The clearance between the core plate and the restraining part of the buckling-restrained brace using steel mortar planks (BRBSM) considerably affects the failure mode and hysteretic characteristics of the brace. A clearance adjustment construction is proposed for the BRBSM which can control the clearance through partially pasting clearance adjustment materials and polishing the mortar plank surface. First, the clearance adjustment construction workflow and quality control are demonstrated, and it is verified that the clearance can be assured by fabricating specimens. Further, the effects of the difference in clearance between the core plate and restraining part on the structural performance of the BRBSM in terms of failure behaviour, increase strength ratio, buckling mode and cumulative plastic strain energy ratio are evaluated by conducting a cyclic axial loading test.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Increasing loads on the connections of tubular towers that support wind turbines are making the traditional bolted L-flange more challenging to design, while the large mass of components and tools make installation challenging from a safety perspective. The C1 Wedge Connection is a symmetrical connection between tubular sections. The connection consists of a cylindrical lower flange and a fork-shaped upper flange that slides over the lower flange. Both flanges have radial elongated holes distributed along the perimeter allowing the C1 fasteners to pull the two flanges together. The fastener assembly of the C1 Wedge Connection uses a small, horizontally placed bolt to pull two wedges together. The wedges transform and magnify the horizontal bolt force into a larger preload between the flanges by pulling them together. The orientation of the bolt in the fastener prevents significant load fluctuations under external loading. As a result, unlike a bolted L-flange, the C1 Wedge Connection is less susceptible to preload loss, thereby eliminating the need for regular maintenance and inspection. The scalability of the C1 Wedge Connection makes it suitable for larger loads. These larger loads are expected with increasing size of wind turbines and when connections are used in more demanding locations such as hurricane and seismic conditions or where connections are subjected to high dynamic loads caused by extreme wave conditions or on floating foundations.

Keine Kurzfassung verfügbar.

The new Peljeac Bridge and access road project, which links Mainland Croatia to the Peljeac Peninsula, is the most significant social infrastructure project in Croatia under construction at present. The bridge site lies in the highly active seismic region with ground acceleration ag = 0.34g and a maximum average ten-minute wind speed above 33.7 m/s. As a result, the execution class for the steel structure was judged to be EXC4 based on the recommended matrix in standard EN 1090-2, which defines execution classes according to consequence class, service category, and production category. The correspondingly determined quality level was class B+, which equates to quality class B under ISO 5817 with supplementary requirements for bridge decks from EN 1090-2. This article describes the whole fabrication process in the workshop, the long-distance transportation and the installation on the bridge site. To satisfy such high-quality technical requirements, the heavy steel structures were fabricated using a wide variety of mechanized equipment and automatic welding techniques. This helped to ensure a more efficient fabrication process and more consistent product quality. The length of the large side span segments was designed to suit the capabilities of the floating cranes and transit barges, thereby making on-site installation more efficient. Against the backdrop of the global Covid-19 pandemic, the contractor CRBC overcame seemingly unsurmountable obstacles beyond their control to successfully complete this challenging assignment in two years.

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 of the paper, the main observations are presented in qualitative terms. Those observations are: the influence of the allocation of the materials to buckling classes, the influence of the imperfections plus the cross-section geometry including the position and size of the HAZ within the cross-section. Part 3 will conclude this paper by discussing the proposed design approaches in detail.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Nominated for Eurosteel 2021 Best Paper Award
The paper addresses the instability of large angle columns in high-strength steel subjected to compression loads. It presents a number of compression tests on such columns with different eccentricities and slenderness and the resulting different buckling failure modes observed. The experimental campaign is intended to widen our understanding of the behaviour of high-strength steel columns with large angle sections in compression and bending and so to complement previous experimental studies. The tests were accompanied by numerical analyses and calculations of the load carrying capacities based on current Eurocode 3 design recommendations. The numerical simulations were conducted using the FEM software FINELG, which takes into account the influence of geometrical and material non-linearities. The numerical and analytical results are compared with the corresponding experimental ones. The experimental campaign and the numerical simulations were conducted as part of the ANGELHY project funded by the European Commission's Research Fund for Coal and Steel (RFCS).

Nominated for the Eurosteel 2021 Best Paper Award
This short report has been prepared in the context of the Eurosteel 2021 Best Paper Award. It summarizes developments completed and in progress at the University of Liège designed to characterize the complete shear behaviour of the panel zone in steel beam-to-column joints in terms of stiffness, resistance and ductility. This work is part of a larger research project which aims to predict the complete rotational response of the joint to failure.

Welding is by far the most widely used metal joining method. High-Frequency Mechanical Impact (HFMI) treatment and Tungsten Inert Gas (TIG) remelting are two post-weld treatment methods that aim to enhance the strength of the steel. In this paper, the improvement in residual stress and material characteristic obtained with these methods are studied by conducting several experimental investigations such as hole drilling, hardness testing and microscopy. Hole drilling shows that HFMI treatment improves the status of residual stress at the weld toe in the first 1 mm from the surface. Furthermore, Vickers testing shows a remarkable improvement in the hardness values at the weld toe in the first 2 mm. This can be attributed to the reduction in grain size after treatment. Moreover, acicular ferrite and tempered bainite are found to be the main constituents in the fusion and heat-affected zones after TIG-remelting.

Double-I sections are widely used as columns in moment-resisting frames. The conventional welded moment connection between I-beam and double-I built-up column behaves in a partially restrained manner and does not provide the strength and ductility required in special moment frames. In this paper, a modification method is proposed to improve the behavioural characteristics of conventional moment connections. The modification involves replacing the continuous cover plate with two alternative plates having increased width and thickness at the location of the beam flange-plates. The behaviour of the proposed connection was investigated in detail both experimentally, by means of two full-scale specimens, and analytically, by means of eight finite element models. Based on the results obtained, in beams with a modified connection most of the plasticity develops remote from the column cover plate, and the panel zone remains in an elastic state. Accordingly, the deformation of the modified connection is reduced significantly and its stiffness is increased to the level required for a fully restrained connection. The hysteresis curves of the modified connection are also stable during large inelastic deformations with no substantial pinching. The modified connection provides the strength and ductility required in special moment frames.

ECCS News:
ECCS Annual Meetings 6-7 September 2021
PIKS Congress - 12 October 2021, Warsaw
ECCS position on Circular Economy and Module D
New director of the Swiss Association for Steelwork Contractors, SZS
Events
REVIEWERS

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Gute Zusammenarbeit - ein wichtiger Erfolgsfaktor - Eine erfolgreiche und vertrauensvolle Zusammenarbeit im eigenen Unternehmen und mit Partnern bietet viele Vorteile. Wie z. B. eine effizientere Projektabwicklung, mehr Motivation, Vertrauen und Wertschätzung bei den Beteiligten, Fehlerminimierung und ein erhöhtes Leistungs- und Innovationspotential. Aber was bedeutet gute Zusammenarbeit? Was sind die Grundlagen, Hürden und Unterschiede? Wie kann eine kollaborative Unternehmenskultur aufgebaut und gefördert werden? Welche Stellschrauben gibt es und wie können digitale Tools unterstützen?
Lesen Sie wie Zusammenarbeit, Teamwork und Kollaboration nicht nur bloße Theorie bleiben, sondern aktiv in die Unternehmenskultur integriert werden können. (Foto: PROJEKT PRO/Adobe Stock)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die angestrebten Ziele einer Ressourcen- und Klimaneutralität erfordern ein radikaleres Umdenken der Bauschaffenden, das mit einer noch viel stärkeren Sensibilisierung der Auftraggeber für die Auswirkungen des Material- und Energieverbrauchs im Bausektor verbunden ist. Ein Ansatz, um diese Ziele zu erreichen, sind hybride Konstruktionen, in denen unterschiedliche Materialien, Elemente, Funktionen und Technologien auf mehreren Konstruktionsebenen ressourcen- und energieeffizient kombiniert sowie im Fall eines Rückbaus sortenrein rezykliert werden. Dieser anspruchsvolle Ansatz ist von Beginn an erklärtes Ziel des Lehrstuhls Hybride Konstruktionen - Massivbau an der BTU Cottbus-Senftenberg und zieht sich durch alle Lehr- und Forschungsaktivitäten. Mit ausgewählten Forschungsprojekten werden Motivation und Methoden hybrider Konstruktionen sowie deren Potenzial für ressourcen- und klimaneutrale Konstruktionen anhand von Prototypen aufgezeigt. Hierbei steht neben der ökologischen Weiterentwicklung klassischer hybrider Konstruktionen aus nachwachsenden und rezyklierten Rohstoffen, bspw. Holz und Recyclingbeton, auch die Entwicklung aktiver hybrider Konstruktionen im Fokus. Die gezielte Integration von aktiven Technologien wie Sensorik, Aktuatorik und Regelungstechnik ermöglicht multifunktionale Konstruktionen, einen hohen Nutzungskomfort, einen geringeren Rohstoffverbrauch bis hin zur Energiegewinnung aus dynamischen Einwirkungen.

Hybrid structures at BTU Cottbus-Senftenberg
The intended objectives of resource and climate neutrality require a more radical rethinking on the part of building professionals, combined with a much greater awareness on the part of clients of the effects of material and energy consumption in the building sector. Achieving these goals is possible using hybrid structures, in which different materials, elements, functions and technologies are combined on different levels of construction in a resource- and energy-efficient way as well as recyclable by type into their components in case of deconstruction. This ambitious approach has been the declared goal of the Chair of Hybrid Structures - Structural Concrete at BTU Cottbus-Senftenberg from the very beginning and runs through all teaching and research activities. With the aid of selected research projects, the motivation and methods of hybrid constructions as well as their potential for resource- and climate-neutral constructions are shown on the basis of prototypes. In addition to the further ecological development of classical hybrid structures made of renewable and recycled raw materials such as timber and recycled concrete, the focus is also on the development of active hybrid structures. The targeted integration of active/adaptive technologies such as sensor, actuator and control systems enables multifunctional constructions, a high level of user comfort, lower raw material consumption and the possibility of energy harvesting from dynamic loads.

In diesem Beitrag wird ein dynamisches Modell einer Offshore-Windenergieanlage mit Schwerpunkt auf der numerischen Modellierung der Boden-Struktur-Interaktion vorgestellt. Das entwickelte Modell basiert auf einem zweidimensionalen FE-Modell eines auf Federn gebetteten Euler-Bernoulli-Balkens. Die Pfahl-Boden-Interaktion bzw. das Last-Verformungsverhalten des den Pfahl umgebenden Bodens wird in Form von nichtlinearen Bettungsfedern idealisiert. Die Formulierung der Federkennlinien basiert auf einem hypoplastischen Bettungsansatz, welcher es ermöglicht, verschiedene Steifigkeiten bei Erst-, Ent- und Wiederbelastung sowie eine Ver- bzw. Entfestigung des Bodens abzubilden. Über die Änderung der Porenzahl wird zudem eine Materialdämpfung berücksichtigt. Das Bettungsmodell wird ergänzt durch parallel zu den Federn geschaltete viskose Dämpfer, welche eine geometrische Dämpfung des Untergrunds abbilden. Der Gründungspfahl wird erweitert um die aufgehende Struktur einer Offshore-Windenergieanlage. Dabei wird der natürliche Seegang auf Basis der linearen Wellentheorie für das Modellgebiet der Nordsee mit dem Jonswap-Spektrum modelliert. Der Rotor wird als Punktmasse idealisiert. Das Modell ermöglicht es, aufgrund der dynamischen Formulierung der nichtlinearen Bewegungsgleichung das Schwingungsverhalten in kurzer Rechenzeit praxisgerecht auszuwerten. Außerdem werden Untersuchungen zum Einfluss der Änderung der Steifigkeitsverteilung des Bodens im Zusammenspiel mit einer Änderung der Eigenfrequenz durchgeführt. Es wird das zeitabhängige Modellverhalten bei Wellenbelastung sowie für einen Modellsturm dargestellt. Zukünftige Erweiterungen des Modells sollen die Ableitung von Dämpfungsfaktoren zum Ansatz bei der Bemessung ermöglichen.

Soil-dynamic structural damping of offshore wind turbine plants
This paper presents a study of the natural vibration behavior of a dynamic model of an offshore wind turbine plant, highlighting aspects of numerical modeling of the nonlinear soil-structure interaction as well as soil dynamic damping. The applied model consists of a two-dimensional FE-model of a beam on elastic foundation. The formulation of the nonlinear spring elements is based on hypoplasticity. Thus, different stiffnesses during initial, un- and reloading as well as soil hardening and softening can be captured. Material damping is considered by calculating the change in void ratio. Parallel viscous dampers depict effects of geometric damping. The pile foundation model is extended to a complete model of an offshore wind turbine by modeling the natural sea state with linear wave theory for the North Sea. Due to the dynamic formulation of the nonlinear equation of motion, the model allows the time-dependent load-deformation behavior to be evaluated in a short computational time. Different load scenarios are considered and the natural vibration behavior is investigated with respect to soil-dynamic structural damping. Future research addresses the derivation of damping factors to be applied in offshore pile design.

Um unerwünschte Bauwerksschwingungen zu reduzieren, greift man herkömmlicherweise auf die Strategie zurück, Masse bzw. Steifigkeit eines Bauwerks zu erhöhen. Diese Strategie ist jedoch häufig ineffizient und unwirtschaftlich. Daher kommt es vermehrt zum Einsatz von intelligenten Maßnahmen zur Schwingungsreduzierung. Neben längst etablierten passiven Systemen gibt es auch aktive oder adaptive Lösungen, welche sich an den Schwingungszustand eines Bauwerks anpassen und die auftretenden Bauwerksschwingungen gezielt reduzieren können. Das Innovationspotenzial hierbei liegt entweder in der Optimierung der dynamischen Parameter einer passiven Lösung sowie dem Erreichen dieser Kennwerte für alle relevanten Belastungszustände oder aber in der Implementierung einer semiaktiven, aktiven oder hybriden Schwingungskontrolle. Im Folgenden sollen diese Maßnahmen näher beschrieben und anhand von Ausführungsbeispielen (eigene Erfahrungen und in der Literatur beschriebene) illustriert werden. Dabei liegt der Fokus auf Massendämpfern, welche als semiaktive, aktive, adaptive oder hybride Systeme appliziert werden können. Neben der generellen Wirkungsweise wird auch die Auswahl geeigneterer Aktoren und Regelungskonzepte näher betrachtet.

“Smart Structures” - active and passive vibration control for buildings and structures - considerations and practical applications
To reduce unwanted structural vibrations, the conventional strategy is to increase the mass or stiff-ness of a structure. However, this strategy is often inefficient and uneconomical. Therefore, the use of intelligent measures for vibration reduction is increasing. In addition to long-established passive systems, there are also active or adaptive solutions that can adapt to the vibration state of a structure and specifically reduce the vibrations that occur in the structure. The innovation potential here lies either in the optimization of the dynamic parameters of a passive solution and the achievement of these characteristic values for all relevant load conditions, or in the implementation of a semi-active, active or hybrid vibration control. In the following, these measures will be described in more detail and illustrated by means of implementation examples (own experience and those described in the literature). The focus is on practical optimization approaches for passive systems and a description of active or adaptive systems, as well as their suitability for practical implementation. In addition to the general description and mode of operation, the selection of suitable actuators and control concepts will be considered in more detail.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Für das 60 m hohe Holz-Beton-Hybridhochhaus Arbo auf dem Suurstoffi-Areal in Rotkreuz (CH) zeichneten als Holzbauingenieure die Pirmin Jung Schweiz AG verantwortlich. Sie entwickelten ein Stützen-Decken-Kern-System, das einen klassischen Skelettbau bildet und einen hohen sichtbaren Holzanteil aufweist. Einzig der Kern und das Untergeschoss sind in Beton hergestellt. Weil Holz und Beton verschiedene Materialeigenschaften aufweisen, waren kritische Punkte zu lösen. Ebenso bedingt der Kräftefluss an der Schnittstelle von Holz und Beton komplexe Details - aus bauphysikalischen, statischen und brandschutzspezifischen Gründen -, denn neben dem unterschiedlichen Materialverhalten von Beton, Holz oder ihrem Verbund prallen mit den Gewerken auch unterschiedliche Umgangsformen, verschiedene Toleranzen und ein anderes Handling aufeinander. Arbo ist daher ein Lehrbeispiel, wie ein Holzhybridbau aktuell umsetzbar sein kann und das beispielhaft ist für nachfolgende Bauten in der Schweiz und in Europa. Auch solche in einer reinen Holzkonstruktion.

Reaching new heights with a wood hybrid
Pirmin Jung Schweiz AG as the structural timber engineer was responsible for Arbo, the 60 m timber-concrete hybrid high-rise of the Suurstoffi development in Rotkreuz (CH). They developed a column-slab-core system that forms a classic skeleton structure and has a high visible timber content. Only the core and the basement are made of concrete. Because wood and concrete have different material properties, critical issues had to be solved. The connection between the timber construction and concrete core was equally challenging, especially due to the fire protection and the aesthetic requirements. Besides the different material properties of timber, concrete and the composite floor structure, the trades also clash with different ways of handling and different tolerances. Arbo is therefore a teaching example of how a timber hybrid building nowadays can be designed and which is exemplary for subsequent buildings in Switzerland and in Europe. Even those in a pure timber construction.

Hybrid structures have two major objectives. One is to make concrete structures lighter by combining different technologies. And another is to make structural functions clearer by combining different materials. This report outlines two examples of these objectives. The example of the first objective to make structure lighter is light-weight bridges. We have been building many types of hybrid bridges, for example, the corrugated steel web type, the hybrid truss type and the composite girder type. However, when steel members are used, maintenance is required throughout the lifetime of the structure. To solve these issues, a new type of hybrid bridge has recently been developed - the butterfly web bridge. This new structure combines conventional concrete with high-strength fibre-reinforced concrete. The web consists of precast panels shaped like a butterfly wing. These members are reinforced using only prestressing steel in the tension area and have a thickness of just 15 cm. The remaining concrete members are cast-in-place. As a result, this new type of bridge achieves a weight reduction of 15 to 20 % compared with a conventional concrete box girder construction. The example of the second objective to make structural functions clear is the hybrid stay cable anchorage system in the tower of cable-stayed and extradosed bridges. Basically, the steel absorbs the tensile forces of the horizontal component of the stay cable and the concrete absorbs the compressive forces of the vertical component. The steel box anchorage system developed during the 2000s has evolved to make its cheaper to construct in the 2010s. We have undertaken many experiments in our laboratory to confirm the structural behaviour of these evolving systems. The evolution of stay cable anchorage systems is outlined in this article.

Optimierte Hybridstrukturen im Brückenbau
Hybride Strukturen haben zwei Hauptziele. Zum einen soll die Betonstruktur durch die Kombination verschiedener Technologien leichter werden, zum anderen sollen die strukturellen Funktionen durch die Kombination verschiedener Materialien deutlicher werden. In diesem Bericht werden diese beiden Hauptziele anhand von Beispielen dargestellt. Das erste Beispiel sind Leichtbau-Brücken. Es wurden viele Arten von Hybridbrücken gebaut, z. B. den Typ mit gewelltem Stahlsteg, den Hybrid-Fachwerktyp und den Verbundträgertyp. Wenn jedoch Stahlträger verwendet werden, müssen diese während ihrer Lebensdauer gewartet werden. Um diese Probleme zu lösen, wurde kürzlich eine neue Art der Hybridbrücke entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus herkömmlichem Beton und hochfestem faserverstärktem Beton in einem neuen Bauwerk. Das Bauwerk ist eine Butterflystegbrücke (butterfly web bridge). Für den Steg werden vorgefertigte Platten in Form eines Schmetterlingsflügels aus neuen Materialien verwendet. Dieses Element wird nur durch Spannstahl im Zugbereich verstärkt und hat eine Dicke von nur 15 cm. Der Beton der übrigen Teile ist Ortbeton. Dadurch kann das Gewicht dieses neuen Brückentyps um 15 bis 20 % im Vergleich zu konventionellen Betonkastenträgern reduziert werden. Das zweite Beispiel ist das hybride Schrägseilverankerungssystem im Turm von Schrägseil- und Extradosed-Brücken. Grundsätzlich wird die horizontale Komponente, d. h. die Zugkraft, der Schrägseile durch Stahl und die vertikale Komponente, d. h. die Druckkraft, durch Beton aufgenommen. Das System der Stahlkastenverankerung wurde in den 2000er-Jahren weiterentwickelt, um seine Kosten in den 2010er-Jahren zu senken. Um das strukturelle Verhalten dieser weiterentwickelten Systeme zu bestätigen, wurden zahlreiche Versuche in unserem Labor durchgeführt. Die Entwicklung des Schrägseilverankerungssystems wird hier dargestellt.

Mit dem Stufenplan des BMVI wurde bei öffentlichen Infrastrukturprojekten der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) ab 2020 verpflichtend, obgleich diese Forderung in der Praxis noch nicht vollumfänglich erfüllt wird. Der Sachverständige für Geotechnik erstellt im BIM-basierten Planungsprozess das Fachmodell Baugrund. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem Aufbau des Fachmodells Baugrund aus Submodellen und deren Inhalt. Der Fokus liegt dabei auf der Darstellung der relevanten Schritte zur Findung einer zielführenden und BIM-konformen Attribuierung unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Fachmodells. Hierfür werden dessen Lebenszyklus und die Besonderheiten gegenüber anderen Fachmodellen beleuchtet. Ein Vorschlag zum Umgang mit der Boden-Bauwerks-Interaktion im BIM-gestützten Planungsprozess wird unterbreitet. Abschließend werden die Notwendigkeit von Attributkatalogen diskutiert und Ideen zu ihrer Ausgestaltung vorgestellt.

Building Information Modeling - attribution of the specialized model subsoil
The BMVI's “Stufenplan” has made the use of Building Information Modeling (BIM) mandatory for public infrastructure projects from 2020 onward, however this requirement is not yet fully met in practice. In the BIM-based planning process, the geotechnical expert creates the specialized model subsoil. This article takes an approach to its structure based on submodels and their content. The focus is on the presentation of the relevant steps for finding a target-oriented and BIM-compliant attribution, considering the special features of the specialized model. For this purpose, its life cycle and the special features compared to other specialized models are illuminated. A proposal for dealing with soil-structure interaction in the BIM-supported planning process is presented. Finally, the necessity of attribute catalogs is discussed and ideas for their design are presented.