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Better and simpler possibilities of structural optimization due to increasing computational power but also for reasons of environmental sustainability, the use of materials and their reusability lead to greater acceptance towards more advanced numerically intensive, so-called ‘design by analysis’ methods like geometrically and materially non-linear analyses with imperfections (GMNIA). The general choice of imperfections and their combination in such models, especially for slender cross sections of intermediate length prone to an interaction between a global and local plate buckling, is crucial in terms of the reached load-bearing capacity. Annex C of EN 1993-1-5:2010 makes use of the ‘70 %-rule’ for the combination of imperfection modes and amplitudes. This rule postulates that two GMNIA calculations should be conducted when local and global interactive buckling may be dominant; one with 100 % + 70 % of the maximum specified amplitude in either case. In addition, extended information is provided on the choice and combination of imperfections in the newly introduced and currently available draft of the prEN 1993-1-14:2020 (design assisted by finite element analysis). Although information is provided on how the local and global imperfections should be combined, it is not stated when it is relevant to consider those. Based on conducted GMNIA simulations on SHS/RHS (square and rectangular hollow sections) and I-shaped sections, this article presents general decision support on the choice of equivalent imperfections. On the basis of numerical analysis, the developed flow chart and design routine allow for the decision whether the consideration of the interaction of local and global imperfections is required or not.

There is currently no reliable and simple design method available in international literature for the determination of the patch loading resistance of slender plate girders having multiple longitudinal stiffeners. The current research focuses on the patch loading resistance of girders having multiple longitudinal stiffeners. An advanced numerical model is developed and verified by own laboratory test results. A numerical parametric study is executed to investigate the load-carrying capacity of girders having typical bridge geometries. Analysing the numerical simulation results, the structural behaviour obtained is classified based on the stiffener stiffness. Effect of the different geometrical parameters on the patch loading resistance is evaluated with special focus on the stiffener stiffness and distance between the longitudinal stiffeners. The failure modes depending on stiffener stiffness are investigated and the local buckling type failure is characterised by minimum stiffness. For this specific failure mode, an improved design method is developed, giving reliable resistance within the analysed parameter range. The presented resistance model is consistent with the design philosophy of EN 1993-1-5. The applicability of the improved design equation has been investigated for multiple stiffener places in unequal distances, which is the common case in praxis, and for bending and transverse force (M-F) interaction.

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Owing to the new rules of the German National Annex to EN 1998-1, the relevance of the seismic action has increased, materialising in extended seismic areas and higher spectral accelerations. This may lead to seismic loading being decisive on the design of steel and composite frames. However, the demand is lower in Germany than in other seismic areas. Consequently, these challenges are addressed in an ongoing German national research project, by developing joints with dissipative connections, classified as semi-rigid and partial-strength, for steel and composite frames that could allow for the use of behaviour factors in the range of 1.5 to 3. The development started with typical connections from the German catalogue, designed to withstand static loads in the elastic range, followed by performance and detailing improvements. Developments (e.g., increase in sagging/hogging bending: 125 %/18 % of steel joints and 70 %/40 % of partially composite joints) resulted from pre-test finite element analyses (FEA) on joints and frame models. Improvements to joint detailing were made according to the provisions of the newest draft of Eurocode 8. The optimised joints were integrated in frame specimens, which are currently being tested under monotonic and cyclic loads at RWTH-Aachen University. This article introduces the developed joint solutions, describes the experimental and numerical programs and presents the monotonic response of frame specimens based on the results of FEA, as well as the main conclusions.

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Thin-walled cold-formed steel elements represent an attractive structural solution due to the fast manufacturing and erection time on-site. Their small thickness leads to imperfection and sensitivities to eccentricities. An experimental programme was performed on short members with lipped channel cross section, subjected to eccentric compression about the minor and major axes, in a large range of eccentricities. The specimens were manufactured on a folding machine. Before testing, the dimensions of all specimens were measured. Shortening of all specimens was measured in two ways, i.e., 1) using the displacement gauge integrated with the machine crosshead beam and 2) from deformation fields obtained using digital image correlation (DIC) system. The quantitative results, presented as the ultimate loads versus the eccentricity curve, emphasise the influence of the eccentric load on the capacity of the element. Finite element (FE) analyses were performed to simulate the behaviour of short members in eccentric compression using the commercial FE software ABAQUS/CAE and ANSYS. Static non-linear analyses were conducted in displacement control. Both geometrical and material nonlinearities were included. An isotropic linearly elastic-perfectly plastic constitutive model was considered, with von Mises yielding the criterion and associated flow rule. Failure modes were identified due to numerical and experimental tests. Plastic mechanism models were derived, resulting in the derivation of post-ultimate, rigid-plastic curves, characterising a post-ultimate structural behaviour.

A Lego-like steel-framed structural system has been developed within the frame of an RFCS project, REDUCE, to facilitate 1) deconstruction of composite structures, 2) circularity at structure and element levels, and 3) serial production in construction by promoting a greater standardization of structural elements. The system utilizes innovative demountable shear connections for composite flooring solutions with precast concrete elements, and adjustable steel connections for use in both beam-to-beam and beam-to-column connections. The first use case of the structural system has been realized in the Petite Maison project which is a demonstration project for circularity and contributes to the event ESCH2022. Each construction element is linked to a digital database and remains available for future reuse, as a result of the plug-and-play, demountable and robust features of the developed system. This paper presents the proposed demountable system, the results from experiments and finite element analyses on the behaviour of shear connections, composite beams, and steel connections, and indicates the analysing methods for structural engineers to open a pathway for full implementation of the structures built into digital tools, fabrication, and construction.

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ECCS News:
Save The Date: ECCS webinar sessions in spring 2023
Eurosteel 2023 - 12 to 14 September 2023 in Amsterdam (NL)
13th Pacific Structural Steel Conference (PSSC'22)
11th International Conference on the Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas
Nordic Steel Construction Conference 2024 - Save the date
In Memoriam: Dr. Per-Olof Thomasson
In Memoriam: Prof. Dr. Nesrin Yardimci

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Ressourcenplanung und Mitarbeiterführung im Planungsbüro - Aktuell sind Führende besonders gefordert: Personalengpässe im eigenen Büro und auf der Baustelle treffen auf Materialknappheit, Preiserhöhungen und einen massiven Fachkräftemangel. Gute Mitarbeiter zu gewinnen und zu halten wird immer schwieriger. Mithilfe von digitalen Tools können Führende auch im dynamischen Projektgeschehen klar strukturierte Einsatzpläne entwerfen. Zudem können sie die Auslastung eines Mitarbeiters, der einzelnen Teams und des gesamten Büros berücksichtigen.
Lesen Sie im Artikel auf Seite A4, wie Sie ihre Mitarbeiterführung mit der Wahl einer geeigneten Software-Lösung effizient unterstützen. (Foto: Projekt Pro)

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Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

Assessment of verification concepts acc. to EC7 for excavation retaining walls in sand based on the finite element method
The current draft of the new version of EN 1997 distinguishes for the numerical calculations of retaining structures between verification approaches with different application of partial safety factors: either on the effects of actions, or on the shear strength parameters of the soil. Comprehensive numerical studies based on the finite element method for representative system geometries were carried out and the results were evaluated. Various systems with different boundary conditions with regard to support, groundwater level, excavation depth and embedment depth were considered. Internal forces were determined for all systems. Overall, it was found that both verification methods deliver similar values for shear forces and bending moments along the wall. The two variants for the approach using reduction factors for the shear strength of the soil were compared; both variants yielded different results due to the different initial conditions with an a priori reduction of the shear parameters of the soil on the one hand and a reduction only in decisive calculation phases on the other. A comparison with the current analytical method according to Blum in accordance with the recommendations of the EAB showed that other embedment lengths are necessary in the FEM due to different stress distributions along the wall in order to fulfill the verification of the embedment length. The degree of earth support fixity in the FEM calculations is less than in an analytical calculation acc. to Blum.

Das Hochwasserereignis vom Juli 2021 hat besonders in den betroffenen Gebieten von Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen außerordentlich schwere strukturelle Schäden an der allgemeinen Bebauung und der Infrastruktur hinterlassen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse einer Schadensdokumentation, die unmittelbar nach dem Hochwasser im Ahrtal und Bad Münstereifel durchgeführt wurde. Diese setzt eine Linie von Hochwasserschadensanalysen fort, die in den letzten 20 Jahren vom Erdbebenzentrum der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführt wurden und in der Entwicklung eines Hochwasserschadensmodells resultierten, mit welchem derartig schwere strukturelle Schäden prognostiziert werden können. Mit der Schadensdokumentation ließen sich die vom EDAC gewonnenen Erkenntnisse über das Verhalten der verschiedenen Bauweisen unter dem Einfluss einer extremen Hochwassereinwirkung vertiefen und plausibilisieren. Die vorgefundenen Schadensbilder des Hochwassers bestätigen die Ansätze des EDAC-Hochwasserschadensmodells und zeigen die Notwendigkeit für eine Erweiterung auf, um die Besonderheiten der Überflutungsbedingungen und des Bauwerksbestands zu berücksichtigen. Es wird die Verbindung zu weiteren Auswertungen hergestellt, indem drohnenbasierte Techniken zur schnellen Zustandserfassung der von einer Naturkatastrophe betroffenen Gebiete und des Bauwerksbestands mit dem Ziel der Generierung von realitätsgetreuen und leicht interpretierbaren Lagebildern vorgestellt werden.

The 2021 flood: engineering analysis of building damage
The flood event of July 2021 left extremely severe structural damage to the general buildings and infrastructure especially in the affected areas of Rhineland-Palatinate and North Rhine-Westphalia. The article gives an overview of the results of a damage documentation that was carried out immediately after the flood in the Ahr valley and Bad Münstereifel. The survey continues a line of flood damage analyses carried out over the past 20 years by the Earthquake Damage Analysis Center at the Bauhaus-Universität Weimar, which has resulted in the development of an engineering-based flood damage model that can takes into account such severe structural damage. With the documentation of the damage, the knowledge gained by EDAC about the behavior of the various building types under the influence of extreme flooding conditions could be deepened and checked for plausibility. The flood damage patterns found confirm the approaches of the EDAC flood damage model and show the need for an extension to take into account the special features of the building stock and the flooding conditions that occurred. A connection is given to ongoing studies, in which drone-based techniques for rapid assessment of the status of areas affected by a natural disaster and the existing buildings are presented with the aim of generating realistic and easily interpretable situation images.

Das Instandhaltungsmanagement von Bauwerken der Infrastruktur ist eine herausfordernde Aufgabe. Ingenieurbauwerke auf Straßen und Schienenwegen sind charakterisiert durch lange Nutzungszeiten von 100 Jahren und mehr. Im Rahmen der Nutzungszeit ergeben sich daher besondere Anforderungen an eine lebenszyklusorientierte Datenorganisation, die Informationen aus Planung und Bau, aber insbesondere aus dem Betrieb erfassen muss. Hierfür stehen den Betreibern i. d. R. Bauwerksmanagementsysteme (BMS) zur Verfügung, die eine bauwerksbezogene Datenorganisation ermöglichen. Durch den Einsatz neuer digitaler Methoden, wie Building Information Modeling (BIM), können insbesondere die Datenorganisation und die Prozesse der Zusammenarbeit in der Instandhaltung unterstützt werden. Grundlage bilden objektorientierte Bauwerksmodelle, die neben der Geometrie die semantischen Informationen strukturieren und Verknüpfungen zu weiteren Datenplattformen ermöglichen. Der Aufsatz stellt dar, wie diese Modelle möglichst effizient als geometrisch vereinfachte Bauwerksmodelle - sog. abstrakte Bauwerksmodelle - erstellt werden und somit Anwendungsfelder für eine digitale Instandhaltung geschaffen werden können. Die geometrische Abstraktion ermöglicht es insbesondere für Bestandsbauwerke, effizient digitale Bauwerksmodelle zu erzeugen und mit semantischen Informationen anzureichern. Diese können die Grundlage für eine Informationsanreicherung, eine weitere Detaillierung oder eine strukturierte Schadensverortung am digitalen Modell bilden.

Abstraction of digital building models as a basis for sensor-based maintenance management
The maintenance management of infrastructure is a challenging task. Engineering structures like roads and bridges are characterized by long service lives of 100 years and more. Within the framework of the period of use, special requirements therefore arise for a life-cycle-oriented data organization that records information from both planning and construction, but especially from operation. For this purpose, operators usually have building management systems at their disposal that enable building-related data organization. The use of new digital methods, such as Building Information Modeling (BIM), can support the organization of data in particular and also the processes of cooperation in maintenance. The basis is formed by object-oriented building models, which structure semantic information and enable links to further data platforms. The article provides a contribution on how geometrically abstract building models can already be used to intelligently structure data for maintenance processes. Geometric abstraction makes it possible to efficiently generate digital building models, especially for existing buildings, and to enrich them with semantic information. This can form the basis for linking information with other data platforms or for damage localization on the digital model.

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Aufgrund der gestiegenen Anforderungen durch höhere Einwirkungen aus Wind und Erdbeben ist eine Verbesserung und Optimierung der Berechnungs- und Bemessungsansätze für Mauerwerksbauten erforderlich. Eine bessere Ausnutzung der Tragwerksreserven ist durch die Berücksichtigung der Rahmentragwirkung mit einer Aktivierung der Deckenscheiben in den Rechenmodellen möglich, die in der Praxis aufgrund der Komplexität der Wand-Decken-Interaktion bislang nicht ausgenutzt wird. Im vorliegenden Aufsatz wird ein vereinfachter Ansatz auf Grundlage der mitwirkenden Plattenbreite von Schubwänden aus Mauerwerk vorgestellt, der die wesentlichen Einflussfaktoren in parametrisierten Tabellen erfasst. Damit steht den Tragwerksplanern ein einfach anwendbares Werkzeug zur Verfügung, um die Rahmentragwirkung in der Mauerwerksbemessung anzusetzen.

Simplified consideration of framing effects in masonry buildings
Due to the increased requirements resulting from higher wind and earthquake loads, it is necessary to improve and optimise the calculation and design approaches for masonry structures. An important contribution to a better utilisation of the structural load-bearing reserves is the consideration of the framing effects through the activation of the floor slabs in the calculation models, which has not been utilised in practice so far due to the complexity of the wall-slab interaction. The paper presents a simplified approach based on the contributory slab width, which captures the essential influencing factors in parameterised tables. This provides structural engineers with a simple tool to exploit the frame load-bearing effect in masonry design.

Seit November 2020 haben sich die Zeppelin Rental GmbH und das Institut für Bauwirtschaft und Baubetrieb der TU Braunschweig in gemeinsamer Forschungsarbeit der Fragestellung gewidmet, wie sich baulogistische Planungsprozesse für Hochbauten durch die BIM-Methode verändern und durch die Nutzung digitaler Bauwerksmodelle optimiert werden können. Auf Grundlage der erzielten Forschungsergebnisse ist Ende Juni 2022 dieser Aktionsplan entstanden. Der Plan sieht erforderliche Handlungsschritte vor, die zur Implementierung der modellbasierten Baulogistikplanung zu berücksichtigen sind.

Action plan for model-based construction logistics planning
Since November 2020, Zeppelin Rental GmbH and the Institute for Construction Management and Construction Operations at the Technical University of Braunschweig have been working in close collaboration to investigate how construction logistics planning processes can be changed by the BIM method and optimized through the use of digital building models. Based on the research results, this action plan was developed at the end of June 2022. It provides necessary steps that need to be taken into account in order to increase the implementation of model-based construction logistics planning.

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Bauabfälle lassen sich im Hinblick auf Energieeinsparungen bei der Verwertung in drei Gruppen einteilen: 1. Asphaltabfälle: Durch seine thermoplastischen Eigenschaften ermöglicht das im Asphaltbruch bzw.-fräsgut vorhandene Altbitumen Einsparungen an neuem Bitumen im Mischgut. Dadurch können erhebliche Energieeinsparungen erreicht werden. 2. Abfälle der mineralisch gebundenen Baustoffe Beton, Kalksandstein, Porenbeton: Zurzeit können keine Energieeinsparungen, die sich aus den Baustoffeigenschaften oder dem Ablauf der Herstellung ergeben, erkannt werden. Subjektive Einflüsse wie sie z. B. aus den Transportentfernungen resultieren, wurden hier nicht betrachtet. 3. Ziegelabfälle und Mauerwerkbruch: Energieeinsparungen gegenüber den Primärbaustoffen sind bei Verwertungen in thermischen Prozessen möglich. Beispiele sind ein partieller Rohstoffersatz bei der Ziegelherstellung oder die Herstellung von leichten Gesteinskörnungen unter Verwendung von Mauerwerkbruch anstelle von Ton.

Energy savings from recycling of construction and demolition waste?
Construction waste can be divided into three groups in terms of energy savings during recycling: 1. Asphalt waste: Due to its thermoplastic properties, the waste bitumen present in broken or milled asphalt allows savings in new bitumen in the mix. This can result in significant energy savings. 2. Waste of the mineral-bound building materials concrete, sand-lime brick, aerated autoclaved concrete: At present, no energy savings resulting from the building material properties or the manufacturing process can be identified. Subjective influences such as those resulting from transport distances were not considered here. 3. Brick waste and masonry rubble: Energy savings compared to primary building materials are possible when the materials are recycled in thermal processes. Examples are the partial raw material substitution in the brick production or the production of lightweight aggregates using masonry rubble instead of clay.

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Firmen und Verbände:
Jahresbericht des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen

Veranstaltungen:
Rückschau auf das 26. Dresdner Baustatik-Seminar (hybride Veranstaltung)
Festveranstaltung 100 Jahre KIT Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine