beim Verschub der Brücke.

Suggestions for the construction of composite arches at tied arch bridges.
The arches of tied arch bridges are predominantly under compressive loading and are most often constructed out of steel. This contradicts the basic engineering knowledge to use concrete for compressive loading and steel for tension loading. The simple assembly of steel arches compared to the time-consuming falsework for concrete arches, the large degree of prefabrication and a smaller self-weight compared to a heavy concrete arch are reasons for choosing to use a steel arch. As an alternative to steel or concrete arches, suggestions for composite arches on “normal” tied arch bridges are made. A composite tied arch combines, like a composite column, the advantages of steel and concrete construction.
Calculations show that rolled sections encased in concrete can be used as tied arches for common effective spans. Such arches have economic advantages and the rolled sections can be additionally used as formwork or formwork girder. Concrete filled hollow sections allow for particularly slender arches and the hollow section functions also as formwork. Furthermore, possible arch supports are specified and analyzed.
Tied arch bridges are often assembled at a preassembly area and subsequently launched into their end position. For such cases, composite arches have, when compared to pure steel arches, a lighter steel construction during the bridge launch.

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Eine der wesentlichsten Veränderungen der im Oktober 2015 erschienenen Neufassung der DIN EN 1993-1-4 findet sich im Anhang A “Werkstoffauswahl und Dauerhaftigkeit”. Im Gegensatz zur Vorgängerversion ist dieser Anhang jetzt normativ. Mit Hilfe eines Punktesystems, das die wichtigsten Einwirkungsparameter der relevanten Expositionsbedingungen berücksichtigt, wird eine Korrosionsbeständigkeitsklasse ermittelt, mit deren Hilfe man eine geeignete Legierung auswählen kann. Dieses Verfahren bietet eine zuverlässige Methode für Planer auch ohne spezielle Kenntnisse auf dem Gebiet der Korrosion bzw. der nichtrostenden Stähle. Die Arbeit geht auch auf Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten mit der bisher in Deutschland gültigen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3.6 ein.

Technical regulations for the selection of materials and durability for steel structures - Development and current status.
One of the most important changes of the revised DIN EN 1993-1-4 released in October 2015 can be found in the annex section A “Selection of materials and durability”. Contrary to the previous version this annex is now normative. By means of a point system considering different key variables that influence the selection of stainless steel alloys and combines values for each to give a total corrosion resistance factor suitable alloys can be selected. The annex aims to provide a methodology for use by designers with no specialist knowledge of either corrosion or stainless steels. The paper also discusses differences and similarities with the previous valid German national technical approval Z-30.3.6.

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Gleich zwei für Ingenieure interessante Ausstellungen präsentierte das Deutsche Architekturmuseum (DAM) um den Jahreswechsel 2016/17 in Frankfurt am Main. Eine der beiden widmete sich herausragenden Hochhäusern, die andere einem Team äußerst kreativer Planer, der dänischen Bjarke Ingels Group (BIG). Zwischen beiden Ausstellungen besteht - vielleicht nicht ganz zufällig - ein Zusammenhang.

Culture in engineering - BIG structures and best high-rises.
The Deutsche Architekturmuseum (DAM) presented two interesting exhibitions at the turn of the year 2016/17 in Frankfurt am Main. One of the two was about outstanding high-rise buildings, the other about a team of extremely creative planners - the Danish Bjarke Ingels Group (BIG). There is a connection between the two exhibitions - perhaps not quite accidentally.

Seit über 40 Jahren verbindet die Köhlbrandbrücke im ehemaligen Freihafen des Hamburger Hafens die Elbinsel Wilhelmsburg mit der Autobahn A7. Die Brückenkonstruktion nach einem Entwurf des Bauingenieurs Paul Boué und des Architekten Egon Jux überspannt einen 325 m breiten Arm der Südelbe, den sogenannten Köhlbrand. Dank ihrer 135 m hohen Pylone ist die Köhlbrandbrücke schon von Weitem sichtbar und gilt nach den 1970er Jahren als eines der Wahrzeichen der Hansestadt Hamburg. Mit 3 618 m ist die Brücke die zweitlängste Straßenbrücke Deutschlands (Bild 1).
Das Gesamtbauwerk umfasst zwei Rampenbrücken aus Spannbeton sowie die 520 m lange Strombrücke, die als Schrägseilbrücke in Stahl ausgeführt ist. 88 Stahlseile sind fächerförmig am äußeren Brückenkasten sowie an den Pylonen befestigt. Der Brückenträger besteht aus einem Stahlhohlkasten mit einer rund 17 m breiten Fahrbahnplatte.

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József Farkas verstorben
Ömer Bucak 70 Jahre

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