Stahlbau Quiz:
Stahlbau Quiz 2020 - Wer weiß es noch?

Aktuelles:
Deutsche Bahn hat DBS 918005 aktualisiert
Ausgepackt! Die Neue Nationalgalerie erstrahlt in altem Glanz

Wettbewerbe:
Oodi Central Library in Helsinki gewinnt Detail Preis 2020
Videos zum Deutschen Ingenieurbaupreis 2020 verfügbar

Tagungen & Veranstaltungen:
International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures 2022 in Aveiro, Portugal
Structural member stability in the second generation of Eurocode 3
STCO Online-Live-Seminar #2 mit Prof. Knobloch, Prof. Kuhlmann, Prof. Taras

Rezension:
Brücken und Tunnel der Bundesfernstraßen 2020
Seeßelbergs Klassiker “Kranbahnen” in 6. Auflage erschienen

Einen Besuch wert:
Landmarke Lausitzer Seenland

IFBS news:
IFBS-Factsheet zur Kennzeichnung im Metallleichtbau aktualisiert
Neues IFBS-Factsheet zur EU-Bauproduktenverordnung

ÖSTV News:
Neue ÖSTV-Richtline Befestigungstechnik - Dübeltechnik

SZS steel news:
Schweizer steelday+ am 7. Oktober 2021 im Stadion Wankdorf Bern

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Approach to the alpha ventus offshore wind farm. The support structures are exposed to extreme fatigue loads. © Leibniz University Hannover, Institute for Steel Construction (s. article p. 74 ff.).

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This article provides an overview of the various support structures for offshore wind turbines and addresses the challenges that arise for the different design variants. First of all, the existing types of support structures are explained and their benefits and shortcomings discussed. Following that, the focus is on material fatigue and its analysis, which is of great importance due to the cyclic loading on the structures. A central topic of this article is the experimental evaluation of fatigue strength using large-scale test setups and state-of-the-art measurement methods. Critical and complex design details such as welds for extremely thick plates, tubular joints, grouted connections, large HV bolts and ring flanges are investigated to improve methods of analysis. Further, the new series of German standards (DIN 18088) for support structures for wind energy turbines and platforms is addressed. Finally, these topics are summarized and the importance of offshore wind energy for the transition to cleaner energy is emphasized.

The research into an innovative steel-concrete-steel composite (SCSC) plate presented here is being carried out in the Steel Structures Research Unit of the Institute of Structural Engineering at TU Wien. The aim of the research is to use the SCSC plate for single-track, short-span railway bridges in Austria. The SCSC plate is designed to be a loadbearing structure in the transverse direction, transferring the loads to the main steel girders of the bridge cross-section. An engineering model will be presented in this paper to reproduce the results of the ABAQUS finite element analysis software [1]. Using this simple framework model, which includes springs, it is possible to consider cyclic loading and inelastic slip, too. This results in an increase in the global vertical displacements and a change to the internal forces, which are discussed in the paper.

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Different post-weld treatment methods have been developed to enhance the fatigue strength of welded steel structures and extend the service lives of their components. High-frequency mechanical impact (HFMI) treatment and tungsten inert gas (TIG) remelting are two methods that have attracted considerable interest in recent decades. This paper presents the results of a study of fatigue life extension for pre-fatigued welded steel details which can be achieved using HFMI treatment and TIG remelting. More than 250 fatigue test results were collected - including different details such as butt welds, longitudinal attachments, transverse attachments and cover plate attachments. HFMI treatment was found to extend the life considerably when the specimens treated were free from cracks or when existing cracks were < 2.25 mm deep. TIG remelting could extend fatigue lives even with cracks > 4 mm deep. In comparison to TIG remelting, HFMI treatment results in a longer fatigue life extension for pre-fatigued details, provided existing cracks are < 2.25 mm deep. Regarding TIG remelting, the depth of possible remaining cracks was found to be a substantial parameter when assessing the degree of life extension.

This study presents a numerical investigation into the cyclic performance of skewed special moment frame (SMF) connections that include composite concrete slabs. The study uses advanced finite element simulations to investigate the behaviour of shallow (W14×), medium (W24×) and deep (W33×) steel column sections with three levels of beam skew (10, 20 and 30 degrees) for both bare-steel and composite (steel-concrete) construction. To account for complex torsional boundary conditions that may affect the skewed connection response, prequalification-type analyses were conducted considering the middle storey of a three-storey, two-way moment frame configuration. In the analyses, all skewed configurations achieved at least 0.04 rad of connection rotation during the cyclic loading protocol prior to a 20 % reduction in moment capacity. When a composite concrete slab was added, column twisting and column flange yielding increased at large skew angles (30 degrees) during positive moment cycles.

This article presents a comprehensive review of the state of the art in composite cold-formed steel flooring research over the past couple of years. The most relevant and significant literature references were reviewed to provide some insights into trends and developments in composite cold-formed steel floors. Advantages of this type of composite flooring system are also highlighted. A broad description of mainly two types of composite floor - mainly consisting of cold-formed steel and concrete, and cold-formed steel and timber-based floorboards - are outlined in this study. The experimental and numerical investigations that have been carried out worldwide are likewise discussed in the paper. The most important aspects covered are shear connection behaviour and the flexural and dynamic behaviour of the floors. There is also a brief description of fire testing.

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This paper investigates the design of steel-concrete composite beams, with an emphasis on the shear connectors as specified in Eurocode 4-1. A structural safety inaccuracy is identified and analysed. Improvements for the future design code are proposed.

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ECCS News: News from Europe
In memoriam
PHD-THESIS: Design of cast steel components under cyclic loading

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Zum Titelbild:
Mehr Raum für das kulturelle Leben der Stadt schuf ein Anfang dieses Jahres fertiggestelltes Projekt der “InnovationCity Bottrop”. Der Entwurf für die Erweiterungsbauten stammt vom Architekturbüro Heinrich Böll, Essen. Die Holzbauarbeiten übernahm die Burdiek Zimmerei und Holzbau GmbH, Damme. Aus Holz und Glas entstanden ein neues Foyer sowie ein Forum für das Kulturzentrum August Everding, siehe Meldung S. 202 (© Foto: DEUTSCHE ROCKWOOL GmbH & Co. KG).

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Natürliche Belüftung kann zur Aufrechterhaltung des thermischen Komforts während der Sommerperioden beitragen. In Simulationsmodellen für die Analyse des thermischen Komforts wird das mit der natürlichen Belüftung verbundene Bewohnerverhalten häufig durch die Definition von Belüftungsregelsätzen einbezogen. Beispielsweise werden Fenster geöffnet, wenn die Raumtemperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, während gleichzeitig die Außentemperaturen unter einem Schwellenwert bleiben. Solche Regeln sind in Bauvorschriften, wie z. B. DIN 4108-2, enthalten. Diese Regeln wurden bislang jedoch im Hinblick auf Simulationsprogramme mit Integrationsmethoden mit fester Schrittzeit festgelegt, wobei oft stündliche Schrittweiten verwendet werden. Es ist jedoch allgemein nicht möglich, diese Regeln direkt in numerische Lösungsverfahren mit fehlergesteuerter adaptiver Zeitschrittanpassung (z. B. in THERAKLES, DELPHIN, COMSOL, MODELICA-Lösern etc.) zu übernehmen. Der Artikel erörtert Strategien und Modellvarianten, die mit solchen modernen Integrationsverfahren arbeiten und diskutiert neue Modellparameter, wie die Verzögerung oder die Totbandregelung. Die Auswirkungen dieser Parameterwahl werden anhand von Sensitivitätsstudien unter Verwendung des thermischen Raummodells THERAKLES veranschaulicht.

Thermal comfort: standard compliant modelling of natural ventilation in adaptive time step solvers
Natural ventilation can help maintain thermal comfort during summer periods. In simulation models for thermal comfort analysis, occupant behaviour related to natural ventilation is often included through definition of ventilation rule sets, included in building codes such as DIN 4108-2. For example, windows are opened when room temperature exceeds a given limit while at the same time outside temperatures remain below a threshold. However, these rules were so far defined with respect to fixed step time integration methods. Straight-forward implementation of such rules in error controlled adaptive time step integration solvers (e.g. included in THERAKLES, DELPHIN, COMSOL, MODELICA-solvers etc.) fails. The article discusses strategies and model variants that work with such modern solvers and discusses new model parameters such as the delay time or dead-band size. The impact of these parameter choices is illustrated with sensitivity studies using the thermal room model THERAKLES.

Das Nutzerverhalten kann eine große Diskrepanz zwischen errechnetem Energiebedarf und tatsächlichem Energieverbrauch von Gebäuden bewirken. Dabei hat sich im Rahmen eines von der Forschungsinitiative Zukunft Bau geförderten Projekts die Raumsolltemperatur als größter Einflussfaktor herausgestellt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde hier untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Lüftungsstrategien auf den Energiebedarf haben. Hierzu wurden für ein Untersuchungsobjekt unterschiedliche Lüftungsprofile, welche unterschiedliche Anwesenheitszeiten im Gebäude widerspiegeln, bei stundenveränderlichen Außenklimabedingungen in einem thermischen Gebäudesimulationsprogramm nachgebildet und mit den Norm-konformen Berechnungen verglichen. Es hat sich gezeigt, dass sich durch die Stoßlüftung, im Vergleich zur normativ angenommenen dauerhaften Lüftung, eine erhebliche Einsparung der Nutzwärmeenergie ergibt, die Anzahl der Lüftungsvorgänge aber eine untergeordnete Rolle spielt. Der Vergleich mit den Messungen des Energieverbrauchs im Gebäude zeigt, dass die Nutzungsprofile mit realistischem Lüftungsverhalten hierzu eine deutlich kleinere Diskrepanz als das Norm-konforme Nutzungsprofil aufweisen.

Normative vs. realistic ventilation behaviour - effect of different ventilation strategies on the energy demand
User behaviour can cause a large discrepancy between the calculated energy demand and the actual energy consumption of buildings. In a project funded by the Zukunft Bau research initiative, the room set point temperature was found to be the greatest influencing factor. Based on these results, the influence of different ventilation strategies on the energy demand was investigated. For this purpose, different ventilation pro-files reflecting different times of presence in the building were simulated in a thermal building simulation program with hourly variable outdoor climate conditions and compared with standard-compliant calculations. It has been shown that, compared to the permanent ventilation assumed by the standard, intermittent ventilation results in a considerable saving of useful heat energy, however, the number of ventilation processes plays a minor role. The comparison with measurements of the energy consumption in the building shows that the usage profiles with realistic ventilation behaviour show a significantly smaller discrepancy than the norm-compliant usage profile.

Testreferenzjahre sind durch den Deutschen Wetterdienst entwickelte stündliche meteorologische Daten für ein komplettes Jahr, die je nach Art der Anwendung einen repräsentativen Witterungsverlauf wiedergeben. Die Klimadaten sind ein wesentlicher Bestandteil für die Beurteilung des sommerlichen Wärmeschutzes. Der momentane Ansatz der Testreferenzjahre führt immer wieder zu Schwierigkeiten, da dieser sehr vereinfacht und pauschalisiert erfolgt. Durch den Klimawandel und dadurch entstehende Extremwetterlagen ist die Verwendung geeigneter Klimadaten unerlässlich. Hier stellen die neuentwickelten ortsgenauen Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes aus dem Jahr 2017 eine mögliche Alternative dar.

Climate data as an essential component for the assessment of summer thermal insulation
Test reference years are hourly meteorological data developed by the German Weather Service for a complete year, which, depending on the type of application, reflect a representative weather pattern. The test reference years are an essential component for the assessment of summer heat insulation. The current approach of the test reference years always leads to difficulties, as they are very simplified and generalized. Due to climate change and the resulting extreme weather conditions, the use of suitable climate data is essential. Here, the newly developed location-specific test reference years of the German Weather Service from 2017 represent a possible alternative.

In einer dreiteiligen Artikelreihe wird der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mit verschiedenen Methoden und unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Während Teil 1 die herkömmlichen Verfahren nach DIN 4108-2 miteinander vergleicht und unter dem Aspekt der sich verändernden Klimabedingungen betrachtet, beschäftigt sich Teil 2 mit mehrdimensionalen Simulationsansätzen für Sonnenschutz. In Teil 3 werden zusätzlich Modellierungsverfahren vorgestellt, die für die korrekte Wiedergabe spezieller Geometrien und hoch reflektierender Materialien bei Verschattungssystemen von Bedeutung sind.
In Teil 3 werden außenliegende Verschattungssysteme hinsichtlich ihrer Geometrie und Oberflächeneigenschaften betrachtet, wobei die in Teil 2 vorgestellte Methode der BSDF-Matrizen verwendet wird. Untersuchungsgegenstand ist dabei unter anderem, wie sich die Wahl des Rechenverfahrens zur Generierung der BSDF auswirkt. Dabei wird die Radiosity-Methode mit der Raytracing-Methode zur Erzeugung der notwendigen Kennwerte im kurzwelligen und langwelligen Bereich verglichen. Anhand der durchgeführten Gebäudesimulationen werden nicht nur die Einflüsse des gewählten Ansatzes, sondern auch die Auswirkungen unterschiedlicher Geometrien, hochreflektierender Oberflächen sowie einer low-e-Beschichtung auf der Rückseite der Lamellen untersucht. Die sich ergebenden Unterschiede werden schließlich in den Kontext des Nachweises des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 gestellt.

Investigations on thermal protection in summer - Part 3: Modeling of complex geometries and different material properties of shading systems
A series of three articles investigates the thermal protection of buildings in summer using different methods and boundary conditions. Part 1 compares the code compliance methods prescribed by DIN 4108-2 and considers future climate data. Part 2 deals with multi-dimensional approaches to model shading systems. Part 3 presents a new approach to model shading systems that consist of non-standard geometries and highly reflective materials.
In part 3 external shading systems are investigated with respect to their geometry and material properties using the method of BSDF matrices which has been presented in part 2. One focus of the investigation is set on the choice of the calculation approach to generate the BSDF. The radiosity approach is compared with numerical raytracing as means to generate the necessary metrics in the shortwave and longwave range of radiation. Based on the building simulation results the impact of the chosen method as well as the influence of different geometries, highly reflective surfaces, and a low-e coating on the back side of the blinds is assessed. Finally, the resulting differences are put into the context of code compliance calculations regarding thermal protection of buildings in summer time.

Aufgrund des hohen und zunehmenden Ressourcenverbrauchs von Gebäuden ist der Bausektor einer der Hauptverursacher von Umweltbelastungen. Als Folge dessen wächst die Aufmerksamkeit für ressourcenschonende und nachhaltige Werkstoffe, Konstruktionen und Lösungen. Holzbauweisen bieten hierbei zahlreiche ökologische und konstruktive Anknüpfungspunkte. Ihre spezifischen stofflichen, konstruktiven und fertigungstechnischen Merkmale sind bereits Gegenstand bauphysikalischer Untersuchungen, die sich aktuell mehr und mehr auf massive Holzbauteile sowie neue Impulse der Verarbeitungs- und Vorfertigungstechnik ausweiten. Im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung werden in diesem Beitrag sowohl die wärme-, feuchte- und schalltechnischen als auch die ökologischen Eigenschaften von Flächenbauteilen in Holzrahmen- und Holzmassivbauweise gegenübergestellt. Im Vergleich mit Stahlbetonkonstruktionen wird gezeigt, dass die vorhandenen Daten und Methoden Planungsentscheidungen nach bauphysikalischen und ökologischen Kriterien unterstützen können. Zugleich werden Potenziale der Bauweisen erkennbar, die sich durch Weiterentwicklung einlösen lassen.

Building physical and ecological potentials of buildings in timber construction
Due to the high and increasing resource consumption of buildings, the construction sector is one of the major sources of environmental pollution. As a result, attention is growing for resource-saving and sustainable materials, constructions and solutions. Timber construction methods offer numerous ecological and constructive linking points. Their specific material, constructional and manufacturing characteristics are already the subject of investigations into building physics which are currently being extended more and more to solid timber components and new impulses in processing and prefabrication technology. Within the framework of a holistic approach, this article compares the thermal, moisture and sound properties as well as the environmental quality of timber-frame and solid timber construction elements. In comparison with reinforced concrete constructions, it is shown that the available data and methods can support planning decisions according to building physical and environmental criteria. At the same time, potentials of the construction methods become apparent, which can be realised through further development.

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