Besonders leistungsfähige Verbundstützen werden traditionell meist mit Vollstahlquerschnitten als Kernprofil eingesetzt. Diese weisen durch Abminderungen der Streckgrenze bei höheren Dicken nach DIN EN 1993-1-1:2010-12 und hohen Eigenspannungen Limitierungen auf. In diesem Beitrag stellen die Autoren einen innovativen Querschnitt vor, der aus lokal verbundenen Blechlamellen in einem Hohlprofil mit Betonfüllung besteht. Zur Steigerung der Traglasten kommen hierbei Stähle mit Streckgrenzen bis zu 960 N/mm2 zum Einsatz. Es werden die experimentellen Untersuchungen und erste Ergebnisse im Kalt- und Brandfall präsentiert. Dabei zeigen die Stützen mit dem neuartigen Querschnitt ein verlässliches Tragverhalten. Die Untersuchungen dienen als Grundlage zur systematischen Entwicklung dieses neuen, hochleistungsfähigen Verbundstützentyps sowie eines dazugehörigen Bemessungskonzepts.

Experimental investigations on novel composite columns with a concrete filled hollow section and high-strength steel plates as core in ambient and fire conditions
High-performance composite columns are commonly carried out with solid steel sections as core profiles. These profiles imply limitations due to reductions of the yield strength depending on the thickness and high residual stresses. In this publication, the authors present a novel section consisting of a concrete filled circular hollow section with locally connected steel plates as core. To increase the load bearing capacity, steels with yields strengths up to 960 N/mm2 are used. Experimental investigations for ambient conditions and in case of fire are presented. The columns showed a promising load bearing behaviour. These investigations will serve as basis for a systematic development of this innovative, high-performance composite column with a corresponding design concept.

Betongefüllte Hohlprofil-Verbundstützen mit massivem Stahlkern (CFST-SC) und betongefüllte Doppel-Hohlprofil-Verbundstützen (CFDST) eignen sich als innovative und wettbewerbsfähige Lösungen für die anspruchsvollen Anforderungen moderner Hochhaus-, Geschoss- und Industriebauten. Durch den Einsatz höherfester Baustähle und von Hochleistungsbeton kann der Tragwiderstand dieser Verbundstützen in eingeschossiger Ausführung weiter gesteigert bzw. die Querschnitte zusätzlich verkleinert werden. Die Ergebnisse des AiF-/FOSTA-Forschungsvorhabens P1287 Hohlprofil-Verbundstützen für Geschossbauten - Innovation und Bemessung (IGF-Nr. 19677N) zeigen zudem, dass eine aus einem Versatz der Komponenten bzw. einer großen Vorkrümmung der Stahlkerne resultierende geometrische Imperfektion die Tragfähigkeit und das strukturelle Verhalten dieser Mehrkomponentenquerschnitte erheblich beeinflussen kann. Diesen Einflüssen sollte mit einer angemessenen Qualitätskontrolle und der Einhaltung erforderlicher Toleranzen in der Produktion, Fertigung und Montage wirkungsvoll begegnet werden. Die Ergebnisse des aktuellen AiF-/FOSTA-Forschungsvorhabens P1628 Innovative Hohlprofil-Verbundstützen unter seismischen Beanspruchungen (IGF-Nr. 22348N) belegen, dass die betongefüllten Hohlprofil-Verbundstützen auch unter Verwendung von Hochleistungswerkstoffen eine hohe Verformungskapazität sowie ein gutes Energiedissipationsvermögen aufweisen und ihr Anwendungsbereich somit auf Regionen seismischer Aktivität ausgedehnt werden kann.

Concrete-filled steel tube columns in high-rise buildings - innovation and design
Concrete-filled steel tube columns with solid steel core (CFST-SC) and concrete-filled double steel tube columns (CFDST) are suitable as innovative and competitive solutions for the demanding requirements of modern high-rise, multi-story and industrial buildings. By using high-strength steels and high-performance concrete, the load-carrying resistance of single-story composite columns can be further increased, or the cross-section sizes additionally reduced. The results of the AiF/FOSTA research project P1287 Composite columns for multi-story buildings - Innovation and design (IGF No. 19677N) also show that geometric imperfections resulting from an offset of the components or large initial curvature of the steel cores can significantly influence the load-carrying capacity and structural behavior of multi-component cross-section columns. These effects should be effectively countered with appropriate quality control and adherence to required tolerances in production, fabrication and assembly. The results of the current AiF/FOSTA research project P1628 Innovative composite columns under seismic loading (IGF-No. 22348N) prove that concrete-filled steel tube composite columns have a high deformation capacity as well as a good energy dissipation, even when using high-performance materials, and that their range of application can thus be extended to regions of seismic activity.

In Hoch- und Industriebauten werden aufgrund ihres guten Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnisses zunehmend hoch- und höchstfeste Baustähle in Form von Blechen, Rohren und Profilstahl eingesetzt. Für Bauwerke mit Brandschutzanforderungen wird der Einsatz hochfester Baustähle derzeit jedoch durch fehlende Kenntnisse zum temperatur- und ratenabhängigen Werkstoffverhalten gehemmt. Für eine realitätsnahe Modellierung des Tragverhaltens von Stahlstrukturen stellen umfassende Kenntnisse zum Werkstoffverhalten eine essenzielle Grundlage dar. Im Rahmen des FOSTA-Forschungsvorhabens P 1502 werden systematische Untersuchungen zu den Werkstoffeigenschaften von höchstfesten Baustählen in Form eines umfangreichen Zugversuchsprogramms durchgeführt. Ziel ist es, das strukturelle Werkstoffverhalten während aller Phasen eines Brands, einschließlich der Abkühlphase, zu charakterisieren. Der vorliegende Beitrag thematisiert das Werkstoffverhalten von vergütetem Baustahl S960QL im Brandfall. Es werden Versuchsergebnisse stationärer sowie instationärer Warmzugversuche zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während der Heizphase vorgestellt, bewertet und mit bekannten Werkstoffmodellen verglichen. Ergänzend werden die Ergebnisse von Naturbrandversuchen zur Untersuchung des Werkstoffverhaltens in der Abkühlphase von Bränden sowie der Resttragfähigkeit präsentiert.

Mechanical material behaviour of ultra-high-strength structural steel S960QL in case of fire
Due to their good strength-to-weight ratio, high- and ultra-high-strength structural steels are increasingly used in multi-storey and industrial buildings in the form of plate material, pipes and sections. For structures with fire protection requirements, however, the use of high-strength structural steels is currently inhibited by a lack of knowledge regarding temperature- and rate-dependent material behaviour. Comprehensive knowledge of the material behaviour is a basis for a realistic modeling of the load-bearing behaviour of steel structures. Within the framework of the FOSTA-research project P 1502, systematic investigations of the structural material behaviour of ultra-high-strength steels are carried out in terms of an extensive tensile test program. The aim of the project is to characterise the mechanical material behaviour during all phases of a fire, including the cooling phase of natural fire scenarios. The paper addresses the material behaviour of quenched and tempered steel S960QL in fire. Steady state and transient state tensile test results are presented and used for the characterisation of the material behaviour during the heating phase of a fire and the comparison to common material models. In addition, the results of natural fire tests for the evaluation of the material behaviour in the cooling phase and the residual behaviour are presented.

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Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches: Manfred Käsmaier Professor für Stahlbau in Holzminden

Zuschrift

Rezension

SZS steel news: Zürcher Kranbahntag 2023

ÖSTV News: 33. Österreichischer Stahlbautag 15./16. Juni 2023 in Graz

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Zum Titelbild:
Die Bürosoftware für Planungsbüros - intuitiv, mobil und klar - PROJEKT PRO stellt auf der BAU 2023 eine neue Produktgeneration für Controlling und Management im Planungsbüro vor, die so intuitiv, mobil und klar ist wie nie zuvor. Die neue Generation PROJEKT PRO bringt damit noch mehr Übersicht und Effizienz in die Arbeitsabläufe von Planungsbüros: vom Kontaktmanagement über die einfache Erstellung von Protokollen und effizientem Mängelmanagement bis zur Erfassung von Arbeitszeiten und wirtschaftlichem Controlling ist die Software in einem flexiblen Lizenzmodell im Abonnement nutzbar. Auf der BAU 2023 können sich Architekten und Ingenieure individuell zu den Möglichkeiten und Vorteilen der neuen Generation PROJEKT PRO beraten lassen. Wenn Sie sich jetzt einen Termin reservieren, sendet PROJEKT PRO Ihnen Ihr kostenloses Messeticket: www.projektpro.com/bau-2023.
(Foto: PROJEKT PRO)

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BIMcontracts befasst sich mit der Erarbeitung einer innovativen Lösung zur Automatisierung des Zahlungs- und Vertragsmanagements im Bauwesen. Dabei geht es darum, die vertragliche Abwicklung von Bauleistungen in der Zukunft schneller, transparenter und vertrauenswürdiger zu gestalten. Dieses Ziel kann durch die Kombination von Blockchain-basierten Smart Contracts mit digitalen Bauwerksmodellen erreicht werden, wodurch sichere automatisierte Vertragsstrukturen und Abrechnungsprozesse etabliert werden können. Als Vertragsgrundlage dient das digitale Bauwerksmodell mit der verknüpften Leistungsbeschreibung. Um den Zahlungsverkehr zu automatisieren, wird auf dieser Basis ein Abrechnungsplan abgestimmt, in dem die Abrechnungseinheiten und die zugeordneten Zahlungen definiert sind. Der digitale Vertragsbestandteil umfasst insbesondere Abwicklungsmodalitäten, die als Wenn-dann-Beziehungen in einem Smart Contract ausgedrückt und automatisiert weiterverarbeitet werden.

BIMcontracts - secure digital transactions in the construction industry
BIMcontracts focuses on an innovative solution to automate payment and contract management in the construction industry. The aim is to make the contractual processing of construction works faster, more transparent and more trustworthy in the future. This goal can be achieved by combining blockchain-based smart contracts with digital building models, thereby establishing secure automated contract structures and billing processes. The digital building model with the linked bill of quantities serves as the basis for the contract. To automate payment transactions, a billing plan is agreed-upon on this basis, in which the billing units and the assigned payments are defined. The digital contract component includes, in particular, billing arrangements that can be expressed as if-then relationships in a smart contract and processed further in an automated manner.

Der Werterhalt von Immobilien wird zunehmend durch die Einbeziehung von Nachhaltigkeitsaspekten in der Planung sichergestellt. Dadurch ist bereits in der Phase der Projektentwicklung die lebenszyklusbezogene Betrachtung der künftigen Ertragssituation einer Immobilie erforderlich. Durch Gegenüberstellung der Erlöse zu den Lebenszykluskosten lässt sich die von den Autoren so bezeichnete Lebenszyklusrendite (LZR) als prognostischer Parameter zur Beurteilung der Rentabilität einer Investition ermitteln. In diesem Beitrag werden zur Ermittlung der LZR die zu einem frühen Zeitpunkt vorhandenen Projektinformationen in ein digitales Bauwerksmodell eingebunden. Durch Building Information Modeling (BIM) kann in einer frühen Projektphase die Unschärfe der Kostenermittlung durch Verknüpfung des digitalen Planungsstands mit relevanten Gebäudeinformationen verringert werden. Auf Basis eines digitalen Bauwerksmodells gelingt so eine nachvollziehbare und auf Planungsvarianten anpassbare Ermittlung der LZR. Die Aufgliederung aller für den Lebenszyklus relevanten Erlöse bzw. Einnahmen und Kosten bzw. Ausgaben ist dazu erforderlich. Änderungen und Ergänzungen am Bauwerksmodell erfordern eine laufende und durch das digitale Modell rasch mögliche Anpassung der Berechnungen an den jeweiligen Planungsstand. Eine laufende Kontrolle der zu Projektbeginn definierten Ausgangsparameter ist dadurch möglich.

Prognostic determination of life cycle rate of return with BIM
The value retention of real estate is increasingly ensured by the inclusion of sustainability aspects in the planning. As a result, life-cycle considerations of the future earnings situation of a property are already necessary in the project development phase. By comparing the revenues to the life cycle costs, the life cycle return (LCR), as it is called by the authors, can be determined as a prognostic parameter for assessing the profitability of an investment. In this paper, the project information available at an early stage is integrated into a digital building model to determine the LZR. Building Information Modeling (BIM) can reduce the uncertainty of the cost calculation in an early project phase by linking the digital planning status with relevant building information. Based on a digital building model, it is thus possible to determine the LZR in a way that is comprehensible and adaptable to planning variants. The breakdown of all revenues and costs relevant for the life cycle is necessary for this. Changes and additions to the building model require a continuous and rapid adjustment of the calculations to the respective planning status. This makes it possible to continuously check the initial parameters defined at the beginning of the project.

Die Baustellenüberwachung ist heutzutage ein überwiegend manueller Prozess, bei dem die Ereignisse auf der Baustelle von Baustellenpersonal händisch dokumentiert werden. Diese ineffizienten, nicht mehr zeitgemäßen Arbeiten resultieren in einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand und einer hohen Fehleranfälligkeit. Demgegenüber bieten die rasanten Entwicklungen der Informationstechnik vielseitige Möglichkeiten, mit z. B. Bluetooth Low Energy (BLE) Monitoring, Kameras und Laserscannern Daten in Echtzeit zu erfassen und auszuwerten. Die Baustelle kann durch einen Digitalen Zwilling widergespiegelt werden, welcher die enormen Mengen an Rohdaten strukturiert abspeichert und verwaltet. Um aus der Masse an Rohdaten Informationen und Unternehmenswissen zu generieren, sind u. a. verschiedene AI-gestützte Verarbeitungsmethoden notwendig. Das Potenzial, mithilfe dieser Informationen eine voll automatisierte Baustellenüberwachung umzusetzen, ist unbestreitbar. Eine präzise, maschinelle Erfassung von Eckdaten der Bauprozesse, wie Prozessbeginn, Prozessende und verwendete Ressourcen, wird zukünftig ein essenzielles Fundament zur Optimierung der Baustelle bilden. Der vorliegende Beitrag beleuchtet den aktuellen Stand der Technik im Bereich computergestützte Baustellenüberwachung und präsentiert darüber hinaus Erkenntnisse, die beim Monitoring von mehreren Baustellen gesammelt wurden.

Digital twin construction - process monitoring for automated control of time and cost
Construction monitoring is nowadays a predominantly manual process in which construction site personnel document the processes on the construction site manually. This inefficient task results in a considerable expenditure of time and money and is highly susceptible to errors. In contrast, the rapid developments in information technology offer a wide range of possibilities, e. g. Bluetooth Low Energy (BLE) monitoring, cameras and laser scanners, to record and evaluate data in real-time. The construction site can be mirrored by a digital twin, which stores and manages large amounts of raw data in a structured manner. Besides others, various AI-supported processing methods are necessary to generate information and business knowledge from the raw data. The potential to enable fully automated process monitoring from this information is undeniable. Precise, automated recording of the critical features of the construction process, such as process start, process end and resources used, will form an essential foundation for optimizing the construction site in the future. This article examines the current state of the art in computer-aided construction site monitoring. Furthermore, it presents insights gained while monitoring several construction sites.

Die Digitalisierung im Bauwesen schreitet voran, das Thema BIM (Building Information Modeling) ist in aller Munde und viele Unternehmen und Projekte machen erste Erfahrungen mit der digitalen Arbeitsmethode. Die Prozesse im Lebenszyklus einer baulichen Anlage (oder Anwendungsfälle digitaler Methoden) können dann effizient qualitätsvolle Ergebnisse liefern, wenn Daten aus weiteren Quellen wie etwa Terminpläne, Dokumente, digitale Abnahmeformulare oder von verbauten Sensoren miteinander vernetzt werden. Es geht um Transparenz und das Auflösen von Datensilos. Ein Beispiel hierfür ist das übergeordnete Management von vertraglich vereinbarten Kundenanforderungen. Mithilfe von einheitlich strukturierten Datenmodellen werden die Silos von aktuellen und zukünftigen Prozessen überwunden, so wird eine Ende-zu-Ende-Transparenz geschaffen. Damit stehen mehr Daten und Informationen für fundiertere Entscheidungen und ein besseres Risikomanagement zur Verfügung. Zusätzlich ermöglicht ein einheitliches Datenmodell eine Reduzierung von Abhängigkeiten durch die genutzten Softwaresysteme - die Daten-Interoperabilität kann in verschiedenen Projektszenarien besser gewährleistet werden. Dies hat einen Einfluss auf das Management einzelner Projekte sowie die Vergleichbarkeit und die Steuerung über Projektgrenzen hinweg. Um diesen Mehrwert nutzbar zu machen, braucht es - fernab von technologischen Voraussetzungen - neue Kompetenzen, die datengetriebene Denk- und Arbeitsweisen bei allen Stakeholdern eines Projekts vorantreiben. So kann der Weg zu einem echten Digitalen Zwilling in allen Lebenszyklusphasen baulicher Anlagen bereitet werden. Effiziente und fundierte Entscheidungen sind ein Hebel, den Herausforderungen großer Veränderungen in allen Bereichen des Bauwesens, v. a. auch dem nachhaltigen Wandel in Verkehrs- und Energieinfrastruktur, zu begegnen.

Digital twins enable informed decisions through linked data
Digitization in the construction industry is advancing, the topic of BIM (Building Information Modeling) is on everyone's lips, and many companies and projects are gaining their first experience with the digital working method. The processes in the life cycle of a construction facility (or use cases of digital methods) can efficiently deliver quality results when data from other sources such as schedules, documents, digital acceptance forms or from installed sensors are linked with each other. It is all about transparency and breaking down data silos. One example of this is the higher-level management of contractually agreed customer requirements. With the help of consistently structured data models, the silos of current and future processes are overcome, thus creating end-to-end transparency. As a result, more data and information is available for more informed decisions and better risk management. In addition, a unified data model enables a reduction of dependencies through the software systems used - data interoperability can be better ensured in different project scenarios. This has an impact on the management of individual projects as well as comparability and control across project boundaries. To harness these added values, far from technological prerequisites, new competencies are needed to drive data-driven ways of thinking and working among all stakeholders of a project. This can pave the way for a true digital twin in all lifecycle phases of structural assets. Efficient and informed decision-making is a lever to meet the challenges of major changes in all areas of construction, especially also the sustainable change in transport and energy infrastructure.

Das Thema digitales Bauen bzw. Building Information Modeling (BIM) bietet enormes Potenzial, Prozesse rund um das Planen, Bauen und Betreiben zu optimieren und somit effizienter bzw. wirtschaftlicher zu arbeiten. Während der Fokus häufig auf der Beschleunigung und Verbesserung von Planungs- und Genehmigungsprozessen liegt, können auch die Abläufe auf der Baustelle während der Bauausführungsphase verbessert werden. Bei STRABAG wird bereits heute eine Vielzahl von Arbeiten auf der Baustelle durch digitale Methoden und Werkzeuge unterstützt und somit der Bauablauf und die Qualität der Bauwerke verbessert. Im Rahmen dieses Beitrags werden Praxisbeispiele für den Einsatz digitaler Methoden im Verkehrswegebau aufgezeigt, ihr Einfluss auf den Bauablauf erörtert und notwendige Voraussetzungen für einen effizienten Einsatz digitaler Methoden erläutert. Im Speziellen soll das Thema Bauteiltracking im Kanalbau fokussiert werden. Im Kanalbau müssen Rohre und Schächte bestellt, produziert, geliefert und montiert werden. Dabei sind v. a. Schachtunterteile Individualbauteile, die auf Grundlage der vorliegenden Planung gefertigt werden müssen. Der Bestell-, Liefer- und Montageprozess dieser Bauteile ist nicht nur zeitaufwendig, sondern erfordert ein hohes Maß an logistischer Vorplanung. Um diese Schritte zu vereinfachen, wurde das digitale Bauteiltracking entwickelt, wodurch es gelungen ist, den Kanalbau effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten.

Digital construction on building sites - application settings and improvement potential
Digital construction, also known as Building Information Modeling (BIM), has the potential to revolutionize the way we plan, construct, and operate buildings and infrastructure. By using digital methods and tools, we can optimize processes and work more efficiently and cost-effectively. This is not just limited to the planning and approval stages but can also be applied during the construction phase. At STRABAG, they have already begun to implement these techniques on their construction sites, resulting in improved processes and higher-quality structures. In this article, the author will explore the practical applications of digital tools and methods in infrastructure construction. She will discuss the impact it has on the construction process and the preconditions needed for its successful implementation. One specific area to be delve into is the use of digital component tracking in sewer construction. The process of ordering, producing, delivering, and installing pipes and manholes is time-consuming and requires a great deal of logistical planning. Digital component tracking simplifies these steps, making sewer construction more efficient and cost-effective.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Achim Hettler zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Die Erddrucktheorie kann auf eine über 300jährige Geschichte zurückblicken. Ihre erste Hälfte wurde von französischen Ingenieuroffizieren geprägt, die sich von Sébastien le Prêstre de Vauban (1633-1707) über Bernard Forest de Bélidor (1697/98-1761) und Charles Augustin Coulomb (1736-1806) bis zu Jean-Victor Poncelet (1788-1867) mit dem Entwurf, der Konstruktion, dem Bau und der Unterhaltung von Festungen zu befassen hatten. Dabei bildet das vor 250 Jahren der Pariser Académie Royale des Sciences vorgelegte Coulombsche Mémoire Sur une application des règles de Maximis et Minimis à quelques Problèmes de Statique, relatifs à l'Architecture - das auch bahnbrechende Erkenntnisse zur Balken- und Gewölbetheorie enthält - die historisch-logische Mitte der Entwicklung der Erddrucktheorie von 1700 bis 1850. Nachfolgend wird die These entwickelt, dass die französischen Militäringenieure vom Ausgang des 17. Jahrhunderts bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts nicht nur eine wichtige Rolle bei der Herausbildung der modernen Bauingenieurprofession spielten, sondern mit der Erddrucktheorie die erste genuin technikwissenschaftliche Theorie schufen, die das wissenschaftliche Selbstverständnis des Bauingenieurs konstituierte.

The earth pressure theory from 1700 to 1850: 250 years of Coulomb's earth pressure theory
Earth pressure theory can look back on more than 300 years of history. Its first half was shaped by French engineering officers ranging from Sébastien le Prêtre de Vauban (1633-1707) through Bernard Forest de Bélidor (1697/98-1761) and Charles Augustin Coulomb (1736-1806) to Jean-Victor Poncelet (1788-1867) had to do with the design, construction, building and maintenance of forts. Coulomb's Memoire Sur une application des règles de Maximis et Minimis à quelques Problèmes de Statique, relatifs à l'Architecture presented to the Paris Académie Royale des Sciences 250 years ago - which also contains groundbreaking findings on beam and vault theory - forms the basis historical-logical middle of the development of the earth pressure theory from 1700 to 1850. In the following, the thesis is developed that the French military engineers from the end of the 17th century to the middle of the 19th century not only played an important role in the development of the modern civil engineering profession, but also created the first genuine technical-scientific theory with the earth pressure theory, which self-image of the civil engineer constituted.

Nachrichten:
Baumaterial aus Rest- und Abfallstoffen: Startschuss für neues CD-Labor an der TU Graz
Delegation aus der Ukraine zu Besuch in der Ingenieurkammer
GEG 2023: Anforderungen - Planung - Umsetzung
Ingenieurbaukunst 2024 - Konstruktion und Material mit geringem Klimafußabdruck

Veranstaltungen:
Zürcher Kranbahntag 2023

Erratum:
Bestimmung der Scherfestigkeit und Steifigkeit von Gel-Sand-Injektionsprobekörpern

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