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Der Ermüdungsnachweis für Stahlkonstruktionen kann nach Eurocode 3 mit Hilfe der schadensäquivalenten Schwingbreite oder auch einer direkten Schadensakkumulationsberechnung nach der Miner-Regel geführt werden - unter Berücksichtigung von Teilsicherheitsbeiwerten für die Einwirkungs- und Widerstandsgrößen. Der widerstandsseitige Teilsicherheitsbeiwert ist normativ zwischen 1,0 und 1,6 je nach Bauwerksart (Straßen-, Eisenbahnbrücke oder Kranbahn) festgelegt. Die Berechnungsverfahren basieren auf verschiedenen Miner-Regeln (bzw. Bezugs-Wöhlerlinien, z. B. mit/ohne Erfassung der Dauerfestigkeit) und einer theoretischen Grenzschadenssumme von D = 1,0.
Im folgenden Beitrag wird gezeigt, wie die “tatsächliche Schadenssumme bei Versagen” durch Auswertung experimenteller Untersuchungen für Schweißverbindungen bestimmt werden kann. Diese “tatsächlichen Schadenssummen” weichen meist stark von 1,0 ab und sind i. d. R. logarithmisch normalverteilt. Mit Kenntnis dieser Verteilungen können dann die im semiprobabilistischen Konzept erforderlichen Teilsicherheitsbeiwerte &ggr;Mf zur Berücksichtigung von widerstandsseitigen Streuungen sowie auch Modellunsicherheiten (je nach verwendeter Miner-Regel) für Betriebsfestigkeitsnachweise begründet werden. Der Beitrag dient vor allem dem Verständnis dieser Grundlagen, auch um im Einzelfall modifizierte Teilsicherheitsbeiwerte begründen zu können.

Principles of determination of safety features for fatigue assessment.
According to Eurocode 3 the fatigue behaviour of steel structures can be assessed either by means of the damage equivalent stress range or directly using the damage accumulation method (Miner's rule). Partial safety factors for load and resistance are to be considered. On resistance side, the partial safety factors vary between 1.0 and 1.6 depending on the structure type, i. e. road bridge, railway bridge or crane runway girder. The fatigue assessment methods are based on different forms of Miner's rule, and accordingly different reference S/N curves with or without consideration of fatigue strength. Theoretically, fatigue failure occurs when the damage sum reaches an amount of D = 1.0.
In this paper the “actual damage sum at failure” will be determined by means of evaluation of fatigue tests conducted on welded joints. The “actual damage sums” deviate in most cases significantly from 1.0 and are generally lognormal distributed. Knowing the distribution characteristics allows the determination of the partial safety factors for resistance, which are required within the semi-probabilistic safety concept to take into account both material and model uncertainties, depending on the utilized form of Miner's rule.

Die Verbindung mit biegesteifem Stirnplattenanschluss wird im Stahlhochbau häufig angewendet. Auch bei Kranbahnen kleinerer und mittlerer Bauart können Stirnplattenverbindungen als Trägerstöße im Feldbereich Anwendung finden. Da diese Verbindungen und ihre Komponenten durch den Kranbetrieb mit zeitlich veränderlichen Belastungen beansprucht werden, ist eine rein statische Berechnung und Bemessung unzureichend, vielmehr muss der Nachweis der Betriebsfestigkeit erbracht werden. Um die Eigenschaften dieser Verbindungen unter sich wiederholender Belastung zu untersuchen, wurden zwölf Stirnplattenverbindungen mit gleitfest vorgespannten Schraubenverbindungen mit Hilfe des Kerbspannungskonzeptes bemessen und anschließend im Rahmen von zyklischen Versuchsserien bis zum Anriss beansprucht. Aus der statistischen Auswertung der Versuchsergebnisse konnte ein Kerbfall für die Schweißverbindung rückgerechnet und mit dem Kerbfall FAT 225 des Kerbspannungskonzeptes verglichen werden. Die Bemessung der Ermüdungsfestigkeit der Schraubenverbindungen erfolgte mit Hilfe des Nennspannungskonzeptes.

Fatigue strength at end plate connections - Experimental and numerical Investigations.
The application of head plate connections is a popular approach in steel construction. In crane construction the connection between parts of a crane runway girder can also be realized with such rigid connections. As a crane has to complete tasks in a moving fashion, a pure static dimensioning is insufficient. The fatigue strength of these components has to be evaluated. For this purpose, twelve of these joints were analyzed using the effective notch stress approach and were put under stress in a series of fatigue tests. Consequently, a FAT value could be determined and this value was compared to the FAT 225 value of the effective notch stress concept. The fatigue behavior of the pre-stressed bolts was examined using the nominal stress concept.

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Zwei Stahlfachwerkbrücken über die Salzach wurden auf der Strecke der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) von Salzburg nach Wörgl durch einen Rahmen aus Verbundfertigteilträgern erneuert. Die Verbundkonstruktion wurde gewählt, um die Baumaßnahme in kurzen Sperrzeiten der hoch belasteten Bahnstrecke abwickeln zu können. Im Zuge der Maßnahmen des Baus der Bahnbrücke wurden eine Radwegunterführung als Stahlbetonrahmen unter der Bahn und eine Fuß- und Radwegbrücke über die Salzach ebenfalls neu gebaut. Der Aufsatz beschreibt die beiden Verbundbauwerke in ihrer Konstruktion und die Erfahrungen beim Bau der Brücken.

Railway viaduct nearby Schwarzach/St. Veit - Challanges by the realisation of a 46 m long VFT composite frame.
In the railway link of the Austrian Federal Railways (ÖBB) from Salzburg to Wörgl two trasswork bridges out of steel over the river Salzach were renewed by a frame construction out of prefabricated composite girders. This composite construction has been chosen to realize the construction work in the short track possessions of the high-stressed railway link. In the scope of the reconstruction of the railway viaduct also a cyclist underpass as a reinforced concrete frame beneath the railway and a pedestrian and cyclist viaduct over the river Salzach have to been rebuilt . The article describes the two composite constructions due to their constructional details and the experiences by building the bridges.

Im Zuge des Neubaus der Eisenbahnüberführung über die Salzach in Österreich wurde die im Frühjahr 2016 errichtete VFT-Rahmenbrücke zu vier unterschiedlichen Zeitpunkten während des Bauverlaufs und nach Verkehrsfreigabe messtechnisch untersucht. Anhand der durchgeführten Untersuchungen wurde der Einfluss des Hinterfüllungsmaterials auf das dynamische Verhalten der Brücke unter vertikaler Lasteinwirkung analysiert. Während der ersten Messung wurden parallel unterschiedliche Arten von Beschleunigungssensoren und anschließend unterschiedliche Auswertungsmethodiken eingesetzt, mit welchen die jeweils ermittelten Systemeigenfrequenzen gegenseitig bestätigt werden konnten. Bei den restlichen drei Messungen kam nur noch eine dieser Methoden zum Einsatz.
Bei dem betrachteten Bauwerk ließ sich nur ein vernachlässigbarer Einfluss des Hinterfüllungsmaterials feststellen. Im Artikel werden erste Ergebnisse vorgestellt und im Hinblick darauf diskutiert, inwieweit die Ergebnisse auf andere Brückenbauwerke übertragen werden können.

Measurement of dynamic properties of a composite frame railway bridge - Field testing of the railway bridge crossing Salzach River in Schwarzach/St. Veit, Austria.
A prefabricated composite frame bridge was measured at four different stages during construction phase and after opening to railway traffic. The performed measurements were used to analyze the contribution of backfill to dynamic behavior of the bridge under vertical excitation. At the first measurement, different kinds of accelerometers and afterwards different analysis methods were used. Both led to the same eigenfrequencies. The three subsequent measurements were analyzed with only one of those methods.
At the investigated bridge, only a negligible contribution of the backfill could be observed. This paper introduces the first obtained results and discusses which observations can be transferred to other bridges.

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Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wieland Ramm zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet
Herrn Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Mit Blick auf die komplizierte Geschichte der 160 Jahre alten schmiedeeisernen Gitterbrücke in Tczew (deutsch: Dirschau) über die Weichsel und in Bezug auf die Ideen ihrer Ertüchtigung wird im folgenden Beitrag die Untersuchung zur Probebelastung der originalen Felder des Überbaus beschrieben. Der historische Überbau der Weichselbrücke Dirschau wird dabei mit einer neuen Fahrbahn belastet. Es konnte die erforderliche Tragfähigkeit des Brückendecks im Besonderen und des gesamten Überbaus im Allgemeinen nachgewiesen werden. Die Arbeiten sind von Versuchsanstalt für Brückenbau der Politechnika Gdaska (TU Gdask) ausgeführt worden. Das untersuchte monumentale Ingenieurbauwerk der Vergangenheit ist eine Brückenkonstruktion, die in ihrer Bedeutung für das Bauwesen mit der berühmten Britannia-Brücke verglichen werden kann.

On the rebirth of a historic lattice truss bridge.
In this contribution, in view of a complicated history of the 160 years old wrought-iron lattice truss bridge in Tczew (Poland) across the Vistula, and with reference to the two emerged ideas of the reconstruction, the load test of the original bridge carrying structures has been described. The historical Bridge across the Vistula is loaded with a new bridge road deck. This was performed recently by the experimental institution for bridge constructions of the Politechnika Gdaska (Gdask University of Technology). The completed proof has confirmed the assumed strength of the new bridge deck, but also a surprisingly high toughness, greatly desired at present, of the original superstructure itself. The investigated monumental ingenieur construction of the past is a bridge structure that, in its meaning, can surely be compared with the famous Britannia Bridge.

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In der aktuellen Fassung der DIN EN 1993-1-9 sind Kerbklassen zur Bemessung ermüdungsbeanspruchter Detailpunkte mit Hilfe des Nennspannungskonzeptes katalogisiert. Es wird im Anhang B der vorab genannten Norm auch die Bemessung nach dem Strukturspannungskonzept ermöglicht, jedoch sind hier weder Vorgaben bzw. Richtlinien zur Ermittlung der einwirkenden Spannungen (Stichwort Extrapolationspfade) vorhanden, noch finden sich im Speziellen Angaben für ermüdungsbeanspruchte Hohlprofilverbindungen. Umfangreiche Bemessungsvorgaben zum Strukturspannungskonzept für Hohlprofilverbindungen finden sich z. B. im CIDECT-Design Guide Nr. 8. Hier sind ausführlich Angaben hinsichtlich Bemessungsformeln, Bemessungsdiagrammen sowie Lage der Extrapolationspunkte zur Ermittlung der Strukturspannungen (SCF) und Strukturdehnungen (SNCF) beschrieben.
Im Umgang mit dem Blechdickeneinfluss, dem “Maßstabseffekt” finden sich in den Normen und der einschlägigen Literatur unterschiedliche Vorgaben. Beispielsweise gibt DIN EN 1993-1-9 einen Abminderungsfaktor für Stumpfnähte bei Blechen mit t > t0 = 25 mm von SR = SR, D (to/t),25 vor. Hinsichtlich der Vorgaben für geschweißte Hohlprofilverbindungen beschränkt DIN EN 1993-1-9 den Gültigkeitsbereich allerdings dahingehend, dass Blechdicken über 8 mm bzw. 12,5 mm bzw. Rohrdurchmesser größer 300 mm bei Rundhohlprofilen und Kantenlängen größer 200 mm bei Rechteckhohlprofilen in den Kerbfalltabellen nicht mehr berücksichtigt werden. Es werden für Hohlprofilkonstruktionen nach DIN EN 1993-1-9 keine Abminderungsfaktoren in Abhängigkeit der Hohlprofilwanddicke angegeben.
Im Rahmen des abgeschlossenen FOSTA Forschungsprojekts P 801 wurden im Labor für Stahl- und Leichtmetallbau der Hochschule München umfangreiche Untersuchungen an verschiedenen Kerbfällen durchgeführt, mit dem Ziel, Einflussfaktoren auf die Ermüdungsfestigkeit geschweißter Hohlprofilkonstruktionen bestimmen zu können.

Influence of wall thickness on the fatigue behaviour of welded X-joints of circular hollow sections.
The current version of EN 1993-1-9 stipulates different notch classes for the design of fatigue loaded constructions based on the nominal stress concept. Annex B of EN 1993-1-9 also outlines the design referring to the structure stress concept, but includes no specifications for the evaluation of the structural stresses (e. g. extrapolation path) nor detailed classification for specific fatigue loaded hollow sections. More extensive specifications for the application of the structure stress concept with detailed calculation formulas graphs and extrapolation points are given in CIDECT-Design Guide No. 8, for example.
For the design of such welded steel constructions for fatigue, there are different methods, that can be applied. In order to handle the size effect, different recommendations can be found in literature to reduce the predicted fatigue life of plates and tubes with increased thickness. For example in the current DIN EN 1993-1-9 wall thickness correction factor for plates exceeding t > t0 = 25mm is given, i. e.: SR = SR, D (to/t),25. For welded hollow sections, DIN EN 1993-1-9 limits the range of validity to wall thicknesses t ≤ 8mm and 1,5mm respectively and the diameters of circular hollow sections to d ≤ 300mm and to edge length of rectangular hollow section b ≤ 200mm.
In the scope of the FOSTA research project P 801, the Labor für Stahl- und Leichtmetallbau of the University of Applied Sciences Munich, conducted investigations on different notch cases of welded hollow sections with the outcome of assessing the influence parameters of welded hollow sections.

Wenn schubbeanspruchte Anschlüsse im Stahlbau Belastungen aus Schwingungen und/oder Lastumkehr ausgesetzt sind, kein Schlupf auftreten darf und auf der Baustelle gefügt werden muss, sind gleitfest vorgespannte Schraubverbindungen vorzusehen. Diese so genannten GV-Verbindungen müssen mit hohem Herstellungsaufwand gefertigt werden, was auf die Reibflächenvorbehandlung zurückzuführen ist. Wird der Korrosionsschutz für die Stahlkonstruktion durch eine Feuerverzinkung gewährleistet, sind für die Reiboberflächen ohne aufwendige Nachbehandlung geringe Haftreibungszahlen festzustellen, die zudem stark in Abhängigkeit von der sich ausbildenden Zinkschicht schwanken. Vor diesem Hintergrund wurden in einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben Untersuchungen angestellt, die eine Erhöhung der Tragfähigkeit in GV-Verbindungen durch den Einsatz von Klebstoff aufzeigen. Für die erhebliche Traglaststeigerung gegenüber den elementaren Fügeverfahren - Klebung oder GV-Verbindung - ist bei der Verfahrenskombination, die im Weiteren als vorgespannte Hybridverbindung verstanden wird, die eingebrachte Vorspannkraft verantwortlich. Bei sorgfältiger Kombination beider Verfahren können die Einzeltragfähigkeiten in etwa addiert werden.

Use of adhesives to increase the load-bearing capacity of slip-resistant connections.
Slip-resistant connections are preferred for steel constructions if subjected to fatigue loads and/or load reversals, no slip in the connection is permitted and joining on construction site is necessary. These connections are prepared with a high manufacturing effort due to the intensive preparation of the faying surfaces, or the contact area between the steel plies and it must receive special consideration in design and coating application. The typical corrosion protection for steel structures is still the hot-dip galvanizing. The follow-up work of the faying surfaces for a use in slip-resistant connections is related to a high effort and guarantees no high slip factors. Furthermore the slip factor may deviate more or less high with the properties of the zinc layer. Against this background, investigations have been carried out in a recently concluded research project which show an increase in the load bearing capacity of slip-resistant connections by the combined use of adhesive. In the case of the process combination, which is also referred and named as a preloaded hybrid connection, the applied preload of the high-strength bolts is responsible for the considerable increase in load bearing capacity compared to the elementary joining processes - adhesive bonding or just slip-resistant connections. If the two methods are carefully combined, the individual load bearing capacities can approximately add up.

In der kasachischen Hauptstadt Astana fand vom 10. Juni bis 10. September die Expo 2017 statt. Die Weltausstellung stand unter dem Motto “Future Energy” und ihr Wahrzeichen war der Kasachstan-Pavillon, eine vollständig verglaste Kugel mit 80 m Durchmesser. Lindner Steel & Glass erhielt den Auftrag für das Design der gesamten Eindeckung, bestehend aus dem Kugelbereich, einem Seilnetz und einem Übergangsbereich. Für die Sekundärkonstruktion war Lindner Steel & Glass neben dem Design auch für die Fertigung und Montage verantwortlich. Der vorliegende Beitrag beschränkt sich auf den Kugelbereich und gibt einen Einblick in Geometrie, Statik, Eindeckung, Fertigung und Montage.

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Um die Wende zum 20. Jahrhundert hatte der amerikanische Industriebau mit innovativen Konstruktionsmethoden und neuen Bauformen weltweit eine führende Rolle übernommen. Die Standardisierung und Vorfertigung von Bauelementen beschleunigten die Bauzeiten und förderten eine effiziente räumliche Gestaltung der Fabrikgebäude.

Industrial architecture in the United States of America during the first third of the 20th century.
At the turning of the 20th century the American Industrial Architecture assumed a leading role worldwide with new construction methods and new materials. The standardization of building processes and new methods of prefabrication accelerated the reduction of construction-time and promoted an efficiency in the design of factories.

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Erweiterung der Formänderungsgrenzen von höherfesten Stahlwerkstoffen bei Biegeumformprozessen durch innovative Prozessführung und Werkzeuge (P 930)
Entwicklung eines Verfahrens zur Untersuchung der Heißrissresistenz lasergeschweißter Verbindungen (P 991)

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

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