Herrn Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Begründet in der Einführung neuartiger Schweißverfahren sowie schweißgeeigneter Stahlsorten kam es in der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts zu einer rasanten Entwicklung neuer Bau- und Konstruktionsweisen im Stahlbrückenbau. Insbesondere im Zuge der Entwicklung der orthotropen Fahrbahnplatte sowie der Ausführung zunehmend komplexer Knotenpunkte in der Form hoch tragfähiger Schweißkonstruktionen wurden die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Ermüdungssicherheit in Verbindung mit stetig steigenden Verkehrsbeanspruchungen anfänglich unterschätzt. Daher existiert eine große Anzahl an nicht ausreichend ermüdungssicher konstruierten Stahlbrücken, deren Standsicherheit und Zukunftsfähigkeit auch im Hinblick auf ein ressourcenoptimiertes Erhaltungsmanagement zu bewerten sind. Am Beispiel einer Stabbogenbrücke mit abgehängter orthotroper Fahrbahn werden unterschiedliche Methoden zur Bewertung der Ermüdungssicherheit bestehender Stahlbrücken aufgezeigt und insbesondere im Hinblick auf deren praktische Anwendbarkeit im Zuge einer Brückennachrechnung diskutiert.

Fatigue assessment of existing steel bridges - discussed on basis of the Franz-Josef-Strauß-Bridge in Passau
Due to the introduction of new welding methods and weldable steel grades, a rapid development of new building and construction methods in steel bridge construction took place in the second half of the last century. Especially in the course of the development of the orthotropic roadway slab as well as the execution of highly utilized welded joints, the resulting effects on fatigue resistance in connection with steadily increasing traffic loads were initially underestimated. For this reason, there is a large number of steel bridges that are not sufficiently fatigue-resistant and whose stability and future viability must also be evaluated with regard to resource-optimised maintenance management. Using the example of a tied arch bridge with a suspended orthotropic deck, different methods for evaluating the fatigue resistance of existing steel bridges are presented and discussed. Special emphasis is put on practical applicability in the course of a bridge reassessment.

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Der Beitrag gibt einen Überblick über einen Teil der Ergebnisse eines DASt/IGF-Forschungsvorhabens, das sich mit der Weiterentwicklung und Spezifizierung der Ermüdungsnachweise für Straßen- und Eisenbahnbrücken aus Stahl beschäftigt hat. Anlass zu diesem Forschungsvorhaben waren die Erfahrungen der Ingenieurbüros und Stahlbaufirmen im Umgang mit den DIN-Fachberichten, die im Wesentlichen die Anwendung der neuen europäischen Normen im Brückenbau seit 2003 ermöglichen. Dabei zeigte sich, dass die neuen Regeln teilweise zu einem größeren Fertigungs- und Materialaufwand führen, der auf das neue Bemessungskonzept für den Ermüdungsnachweis zurückzuführen ist. Das Forschungsvorhaben sollte durch die Klärung einer Reihe von Fragestellungen zur Ermüdungsbeanspruchung, zur Ermüdungsfestigkeit von im Brückenbau relevanten Kerbdetails wie das hier behandelte Konstruktionsdetail der Lagerplatte und zum Nachweiskonzept mögliche Vereinfachungen aufzeigen und zu einer Verbesserung der augenblicklichen Situation beitragen.

Contribution on fatigue assessment of steel bridges according to Eurocode.
This article gives an overview about a part of the results of a DASt/IGF-Research project dealing with the evolution and the specification of the fatigue assessment for highway and railway steel bridges. This project was initiated through the experiences of the consulting offices and steel companies when applying the DIN-Fachberichte that have allowed for the application of the new European rules in bridge design since 2003. It turned out that the new rules cause higher fabrication and material expenses that can be mainly attributed to the new fatigue design approach. The research project was supposed to reveal possibilities for simplification and to improve the today’s situation by answering a couple of questions on the fatigue actions, on the fatigue resistance of typical bridge-related constructional details (as the presented bearing plate) and on the assessment approach.

Vorhandene Spannungskategorisierungen unterteilen mechanische Lastspannungen hinreichend genau in primäre Spannungen, sekundäre Spannungen und Spannungsspitzen, mit jeweils unterschiedlichen zulässigen Grenzwerten. Hingegen werden thermisch-verursachte Spannungen nur als solche aus behinderter Wärmedehnung aufgeführt und als Sekundärspannungen bzw. als Spannungsspitzen eingeordnet. Ergänzend zu dieser Klassifizierung werden im Aufsatz dual zu mechanischen Primärspannungen - durch von außen einwirkende Kraftgrößen - primäre thermische Spannungen (thermomechanische Spannungen) - durch von außen einfließende instationäre Wärmeströme - berechnet und korrekt klassifiziert. Der Aufsatz weist dabei auf beobachtete Tragwerksschäden durch falsche Klassifizierung thermomechanischer Spannungen hin.

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Das Stadion 974 in Doha ist ein modulares Bauwerk, das vollständig rückgebaut und wiederverwendet werden kann. Wie die Waren eines Lagers sind 974 reguläre Schiffscontainer in eine Stahlkonstruktion eingeschoben, die einem großen Hochregallager gleicht. Die Container beinhalten alle Funktionen einer modernen Arena - von Haustechnikzentrale über Sanitäreinrichtungen bis hin zu Aufenthaltsräumen, Logen und Kiosken. Auch die Stahlkonstruktion ist mit reversiblen Verbindungen, standardisierten Elementen und transportfähigen Bauteilen vollständig modular und wiederverwendbar konzipiert. Als mögliche Optionen zur Wiederverwendung wurden in der Planung neben der Nutzung des ganzen Stadions auch weitere Konfigurationen berücksichtigt. So können einzelne Teile der Konstruktion als freistehende Tribünen oder runde Arenen wiederverwendet werden. Ermöglicht wird dies durch die standardisierten Elemente und Verbindungen sowie die globale modulare Geometrie, bei der verschiedene Anordnungen bereits berücksichtigt wurden. Mit dem Stadion 974 im Bezirk Ras Abu Aboud der katarischen Hauptstadt Doha wird das Konzept eines vollständig demontierbaren, transportierfähigen und wiederverwendbaren Stadions nun erstmals realisiert.

Stadium 974: modular design for dismantling and reuse
Stadium 974 in Doha is a completely modular structure that can be easily dismantled and reused. Like the goods in a warehouse, 974 regular shipping containers are inserted into a steel structure that resembles a large high-bay warehouse. The containers include all the functions of a modern arena - from the building services center and sanitary facilities to lounges, boxes and kiosks. The steel structure is designed to be fully modular and reusable, with removable connections, standardized elements, and transportable components. In addition to the use of the entire stadium, smaller configurations are considered as possible options for its reuse. Individual parts of the structure can be used as free-standing stands or circular arenas thanks to the standardized elements and connections, as well as the global modular geometry, in which such possibilities have already been taken into account. With Stadium 974 in the Ras Abu Aboud district of the Qatari capital Doha, the concept of a completely demountable, transportable, and reusable stadium is now being realized for the first time.

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Für die Berechnung von Grundwasser-Absenkungen werden mehrere Themen erläutert, die über die grundlegenden Formeln nach Herth/Arndts hinausgehen. Insbesondere für den Fall von Pumpmengen größer als die erforderliche Menge ergeben sich bei Verwendung der Standardformeln im Normalfall unrealistische Wassertiefen.

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Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Bei der Beurteilung der Sicherheit bestehender Konstruktionen aus Flussstahl und der Entscheidung über notwendige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen ist der Nachweis ausreichender Werkstoffzähigkeit von wesentlicher Bedeutung. Die in DIN EN 1993-1-10 [1] geregelten Nachweise wurden auf der Grundlage umfangreicher bruchmechanischer Untersuchungen entwickelt. Die Festlegung zulässiger Erzeugnisdicken für bestimmte Stahlsorten und Gütegruppen wurde für Schweißkonstruktionen aus Stählen nach DIN EN 10025 mit überwiegend hohen Zähigkeitswerten abgeleitet und in [1] tabelliert. Das vereinfachte Verfahren ist für alte Flussstahlkonstruktionen mit Lochschwächungen durch Niet- und Schraubenverbindungen nicht geeignet. In diesem Beitrag werden experimentelle und rechnerische Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten gelochter Bauteile aus alten Flussstählen vorgestellt, die im Rahmen verschiedener Forschungsvorhaben am Institut für Stahl- und Holzbau der TU Dresden und dessen Kooperationspartner durchgeführt wurden (s. z. B. [2]). Wesentlicher Bestandteil des Teil 1 sind die umfangreichen Werkstoffanalysen zur Ermittlung der bruchmechanischen Zähigkeit im spröd-duktilen Übergangsbereich nach dem Master-Curve-Konzept. Die Auswertungen belegen, dass in Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens unterschiedliche Werkstoffgüten definiert werden können. Außerdem werden die neu gewonnenen Ergebnisse denen aus früheren Untersuchungen gegenübergestellt und existierende Korrelationen zur Kerbschlagzähigkeit in Bezug auf ihre Eignung für alte Baustähle geprüft.

About brittle fracture of old mild steels - Part 1: Existing assessment methods and fracture toughness of mild steels.
In the safety assessment of old mild steel structures the verification of sufficient material toughness is important for the decision on necessary repair and reinforcement measures. Based on extensive fracture mechanics investigations the assessment methods in DIN EN 1993-1-10 [1] were developed. The determination of permissible element thickness for certain steel grades was derived and tabulated for welded structures made of steels according to DIN EN 10025 with predominantly high toughness's. This simplified method is not suitable for mild steel structures with holes for riveted or bolted joints. In this article, experimental, analytical and numerical studies of the brittle fracture behavior of structures with holes made of old mild steel are presented. The results were carried out through various research projects at the Institut für Stahl- und Holzbau at the TU Dresden and its cooperation partners (see e. g. [2]). Extensive material analyses to determine the fracture toughness in the brittle-ductile transition region according to the Master Curve concept are the main topic of part 1 of this article. The evaluations confirm that different grades of steel can be defined depending on the manufacturing process. Additionally, the newly obtained results will be compared to those from previous studies and existing correlations of impact and fracture toughness are checked for their suitability for old mild steels.

Für die Berechnung eines Stabes mit allgemeinem 3-Blech-Querschnitt (Steg vertikal, Gurte horizontal) unter Normalkraft, doppelter Biegung und Wölbkrafttorsion werden fertige Formeln angegeben. Als Bezugsachsen werden die vertikale Stegachse und die horizontale Achse in Stegmitte verwendet. Damit entfällt die Bestimmung von Schwerpunkt und Lage der Hauptachsen. Kenntnisse über die Theorie der Wölbkrafttorsion sind nicht erforderlich. Wölbwiderstand und Lage des Schubmittelpunktes werden im Verlauf der Rechnung erhalten. Die dargestellte Theorie wird sowohl für die Biegung als auch die Torsion mit Hilfe der (lagerungsunabhängigen) Übertragungsbeziehungen formuliert. Die Bestimmung der erforderlichen Anfangswerte wird für drei Stablagerungsfälle explizit angegeben. Es können alle interessierenden Schnittgrößen, Verschiebungsgrößen und Spannungen berechnet werden. Drei Zahlenbeispiele erläutern das Vorgehen.

Die rund 430 m lange gläserne Bahnsteighalle des neuen Hauptbahnhofes von Berlin überdacht mit max. 66 m Spannweite in einem Schwung sämtliche Gleise. Das filigrane Schalentragwerk wird von Bindern ausgesteift, deren umschlingende Seilverspannung der Momentenlinie aus ständigen Lasten angepaßt ist und den korbbogenförmigen Binder zur Stützlinie macht. Dieser Beitrag beschreibt den Tragwerksentwurf, das Tragverhalten wie auch ausgewählte statische Besonderheiten.

Der Artikel beschreibt ein Problem, welches vom Autor in den letzten Jahren in verschiedenen Projekten zur Festlegung von charakteristischen bzw. Bemessungseinwirkungen für Bauwerke beobachtet wurde. In all diesen Projekten zeigte sich, dass trotz umfangreicher Forschungsarbeiten keine Verringerung der Unsicherheit bei der Festlegung der Einwirkungsseite erzielt werden konnte, im Gegenteil, die Unsicherheit erhöhte sich. Dies ist nicht so sehr ein Ergebnis der statistischen Auswertung der vorliegenden Daten als vielmehr der Qualität der Daten. Gerade die Einbindung von historischen Daten, die eine Verringerung der Unsicherheit durch die Verlängerung der Zeitreihen bewirken soll, führt häufig zu einer Erhöhung der Unsicherheit. Zusätzlich verringert sich die zeitliche Gültigkeit der Ergebnisse, da die in den letzten Jahren regelmäßig neu gewonnenen Erkenntnisse über historische Daten signifikante Auswirkungen auf die Bemessungseinwirkungen haben können. Damit wird zum einen die Bemessung von Bauwerken für eine Lebensdauer von 100 Jahren infrage gestellt und zum anderen die Anwendung der Probabilistik zunehmend kritisch gesehen, denn dieses Verfahren müsste eben auch die sich regelmäßig verändernde epistemische Unsicherheit nachhaltig erfassen.

The uncertainty of the estimation of natural life loads
This paper discusses a problem, which arose during some projects in the last years regarding the definition of characteristic and design loads for structures. As a result of several projects, which used sophisticated methods, we have to face the fact, that the uncertainty of the definition of the natural loadings is not decreasing, but increasing. This fact is heavily related to the extension of data series using historical data with their limited quality. Even further, the time validity of the estimated loadings suffers a shorter lifetime, since new results from research projects dealing with historical data coming up in an increasing frequency and may yield to significant changes of the loading values. This questions the design lifetime of structures in the region of 100 years and even further, the applicability of probabilistic as a method for the evaluation of the structural safety, if this method does not sustainably consider the permanently changing epistemic uncertainty.

Eine begehbare gläserne Brückenkonstruktion ist der weltweit erste Prototyp für Brückenbauwerke aus kaltgebogenem Glas. Der kaltverformte transparente Werkstoff, ein komplexes räumliches und steifigkeitsabhängiges Tragverhalten sowie ein umfassender Einsatz von Klebeverbindungen sind die besonderen Kennzeichen der seele Glasbrücke. Das spektakuläre transparente Experiment ist das Ergebnis einer Kooperation zwischen seele GmbH, dem IBK Forschung und Entwicklung der Universität Stuttgart und Engelsmann Peters Beratende Ingenieure GmbH. Der Beitrag beschreibt das Entwurfskonzept und die Tragwerksplanung sowie Fertigung und Montage der gläsernen Brücke.

seele glassbridge: a glass bridge structure made from cold bentglass
An accessible glass bridge is the world-wide first prototype for bridge structures made from cold bent glass. The cold bent material, an ambitious structural concept and the comprehensive use of bonded joints are the particular characteristics of this glass bridge. The spectacular transparent experiment is the result of a cooperation between seele GmbH, IBK Forschung und Entwicklung of Stuttgart University and Engelsmann Peters Beratende Ingenieure GmbH. This article describes the structural design concept and the structural design process as well as the fabrication of the glass bridge.

Eine Berechnung des Oberflächenabriebs an angeströmten Betonoberflächen im Wasserbau wird bisher in der Regel nicht vorgenommen. Dabei ist bekannt, dass an Bauwerken des konstruktiven Wasserbaus oder auch des Siedlungswasserbaus regelmäßig Schäden durch Oberflächenverschleiß beobachtet und dokumentiert werden. Das im Beitrag beschriebene Verfahren erlaubt eine Abschätzung des Oberflächenabtrags von neuem Beton in Abhängigkeit der vorhandenen Druckfestigkeit sowie der Abrasionsbeanspruchungszeit und der einwirkenden kinetischen Energie, denen die Betonoberfläche ausgesetzt ist. Hierbei spielen sowohl der Anströmwinkel auf die Betonoberfläche als auch die auftretenden Fließgeschwindigkeiten und der damit einhergehende Feststofftransport in natürlichen Gewässern eine maßgebliche Rolle.

Für den Bau einer Eisenbahnbrücke über den Rhein oberhalb von Mainz richtete die Nürnberger Maschinenfabrik Klett & Co. 1860 eine Baustelle auf der "Mainspitze" ein, aus der in den folgenden Jahren die Brückenbauwerkstatt Gustavsburg entstand. Nach Heinrich Gerber (1832 - 1912) und Anton Rieppel (1852 - 1926) war Max Carstanjen von 1901 bis 1923 Leiter dieses bedeutenden Werkes, das später zur MAN gehörte. In Planung und Bauvorbereitung von Brücken und Stahlhochbauten im In- und Ausland hat er dort Hervorragendes geleistet (z. B. Schwebebahn Wuppertal, Straßenbrücke Worms, Festhalle Frankfurt/M). Sein besonderes Interesse galt aber der theoretischen und praktischen Bearbeitung von Fragen der Wasserbewegung und der Stauregulierung von Flüssen, wofür er das Walzenwehr entwickelte, sowie den verschiedenen Bauarten von Schiffshebewerken.