Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte zum Erhalt historischer Bauwerke wurde ein drahtloses Monitoringsystem für die kontinuierliche Bauwerksüberwachung entwickelt. Das System erlaubt die Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen Sensoren sowohl zur Erfassung der Einwirkungen bzw. Umweltbedingungen, denen die historischen Objekte ausgesetzt sind, als auch der Bauwerksreaktion bzw. der Veränderungen am Bauwerk. Feuchtebedingte Schäden spielen dabei eine bedeutende Rolle und verursachen sehr hohe Kosten. Im vorliegenden Beitrag werden die Grundlagen zur instrumentierten Dauerüberwachung mittels drahtloser Sensornetze zur präventiven Konservierung vorgestellt und die Besonderheiten diskutiert, die auch bei der Weiterentwicklung von Monitoringsystemen berücksichtigt werden können. Die elektrische Impedanzspektroskopie bzw. Impedanzmessungen stellen dabei eine kostengünstige Möglichkeit zur qualitativen Feuchtemessung dar.

Wireless sensor networks for monitoring moisture of historic structures by electrical impedance spectroscopy
Moisture within natural stone, from time to time in combination with various salts, is one of the most severe and most costly deterioration origin at historic buildings. We have therefore designed a wireless measurement system, which can be permanently installed to continuously monitor the electrical impedance of a structure in combination with the environmental conditions. This instrumented monitoring allows the acquisition of information on its moisture content, both with and without salts. A joint analysis including the supplemental measured parameters may be used to draw conclusions on the dynamic interaction between moisture and salt transport.

Die Zustandsermittlung von Bestandsbauwerken sowie die Qualitätssicherung der Instandsetzung an Betonbauwerken erfolgen durch umfangreiche Prüfungen. Zurzeit sind diese Verfahren meist durch viele zerstörende Prüfungen geprägt. In dem Beitrag soll auf neue Messmethoden eingegangen werden, die in den letzten Jahren entwickelt und teilweise bereits erfolgreich eingesetzt werden. Es werden drei Prüfmethoden vorgestellt, die in der Bauwerksdiagnostik relevant sind. Die Ortung von Spanngliedbrüchen in z. B. Spannbetonbrücken oder weitgespannten Bauteilen kann mittels magnetischem Streufeldverfahren erfolgen. Dadurch ist es möglich, auf eine zerstörende visuelle Prüfung am zu öffnenden Spannglied zu verzichten. Hohlstellen an unzugänglichen und hohen Betonbauteilen können durch thermografische Untersuchungen geortet werden. Dabei können an Bauwerken die Schäden infolge Bewehrungskorrosionen, die visuell noch nicht erkennbar sind, diagnostiziert und der Umfang der Schäden für eine Instandsetzungsmaßnahme ermittelt werden. Die Schichtdickenbestimmung an polymeren Beschichtungssystemen, die häufig im Bodenbereich eingesetzt werden, kann bis jetzt nur zerstörend mittels Bohrkernentnahme erfolgen. In einem Forschungsprojekt wurde ein Gerät entwickelt, das thermografisch die Schichtdicke zerstörungsfrei sehr präzise bestimmen kann. Diese Entwicklung wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.

State of development of new non-destructive Measurement methods in the structural analysis
The determination of the condition of existing structures as well as the quality assurance of the repair of concrete structures is carried out by extensive tests. At present, this is usually characterized by many destructive tests. The article will discuss some new measurement methods that have been developed in recent years and some of which have already been used successfully. Three test methods are presented that are relevant in building diagnostics. The location of tendon fractures in e. g. prestressed concrete bridges or wide-tensioned components can be done by means of magnetic leakage method. This eliminates the need for a destructive visual test on the tendon to be opened. Hollow areas on inaccessible and high concrete components can be located by thermographic measurements. Structural damage can be diagnosed as a result of reinforcement corrosion that is not yet visually recognizable, and the extent of damage for a repair can be determined. The layer thickness determination on polymeric coating systems, which are often used in the soil area, can only be done destructively by means of drill core removal. In a research project, a device has been developed which thermographically determines the layer thickness nondestructively very precisely. This development is also presented in the article.

Das neue DBV-Heft 42 “Ausführungsvarianten für dauerhafte Bauteile in Parkbauten - Beispielsammlung” [1] wurde im Januar 2019 vom Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein E.V. aufgrund der Vielzahl möglicher Ausführungsvarianten und -details zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von feuchte- und chloridbeanspruchten Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen in Parkbauten als Ergänzung zum DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” von 2018 [2] veröffentlicht. Das DBV-Heft repräsentiert einen umfangreichen Erfahrungsschatz auf dem aktuellen Stand der Technik und soll die in der Praxis tätigen Ingenieure bei Planung, Ausschreibung und Ausführung von Parkbauten unterstützen. Mit diesem Bericht wird ein Einblick in das DBV-Heft 42 gegeben.

A collection of examples for durable concrete members in car park buildings - The new DBV-Booklet 42
“Execution variants for durable structural members in car park buildings - Collection of examples” [1] has been published in January 2019 by the German Society for Concrete and Construction Technology. This Booklet supplements the DBV-Guide-to-Good-Practice “Multi-storey and Underground Car Parks” from 2018 [2]. The high number of possible execution variants and details to ensure the durability of moisture and chloride-exposed reinforced or prestressed concrete members in car park buildings in the abovementioned guide set the demand for the supplement. The DBV-Booklet 42 represents a wealth of experience in the current state-of-the-art and is intended to support the engineers and practitioners working in the field of designing, tendering and execution of parking structures. This report gives an insight in the DBV-Booklet 42.

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Hitzler Ingenieure erhält Auszeichnung “Bayerns Best 50”

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Mauerwerk-Kalender 2019

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Neues zur Digitalisierung im Bauwesen

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Im Brücken und Ingenieurbau erschließt Liapor-Leichtbeton außerordentliche Anwendungspotenziale, da er wesentlich leistungsfähiger und vielseitiger als Normalbeton ist. Seine Festigkeitsklassen und Betonrohdichten ermöglichen schlanke, leichte Bauteile, die sich einfacher handhaben und auch wirtschaftlicher herstellen lassen. Zudem halten sie auch hohen Verkehrsbelastungen optimal stand - wie etwa auf der Wiener Donaustadtbrücke. Um deren Statik an die Nutzung als U-Bahn-Trasse anzupassen, wurde Liapor-Leichtbeton für die Unterbauten der Kabelkanäle eingesetzt. Über die gesamte Brückenlänge von 711 m spart der leichte und stabile Baustoff ca. 400 t Gewicht gegenüber Normalbeton ein. Darüber hinaus erfüllt er durch die Blähtonkörnung die Anforderungen an Tragfähigkeit und Sicherheit besser als herkömmlicher Beton. (Foto: Liapor)

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Stahlbetonhochbaudecken sind im Regelfall einer kombinierten Beanspruchung aus Last und Zwang unterworfen. Die hierbei für die Bemessung erforderliche Größe der Zwangkraft kann angesichts ihrer direkten Verknüpfung mit der Steifigkeit nur mithilfe von physikalisch nichtlinearen Berechnungen mit befriedigender Genauigkeit abgeschätzt werden. Für Tragwerksplaner wäre ein solches Vorgehen jedoch mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand verbunden. In der Praxis ist es daher üblich, an jeder Stelle eines Bauteils den größeren derjenigen Bewehrungsquerschnitte einzulegen, die sich aus Last oder aus Zwang ergeben. Die zur Aufnahme des Zwangs erforderliche Bewehrung wird hierbei basierend auf der Erstrisskraft des jeweiligen Querschnitts gewählt. Dieses Vorgehen ist aber in vielen Fällen unwirtschaftlich und kann auch auf der unsicheren Seite liegen. Im Rahmen des Forschungsprojekts “Ressourcenschonende Reduktion von Bewehrungsstahl in Hochbaudecken” wurde ein Näherungsverfahren erarbeitet, welches eine wirklichkeitsnahe Abschätzung der Zwanglängskraft infolge einer behinderten Schwindverformung erlaubt. Im vorliegenden Beitrag wird das Näherungsverfahren vorgestellt sowie dessen Anwendung anhand von zwei Beispielen erläutert.

Restraint forces in one-way reinforced concrete slabs - An approximate method for the calculation of the restraint forces due to shrinkage
Reinforced concrete slabs are usually subject to a combined action of loads and restrained shrinkage. The relevant restraint forces required for the design however depend on the stiffness and therefore on the formation of cracks in the individual parts of the structure. In order to obtain a realistic estimate of the restraint forces it is necessary to use nonlinear analyses. In practice however it is unacceptable for the designers to perform such time-consuming calculations. It is rather common instead to calculate the required amount of reinforcement for the applied loads and for the restraint forces separately and to apply the larger of both in every spot of the slab. This method often leads to unnecessary large amounts of reinforcement and can still be unsafe concerning the limitation of the crack widths. As part of the research project “Resource-efficient reduction of reinforcement in reinforced concrete slabs” an approximate method was developed which allows for an economical and yet safe estimate of the restraint forces in one-way reinforced concrete slabs. The approximate method is provided in this article and its use is explained by means of two examples.

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Eine mechanisch begründete Modellvorstellung zum Durchstanzen von Stahlbetonplatten ohne Querkraftbewehrung wird dargestellt. Ausgehend von der klassischen Modellvorstellung von KINNUNEN und NYLANDER wird ein Spannungsfeld entwickelt, das den Kraftfluss in der Platte vollständig beschreibt. Weiter wird ein neues Bruchkriterium für das Stauchen der Beton-Druckkegelschale am Übergang vom Stützenkopf zur Platte eingeführt. Die Neigung dieser Schale wird mittels einer Dimensionsanalyse bestimmt. Vier Modellparameter werden aufgrund eines Vergleichs mit den Ergebnissen von 54 Durchstanzversuchen festgelegt. Im Hinblick auf die baupraktische Umsetzung werden Näherungsformeln für den Durchstanzwiderstand entwickelt und deren Anwendung in Verbindung mit einer linear elastischen Tragwerksanalyse wird illustriert.

Modelling the punching of reinforced concrete slabs without transverse reinforcement
A mechanically derived model for the punching of reinforced concrete slabs without transverse reinforcement is presented. Starting from KINNUNEN and NYLANDER'S classical model a stress field is developed that completely describes the force flow in the slab. Furthermore, a new failure criterion is introduced for the crushing of the compressed conical concrete shell at the transition from the column head to the slab. The inclination of this shell is found from a dimensional analysis. Four model parameters are determined based on a comparison with the results of 54 punching tests. Aiming at the practical implementation approximate formulas for the punching resistance are derived and their application in connection with a linear elastic structural analysis is illustrated.

Ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHPFRC) ist ein Faserverbundwerkstoff, der durch sehr hohe Dichtigkeit und Festigkeiten charakterisiert ist. Dadurch ergeben sich im Fertigteilbau, insbesondere für Spannbetonträger, völlig neue Möglichkeiten für gewichtsreduzierte, schlanke und dauerhafte Konstruktionen. Der Querkrafttragfähigkeit der zumeist profilierten, vorgespannten Binder mit dünnen Stegen ist dabei besondere Aufmerksamkeit zu schenken. In diesem Zusammenhang wurden am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) 14 Querkraftversuche an Spannbettträgern mit profiliertem Querschnitt unter Variation der Querschnittshöhe, des Vorspanngrads sowie des Fasergehalts und der Querkraftbewehrung durchgeführt. Für die Versuche wurde ein neuartiger Versuchsstand verwendet, der es ermöglicht, lediglich Trägerausschnitte (in diesem Fall halbe Träger unter Ausnutzung der Symmetrie) experimentell zu untersuchen. Der vorliegende Beitrag geht auf die Ergebnisse der Versuche, insbesondere in Bezug auf die wesentlichen Einflüsse der variierten Parameter, ein.

Shear tests on profiled prestressed concrete beams made of UHPFRC
Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concrete (UHPFRC) is a fibre composite characterised by very high density and strength. The material opens up completely new possibilities for weight-reduced, slim and durable structures in precast concrete construction, especially for prestressed concrete girders. Special attention must be paid to the shear force bearing capacity of the mostly profiled, prestressed girders with thin webs. In this context, 14 shear tests were carried out on profiled prestressed girders varying the cross-section height, the degree of prestressing, the fibre content and the shear reinforcement. For these tests, an innovative experimental setup was used which makes it possible to experimentally examine selected beam sections (in this case half beams using symmetry). The present article deals with the results of these tests, in particular with regard to the influences of the varied parameters.

Bei Teilflächenbelastungen werden Druckkräfte teilflächig in Betonbauteile eingeleitet. Für unbewehrte und konventionell mit Betonstahl bewehrte Betone existieren diesbezüglich bereits zahlreiche Untersuchungen, die das Tragverhalten unter Teilflächenbelastung beschreiben. Durch die Tendenz zu höheren Betonfestigkeiten und dem zunehmend weit verbreiteten Einsatz von Stahlfasern in den letzten Jahren wird es notwendig, auch das Verhalten von hochfestem Stahlfaserbeton unter Teilflächenbelastung zu eruieren.
Der Beitrag beschreibt Versuche an hochfestem Stahlfaserbeton unter Teilflächenbelastung mit räumlicher und ebener Lastausbreitung. Dabei wurden unterschiedliche Flächenverhältnisse und Betone mit verschiedenen Fasertypen und -gehalten sowie Fasercocktails einbezogen. Auf Grundlage der Versuchsergebnisse wird ein Berechnungsansatz für die maximal aufnehmbare Teilflächenspannung vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass durch den Bezug auf die Biegezugfestigkeit, anstatt wie bei bekannten Berechnungsansätzen auf die Druckfestigkeit, eine deutlich genauere Berechnung der maximal aufnehmbaren Teilflächenspannung von hochfestem Stahlfaserbeton möglich ist.

Bearable local stress of high-strength steel fiber reinforced concrete
In the case of partial-area loading, compressive forces are transmitted into concrete members only over a limited area. For plain concretes and conventionally reinforced concretes, numerous investigations have already been carried out analysing the load-bearing behavior under partial-area loading. Due to the tendency towards higher concrete strengths and the increasingly widespread use of steel fibers in recent years, it becomes also necessary to investigate the performance of high-strength steel fiber reinforced concrete under partial-area loading.
The article describes experimental tests on high-strength steel fiber reinforced concrete under partial-area loading with spatial and plane load distribution. Different area ratios and concretes with different fiber types and contents as well as fiber cocktails were considered. On the basis of the test results, a calculation approach is proposed for the determination of the bearable ultimate local stresses. It is shown that by referring to the flexural tensile strength, instead of the compressive strength as in the case of common calculation approaches, a more precise approximation of the ultimate local stresses for high-strength steel fiber reinforced concrete is possible.

Seit der Veröffentlichung normativer Vorschriften zur Bemessung von Stahlfaserbeton in Deutschland und Europa gewinnt dessen Einsatz für tragende Konstruktionen des Hoch- und Ingenieurbaus stetig an Bedeutung. Nach Eintreten der Rissbildung im Beton ermöglichen Makrofasern aus Stahl eine effektive Übertragung von Zugspannungen über den Riss hinweg, was sich in Bezug auf das Durchstanztragverhalten als besonders vorteilhaft erweist. Während für die Durchstanztragfähigkeit stahlfaserbewehrter Flachdecken mit Plattendicken bis 150 mm zahlreiche Versuchsergebnisse vorliegen, fehlen Untersuchungen an praxisrelevanten Plattenstärken von 200 mm bis 300 mm nahezu gänzlich. Zudem versprechen Fortschritte in der Leistungsfähigkeit moderner Stahldrahtfasern ein verbessertes Trag- und Verformungsverhalten des Stahlfaserbetons.
Zur Untersuchung des Durchstanztragverhaltens stahlfaserbewehrter Flachdecken mit praxisrelevanten Plattendicken wurden acht Durchstanzversuche an Flachdeckenausschnitten mit unterschiedlichen Plattenstärken durchgeführt. Als weitere Einflussparameter standen der Stahlfasertyp und insbesondere der Stahlfasergehalt im Vordergrund. Der vorliegende Beitrag liefert einen Überblick über die durchgeführten Versuche und diskutiert die gewonnenen Ergebnisse. Anhand eines Vergleichs der experimentell gewonnenen Versagenslasten mit den rechnerischen Durchstanztragfähigkeiten nach der Richtlinie “Stahlfaserbeton” des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie nach fib Model Code 2010 erfolgt eine Bewertung der Bemessungsansätze.

Increase of the punching shear capacity and structural ductility achieved through utilisation of modern high-performance steel fibres
Since the introduction of normative regulations for the design of steel fibre reinforced concrete in Germany and Europe, the application is recently growing in concrete engineering. After crack formation has occurred in the concrete, macro fibres made of steel allow an effective transfer of tensile stresses across the crack, which proves to be particularly advantageous regarding punching shear failure. While there are numerous test results available for the punching shear capacity of steel fibre reinforced concrete slabs with slab thicknesses of up to 150 mm, there is an almost complete lack of tests on practically relevant slab thicknesses. In addition, advances in the performance of modern steel fibres promise improved load-bearing and deformation behaviour of the steel fibre concrete.
Eight punching shear tests were carried out on flat slab specimens with different slab thicknesses to investigate the punching shear behaviour of steel fibre reinforced flat slabs with practically relevant slab thicknesses. Further investigated influencing parameters were the steel fibre type and in particular the steel fibre content. This article provides an overview of the tests carried out and discusses the results obtained. Based on a comparison of the experimentally obtained failure loads with the calculated punching shear capacities according to the DAfStb-Guideline “Steel fibre reinforced concrete” of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb) as well as according to fib Model Code 2010, an evaluation of the design approaches will be provided.

In den letzten Jahren ist der Einsatz von Hochleistungsbetonen zunehmend gestiegen. Für die Anwendung von Ultra-Hochleistungsbetonen (UHPC) gelten neben den Anforderungen an die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit ebenso brandschutztechnische Anforderungen. Kennwerte zum thermischen sowie mechanischen Verhalten von UHPC unter Brandeinwirkung bestehen bereits. Aufgrund des hochdichten, nahezu kapillarporenfreien Mikrogefüges des UHPC führen Temperaturbelastungen > 250 °C zu einer Schädigung des Gefüges bis hin zu einem nicht vorhersehbaren Versagen durch explosionsartige Abplatzungen. Im Brandfall liegt die Temperatureinwirkung um ein Vielfaches höher und zudem sind zyklische Beanspruchungen nicht relevant. In Abgrenzung dazu wird ein Beton für den Einsatz als Konstruktionsbaustoff in Industriebereichen, wie z. B. dem Kraftwerks- und Schornsteinbau sowie in speziellen Applikationen im Maschinenbau, benötigt, der einer dauerhaften und zyklischen thermischen Belastung bis 500 °C standhält. Die hier aufgeführten Ergebnisse umfassen das Materialverhalten von bestehenden sowie optimierten UHPC-Formulierungen bei unterschiedlichen thermischen Belastungsprofilen. Die Eigenschaften des Festbetons wurden vor und nach der thermischen Beanspruchung charakterisiert. Da die Basis-Formulierung des UHPC nur bis zu einer bestimmten Temperaturstufe thermisch stabil war, wurde dieser durch Zugabe von Celluloseregeneratfasern optimiert, um explosive Abplatzungen zu vermeiden und diesen thermisch zu stabilisieren.

Regenerated cellulosic fibers to enhance the stability under cyclic thermal stress
In recent years, the use of high-performance concrete increased. For the practical application of Ultra-High Performance Concrete (UHPC), not only load-bearing capacity and durability requirements exist, but there is also a demand on fire protection. Characteristic data for the thermal and mechanical behavior of UHPC under fire impact already exist. Due to the very dense microstructure of UHPC, almost free of capillary pores, temperature loads larger than 250 °C lead to a damage of the structure and furthermore to failure due to explosive spalling, which is not predictable. In case of fire, the temperature effects are much higher than this and cyclic loadings are not relevant. In contrast to this, a concrete is required as construction material in industrial areas, such as power plant and chimney construction as well as application for special mechanical engineering, which can withstand a permanent and cyclic thermal load of up to 500 °C. The results presented here describe the material behavior of existing and optimized UHPC formulations under different thermal load profiles. The properties of the hardened concrete were characterized before and after thermal loading. Since the basic formulation of the UHPC was thermally stable only up to a certain temperature level, it was optimized by adding regenerated cellulosic fibers to avoid explosive spalling and to thermally stabilize the concrete respectively.

Da es sich bei Integralbrücken um Rahmentragwerke handelt, sind bei der Bemessung einige Besonderheiten zu beachten. Ein wesentlicher Aspekt ist die Beanspruchung infolge Temperatur- und Erddrucklasten sowie deren Interaktion in Abhängigkeit von der Tragwerks- und der Gründungssteifigkeit, welche in diesem Beitrag untersucht wird. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird die Auswirkung von Weicheinlagen hinter der Widerlagerwand bzw. im Pfahlkopfbereich im Fall von Tiefgründungen auf die Beanspruchung im Tragwerk beurteilt. Als letzter Punkt wird der Übergang zwischen Brückentragwerk und Straße betrachtet und dessen besondere Anforderungen im integralen Brückenbau aufgezeigt.

Key aspects for the design of integral bridges
Since integral bridges are frame structures, special characteristics must be considered in their design. A key aspect are the resulting stresses due to temperature and earth-pressure loads as well as their interaction depending on the stiffness of the structure and the foundation, which will be investigated in this paper. Based on the resulting conclusion the effect of soft layers behind the abutment-wall or in area of the pile head in case of deep foundations on the structure will be assessed. Finally, the transition zone between the bridge structure and the adjacent road will be examined and the special requirements for integral bridges will be demonstrated.

Das neue DBV-Heft 42 “Ausführungsvarianten für dauerhafte Bauteile in Parkbauten - Beispielsammlung” [1] wurde im Januar 2019 vom Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein E.V. aufgrund der Vielzahl möglicher Ausführungsvarianten und -details zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von feuchte- und chloridbeanspruchten Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen in Parkbauten als Ergänzung zum DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” von 2018 [2] veröffentlicht. Das DBV-Heft repräsentiert einen umfangreichen Erfahrungsschatz auf dem aktuellen Stand der Technik und soll die in der Praxis tätigen Ingenieure bei Planung, Ausschreibung und Ausführung von Parkbauten unterstützen. Mit diesem Bericht wird ein Einblick in das DBV-Heft 42 gegeben.

A collection of examples for durable concrete members in car park buildings - The new DBV-Booklet 42
“Execution variants for durable structural members in car park buildings - Collection of examples” [1] has been published in January 2019 by the German Society for Concrete and Construction Technology. This Booklet supplements the DBV-Guide-to-Good-Practice “Multi-storey and Underground Car Parks” from 2018 [2]. The high number of possible execution variants and details to ensure the durability of moisture and chloride-exposed reinforced or prestressed concrete members in car park buildings in the abovementioned guide set the demand for the supplement. The DBV-Booklet 42 represents a wealth of experience in the current state-of-the-art and is intended to support the engineers and practitioners working in the field of designing, tendering and execution of parking structures. This report gives an insight in the DBV-Booklet 42.

Persönliches:
Konrad Zilch - 75 Jahre

Nachrichten: Hitzler Ingenieure erhält Auszeichnung “Bayerns Best 50”
BIM WorLD Munich
Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 22. November in Stuttgart

Rezension: Mauerwerk-Kalender 2019

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Zum Titelbild:
Stahl-, Metall- und Komplettbauer steuern Aufträge, die mit erheblichen Investitionen einhergehen. Daher gilt es, die Projektabläufe vorausschauend zu planen und den Auftragsfortschritt in Echtzeit zu überwachen. Mit ams.erp STEEL erhalten Einzel-, Auftrags- und Variantenfertiger ein durchgängiges Informationssystem, das sie zu allen kaufmännischen und technischen Fragen ihrer Projekte verlässlich beauskunftet. Die Transparenz sichert den Projekterfolg und somit die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen - so wie beim Stralsunder Stahlbauer Ostseestaal. Wie sich der hanseatische Mittelständler vom Halbfabrikatefertiger zum Systemlieferanten entwickelt, lesen Sie auf S. A4. Das Foto zeigt einen Ausschnitt von Daniel Libeskinds 10 m hoher und 15 t schwerer Skulptur “The Wings” für die EXPO Mailand 2015, deren 3D kaltverformte Metallbleche von Ostseestaal stammen. (Foto: Ostseestaal)

Es gratulieren Kollegen, Mitarbeiter, Freunde und Wegbegleiter Herrn Prof. Dr. sc. techn. Mario Fontana zum Fünfundsechzigsten

An der ETH Zürich forschen Wissenschaftler an den innovativen Verfahren von morgen. Daher ist es selbstverständlich, dass zur Sanierung der denkmalgeschützten Maschinenlaborhalle ML im Herzen von Zürich auch moderne Simulationsverfahren zum Einsatz kommen, um eine besondere Aufgabe zu lösen. Das Stahltragwerk der Halle wurde 1933 errichtet und ist eine der ersten vollständig geschweißten Stahlkonstruktionen der Schweiz. Da die Nutzung im Zuge des derzeit laufenden Umbaus auch den Brandschutz berücksichtigen muss, gleichzeitig aber aus Gründen des Denkmalschutzes die Konstruktion im ursprünglichen Zustand erhalten bleiben soll, wurde eine Heißbemessung mit Naturbrandverfahren angewandt, um den Feuerwiderstand der Stahlhalle nachzuweisen. Dabei wirkte Prof. Dr. Mario Fontana an diesem ambitionierten Projekt mit, der bis vor Kurzem die Professur für Stahl-, Holz- und Verbundbau am Institut für Baustatik und Konstruktion der ETH Zürich innehatte und einer der international renommiertesten Wissenschaftler für Heißbemessung aus der Schweiz ist. Mithilfe von Simulationsmethoden wird aktuell der Nachweis der Tragfähigkeit im Brandfall erbracht, sodass die Maschinenhalle auch in Zukunft in ihrem ursprünglichen Zustand mit sichtbarem Stahltragwerk genutzt werden kann.

Structural fire design as a level-3-analysis of the listed ML machine laboratory at ETH Zurich
At ETH Zurich, scientists are researching the innovative processes of tomorrow. For this reason, it goes without saying that modern simulation methods are used to solve a special problem in the refurbishment of the listed ML machine laboratory in the heart of Zurich. The steel structure of the hall was erected in 1933 and is one of the first fully welded steel structures in Switzerland. Since the use in the course of the current transformation must take fire protection measures into account, but at the same time the construction must remain in its original state for reasons of monument conservation, a structural fire design based on natural fire methods was used to prove the fire resistance of the steel hall. Prof. Dr. Mario Fontana was involved in this ambitious project, which until recently held the professorship for steel, wood and composite construction at the institute for structural analysis and design at ETH Zurich and is one of the internationally renowned scientists for structural fire design from Switzerland. With the help of simulation methods, the prove of the load-bearing capacity in the event of a fire of the machine hall is currently in progress to maintain its original state with visible steel structure in the future.

Prof. Dr.-Ing. Mario Fontana zur Vollendung des 65. Lebensjahres gewidmet.
Im Rahmen der Weiterentwicklung der EN 1993-1-1 für die zweite Generation der europäischen Tragwerksnormen (Eurocodes) wurde ein Bemessungsverfahren für stabilitätsgefährdete Bauteile mit einfach- und doppeltsymmetrischen I-förmigen Querschnitten unter Druck, zweiachsiger Biegung und Torsion entwickelt. Aufgrund ausstehender Untersuchungsergebnisse zum Zeitpunkt des finalen Entwurfs sind die normativen Regelungen bisher konservativ limitiert. Die vorliegende Publikation überprüft daher auf Basis einer umfassenden Parameterstudie, ob die Regelungen für semi-kompakte Querschnitte der Querschnittsklasse 3 gemäß Anhang B der prEN 1993-1-1:2018 [1] und für einfachsymmetrische Querschnitte gemäß Anhang C.1 der prEN 1993-1-1:2018 für Querschnitte mit planmäßiger Torsion angewendet werden können, um den Anwendern ein konsistentes Nachweisverfahren für stabilitätsgefährdete Bauteile unter unterschiedlichen Schnittgrößenkombinationen bereitstellen zu können. Die Analyse des strukturmechanischen Verhaltens von stabilitätsgefährdeten Bauteilen liefert die Grundlage für die Erweiterung des Nachweisverfahrens. Eine Vergleichsstudie belegt, dass der Anwendungsbereich oben genannter Nachweisverfahren auf einfachsymmetrische Querschnitte unter Torsionsbeanspruchung erweitert werden kann.

Further studies on the structural behaviour of mono-symmetric I-sections in bending, axial compression and torsion
Within the framework of the evolution of the structural steel code EN 1993-1-1, a simplified design method for members with mono- and double-symmetric I-section in bending, axial compression and torsion was developed. Due to the limited scope of the recent study, it was necessary to limit the application range of the novel method. Based on a comprehensive numerical simulation study, however, this publication analyses whether the models of annex B of prEN 1993-1-1:2018 for semi-compact class 3 cross-section members as well as the models of annex C.1 of prEN 1993-1-1:2018 for mono-symmetric cross-sections can be applied to members in scheduled torsion to facilitate a consistent stability verification for structural steel members. An enhanced design model is proposed based on a comprehensive study of the structural member behaviour. A comparative study shows that the application range of the above-mentioned methods can be extended to mono-symmetric cross-sections subjected to torsion.

Prof. Dr.-Ing. Mario Fontana zur Vollendung des 65. Lebensjahres gewidmet.
Verbunddübelleisten werden häufig bei Verbundträgern zur Übertragung der Schubkräfte verwendet. Die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten bei Raumtemperatur wurde bereits umfangreich untersucht. Der Einfluss erhöhter Temperaturen, wie sie im Brandfall auftreten, auf die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten wurde bisher noch nicht quantifiziert. Zur Bewertung des Temperatureinflusses auf die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten wurden in einem nationalen AiF-Forschungsprojekt Push-out-Versuche durchgeführt.
In diesem Beitrag werden die experimentellen Untersuchungen zur Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten in Klothoidenform bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen dargestellt. Ziel der experimentellen Untersuchungen ist es, den Temperatureinfluss auf die Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten zu bewerten. Mithilfe der experimentellen Untersuchungen und der Analyse der lokalen Tragmechanismen kann die Dübelkennlinie der Verbunddübelleisten analysiert werden.

Shear capacity of composite dowels at elevated temperatures
Composite dowels are commonly used to ensure longitudinal shear in composite beams. While the shear capacity of composite dowels has been thoroughly investigated at room temperature, the influence of elevated temperatures in the fire situation on the shear capacity of composite dowel has not been quantified. To close this gap of knowledge, within a national research project a series of push-out tests have been performed to determine the shear capacity of composite dowels at elevated temperatures.
This paper presents experimental investigations on the shear capacity of composite dowels in clothoidal shape at room and elevated temperatures. The objective is to evaluate the influence of elevated temperatures on the shear capacity of composite dowels. The test results and the analysis of the local bearing mechanisms allow to justify the shear force-displacement relation of the composite dowels.