Der Regelermüdungsnachweis für Straßenbrücken nach Eurocode kann mit dem aus einem Einzelfahrzeug bestehenden Ermüdungslastmodell ELM3 und den sogenannten Schadensäquivalenzfaktoren &lgr;i geführt werden, ohne das aufwendige Ermüdungslastmodell ELM4 mit mehreren Fahrzeugtypen anwenden zu müssen. Allerdings unterliegt dieser Regelnachweis Einschränkungen. So können beispielsweise Brücken mit Stützweiten oder Einflusslinienlängen außerhalb des Intervalls [10 m - 80 m] nicht nachgewiesen werden. Darüber hinaus wird ein messdatengestützter Ermüdungsnachweis vorgestellt. Dabei kann der Schadenäquivalenzfaktor &lgr;1 für Monitoringdaten berechnet und ausgewertet werden. Aufbauend auf dem vorliegenden Regelermüdungsnachweis nach Eurocode wird in diesem Beitrag eine Methode zum Ermüdungsnachweis vorgeschlagen, die auf der Tragwerksantwort der zu untersuchenden Bauwerke fußt. Mithilfe dieser Methode lässt sich der Schadenäquivalenzfaktor &lgr;1 für beliebige Einflusslinienlängen und Monitoringspektren ohne Einschränkungen ermitteln.

New method for fatigue verification of existing road bridges using monitoring data
For road bridges, the fatigue verification based on Eurocode can be carried out in general with the simple fatigue load model ELM3 and the damage equivalence factors &lgr;i allowing to avoid using the complex fatigue load model ELM4, which consists of five vehicle types. However, this application is limited. For example, bridges with spans or influence lines outside the interval [10 m-80 m] cannot be verified. Furthermore, a fatigue verification based on monitoring is presented in order to calculate and evaluate the damage equivalence factor &lgr;1 for the monitoring data. Based on the current fatigue verification according to Eurocode, this paper presents a method for fatigue verification using the vibration response of bridges. This method is developed in order to calculate the damage equivalence factor &lgr;1 for all bridge spans as well as for all monitoring spectra without any limitation.

Designing fillet welds using the directional method of EN 1993-1-8 requires the consideration of force components, converted to stresses, located in the plane of the weld throat. For circular hollow section (CHS) joints, considering these “stress components” can be exceedingly difficult. An approach to applying the directional method to CHS joints is developed in this paper. The directional and simplified methods of EN 1993-1-8 are then evaluated against available finite-element data, validated from recent tests on weld-critical CHS X-joints according to the standard evaluation procedure of EN 1990. Despite inherent non-uniform loading of the weld around the perimeter of the brace, it is shown that taking the total weld length to be effective is safe for both methods. Procedures are given so that these methods can be used to design fillet welds in CHS joints as “fit-for-purpose”, as permitted by EN 1993-1-8 and ISO 14346, and new design charts are produced for minimum fillet welds that develop the axial capacity of the connected brace.

Für ein besonderes hybrides Spannungselememnt des Finite-Element-Verfahrens, das zur Verformungs- und Schnittkraftermittlung von dünnen Platten verwendet wird, wird die wirksame Aufstandsfläche angegeben.

Keine Kurzfassung verfügbar.

In diesem Artikel wird ein neues Berechnungsmodell zur Abschätzung der Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbauteilen ohne Querkraftbewehrung vorgestellt. Das innovative Querkraftmodell basiert auf analytischen Ansätzen und ermöglicht eine Vorhersage der Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbauteilen mit großer Genauigkeit. Bei der Herleitung des Modells werden die wichtigsten Einflussgrößen auf die Querkrafttragfähigkeit dargestellt und auf ihren Anteil an der Gesamttragfähigkeit hin untersucht.

Shear strength of reinforced concrete members without stirrups
In this article a new calculation model for shear strength of reinforced concrete members without stirrups is introduced. The innovative shear model is based on analytic approaches and allows accurate prediction of the shear capacity of reinforced concrete members. In the derivation of the model the most important influencing parameters on the shear carrying capacity are presented and their shares on the total shear strength are examined.

Bewegliche Fähranleger haben eine Schlüsselfunktion innerhalb des zunehmenden Roll-on-Roll-off-Verkehrs im Seehandel. Die besonderen Anforderungen an die Planung und die Ausführung - auch im Hinblick sehr kurzer Planungsprozesse von nur einem Jahr vom Planungsbeginn bis zur Vergabe - zeigen, dass große gewerkübergreifende Projekte auch in Deutschland bewältigt werden können. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Ingenieurbau, Wasserbau, Elektro- und Hydraulikplanung ist die Grundlage einer schnellen Realisierbarkeit solcher Bauvorhaben. Die besonderen technischen Anforderungen und Lösungen, insbesondere für den Stahlbrückenbau, sollen beispielhaft an den Doppeldeckfähranlegern in Rostock und Lübeck aufgezeigt werden. Dabei stellen die kinematischen Randbedingungen, die besonderen Lastsituationen und die hafentypischen Lastmodelle in Verbindung mit der gewichtsoptimierten Bauweise das Hauptaugenmerk dar. Die Frage, ob Fähranleger komplexe Brückenbauwerke oder Maschinenkonstruktionen sind, wird nachfolgend beantwortet.

Maritime moveable bridges - Steel linkspans for Rostock Port and Lübeck Port Authority.
Linkspans play a key role within the increasing RoRo traffic in sea trade. The particular requirements related to design and execution, also with regard to very short planning processes of only one year from the start of planning until contract awarding, indicate that large multi-disciplinary projects can also be accomplished in Germany. The interdisciplinary cooperation in civil engineering, hydraulic engineering, electric and hydraulic planning forms the basis for a fast realization of such construction projects. The specific technical requirements and solutions, in particular for steel bridge construction, are demonstrated using the double-deck linkspans in Rostock and Lübeck as examples. The main focus of this essay based on the kinematic boundary conditions, the specific load situations as well as on the typical harbor load models in connection with the weight-optimizing construction method. The question will be answered whether linkspans are counted among complex bridge structures or machine constructions.

Die Dach- und Fassadenkonstruktion des Nietzsche-Dokumentationszentrum (NDZ) in Naumburg/Saale ist eine unkonventionelle Anwendung des neuartigen Werkstoffes Brettsperrholz in der Form, dass sämtliche Fassaden- und Dachtragwerksteile als fugenlos zusammenhängende und abgewinkelte Rahmenschenkel aus dem Plattenwerkstoff ausgeschnitten wurden. Die Rahmenteile sind im Bereich des geschlossenen Daches im Grundriss versetzt zueinander angeordnet und über die Dachplatte aus Brettsperrholz, die als elastisches Verbindungselement fungiert, miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht eine außergewöhnliche Konstruktion, die Sehgewohnheiten widerspricht und eine Architektur prägt, die in dieser Weise Bezug auf den Philosophen und seinen kritisch hinterfragenden Geist nimmt.

Designed for Nietzsche  -  A Roof- and Facade-Structure Cut Out from Cross-Laminated Timber-Plates.
The structure of the roof and the facade of the Nietzsche-Documentation-Centre in Naumburg/Saale, a small town in the heart of Germany where the philosopher Friedrich Nietzsche spent a major part of his life, is an unconventional application of cross-laminated-timber-plates. It consists of frame elements cut out from the wooden plate-material similar to puzzle-parts sawed out from plywood with a jigsaw. All parts were produced that way and put together with a roofing plate also made from cross-laminated-timber, which works as an elastic longitudinal hinge-element. The structure is a rather unconventional one and refers to the critical and non conformal ideas of the well-known philosopher Friedrich Nietzsche.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben ermöglichen wirkungsvolle Verstärkungen und Versteifungen sowie leistungsfähige Fügungen von Holzbauteilen. Dabei werden gezielt die hohe axiale Zugfestigkeit und Dehnsteifigkeit sowie der kontinuierliche Verbund der Schrauben genutzt, um ähnlich einer Bewehrung im Stahlbetonbau die schwachen Tragrichtungen des Holzes senkrecht und schräg zur Faserrichtung zu ertüchtigen. Die Bemessung der verschiedenen Schraubenkonfigurationen kann mit Hilfe der aus dem Stahlbetonbau bekannten Stabwerkmodelle erfolgen, die den inneren Kraftfluss im Bauteil bzw. im Anschluss nachbilden und eine einfache Dimensionierung der Schrauben ermöglichen.
In mehreren Versuchsreihen mit Bauteilverstärkungen und -fügungen im Jahr 2007 an der RWTH Aachen konnte die erfolgreiche Anwendung dieses Konstruktionsprinzips gezeigt werden. Darauf aufbauend wurden in einem Fortsetzungsprojekt im Jahr 2008 veränderte und verfeinerte Schraubenkonfigurationen konstruiert und auf ihr Festigkeitsverhalten hin untersucht. Versuche an stahllamellenverstärkten Brettschichtholz-Trägern und biegesteifen Rahmenecken unter positiver und negativer Momentenbelastung zeigten eine hohe Leistungsfähigkeit, die das Potential der Methode nachdrücklich untermauert.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben (VGS) sind moderne Verbindungsmittel des Holzbaus, die aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer günstigen Verbundeigenschaften zunehmend als Verstärkungselemente oder als Verbindungsmittel für Fügungen von Holzbauteilen zum Einsatz kommen. Um die konstruktiven Vorzüge, die vergleichbar mit den Eigenschaften einer Bewehrung im Stahlbetonbau sind, systematisch zu nutzen, wurden Bauteile aus Brettschichtholz mit Schrauben verstärkt, deren Konfiguration u.a. mit Hilfe von Fachwerkmodellen auf den inneren Kräfteverlauf abgestimmt waren.
Im Rahmen von Sondierungsversuchen an Serien gleich bewehrter Bauteile wurden die Veränderungen und Verbesserungen des Tragverhaltens der auf diese Weise verstärkten Bauteile untersucht.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Herrn Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Karl-Eugen Kurrer anlässlich seines Eintritts in den Ruhestand gewidmet
Im letzten Jahr lag die Einweihung der Müngstener Brücke, der höchsten und zugleich weit gespanntesten Brücke aus Stahlfachwerk in Deutschland, im Städtedreieck Solingen - Remscheid - Wuppertal 120 Jahre zurück. Mit einer Bogenspannweite von 170 m und einer Konstruktion, die den großen Bogenbrücken der Firma Eiffel in Portugal, der Maria Pia-Brücke und die Dom Luís I-Brücke über den Duoro, und in Frankreich, dem Garabit-Viadukt über die Truyère ähnelt, sollte die Müngstener Brücke ein Symbol für die technologische und wirtschaftliche Kraft des wieder gegründeten Deutschen Reiches sein. In diesem Kontext ist sie aktuell auch Teil eines Konvolutes hochrepräsentativer europäischer Stahlbrückenkonstruktionen des 19. Jahrhunderts, die als erhaltenswerte technische Denkmäler dem UNESCO-Weltkulturerbe zugeführt werden sollen. Der frühere Name “Kaiser-Wilhelm-Brücke” unterstreicht die Ambitionen, mit denen man dieses Projekt verfolgte und dabei neueste Technologien zur Anwendung brachte. Ein Projekt, das zugleich und von Beginn an von Legenden umrankt war. Eine davon berichtet von einem Ingenieur, der sich im Zuge der Fertigstellung und Inbetriebnahme der Brücke den Freitod gegeben haben soll, weil er infolge eines Fehlers in der Berechnung ein Bauwerksversagen befürchtete. Neu erschlossene historische Quellen nennen tatsächlich Namen von einem in diesem Kontext bisher unbekannten Ingenieur, der außer dem bekannten Protagonisten Anton von Rieppel (1852-1926) an der Planung und am Bau der Müngstener Brücke aller Wahrscheinlichkeit nach auch federführend tätig war, aber aus unbekannten Gründen bis zum heutigen Tage verschwiegen wird. Die Tatsache, dass diese Person kein “Nobody” in den damaligen Fachkreisen war, sondern zu den erfahrensten Brückenbauingenieuren jener Zeit zählte, deutet auf außergewöhnliche Umstände hin, die dazu geführt hatten, das Andenken dieser verdienstvollen Persönlichkeit auszulöschen.

The vanished engineer.
In 2017 the inauguration of the Müngsten Bridge, a most ambitious, wide-span bridge from 19th century Germany, dated back 120 years. For that reason, a designation of the bridge as a UNESCO World heritage site as part of a conglomerate together with four other European bridges, the Maria Pia Bridge and the Dom Luiz I Bridge in Porto/Portugal, the Viaduct of Garabit in France and the Ponte Michele in Northern Italy, is currently prepared. The five bridges were designed and built between 1875 and 1897, and they are all similar in terms of the technological and political ambition they were projected with. The Müngsten Bridge, at that time named “Kaiser-Wilhelm- Bridge”, included numerous innovative technical features concerning the design, the material as well as the applied construction methods and until today, the bridge is attributed with various legends. One of these legends deals with an engineer, who committed suicide because of false calculations or construction details, which he had contributed to the project. As Anton v. Rieppel is believed to be the only creator and designer of the “Müngsten Bridge”, there was never a reason for doubting his predominance. Recently found historical sources however, name in fact another person who was supposed to be involved in the Müngsten Bridge project and could be another protagonist. Before working for the company, responsible for the design and construction of the Müngsten Bridge, he was a known engineer in 19th century steel bridge design with a large engineering expertise among eight wide span bridges over River Rhine. He died in a natural way, shortly after completion of the bridge in 1897. These facts and the situation, that he was consistently concealed in the context of the Müngsten Bridge, point at special circumstances, which lead to the complete obliteration of his lifework in professional public.

Vollgewindeschrauben werden im Ingenieurholzbau heute vermehrt als Verstärkungs- und Verbindungselemente eingesetzt. Dabei kommen auch besonders lange Schrauben (l > 300 mm) zum Einsatz, die wie Rippenstähle im Stahlbetonbau als Bewehrung wirken. Infolge der Anisotropie des Holzes ist der Lasteintrag bzw. Lastaustrag der Schrauben stark abhängig vom Winkel, den sie mit der Faserrichtung des Holzes einschließen, und dabei sehr unterschiedlich. Entsprechende Dehnungsverteilungen konnten mit den bisherigen Mitteln, mit Dehnmessstreifen, wenn überhaupt, dann nur lokal nachgewiesen werden. Erst mit dem Einsatz fotogrammetrischer Methoden wie der Digital Image Correlation (DIC) ist es möglich, das Dehnungs- und Deformationsverhalten von Brettschichtholz unter Belastung mittels Schrauben zusammenhängend über die Oberfläche eines beanspruchten Tragelements sichtbar zu machen. Diese Veröffentlichung zeigt erste Ergebnisse von Deformationsuntersuchungen auf Basis von DIC. Sie bestätigten einige bisher antizipierte, aber nicht belegbare Tragverhaltensphänomene, wie etwa die Abhängigkeit des Lasteintrags in die Holzmatrix vom Winkel zwischen Schraube und Faserverlauf. Es zeigte sich aber auch, dass die Inhomogenität des natürlich gewachsenen Werkstoffs Holz zu Unregelmäßigkeiten führt, die entsprechende “Unschärfen” bezüglich der Modellierung des Material- und des Verbundverhaltens mit sich bringen. Dennoch wurden allgemeine Bemessungsansätze für Schrauben formuliert, die auf die individuelle lokale Beschaffenheit der Holzmatrix - bestimmbar mittels DIC - abgestimmt werden können.

Deformation- and load-bearing behaviour of glue-laminated-timber under load entry by fully-threaded-screws
For some time past fully-threaded-screws are not anymore used for fixing but also as reinforcement and exclusive connecting elements of structural timber parts. In this context particularly long screws (l > 300 mm) compared to conventional applications are deployed. They work similar to steel reinforcement in concrete carrying tensile and compression forces and bind structural elements together. Timber and screws together may be described as a composite material like concrete, however with an anisotropic matrix with different strength and stiffness in the different dimensions of the material-matrix. Depending on the position of a screw and their inclination to grain different load-bearing effects arise which were hard to verify until now. Investigations of bond behaviour of fully-threaded-screws brought in timber carried out by the Chair of Structures and Structural Design and the Institute of Material Sciences (ibac) of Aachen University with the help of Digital Image Correlation (DIC) allowed the visualization of strain and deformation distribution on the surfaces of structural timber elements. In difference to strain-measuring-gauges which give just spotty information the DIC-method gives a coherent view on the strain and deformation distribution of individual timber specimens and that way a visualization of the actual and local loadbearing behaviour of screw-reinforced-timber.

Falten und Faltungen stellen ein effizientes Konstruktionsprinzip dar, das in Architektur und Ingenieurwesen bisher aber eher selten eingesetzt wurde. Faltungen vereinigen Raumbildung und Lastabtragung in sich und können konstruktiv entweder starr oder beweglich und damit wandelbar durchgebildet werden. Numerische Methoden und parametrische Konstruktion machen es möglich, beliebig geformte Flächentragwerke mit Faltungen zu versehen oder die Bewegungen wandelbarer Faltungen zu beschreiben. Mit diesen Mitteln wird ein Bau- und Konstruktionsprinzip für die Technik verfügbar, das bisher weitestgehend der Natur vorbehalten war.

The application of folded plate principles in architecture and civil engineering.
Folding and corrugation represent an efficient construction principle. Until now its potential has been scarcely exploited in architecture and engineering. Folding systems combine both spatial development and load transfer together. Moreover they can be rigid and unmoving or kinematic. Numeric computer processes and parametric constructions allow the design of various folding layouts as well as the description of movements of kinematic folding. This design tool establishes the technical basics for the implementation of this building and construction principle, which was originally found in nature.

Der Einsatz von Feinblech für tragende Konstruktionen im Bauwesen ist bisher weniger weit verbreitet und beschränkt sich in Form von Halbzeugen auf Well- oder Falzbleche oder auf Sonderbauweisen wie etwa geodätische Kuppeln, hemisphärische, in Anlehnung an Polyedergeometrien gefaltete Hüllen aus dünnem Blech. Neben solchen räumlich gekrümmten Faltkonstruktionen, deren Lastabtragung - ähnlich Schalentragwerken - überwiegend über Normalkraftbeanspruchung erfolgt, sind auch biegebelastete Tragwerke aus gefalteten dünnen Blechen in Kombination mit ebenen Blechen in einer oder in mehreren Lagen als Leichtbaukonstruktion denkbar. Entscheidend für die Effizienz in Bezug auf das Tragverhalten solcher so genannter Faltleichtbauplatten ist einerseits die Wahl der Faltungstypologie und Faltungsausbildung hinsichtlich Faltungshöhe und -frequenz, andererseits die Wahl der Blechdicke. Letztere hängt von der lokalen Beulgefahr und den Spannungen ab. Um das statisch nutzbare Potential solcher biegebeanspruchter Tragelemente aus Feinblech auszuloten, werden im vorliegenden Artikel die Ergebnisse von Untersuchungen im Rahmen einer Parameterstudie an ein- und mehrlagigen Longitudinal- und Punktfaltungen auf ihre auf das Eigengewicht bezogene Tragfähigkeit vorgestellt, Konstruktionsgrundsätze abgeleitet und Einsatzmöglichkeiten aufgezeigt.

Load-bearing characteristics of plate-like elements with single and multi-layered folded structures of steel sheets.
The application of steel sheet for load-bearing constructions is currently rather uncommon. Nowadays, steel sheet for load-bearing constructions is only used for corrugated sheeting or for special constructions such as geodesic domes; hemispherical, folded envelopes made out of thin steel sheet that have been invented by the architect R. Buckminster Fuller. Beside these spatially-curved folding constructions, whose load is mainly transferred by axial force, bearing structures composed out of thin, folded sheets with one or more layers as a light-weight structure are also possible. Crucial for their load bearing behavior and their efficiency is on the one hand the choice of the folding typology regarding folding height and frequency and on the other hand the sheet thickness, which depends on the local load factor. The present article shows the potential of bending-loaded bearing structures by presenting the results of parametric studies. In the context of these parametric studies, single- and multi-layered longitudinal foldings and point foldings made of steel sheet have been examined towards their bearing capacity. Construction principles as well as potential uses have also been perused.

Blechumformung ist traditionell ein hochaufwendiger Prozess, der teurer Werkzeuge und Formen wie Gesenke oder Patrizen und zugehöriger Stempel bedarf, die erst bei hohen produzierten Stückzahlen rentabel werden. Aus diesem Grund beschränkt sich im Bauwesen der Einsatz umgeformter Stahlprodukte bisher auf die Verwendung von Halbzeugen wie z. B. Walzprofilen. Die inkrementelle Blechumformung (IBU), ein neuartiges Umformverfahren, arbeitet auf ganz andere Weise. Statt eines einstufigen Pressvorgangs, bei dem das Blech in Form gebracht wird, fährt ein Umformwerkzeug die Bauteilkontur in einem sequenziell ablaufenden Prozess mit lokaler Verformung ab, der sich mit einfachen Mitteln an die individuell herzustellenden Blechformen anpassen lässt. Die IBU stellt insofern einen hochflexiblen Prozess dar, der es möglich macht, Serien von geometrisch unterschiedlichen Bauteilen bei hoher Effizienz zu fertigen. Sie verspricht ein ideales produktionstechnisches Mittel für die Umsetzung des Leichtbauprinzips von Raumfaltwerken und mehrlagigen Faltungen zu sein, auf dessen Basis selbsttragende Hüll- und Fassadenkonstruktionen aus Feinblech für die Architektur und den Ingenieurbau gebaut werden können. Die tatsächlichen Eigenschaften und Bedingungen der konstruktiven und praktischen Umsetzung einer mit Hilfe der IBU hergestellten, frei geformten zweilagigen Hüllfläche wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts zwischen dem Lehrstuhl für Tragkonstruktionen (TRAKO) und dem Institut für Bildsame Formgebung (IBF) an der RWTH Aachen untersucht.

Free-formed, self-supporting folding structure made of metal sheets using the incremental sheet forming (ISF).
Sheet forming is traditionally a costly process that requires expensive tools as well as forms such as winds or dies with customized punches, which are only profitable when producing high quantities. However, the incremental sheet forming (ISF), a novel forming technique, works highly differential. In contrast to the common single-stage jacking process, the incremental metal forming is a sequential process in which a forming instrument circumscribes the part contour and warps the sheet repeatedly. This process can easily be adjusted to a variety of individual thin sheet forms. In view of this fact, the ISF is a highly flexible process that allows to craft series of geometrically different components efficiently. ISF appears to be an ideal production-related instrument to realize the principle of lightweight constructions in space folding structures and multilayer folding structures that form the basis of self-supporting building envelopes or facades made of thin sheet. The actual characteristics and conditions of the constructive realization of a free-shaped, two-layered envelope formed with the incremental metal forming procedure has been analyzed during a research project between the Chair of Structures and Structural Design (Lehrstuhl für Tragkonstruktionen - TRAKO) and the Institute of Metal Forming (Institut für Bildsame Formgebung - IBF) of the RWTH Aachen University.

Selbstbohrende Vollgewindeschrauben, die ohne Vorbohrung eingeschraubt werden können, haben sich neben ihrer Funktion als Befestigungsmittel im Holzbau auch als leistungsfähige Bauteilverstärkungen und als stabförmige Fügungselemente erwiesen. Für diesen Einsatz sind große Einbaulängen leff > 20 d und sehr große Längen l > 0,6 m erforderlich, die hinsichtlich eines richtungsgenauen Einbaus Probleme verursachen. Bedingt durch die Inhomogenität des natürlichen Baustoffs Holz tritt schon beim Einschrauben von mittleren Schraubenlängen das sogenannte ‘Verlaufen’ der Schrauben, d. h. die Richtungsabweichung der Schraubenspitze von der vorgehaltenen Einschraublage, ein und nimmt mit zunehmender Einschraublänge sogar überproportional zu. Während kurze Einschraublängen im Abbund problemlos mechanisch vorgebohrt werden können, ist bei größeren Einschraublängen eine exakt geradlinige Vorbohrung zur Richtungsführung der Schrauben potenziell nur durch Laserstrahlbohren zu erwarten. Der Energie- und Wärmeeintrag durch die Laserstrahlung führt zu einer thermischen Umwandlung des die Bohrung umgebenden Holzes, die eine Beeinflussung der Tragfähigkeit von darin eingeschraubten Vollgewindeschrauben mit sich bringen kann. An der RWTH Aachen wurden vom Lehrstuhl Tragkonstruktionen (trako) in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik (LLT) Versuche zum Bohren von Brettschichtholz mittels Laserstrahlung sowie zum Trag- und Verbundverhalten von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben in auf diese Weise erstellten Bohrungen für kurze Bohr- und Einbindelängen (l = 6 d) durchgeführt. Die Ergebnisse unterstreichen das Entwicklungspotenzial dieses innovativen Holzbearbeitungsverfahrens für die Holzbautechnik.

Laser-drilled guide holes for self-tapping screws - Installation and load bearing behaviour
Self-tapping continuously threaded screws can be installed without predrilling and have - besides their use as fasteners - proven suitable as high-performance reinforcements of structural members and joints in timber construction. For this type of application big installation depths (leff > 20 d) and screw lengths (l > 0.6 m) are required which cause problems regarding precisely positioned installation. Due to the inhomogeneity of wood as a natural material, even at medium size lengths the screws tend to 'stray' i. e. a deviation of the screw tip from the designated axis occurs which is increasing disproportionately with growing screw lengths. While for shorter screws mechanically drilled holes are commonly used as guidance, for longer screws potentially only laser-drilled holes can ensure a straight direction of the screw axis. The high energy and heat input of the laser beam results in a thermal modification of the wood around the drill hole, thus presumably influencing the load bearing and bond behaviour of screws that are screwed into such holes. The Chair of Structures and Structural Design and the Chair of Laser Technology of RWTH Aachen University carried out a series of tests to examine the use of laser radiation to drill holes in glued laminated timber and to evaluate the load bearing behaviour of self-tapping screws installed in these holes focussing on short drill-/bond lengths (l = 6 d).The results point out the potential of the development of this innovative wood processing method for the field of timber construction.

Der Einsatz von Stahl im Bauwesen war über viele Jahre von engen Vorgaben hinsichtlich der einsetzbaren Halbzeuge geprägt und verlieh Stahlkonstruktionen häufig den Charakter von “Baukastensystemen”. Die Modernisierung der Bearbeitungsmethoden veränderte diese Gegebenheiten. Im digitalen Zeitalter ist es nunmehr möglich, nicht nur aufseiten der Produktion, sondern auch aufseiten des Entwurfs, der Darstellung, der Planung und der Konstruktion eine Prozesskette zu erstellen, mit deren Unterstützung hoch individualisierte Stahlbauteile erzeugt werden können, die Teil wiederum von individualisierten Bauwerken sind. Mit diesen Mitteln lassen sich Leichtbaukonstruktionen aus Blech mit individuellem Design erstellen, wie zwei Prototypen, die an der RWTH Aachen in Kooperation des Lehrstuhls Tragkonstruktionen mit dem Institut für Bildsame Formgebung entstanden sind, eindrücklich demonstrieren. Die neuartige Bauweise aus Feinblech erschließt einen für den Stahlbau bisher eher unzugänglichen Formenkanon und erweist sich als äußerst materialsparend und liegt so im Trend des nachhaltigen Bauens unserer Zeit.

Lightweight structures made of thin sheet metal
For many years, the use of steel in the construction industry was characterized by strict specifications regarding the semi-finished products that could be used and often gave steel structures the character of “modular systems”. The modernization of processing methods changed and improved these conditions. In the digital era, it is now possible to create a process chain not only on the production end, but also on the design, presentation, planning and construction end, with the support of which highly individualized steel components can be produced, which in return form part of individualized structures. With these means, lightweight sheet metal structures with individual design can be created, as impressively demonstrated by two prototypes that were created at RWTH Aachen University in cooperation between the Chair of Structures and Structural Design and the Institute of Metal Forming. The novel construction method using thin sheet metal opens up a canon of shapes that was previously rather inaccessible to steel construction and proves to be extremely material saving, thus being in line with the trend of sustainable construction of our time.

Im Zuge der Errichtung eines Ersatzneubaus des Luisenturms auf dem Atzelberg bei Kelkheim-Eppenhain im Taunus löst eine Stahlkonstruktion den bisherigen Aussichtsturm in Holzbauweise ab. Das 27 m hohe Bauwerk zeichnet sich durch schlanke Tragelemente aus geradlinigen und gekrümmten Stahlrohren aus, die in Off-Knot-Bauweise hergestellt und gefügt sind, wobei sich die Stoßstellen außerhalb der Stabwerksknoten befinden und so die komplett geschweißten Knoten frei bleiben von zusätzlichen Laschen, Stoßdeckungen und Verschraubungen. Die Rohrfügungen bestehen aus vierteiligen, passgeformten Laschen aus Rundrohrausschnitten, die im Inneren angeschraubt werden und nur an der Stoßfuge und den außenliegenden Schraubenköpfen erkennbar sind. Die neuartige Konstruktionsweise unterstreicht die Filigranität des Tragwerks und setzt einen eleganten Akzent in die umgebende gebirgige Taunuslandschaft.

The Luisenturm on the Atzelberg
In the context of the construction of a replacement for the Luisenturm tower on the Atzelberg near Kelkheim-Eppenhain in the Taunus region, a steel structure is replacing the previous wooden observation tower. The 27 m high structure is characterized by slender load-bearing elements made of curved steel tubes, which are manufactured and joined using the off-knot construction method, whereby the joints are located outside the beam intersections, leaving the fully welded knots free of additional plates, joint parts and bolted connections. The pipe joints consist of four-part, fit-formed plates made from round pipe sections, which are screwed on internally and can only be seen by looking at the butt joint and the screw heads on the outside. The novel construction method emphasizes the filigree of the supporting structure and sets an elegant accent in the surrounding mountainous landscape of the Taunus.

Zwischen 1856 und 1858 hatte die Pforzheimer Firma Gebrüder Benckiser mehrere große Gitterträgerbrücken für die Schweizer Eisenbahngesellschaften ausgeführt. Entgegen den Entwicklungen in Preußen handelte es sich dabei um gelenklose Durchlaufträger über drei oder vier Felder. Für diesen Brückentyp optimierte Benckiser den Bauvorgang: der Kastenträger, gebildet aus den Gitterträgern und den Querträgern, wurde auf einer Widerlagerseite vorgefertigt, dann mittels Walzen und einem Hebelmechanismus frei auskragend auf die Pfeiler und schließlich bis auf das jenseitige Widerlager hinübergeschoben.
In diesem Bauverfahren, das heute als Taktschiebeverfahren vor allem im Betonbrückenbau Anwendung findet, errichteten die Gebrüder Benckiser zwischen 1859 und 1860 zwei grenzüberschreitende Eisenbahnbrücken: die Rheinbrücke Waldshut-Koblenz und die Rheinbrücke Kehl-Straßburg. Erst nach 1860 ging man im Südwesten zum Bau mehrgliedriger Streben- und Ständerfachwerkträger mit parallelen oder gekrümmten Gurten über.

The construction of iron bridges in the southwest of Germany from 1844 to 1889 - from lattice girders to truss girders (part 3).
Between 1856 and 1858, Bros. Benckiser, a company from Pforzheim in Germany, had built several lattice girder bridges for Switzerland’s railway companies. In contrast to developments in Prussia, they were built as continuous beams without joints, spanning three to four bays. Benckiser used this structural feature for the construction process of the bridges and optimized it that way. The box girder was prefabricated as lattice girder at one abutment side and pushed on rollers and lifting mechanisms, cantilevering at the intermediate supports, into its final position.
With this construction process, which is known today as Incremental Launching Method and used primarily in concrete bridge building, Benckiser Bros. constructed two cross-boundary railway bridges between 1859 and 1860: the Rhine bridges Waldshut-Koblenz and Kehl-Strassburg. It was not until 1860 that the company adopted truss girders with single or multiple bracing for steel bridges with parallel or curved chords.

Die in Teil 1 beschriebenen eisernen Brücken der 1840er Jahre waren vornehmlich aus kohlenstoffhaltigem und damit hartem aber sprödem Gusseisen errichtet worden. Den Eigenschaften des Materials entsprechend handelte es sich um druckbeanspruchte Bogentragwerke. Damit waren sie eng verwandt mit der ersten eisernen Brücke, die mehr als ein halbes Jahrhundert zuvor, 1779, im englischen Coalbrookdale fertiggestellt wurde. Für mäßig belastete Straßenbrücken wiesen diese Konstruktionen eine ausreichende Tragfähigkeit auf, für hoch beanspruchte Brücken der Eisenbahn mit dynamischen und sich verlagernden großen Lasten der Lokomotiven und Wagen waren sie auf Dauer nicht geeignet. Forciert durch den raschen Ausbau des Schienennetzes bemühten sich die Ingenieure unter Verwendung des höher beanspruchbaren und beständigeren weil zäheren Schmiedeeisens geeignetere Trag- und Bausysteme zu entwickeln.
Ein erstes in ganz Europa viel diskutiertes Ergebnis dieser Bemühungen konnte ab 1850 auf der Eisenbahnstrecke von Chester nach Holyhead in Nord-Wales in Augenschein genommen werden: die Britannia- und die Conway-Brücke mit ihren riesigen röhrenförmigen Trägern aus schmiedeeisernen Kesselblechen. Auf diesem Konzept basierten auch die beiden großen Eisenbahnbrücken bei Dirschau und bei Marienburg, die nach langen Jahren der Planung, der Umplanung und des Baus 1857 eröffnet wurden. Im Unterschied zu den englischen Vorbildern waren hier die Tragwände aufgelöst in kreuzweise angeordnete schmiedeeiserne Bänder. Diese als Gitterträger bezeichnete Konstruktionsweise war ähnlich wie die der gusseisernen Bogenbrücke mit Schwächen behaftet, brachte aber produktionstechnische Vorteile mit sich, die nicht nur die Herstellung des Trägers und seiner Teile betraf, sondern auch die Errichtung ganzer in dieser Weise konstruierter, ein- und mehrfeldriger Brückenzüge.

Early iron bridges of south-western Germany 1844 to 1889 - Lattice bridges and incremental launching method (Part 2).
Since the time of the first iron Bridge at Coalbrookdale until the 19th century ‘iron‘ was understood as ‘cast-iron‘, because almost all early iron bridges were made of this brittle material. Based on this engineers designed intuetively correct compression loaded arch-structures, which had enough load bearing capacity for road-bridges, however which were not suitable for highly loaded railway-bridges with mobile loadings causing dynamical effects. For railway bridges the much more sustainable wrought iron had to be applied and other structural systems had to be developed.
The Britannia and the Conway Bridges on the railway between Chester and Holyhead in Northern Wales, designed by Robert Stevenson (1850-1894) in 1850 were of the first huge tubular beams made from large wrought iron plates, a milestone in engineering of that time. A few years later in 1857 a similar tubular bridge structure was finshed, the Weichsel-Brücke in Dirschau (nowadays Poland), where the iron plates were replaced by lattice girders constructed from crosswise arranged wrought iron ribbons according to the lattice girders invented by the American engineer Ithiel Town (1784-1844). Despite of various technical and statical problems of this construction the lattice-girders had important advantages concerning manufaction as well as the construction of multi-span beams designed this way.

Denkt man an die ersten großen, imposanten eisernen Brücken, die nach der Mitte des 19. Jahrhunderts in Deutschland errichtet wurden, so assoziiert man damit die Firmen an Rhein und Ruhr - Harkort, die Gutehoffnungshütte oder MAN. Dabei wird leicht übersehen, dass in dieser ersten Phase der Industrialisierung auch an anderen Orten eine eisenverarbeitende Industrie erfolgreich tätig war.
Einer dieser Orte war Pforzheim mit der dort ansässigen Firma Gebrüder Benckiser. Die beiden wichtigsten Standortfaktoren für den dortigen Hüttenbetrieb waren das Holz und die Wasserkraft. Anders als an der Ruhr gab es in Pforzheim keine Steinkohle. Aus dem Hüttenbetrieb entstand ein Eisenwerk mit überregionaler Bedeutung. Mehr als vier Jahrzehnte lang baute die Pforzheimer Firma eiserne Brücken für die Eisenbahngesellschaften in Baden, in Württemberg, in Hessen und der Bayerischen Pfalz sowie in der Schweiz und in Österreich-Ungarn. Nach der Reichsgründung 1871 war es für die Pforzheimer Firma aber zunehmend schwierig, dem Konkurrenzdruck der großen Firmen an Rhein und Ruhr stand zu halten. Der Betrieb musste eingestellt werden, die Firmengeschichte geriet weitgehend in Vergessenheit.
Diesem Umstand ist es vielleicht zu verdanken, dass Archivalien aus dem Besitz der Familie Benckiser bisher unentdeckt und unerforscht, aber erhalten geblieben sind und es jetzt möglich machen, die Geschichte der Brückenbauanstalt Benckiser nachzuzeichnen und ihre Bedeutung für die Bautechnikgeschichte neu zu bewerten.

Early iron bridges of south-western Germany 1844 to 1889 - Iron via Wood (part 1).
When imagining the first large imposing iron bridges built after the mid 19th century in Germany the first association is drawn to foundries on the rivers Rhine and Ruhr, such as Harkort, the Gutehoffnungshütte or MAN. But it is easily ignored that during the early phase of industrialisation ironworking factories were effectively operating also at other locations.
One of these places was Pforzheim with the factory of the Gebrüder (Brothers) Benckiser. The two most striking location advantages for the early-industrial iron mill operation there were lumber as firewood and waterpower. Unlike the regions of the Ruhr there was no black coal at Pforzheim. From the early minor mill factory an iron plant of international importance prospered. For more than four decades the factory at Pforzheim constructed iron bridges for the railway companies in Baden, in Württemberg, in Hesse, in the Bavarian Palatinate as well as in Switzerland, Austria and Hungary. Following the foundation of the German Empire in 1871 the company at Pforzheim had increasingly difficulties meeting the competition pressure from the large companies on the Rhine and the Ruhr. Production came to a halt and the companies’ history faded into obscurity.
Maybe due to this, the archives in procession of the family Benckiser remained undiscovered and unexplored, jet well preserved. So now it is possible to trace the story of the bridge building company and to judge its relevance to construction history anew.

Mit Beginn des Jahres 1993 werden nach dem Willen der Europäischen Gemeinschaft die nationalen Wirtschaftsräume Vergangenheit sein. Die Zukunft gehört dann dem gemeinsamen Binnenmarkt. Für Europa getroffene Entscheidungen und Regelungen werden jedoch in den Mitgliedsländern noch unterschiedlich interpretiert. In diesem Zusammenhang hat die öffentliche Diskussion auch um den Qualitätsbegriff zunehmend an Bedeutung gewonnen. Angesichts einer verbreiteten Sprachverwirrung und Verunsicherung über Zielsetzungen und Methoden sogenannter Qualitätsmanagementsysteme sind nun Realisierungskonzepte besonders gefragt. Die Baubranche befürchtet eine Einschränkung ihrer guten Chancen im offenen Wettbewerb durch Euro-Bürokratie. Die Aufgaben der Zukunft, ihre technische Bewältigung und ihre wirtschaftliche Umsetzung sollten durch fortschrittliche Europanormen begünstigt und nicht durch wenig hilfreiche Auflagen zusätzlich belastet werden. Berechtigte Forderungen nach Qualität und die Wirksamkeit von Qualitätsmanagementsystemen sind unbestritten. Es gilt nunmehr, verständliche Leitlinien und praktikable Anwendungen zu erarbeiten, damit definierte Qualitätsziele erreicht und die Voraussetzungen für eine brancheneinheitliche Zertifizierung erfüllt werden.

Gedrungene Kreiszylinderschalen werden häufig als Behälter für Lagergut verwendet. Wegen der großen Durchmesser werden sie im allgemeinen nicht kontinuierlich, sondern diskret ver-ankert. Trotz dieser Tatsache erfolgten die bisherigen Berechnungen des Anstrengungzustandes in der Schalenwand fast ausschließlich unter der Voraussetzung kontinuierlicher Lagerung. Im Beitrag wird für den maßgebenden Lastfall Wind im entleerten Zustand untersucht, wie die inneren Beanspruchungen und der Beulsicherheitsnachweis beeinflußt werden, wenn man die diskrete Verankerung im Zugbereich wirklichkeitsnah berücksichtigt. Die Differenzen werden quantifiziert. Daraus kann geschlußfolgert werden, daß vereinfachend eine kontinu-ierliche Lagerung angenommen werden darf, wenn man den spannungsbasierten Interaktionsbeulsicherheitsnachweis nur zu 90 % ausnutzt.

In den letzten Jahren haben zunehmend mehr zerstörungsfreie Prüfverfahren ihre Praxistauglichkeit im Bauwesen bewiesen. Dazu gehört auch das Impulsradar, das vor allem zur Detektion von metallischen Einbauteilen wie schlaffer Bewehrung und Spanngliedern eingesetzt wird. Solche Bauwerksuntersuchungen an Brücken und zahlreichen anderen Bauwerksarten fanden bisher meist an ebenen Flächen statt. Gekrümmte Flächen, die Gegenstand dieser Arbeit sind, stellen besondere Anforderungen an die Messdurchführung und Datenauswertung. Am Beispiel einer runden Betonstütze wird in diesem Beitrag gezeigt, wie die Bewehrungsortung mithilfe von hochfrequenten Radarantennen an gekrümmten Oberflächen realisiert wird. Unterstützend wurden Radarmessungen im Labor an einem Probekörper durchgeführt. Im Resultat kann die Bewehrungslage bildgebend dargestellt werden.

Non-destructive imaging of reinforcement bars in circular concrete columns using radar technique
In recent years, non-destructive testing methods (NDT) have been proven as useful tools to evaluate road and building constructions. One of those methods, ground penetrating radar (GPR), becomes increasingly popular for investigating reinforced concrete structures, especially for detection of reinforcement bars and tendon ducts, where most of these applications take place on flat surfaces.
This study focuses on the use of GPR on curved surfaces of reinforced concrete columns which are widely used in large-scale civil infrastructures. The locations of steel reinforcement in concrete were determined in circular concrete columns in both laboratory and field tests. With appropriate high-frequency radar antennas, experimental design and special migration algorithm GPR can be applied directly to detect reinforcement bars in curved concrete columns.

Single-storey steel buildings in Canada are generally designed with a steel roof deck diaphragm to resist and transfer lateral loads to the vertical bracing system. Current Canadian seismic design provisions for these buildings are reviewed here with a focus on the design of the roof diaphragms. An equivalent static analysis method is generally used for these structures and comprehensive capacity design principles are applied to achieve a proper strength hierarchy in order to develop the intended yielding mechanism along the lateral load path. The method is illustrated with the help of a numerical example. The influence of roof diaphragm in-plane flexibility on the dynamic seismic response is discussed.