Karlsruher Tage 2017 Stahlbau - Verbindungstechnik
Werkstoffe im Stahlbau Anforderungen nach EC3 und EN 10902 und bauaufsichtliche Vorgaben der VVTB
VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte

Schneelasten sind für Leichtbauten oftmals bemessungsrelevant. Deshalb wird bei beheizten Gewächshäusern über transparenten, wärmedurchlässigen Bedachungen traditionell das Abtauen von Schnee in Ansatz gebracht. Die somit reduzierten Schneelasten ermöglichen große Scheibenabmessungen für optimales Pflanzenwachstum. Die pauschalen Lastansätze von 0,25 kN/m2 oder 0,75 kN/m2 Dachschnee in der deutschen Gewächshausnorm DIN 11535 haben sich über viele Jahre bewährt. Die Gewächshausnorm musste jedoch an das europäische Bemessungskonzept angepasst werden. Im März 2014 sind zwei neue Fachberichte erschienen: DIN SPEC 18071 für Produktionsgewächshäuser und DIN SPEC 18072 für Verkaufsgewächshäuser, die eine für die deutsche Normung neue Möglichkeit der rechnerischen Erfassung des Abtauens von Schnee enthalten - den Temperaturbeiwert. Dieses Vorgehen wird durch einen Verweis im Eurocode DIN EN 1991-1-3 auf die internationale Schneelastnorm ISO 4355 möglich. Hintergrund und Anwendung des Temperaturbeiwerts im Gewächshausbau werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Temperature influence on roof snow loads of greenhouses - Melting of snow over heat-permeable claddings.
Snow loads often govern the design of lightweight structures. Therefore, for heated greenhouses, the melting of snow over transparent heat-permeable claddings has traditionally always been considered. The consequent reduction of snow loads allows adequate glazing sizes for optimal plant growth. Constant roof snow loads of 0,25 kN/m2 or 0,75 kN/m2 in the German greenhouse standard DIN 11535 have stood the test of time over many years. However, the greenhouse standard had to be adapted to the European design concept of the Eurocodes. Therefore, in March 2014 two new technical specifications have been published: DIN SPEC 18071 for commercial production greenhouses and DIN SPEC 18072 for sales greenhouses. Within German standards, this allows for a new possibility for calculating snow load reduction due to melting of snow, using the thermal coefficient. This approach is made possible by a normative reference in the Eurocode DIN EN 1991-1-3 to the international snow load standard ISO 4355. Background and use of the thermal coefficient in greenhouse design is presented in this article.

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Persönliches:
Nachruf auf Hans Peter Tzschucke

Nachrichten:
Modellfabrik für Carbonbeton in Leipzig eröffnet

Wettbewerbe:
bauma Innovationspreis 2022

Veranstaltungen:
Call for papers - 12. Symposium Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen (SEUB)
40. Deutscher Stahlbautag in Berlin

Die gängige Methode zur Beurteilung der Grundbruchsicherheit von Fundamenten bei seismischer Beanspruchung basiert auf dem Ansatz von pseudo-statischen Beschleunigungskräften, welche die Trägheitskräfte aus dem Überbau und im Boden repräsentieren. Die einzelnen Komponenten der klassischen dreigliedrigen Grundbruchgleichung in der DIN 4017 werden hierfür mit geeigneten Abminderungsfaktoren versehen. Ergebnisse hierzu aus neueren numerischen Studien werden zusammengestellt. Eine Alternative stellen kuppelförmige 3-D-Grenzfächen der Tragfähigkeit als Kombinationen von Vertikallast, Horizontallast und Biegemoment dar, die zum Versagen führen. Auch die DIN-Gleichung kann in eine solche Grenzfläche umgewandelt werden. 3-D-Grenzflächen werden für den Fall eines rein kohäsiven und eines kohäsionslosen Bodens verglichen und bewertet. Ein weitverbreitetes FEM-Programm mit einer Grenzbedingung nach MOHR-COULOMB wird eingesetzt, um den Einfluss der Lastneigung und -exzentrizität sowie der Trägheitskräfte im Boden für typische Konfigurationen numerisch zu erfassen. Die Eignung der FEM als robuste Berechnungsmethode wird bestätigt, wobei alle Modellierungsdetails adäquat berücksichtigt werden müssen. Auf den Einfluss des Dilatanzwinkels wird gesondert eingegangen. Es wird gezeigt, dass die erweiterte Grundbruchgleichung für die praktische Anwendung sehr gut geeignet ist und zudem den Vorteil eines stetigen Übergangs vom statischen zum seismischen Lastfall bietet.

Assessment of pseudo-static methods for the bearing capacity of footings under seismic loading
The common method for assessing the bearing capacity of foundations under seismic loading is based on the assumption of pseudo-static acceleration forces which represent the inertial forces from the superstructure and those in the ground. The components of the classic tripartite bearing capacity equation in DIN 4017 are provided with suitable reduction factors for this purpose. Results from recent numerical studies are compiled. An alternative representation is a dome-shaped 3-D bearing strength surface in terms of combinations of vertical load, horizontal load, and bending moment that lead to failure. The equation in the DIN can also be converted into such a surface. 3-D surfaces are compared and evaluated for the case of a purely cohesive and a cohesionless soil. A widely used FEM code with a Mohr-Coulomb constitutive model is then applied to numerically capture for typical configurations the effects of load inclination and eccentricity as well as of the inertial forces in the soil. The suitability of the FEM as a robust calculation means is confirmed, provided that all modelling details are adequately considered. The influence of the dilation angle is discussed separately. It is shown that the extended bearing capacity equation is particularly suitable for the application in design, and also offers the advantage of a steady transition from the static to the seismic loading case.

In dem Studentenprojekt “Experimental Structures” wurden im Sommersemester 2014 am Lehrstuhl für Tragwerksplanung der Technischen Universität München sieben Tragstrukturen auf experimentelle Weise entwickelt. Die Masterstudenten nutzten Techniken wie Flechten, Falten oder Biegen, um parametrisch kontrollierte Strukturen auf modularer Basis zu erstellen. Dabei wurden unterschiedliche Lösungsansätze für die Unterteilung und Konstruktion von gekrümmten Flächen aufgezeigt. Die Ergebnisse bewegen sich zwischen effizientem Tragwerk und spielerischer Skulptur. Die Strukturen von ca. 2 × 2 m Spannweite wurden am Technischen Zentrum der TU mithilfe computergesteuerter Werkzeuge gefertigt und im Rahmen der Jahresschau der Architekturfakultät ausgestellt.

Free form - experimental structure - design and realisation of modular surface structures
During the summer project 2014 “Experimental Structures” seven structures were developed through experimental trials at the Department for Structural Design at the Technical University in Munich. The master students utilized various techniques like braiding, folding or bending to generate parametrically controlled modular structures. This produced different approaches of tessellating and constructing double curved surfaces. The resulting works cover a range between efficient structures and playful sculptures. The structures of approximately 2 × 2 m span were produced at the Technical Center of the TU using computer aided tools. They were exhibited at the Annual Show of the Architecture Faculty.

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In Bad Colberg ist ein attraktives Hallenbad als Teil der neuen Kuranlage entstanden. Seine Dachkonstruktion wird aus polygonal geführten Stahlträgern gebildet, deren Struktur aus dem Trajektorienbild einer Flachdecke entwickelt wurde. Die statische und konstruktive Bearbeitung der sehr unregelmäßigen Struktur erforderte den Einsatz modernster Computertechnologie. Wegen der aggressiven Umweltbedingungen innerhalb der Therme war ein wirksames Korrosionsschutzkonzept notwendig.

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Der Nachweis der Rissbreite verfolgt das Ziel, Maximalwerte der Rissbreite zu begrenzen, sodass der Nachweis gemäß DIN EN 1992-1-1 nicht auf Basis von Mittelwerten, sondern mit charakteristischen Werten erfolgt. Da entsprechende Quantilwerte oder auch Maximalwerte versuchstechnisch nur sehr aufwendig zu erfassen sind, ist eine Validierung bestehender Nachweisformeln - insbesondere für variierende Randbedingungen - schwierig. Werden dagegen experimentelle Mittelwerte verwendet, ist eine Umrechnung auf Maximalwerte bzw. definierte Quantilwerte erforderlich. Entsprechende Umrechnungsfaktoren lassen sich letztlich aus dem Verteilungstyp und der Streubreite ermitteln, wobei sich die Fachwelt bei dem Verteilungstyp von Rissabständen und Rissbreiten (zumeist normalverteilt oder log-normalverteilt) uneins ist. Zur genaueren Untersuchung der statistischen Verteilung von Rissabständen und Rissbreiten wurde ein rheologisches Modell hinsichtlich einer freien Rissbildung erweitert und mit Versuchen validiert. Bei der anschließenden Parameteranalyse hinsichtlich der Streuung von Rissabständen und Rissbreiten zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen der Verteilung der Rissabstände und der Verteilung der Rissbreiten, sodass die Streuung beider Parameter differenziert zu betrachten ist.

Statistical distribution of crack spacing and crack widths in reinforced concrete elements
The verification of the crack width aims at limiting maximum values of the crack width, thus the verification according to DIN EN 1992-1-1 is not based on mean values but on characteristic values. Since quantile values or even maximum values can only be recorded with great effort in terms of testing, it is difficult to validate existing formulas - especially for varying boundary conditions. If, on the other hand, experimental mean values are used, a conversion to maximum values or defined quantile values is necessary. Appropriate conversion factors can be determined from the distribution type and the scattering, although experts already disagree on the distribution type of crack spacing and crack widths (mostly normally distributed or log-normally distributed). For a more detailed investigation of the statistical distribution of crack spacing and crack widths, a rheological model was extended with respect to a free crack formation and validated with tests. The subsequent parameter analysis with regard to the scattering of crack spacing and crack widths showed clear differences between the distribution of crack spacing and the distribution of crack widths, so that the scatter of both parameters has to be considered in a differentiated way.

Im Rahmen eines durch die Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) geförderten Vorhabens des Lehrstuhls für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) werden an Sandwichwänden mit unterschiedlichen Vorsatzschalen unter Variation von zahlreichen Randbedingungen systematische thermische Untersuchungen durchgeführt.
Sandwichfassaden werden bisher vor allem aus Stahlbeton mit Vorsatzschalendicken zwischen etwa 70 und 100 mm ausgeführt. Die erforderliche Dicke ergibt sich hierbei unter anderem aus den einzuhaltenden Betondeckungen, um den Bewehrungsstahl dauerhaft vor Korrosion zu schützen. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen z. B. durch textilbewehrte Betone sehr flexibel formbare Vorsatzschalen, die aufgrund der korrosionsbeständigen textilen Bewehrung und der hohen Festigkeiten mit Vorsatzschalendicken von gerade einmal 20-30 mm auskommen. Im Hinblick auf diese Entwicklung ist das Ziel des o.g. Forschungsvorhabens, die für die Bemessung maßgebenden Temperaturgrößen und -gradienten sowohl numerisch als auch experimentell nachzuweisen und geeignete Nachweisformate für die Praxis bereitzustellen. Neben diversen numerisch gestützten Analysen wird das Temperaturverhalten von großformatigen Vorsatzschalen mit 30 und 80 mm Dicke in einem in-situ Naturversuch über eine gesamte Wetterperiode (365 Tage) untersucht. Ergänzende experimentelle Untersuchungen im Labor mittels einer eigens entwickelten multifunktionalen Klimakammer (Simulation verschiedenster Wetterszenarien) schließen das Vorhaben ab.

Facing concrete shells of sandwich walls under thermal loads
Within the framework of a research project funded by the Zukunft Bau research initiative of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety (BMUB), the Chair of Concrete and Masonry Structures of the Technical University of Munich (TUM) performs extensive thermal investigations on precast concrete sandwich wall panels with different facing shells taking in to account numerous boundary conditions.
So far, building facades made of precast concrete sandwich panels are mainly realized by utilizing reinforced concrete members with a facing shell thickness of about 70 to 100 mm. Among other things, the thickness results from the required concrete cover to protect the reinforcing steel against corrosion permantly. By applying recent developments such as e.g. textile reinforcement and high performance concrete it is possible to build versatile facing shells, which thanks to the corrosion-resistant textile reinforcement and the achievable high strength may be designed with a reduced shell thickness of about 20 to 30 mm. With respect to this perspective, the aim of the above mentioned research project is to both numerically and experimentally derive realistic temperature values and gradients and provide an appropriate design approach for engineering practice. Hereby, in addition to various numerical analyses, the main focus is laid on the development of a full-scale in-situ test setup and the investigation of the actual temperature behavior of large facing shells with a thickness of 30 and 80 mm respectively over one entire weather period (365 days). Complementary laboratory investigations by means of a project-specifically developed multifunctional climate chamber (simulation of different weather scenarios) conclude the research project.

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• Unter gutem Stern: Bestens aufgestellt für die zukünftigen Aufgaben - Neuausrichtung der FDB von der Mitgliederversammlung befürwortet und bestätigt
• Präsident Rainer Wulle wiedergewählt
• Hilfe bei der Strategieentwicklung
• Für eine bessere Normung: VBI, BVPI und Partner legen Forschungsbericht vor
• Die Qualität von Schutz- und Instandsetzungsleistungen sicherstellen
• 7. Hans Lorenz Symposium für Baugrunddynamik und Spezialtiefbau
• 1. Bayerischer Brandschutzkongress
• FDB aktualisiert Merkblatt Nr. 4 “über die Befestigung vorgefertigter Betonfassaden (11/2011)
• Approval of the fib Model Code 2010”

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In Deutschland wird hochfester Beton bereits seit Anfang der 1990er Jahre erfolgreich eingesetzt. Insbesondere bei Stahlbetonstützen in Hochhäusern ermöglicht die extrem hohe Druckfestigkeit dieses Baustoffs eine deutliche Querschnittsreduzierung, wodurch architektonisch und funktional anspruchsvolle Anforderungen gleichermaßen erfüllt werden können. Dies führt in vielen Fällen zu sehr schlanken und damit stabilitätsgefährdeten Tragsystemen. Aufgrund der bisher positiven Erfahrungen mit hochfestem Beton werden im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen die ursprünglich konservativen Bemessungsansätze kritisch hinterfragt. In diesem Zusammenhang werden die normativen Regelungen in DIN 1055-3 und DIN 1045-1 mit den Ergebnissen einer Bemessung auf probabilistischer Basis verglichen und diesbezüglich Optimierungspotentiale aufgezeigt.

Neben ästhetischen Aspekten sind im Verbundbrückenbau hohe Anforderungen hinsichtlich Dauerhaftigkeit, Tragfähigkeit und Wirtschaftlichkeit zu beachten, die im Hinblick der steigenden Verkehrsbelastung zunehmend an Bedeutung gewinnen und eine Herausforderung für die Konstruktion darstellen. Vorteilhafte neue Entwicklungen sind häufig durch innovative Hybridlösungen gekennzeichnet, bei denen Stahlgurte durch Beton oder Betonstege durch Stahl ersetzt werden. Maßgebend sind dann die Verbundsicherungen, für die neue Fragestellungen entstehen. Dieser Beitrag zeigt ausgehend von praktischen Beispielen besondere Anwendungen für randnahe Kopfbolzen. Neue Verbundfertigteilträger erlauben eine Optimierung von Herstellung und Bauzeit. Die Anwendung profilierter Trapezstegbleche wird vorgestellt, wodurch zum einen die Querbiegesteifigkeit und zum anderen die Längsschubtragfähigkeit der Verbundfuge zusätzlich zur Anordnung randnaher Kopfbolzen erhöht wird. Für diesen Anwendungsfall wird die bisher bekannte Bemessungsgleichung für eine zweireihige Dübelanordnung erweitert. Die Anwendung randnaher Kopfbolzen ist zudem aktuell an geometrische Randbedingungen geknüpft, deren Einhaltung zu langen und damit schwer realisierbaren Kopfbolzen führt. Es wird ein Bemessungskonzept vorgestellt, das den Nachweis randnaher Kopfbolzen auf Zug und Schub anstelle der konstruktiven Mindestlängen erlaubt.

Composite bridges - new developments and examples
In bridge construction additionally to aesthetic aspects, high requirements in terms of durability, load bearing capacity and economic efficiency must be taken into account, which are becoming increasingly important in view of the rising traffic forming a challenge for the construction. New advantageous developments are often characterized by innovative hybrid solutions, where steel flanges are replaced by concrete or concrete webs by steel. Often then the composite connections are decisive, for which new open questions arise. Starting from practical examples, this paper deals with special applications of headed studs close to the edge in composite bridge construction. New prefabricated composite girders allow optimizing fabrication and construction time. The application of corrugated steel webs is presented, whereby on one hand the transverse bending stiffness and on the other hand, in addition to the arrangement of “horizontally lying” studs the longitudinal shear connection capacity is increased. For this application, the existing design equation is extended for a double row arrangement of the studs. The application of headed studs close to the edge is currently linked to geometric constraints, leading to long and thus difficult to implement studs. A design concept is presented which allows the verification of headed studs close to the concrete edge for tension and shear directly instead of fixed minimum construction lengths.

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Am Institut für Tragkonstruktionen, Stahlbau der TU Wien wird derzeit eine neuartige Verbundplatte mit einem Stahl-Beton-Stahl-Sandwichprofil entwickelt. Diese Platte zeichnet sich durch hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig extrem niedriger Bauhöhe aus und ist damit originär für den Einsatz als Fahrbahnplatte für Ersatzneubauten von Eisenbahnbrücken mit offener Fahrbahn gedacht.
Das Konstruktionsprinzip, das Herstellungsverfahren und die grundlegenden Tragmechanismen sowie eine Beschreibung der am Institut durchgeführten zerstörenden Versuchsreihe wurden bereits im Vorfeld vorgestellt [1], [2], [3], [4]. In den vorangegangenen Artikeln wurden außerdem die durchgeführten numerischen Analysen und analytischen Modellbildungen des Globaltragverhaltens der Platte beschrieben. Lokale Störzonen im Auflager- und Lasteinleitungsbereich sind in den globalen Berechnungsmodellen der gekoppelten Balken mit nachgiebiger Verbundfuge als Modellbetrachtung nicht enthalten. Im diesem Beitrag wird daher gezeigt, dass ein Stabwerkmodell existiert, mit dem das Tragverhalten einerseits im Vergleich zu den FE-Analysen ausreichend genau beschrieben werden kann und andererseits auch lokale Effekte erfasst werden können.

Development of an Innovative Composite Deck Slab for Railway Bridges.
The Institut für Tragkonstruktionen-Stahlbau at the TU Wien is currently developing a new and innovative steel-concrete-steel-sandwich plate. This plate provides a high load bearing capacity with an extremely slender construction height and was therefore originally intended for the use in replacement works of old railway bridges without ballast bed.
Earlier papers ([1], [2], [3], [4]) already described the principles of construction and fabrication as well as the basic load-bearing mechanism. Further, the numerical simulations and the analytical models which describe the global load-bearing behaviour were presented. These analytical models, the so called elastic shear connection models of two elastically coupled beams, do not include local effects in disturbance areas like the bearings or the areas of load application. Hence the actual paper will describe the derivation of a strut and tie model for a proper mechanical description of local effects in these areas.

Der folgende Aufsatz behandelt die im Rahmen der Vorplanung und der Entwurfsaufstellung vorgenommenen Untersuchungen zum Bau der 723 m langen Lockwitztalbrücke, die im Zuge der neu zu bauenden Bundesautobahn A17 von Dresden zur Landesgrenze Deutschland/Tschechien liegt. Die Brücke überquert ein landschaftlich besonders exponiertes Tal mit zu schützenden Auezonen und Hangwäldern. Für den Bauwerksentwurf wurde als Überbausystem ein Durchlaufträger über neun Felder mit konstanter Bauhöhe und zwei getrennten, einzelligen Stahlverbund-Hohlkästen gewählt. Im Bereich der Hauptspannweiten von maximal 125 m werden die Überbauten durch Halbbögen unterstützt, die mit den Verbund-Hohlkästen verankert sind. Als statisches System entsteht damit eine in sich verankerte Bogenbrücke.

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