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Mit der X5 FastMig bricht laut Hersteller im Lichtbogenschweißen eine neue Generation an. Bei dem industriellen Multiprozess-Schweißsystem, das von Kemppi in Zusammenarbeit mit professionellen Schweißern in Finnland entwickelt und produziert wird, handelt es sich um ein vielseitiges und mit energieeffizienter Invertertechnologie gebautes Kraftpaket für das Lichtbogenschweißen. Mit der zuverlässigen, kurzschlussfreien Zündung lassen sich Schweißspritzer minimieren und qualitativ hochwertige Schweißnähte erzeugen, auf die Verlass ist. Die in 400-A- und 500-A-Ausführungen lieferbare X5 FastMig für manuelles und synergetisches Schweißen verbessert die Schweißproduktivität signifikant. Durch die Verbesserung von Schweißqualität, Ergonomie und ein innovatives Bedienkonzept bietet das System optimale Möglichkeiten zur Steigerung der Lichtbogeneinschaltzeit.
(Foto: Kemppi)

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Am 17. September 2020 ist ein Tanklaster auf der Autobahn A 40 zwischen Duisburg und Mülheim unterhalb von Eisenbahnüberführungen der DB AG vollständig ausgebrannt. Ein Teil der fünf Brückentragwerke wurde durch die extreme Temperaturentwicklung derart stark beschädigt, dass die Trag- und Verkehrssicherheit nicht mehr bestand und in Folge die betroffenen Strecken der DB AG gesperrt werden mussten. Durch die sofort begonnene technische Bearbeitung der Ersatzneubauten und die schnellen bahninternen und behördlichen Genehmigungen konnten der Neubau der Widerlager und des Mittelpfeilers, die Montage der Hilfsbrücken und die Errichtung des Gleiskörpers innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden. Die Wiederinbetriebnahme der gesperrten Strecken erfolgte bereits am 28. Dezember 2020 (Bauwerk 3) und am 6. September 2021 (Bauwerke 2, 4). Nur durch die Verwendung von Zwillingsträgerhilfsbrücken des Typs ZH26 aus dem Bestand der DB AG konnte der kurzfristige Ersatz der havarierten Brücken realisiert werden. Die gesamte Baumaßnahme wird nachfolgend beschrieben. Es werden die Hilfsbrückensysteme der DB AG und ihre Anwendungsgrenzen vorgestellt. Die Verlegung von zwei hintereinanderliegenden Hilfsbrücken als Hilfsbrückenkette und die Verwendung als Dauerbehelf bedingen bahninterne Genehmigungsverfahren. Die dazu erforderlichen Nachweise und die zum Nachweis der Ermüdungssicherheit erforderliche gutachterliche Stellungnahme zur Dauerhaftigkeit der Schraubenverbindungen werden beschrieben.

Use of twin girder auxiliary bridges in the course of an emergency project for crossing the BAB 40
On 2020/09/17 a damaged fuel tanker completely burnt-out under a railway bridge over the German motorway A 40 between Duisburg and Mülheim a. d. R. Three out of five bridges had been damaged by the extremely high temperature that the structural and transport safety could no longer be ensured. Therefore the affected railway tracks of the DB Netz AG had to be shut. Immediately after the recording of damages, one bridge structure had been demolished. Due to the immediate detailed design for the replacement and the DB-internal as well as the governmental approvals the erection of the complete structure, including foundations, auxiliary bridges and rail system could be realized in a minimum amount of time. The initial operation of the bridges took place on 2020/12/28 (bridge 3) and 2012/09/06 (bridges 2, 4). Only by the use of twin-girder-auxiliary-bridges type ZH26 of the DB Netz AG the short-term replacement of the damaged bridges could be realized. Subsequent the whole building process is described. The available auxiliary-bridge-systems of the DB Netz AG and their limitations of use are summarized additionally. The use of the auxiliary-bridges as a structural chain as well as the use as permanent makeshift require DB-internal approvals. The required verifications, especially fatigue design, and the therefore required expertise for the durability of the bolted connections are described as well.

Die Entscheidung, bei der Stadtbahnbrücke erstmals Zugglieder aus Carbon für die Hänger eines Netzwerkbogens einzusetzen, wurde zunächst vor dem Aspekt der außergewöhnlich guten Ermüdungsfestigkeit und der daraus resultierenden möglichen Reduktion der Querschnitte getroffen. Erst in der weiteren Planung zeigte sich das Potenzial dieser Lösung auch im Hinblick auf das Gesamttragverhalten des Systems Netzwerkbogen durch Vergleichmäßigung der Hängerkräfte, Vermeidung von auf Druck ausfallenden Hängern sowie die vorteilhaften dynamischen Eigenschaften der leichten, hoch vorgespannten Zugglieder. Ergänzend zu den bereits veröffentlichten Beiträgen zum Entwurf und Tragverhalten der Stadtbahnbrücke, dem Tragprinzip des Carbonnetzwerkbogens und zu deren Fertigung und Montage soll in diesem Beitrag auf die Carbonhänger und deren Verankerungen an Bogen und Deck eingegangen werden.

Carbon network arch - lessons from the first use of carbon network cables
The decision to use carbon cables for the hangers of the network arch of the light rail bridge Stadtbahnbrücke was originally based on the extraordinarily good fatigue strength and the resulting possible reduction of the sections. It was only during further planning that the potential of this solution also became apparent in terms of the overall load-bearing behavior of the network arch system due to the equalization of the hanger forces, the avoidance of hangers slackening, and the advantageous dynamic properties of the lightweight, highly prestressed tensile elements. In addition to the previously published articles on the design and load-bearing behavior of the light rail bridge, the load-bearing principle of the carbon network arch, and its fabrication and erection, this contribution will focus on the carbon hangers and their anchorages to the arch and deck.

Mit der Überarbeitung der Nachrechnungsrichtlinie werden Erfahrungen der letzten Jahre sowie neue Erkenntnisse zu einwirkungs- und widerstandsseitigen Aspekten der Bewertung von Straßenbrücken normativ umgesetzt. Ein Schwerpunkt ist die realitätsnahe Beurteilung der Ermüdungsbeanspruchung. Im Beitrag werden die diesbezüglichen bisherigen Regelungen der Stufen 1 und 2 sowie deren aktuelle Verbesserungen erläutert. Ein wichtiges Ziel der Überarbeitung war es, die verkehrlichen Einflüsse bereits ab Stufe 1 einer Nachrechnung einheitlich für alle Bauweisen berücksichtigen zu können. Durch die Stufen 3 und 4 der Nachrechnungsrichtlinie werden die messtechnisch gestützte Bewertung sowie die Anwendung weitergehender wissenschaftlicher Methoden erfasst. Die über Systemmessungen bzw. Bauwerksmonitoring gewonnenen Erkenntnisse haben häufig innerhalb der Nachrechnung einen sehr großen Nutzen. Durch ergänzende Hinweise zu diesen beiden Stufen wird das Potenzial geschaffen, rechnerische Reserven der Bauwerke noch besser auszunutzen - ein Beitrag zum nachhaltigen Umgang mit unseren Ressourcen.

New rules for fatigue load models at the guideline for recalculation of road bridges
With the revision of the recalculation-guideline, experiences of the last few years as well as new knowledge on action- and resistance-side aspects of the assessment of road bridges are normatively implemented. One focus is the realistic assessment of fatigue stress. The relevant previous regulations of levels 1 and 2 as well as their current improvements are explained in the article. An important goal of the revision was to be able to take traffic influences into account at level 1 of a recalculation already. Levels 3 and 4 of the recalculation-guideline cover the measurement-based assessment and the application of further scientific methods. The knowledge got through structural monitoring is often of great benefit within the recalculation. Additional information on these two levels creates the potential to make even better use of reserves of the structures - a contribution to sustainable use of our resources.

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Die Norderelbbrücke aus dem Jahre 1963 ist ein herausragendes Zeugnis der Ingenieurskunst. Nach fast 60 Jahren hat das Bauwerk das Ende seiner Nutzungszeit erreicht. Mit Hochdruck laufen die Planungen für den Ersatzneubau. Ziel ist es, das bestehende Bauwerk bis 2027 außer Betrieb zu nehmen. Mit dem Neubau ist auch die Erweiterung der A 1 auf acht Fahrstreifen verbunden. Die angrenzenden Autobahndreiecke erfordern darüber hinaus zusätzliche Verflechtungsstreifen, sodass der Neubau insgesamt zwölf Fahrstreifen zu überführen hat und mehr als doppelt so breit sein wird wie der Bestand. Aufgrund der gestalterischen und technischen Bedeutung wurde 2018/2019 für den Ersatzneubau der Norderelbbrücke ein Realisierungswettbewerb durchgeführt. Der Siegerentwurf befindet sich derzeit in der Entwurfsplanung. Der Beitrag geht sowohl ausführlich auf den Realisierungswettbewerb als auch auf den aktuellen Stand der Entwurfsplanung ein. Abschließend erfolgt ein Blick auf zwei weitere Schrägseilbrückenprojekte, die aktuell in Deutschland in Bau sind - die Rheinbrücken in Leverkusen und in Duisburg-Neuenkamp.

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Ausgesteifte Beulfelder im Brückenbau sind in Deutschland mit der Methode der reduzierten Spannungen (MRS) nach DIN EN 1993-1-5 nachzuweisen. Unausgesteifte Beulfelder dürfen dagegen entweder nach der Methode der effektiven Breiten oder nach der Methode der reduzierten Spannungen nachgewiesen werden. Um die insbesondere für ausgesteifte Beulfelder vorherrschende aufwendige Nachweisführung der genormten Nachweisformate für die Vordimensionierung zu verkürzen, werden im vorliegenden Aufsatz Teil 1 auf Basis der MRS durch Umformulierung des Beulnachweises Diagramme für unausgesteifte Beulfelder entwickelt und dargestellt, die eine schnelle Vordimensionierung ermöglichen. Mit den Diagrammen lässt sich die Dimensionierung von Blechdicken und Steifenabständen in wenigen einfachen und nachvollziehbaren Arbeitsschritten durchführen. Die Auswahl der Diagramme erfolgt anhand der Geometrieparameter a, b und t bzw. der zutreffenden Belastungen. Für ausgesteifte Beulfelder können die maximal zulässigen Abstände der Längssteifen oder die erforderliche Hauptblechdicke ermittelt werden. Im zweiten Teil dieses Aufsatzes werden ergänzend Diagramme für die Dimensionierung von Längssteifen über die Ermittlung von Mindeststeifigkeiten vorgestellt. Die Mindeststeifigkeiten werden dazu aus der Geometrie der linearen Beulformen von einfach ausgesteiften Beulfeldern abgeleitet.

Dimensioning tools for stiffened and unstiffened buckling plates according to DIN EN 1993-1-5 - part 1: unstiffened buckling plates
In Germany, stiffened buckling plates in bridge construction must be verified using the reduced stress method (MRS) according to DIN EN 1993-1-5. Unstiffened buckling panels, on the other hand, may be verified either according to the method of effective widths or according to the method of reduced stresses. To shorten the time-consuming verification of the standardised verification formats for pre-dimensioning, which is particularly prevalent for stiffened buckling fields, part 1 of this paper develops and presents diagrams for unstiffened buckling fields based on the MRS by reformulating the buckling verification, which enable fast pre-dimensioning. With the diagrams, the dimensioning of plate thicknesses or stiffener spacings can be carried out in a few simple and comprehensible steps. The diagrams are selected based on the geometry parameters a, b and t or the applicable boundary conditions. For stiffened buckling panels, the maximum permissible distances of the longitudinal stiffeners or the required main plate thickness can be determined. In the second part of this paper, diagrams for the dimensioning of longitudinal stiffeners via the determination of minimum stiffnesses are presented. The minimum stiffnesses are derived from the geometry of the linear buckling shapes of simply stiffened buckling fields.

Für die Nachrechnung und Bewertung von Eisenbahnbrücken hat sich die seit ca. 30 Jahren angewandte Richtlinie 805 sehr gut bewährt. Im Rahmen der aktuellen, durch die DB Netz AG vorgenommenen Überarbeitung der Richtlinie wird eine gewisse Angleichung an die europäischen Normen, insbesondere bei den charakteristischen Werten, Sicherheitsfaktoren und Kombinationsbeiwerten angestrebt. Allerdings muss sehr sensibel mit den normativen Regelungen umgegangen werden, da eine Neubauvorsorge für die Bestandsbewertung nicht möglich und auch nicht notwendig ist - im Gegenteil, diese würde zu volkswirtschaftlich relevanten Fehlbewertungen von Bauwerken mit ausreichender Zuverlässigkeit führen. Im vorliegenden Beitrag werden zu den einzelnen Modifikationen der Richtlinie 805 hinsichtlich Festlegungen von Einwirkungen, Sicherheitselementen sowie Nachweisen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Ermüdung die wesentlichen Hintergründe erläutert.

Background to the modifications of guideline RiL 805 for recalculation and assesment of railway bridges in Germany
For the recalculation and evaluation of railway bridges, guideline RiL 805, which has been used for around 30 years, has proven itself very well. As part of the current revision of the guideline carried out by DB Netz AG, a certain adjustment to the European standards is aimed for, in particular with regard to the characteristic values, safety factors and combination coefficients. However, the normative regulations have to be dealt with very sensitively, since a “new building precaution” is neither possible nor necessary for the evaluation of the existing building - on the contrary, this would lead to economically relevant incorrect evaluations of buildings with sufficient reliability. This article explains the essential background to the individual modifications of guideline RiL 805 with regard to the definition of actions, safety elements and verifications in the limit state of load-bearing capacity and fatigue.

Aktuelles:
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland
DGNB-Studie zu CO2-Emissionen von Bauwerken
Die Kaiserbrücke in Wroclaw/Breslau und die fehlenden Gedenktafeln
Fakten zur Stahlindustrie in Deutschland 2021
Ersatzneubau für gesperrte Talbrücke Rahmede der A 45 bei Lüdenscheid

Wettbewerbe:
Ernst & Sohn Ingenieurbaupreis 2022 - Impressionen aus den Jurysitzungen

Rezension:
Rezension zur neuen Dokumentation des BMVI “Brücken und Tunnel der BFStr. 2021”

SZS steel news:
Laurent Audergon neuer SZS-Geschäftsführer

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Double-skin sandwich panels with steel sheetings and low density aluminium foam have an excellent flexural response. Experimental results highligthed the key role of the type of adhesive and its strength on the ultimate performance. Simple equations are provided to predict the stiffness, yield and plastic strength (s. article Latour, M. et al, pp. 73-80)

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Nominated for Eurosteel 2021 Best Paper Award
The introduction to the market of metal foams represents a significant opportunity to increase the use of metal in the construction market. In fact, the development of new products made of metal foams and steel could improve the performance of conventional buildings in terms of stiffness and resistance. The first structural applications of these materials have already shown the potential of composites made of foam and steel, and demonstrated the feasibility of producing mono-dimensional and bi-dimensional elements with a high resistance-to-weight ratio. Reducing the structural weight can be a significant advantage in many cases, such as infrastructures or buildings in seismic zones. Within this framework, the work presented in this paper aims to assess the response of composite sandwich panels made of steel and aluminium foam using a set of tests that will serve as the basis for developing a new system of dry-assembled composite floors. The tests were carried out at the Strength laboratory (Structural Engineering Test Hall) at the University of Salerno, Italy and were designed to verify the mechanical properties of metal foam panels and double-skin glued sandwich panels. The tests have shed light on the basic mechanical properties of both foams and sandwich panels.

Nominated for Eurosteel 2021 Best Paper Award
The fatigue design of shear connectors for composite girders is based on fatigue strength curves (with 95 % survival probability) derived from tests with one or just a few connectors. According to the Eurocodes, the lifetime of a girder can then be limited by failure of the shear connector with the highest fatigue utilization. The failure probability of a component is thus determined by the failure probability of one shear stud or composite dowel, although a composite girder is an internally highly statically indeterminate system with the capability of redistributing forces in the composite joint. This paper outlines how considering crack propagation, the residual capacity of shear connectors with cracks and the redistribution of forces towards less stressed and damaged connectors can have positive effects on the lifetime of a girder. The failure probability of a girder is determined by several Monte Carlo simulations using a simplified FE lamella model with incremental calculation of the degradation of the connectors. The input parameters with the greatest influence on the fatigue behaviour of the girder are evaluated. Furthermore, the results show the economic potential of a future global safety concept for composite girders, especially those with composite dowels.

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Nominated for Eurosteel 2021 Best Paper Award
In recent decades, innovative seismic-resilient structural systems have been proposed to reduce the direct and indirect losses related to seismic events. Among others, steel moment-resisting frames (MRFs) equipped with damage-free self-centring column bases (SC-CBs) represent a promising solution. Although several configurations of SC-CBs have been proposed in literature, only a few research studies investigated how the significant parameters (e. g. number of storeys, frame layout, seismic mass, seismic intensity) affect the seismic performance of MRFs with SC-CBs. To further investigate this aspect, the present work focuses on the influence of an additional parameter (i. e. the combination of seismic mass and acceleration) on their self-centring capability. Three 5-bay steel MRFs with 4, 6 and 8 storeys are considered as case-study frames and designed based on two different values of the seismic mass (i. e. M1 and M2). Numerical models are developed in OpenSees, incremental dynamic analyses (IDAs) are performed to monitor global engineering demand parameters (EDPs), and fragility curves are derived to evaluate the seismic performance of the structures. It is observed that the inclusion of SC-CBs produces beneficial effects in terms of increased self-centring capability on all the investigated case studies. Moreover, the parametric analysis allows some preliminary observations to be drawn regarding the influence of the number of stories and seismic mass.

Nominated for Eurosteel 2021 Best Paper Award
Additive manufacturing (AM) is playing an increasing role in the production of complex steel structures. Robot- or machine-guided gas-shielded metal arc welding (GMAW), known as wire and arc additive manufacturing (WAAM), is suitable for this purpose. A small footbridge was designed in shell form at TU Darmstadt. It was completely additively manufactured over a stream on site using a welding robot. The work called for cantilevered manufacturing without support structures, which poses special challenges in manufacturing. This paper describes selected aspects of this project: the preliminary strength studies, the manufacturing strategy to ensure homogeneous manufacturing and the findings from on-site manufacturing. In addition, investigations were carried out which led to a notable increase in the deposition rate with the right choice of gas and wire.

As part of the ongoing revision of the Eurocodes, design provisions in EN 1999-1-1 on the buckling of longitudinally welded aluminium compression members have been subjected to a critical review. The numerical investigations described in part 1 of the paper were conducted because a need for improvement was identified. In part 2 the main observations were presented qualitatively. Part 3, the final part of the paper, presents the statistical evaluation of the numerical investigations and the determination of the buckling curves. Two different approaches are conceivable for these buckling curves: conventional buckling curves with explicitly specified imperfection factor and plateau length parameters, and a modified Ayrton-Perry approach with interpolated parameters. Both approaches are compared with the results of the numerical investigations and with test results.

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Vertical web stiffeners partially restrain the warping of the simply supported beam when lateral buckling occurs. The restraint increases the critical moment of the beam. This increase can be shown through the decrease of the warping effective length factor in the general formula determining the critical moment. An approximative expression to determine the warping effective length factor is proposed and verified by numerical analysis. Simply supported beams stiffened by vertical stiffeners, including end plates, which are subjected respectively to uniform bending, uniformly distributed loads, two concentrated loads and one concentrated load are numerically analyzed using COMSOL finite element software. The reliability of the proposed expression is assured by small coefficients of variation and very high coefficients of determination. It can provide a solution to improve the critical moment in the design of the beam without using an intermediate lateral bracing system.

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