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The 2010 AISC Specification for Structural Steel Buildings has expanded its scope in chapter K “Design of HSS and Box Member Connections” to include a section K4 “Welds of Plates and Branches to Rectangular HSS”. This paper discusses the historical development of the effective weld properties and analyses the structural reliability of the provisions. Additionally, there is a discussion on recent changes in U.S. and Canadian specifications/ codes with regard to the limit states for fillet weld design and the acceptance/rejection of the (1.00 + 0.50 sin1.5) term. Finally, there is a discussion of the details of an experimental research programme being performed at the University of Toronto in collaboration with AISC to determine the weld effective length in RHS T-connections under branch in-plane bending moments. In conclusion, it is found that the inclusion of the (1.00 + 0.50 sin1.5) term for RHS gapped K-connections as well as T- and X-connections, based on the limit state of shear failure along the effective throat of the weld, may be unsafe for fillet weld design when used in conjunction with the current effective weld length rules.

Wellblechsilos gehören zu den häufigsten Lagerbauwerken für landwirtschaftliche Schüttgüter. Die Berechnung und Konstruktion solcher Silos und zugehöriger Bauteile erfolgt auf der Grundlage von DIN 18914:1985-09. Die Norm hat sich in großen Teil en seit Einführung vor 20 Jahren bewährt. Die Praxis im Umgang mit der Norm zeigt aber auch, daß eine teilweise Verbesserung und Aktualisierung der Vorschriften erforderlich ist. Letztere ist insbesondere im Hinblick auf die stattgefundene Weiterentwicklung der Silokonstruktionen und der Normung auf europäischer einschließlich nationaler Ebene sowie hinsichtlich der heutigen Möglichkeiten elektronischer Berechnungen notwendig.

Über die Ausbreitung von Wellen und Erschütterungen sowohl in einer elastischen homogenen Schicht als auch im homogenen Halbraum. Das System der elastischen Schicht wird in einem finite-Elemente-Modell abgebildet und der zeitliche Verschiebungsverlauf bei Impulserregung wird mit Hilfe der Diskreten Laplace-Transformation aus den Ergebnissen der FE-Berechnungen bestimmt.

Die Schutzwirkung von bewehrten Feinbetonpaneelen bei dynamischen Einwirkungen bereits im Bemessungsprozess ausreichend genau einzuschätzen, ist eine Aufgabe von hoher Bedeutung und Aktualität. Ziel dieses Beitrages ist die analytische Beschreibung der Wellenausbreitung in einem solchen Bauteil, welches mit Stahlfasergelegen verstärkt ist. Das analytische Modell kann entsprechende experimentelle Untersuchungen begleiten und darüber hinaus an numerische Methoden gekoppelt werden. Es ist damit geeignet, die (Weiter-)Entwicklung von Regelwerken zur Bemessung von Feinbetonpaneelen unter stoßartigen Einwirkungen aktiv zu begleiten. In einem ersten Schritt der Modellbildung erfolgt eine Beschränkung auf die Behandlung von Scherwellen. Ausgangspunkt ist ein mechanisches Modell, welches die einzelnen Bewehrungselemente einschließlich des Übergangsbereichs zur homogenen Feinbetonmatrix separat abbildet. Die hierdurch entstehenden Differentialgleichungen werden anschließend analytisch gelöst. Den im Bauwesen inhärenten Abweichungen vom geplanten Soll-Zustand wird beispielhaft dadurch Rechnung getragen, dass die Dicke dieses Übergangsbereichs als Zufallsgröße modelliert wird. Die sich hierdurch ergebenden Auswirkungen auf die Wellenausbreitung werden anschließend aufgezeigt und bewertet.

Wave propagation within panels made of FRC
Properly estimating the protective effect of slender walls made of fine-grained concrete under dynamic loading is a major task in civil engineering. The aim of this contribution is to analytically describe the wave propagation in such a structural element reinforced with steel fibres. The analytical model may be an addendum to experimental studies and can be coupled to numerical methods. In a first step of modelling shear waves are dealt with. Within the mechanical model every reinforcement element is treated as a single inclusion surrounded by a so-called interphase embedded in a homogeneous matrix of fine-grained concrete. The differential equations resulting from this mechanical model are then solved analytically. In civil engineering praxis structural elements produced on-site regularly differ from the intended configuration. These deviances are exemplarily taken into account by modelling the thicknesses of the interphases surrounding the reinforcement elements as random variables. The consequences of this consideration to the wave propagation are presented and evaluated.

Für die Ermittlung von Wellen- und Strömungslasten auf Offshore-Gründungskonstruktionen wird häufig die Morison-Gleichung verwendet. Diffraktionseffekte und vertikale Kraftanteile werden von ihr nicht berücksichtigt. Dass dies nicht nur an hydrodynamisch kompakten Gründungsstrukturen zu unsicheren Ergebnissen führen kann, wird durch Vergleichsrechnungen nach Morison sowie mittels CFD-Methoden an einer Schwergewichtsgründung gezeigt. Für möglichst realistische Wellenzüge werden hierzu maßgebende Wellenparameter aus langjährigen Messzeitreihen bestimmt und in vergleichenden hydrodynamischen Analysen angesetzt. An definierten Punkten der Struktur werden die resultierenden Schubkräfte und Momente beider Verfahren für eine häufig auftretende Welle moderater Abmessungen und eine Extremwelle verglichen. Hierbei werden auch bei im Verhältnis zur Struktur sehr großen Wellen Effekte bei der Umströmung aufgezeigt, welche zu einer signifikanten Erhöhung der Beanspruchung führen. In einer alleinigen Berechnung nach Morison werden diese Effekte nicht detektiert.

Wave loads on hydrodynamically compact concrete structures for offshore wind turbines
Frequently the Morison equation is used to determine wave and current loads on offshore foundations. This approach does not consider diffraction effects and vertical load components. It is demonstrated that it may lead to uncertain results not only for hydrodynamically compact foundation structures by comparative calculations according to Morison equation and CFD methods on a gravity base foundation. Characteristic wave parameters are determined from long measurement time series for realistic wave trains. They are recognized in the comparative calculations. The shear forces and moments resulting from a frequently occurring and an extreme wave are compared for both methods at defined points of the structure. Flow effects which lead to significantly increasing loads can be detected even for very large waves in relation to the structure. These effects are not detected in calculations according to Morison equation.

Mehrere tausend Windanlagen werden für die Realisierung der politischen Ziele bezüglich der Nutzung von Offshore Windenergieanlagen (OWEA) als erneuerbare Energieform benötigt. Für die Serienproduktion lässt sich eine Struktur möglichst wirtschaftlich entwerfen, je genauer die Lastmodellierung die realen Einwirkungen abbildet; dabei sind die Lastannahmen für brechende Wellen auf Grund ihrer komplexen Geometrie mit diversen Unsicherheiten verbunden, weshalb im Forschungsprojekt “GIGAWIND alpha ventus - TP 1” innerhalb des Forschungsverbundes “Research at Alpha VEntus” (RAVE) u.a. Forschungsschwerpunkten auch brechende Wellen an Gründungsstrukturen untersucht wurden. Hierfür wurden im “Großen Wellenkanal” am Forschungszentrum Küste (FZK, Hannover) Modellversuche an einem Tripod im Maßstab 1:12 durchgeführt. An der Gründungsstruktur wurde unter anderem die räumliche und zeitliche Druckbelastung infolge brechender Wellen erfasst. Im Anschluss wurde mit der Datengrundlage ein dreidimensionales numerisches Strömungsmodell erstellt, das neben der Belastungsanalyse auch zusätzliche Erkenntnisse über die Wellenkinematik und die hydrodynamische Umströmung der zylinderartigen Struktur liefert.
In dem folgenden Artikel werden Ergebnisse der physikalischen und numerischen Modelle beschrieben und einander gegenüber gestellt. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit dem Lastansatz nach DIN EN 61400-3 für die Auslegung von Offshore Windenergieanlagen.

Breaking Wave Impact on Offshore Tripod Structures - Comparison of large scale Experiments, CFD Simulations, and DIN Recommended Practice
Coastal and near shore areas offer a large potential for offshore wind energy production due to strong and steady wind conditions. Thousands of offshore wind energy converters are projected for mass production within the next years. Detailed understanding of the extreme, dynamic wave loads on offshore structures is essential for an efficient design. The impact on structures is a complex process and further studies are required for more detailed load assessments, which is why breaking wave loads were investigated by the research project “GIGAWIND alpha ventus - Subproject 1” within the network “Research at Alpha VEntus” (RAVE). Large scale laboratory tests (1:12) with breaking waves have been carried out at the Large Wave Flume of the “Forschungszentrum Küste” (FZK, Hanover) to reveal more detailed insights on the impact area, duration and development of the wave induced momentum, and intensity of pressures. In addition, local pressures calculated by a three-dimensional numerical impact simulation are compared to the Large Wave Flume experiments. Slamming coefficients have been derived from the physical model tests and CFD simulations for the comparison to load calculations based on guidelines.

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Die Idee, Träger mit profiliertem Steg herzustellen, ist nicht neu. Die Schwierigkeit lag bisher jedoch darin, daß bei konventioneller Fertigung solcher Träger der Kostenvorteil aus der Gewichtsersparnis durch den erhöhten Fertigungsaufwand wieder verloren ging. Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Anwendung liegt daher in der Entwicklung einer automatisierten Fertigung der Träger.

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Am 15. Oktober 2010 wurden in der Oströhre zwischen Sedrun und Faido die letzten Meter des 57 km langen Basistunnels der Gotthardstrecke durchbrochen. Der Anlass wurde als Großereignis gefeiert und von zahlreichen TV- und Radiostationen weltweit übertragen: An diesem Tag wurde der längste Tunnel der Welt durchschlagen. Der Süden und der Norden des Alpenkamms rücken einander näher, und die Verbindungen ins Land, wo die Zitronen blühen, werden kürzer, die Zusammenarbeit in Handel und Wirtschaft einfacher. Ein Wunderwerk, wie auch schon geschrieben wurde, ist der Gotthard-Basistunnel nicht: Für Wissenschaft, Ingenieurwesen und Handwerk ist er das Ergebnis einer stetigen Arbeit, einer aufwendigen Vorbereitung und Planung, eines enormen Aufwands an Material und Maschinen. Kurz und gut: eine ultrateure Investition für europäische direkte und leistungsfähige Verkehrsverbindungen durch die Zentralalpen der Schweiz. Zweifellos ist es ein Pionierwerk der Bergbau- und Eisenbahntechnik, aber nur ein kleiner, unbedeutender “Kratzer” in der Geologie und Tektonik dieses Gebirgsmassivs. Dank dieser gewaltigen Untertagbauten bleiben die Naturschönheit der Alpen, unsere Umwelt und Lebensqualität bewahrt. Vom Gotthard, Kurzbezeichnung für Sankt Gotthard oder San Gottardo, fließt das Wasser in die vier Himmelsrichtungen und verbindet die Alpen mit bedeutenden abendländischen Kulturkreisen. Der Berg verdankt seinen Namen dem heiligen Gotthard (Godehard), dem deutschen Bischof von Hildesheim (10./11. Jh.). Er soll auf dem Gotthardpass ein Wunder vollbracht haben, weshalb ihm zu Ehren ein Hospiz errichtet wurde.