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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Bielak, Jan; Rempel, Sergej; Felber, Martin; Durst, Hans-Jörg; Will, NorbertSanierung des Rheinstegs bei Albbruck mit CarbonbetonBeton- und Stahlbetonbau7/2021488-497Aufsätze

Kurzfassung

Der 200 m lange Rheinsteg der Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern AG (RADAG) bei Albbruck ermöglicht seit 1934 Fußgängern und Radfahrern die Querung des Hochrheins. Wegen starker Korrosionsschäden musste der Überbau grundlegend saniert werden. Mit dem Ersatz der historischen Eisenbetonplatte durch eine 7 cm dünne Carbonbetonplatte konnten das Eigengewicht beibehalten und das Stahlhaupttragwerk sowie alle Unterbauten inklusive der vier Pfeiler im Rhein weiter genutzt werden. Dies sparte gegenüber einem Ersatzneubau Kosten und Zeit. Obwohl keine Verbundwirkung der Carbonbetonplatte mit den Hauptträgern angesetzt wurde, sollte die Lauffläche in Ortbetonbauweise ausgeführt und kraftschlüssig angeschlossen werden, um die Globalsteifigkeit und das Schwingungsverhalten der Brücke zu erhalten. Die hieraus resultierenden Zwangskräfte aus Schwinden und Differenztemperatur mussten bei der Bemessung der Carbonbetonplatte als Zugnormalspannungen bis hin zur vollständigen Trennrissbildung berücksichtigt werden. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über das Gesamtprojekt, erläutert die Untersuchungen zur Zugnormalkraft-Querkraft-Interaktion an Carbonbeton und thematisiert die Herausforderungen des Einsatzes von Carbonbewehrung in Ortbetonbauweise.

Rehabilitation of the bridge Rheinsteg near Albbruck with carbon reinforced concrete
The 200 m long bridge Rheinsteg of the Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern AG (RADAG) near Albbruck serves as crossing of the Upper Rhine for pedestrians and cyclists since 1934. Due to severe corrosion damage, the superstructure called for rehabilitation. By replacing the historic reinforced concrete slab with a 7 cm thin carbon reinforced concrete slab, the self-weight could be maintained and the main steel structure and all substructures including the four pillars in the Rhine could be re-used. This saved costs and time compared to a full replacement of the bridge. Although the slab and main steel girders were not designed as composite beam, the new deck had to be cast in-situ and connected rigidly to maintain the global stiffness and dynamic behavior of the bridge. This was expected to result in high constraint from shrinkage and differential temperature. Therefore, design of the carbon concrete slab had to consider tensile normal stresses and complete vertical cracking. This article gives an overview of the project, explains the experimental investigations on the tensile normal force-shear force interaction of carbon reinforced concrete and addresses the challenges of using carbon reinforcement for cast in-situ constructions.

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von der Heid, Ann-Christine; Stark, Alexander; Will, Norbert; Hegger, JosefWeitspannende Sandwichelemente mit vorgespannten Textilbetondeckschichten und geschäumter KernschichtBeton- und Stahlbetonbau7/2021498-507Aufsätze

Kurzfassung

Durch die Kombination von hochfestem Beton und korrosionsresistenten Bewehrungsmaterialien aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) lassen sich Sandwichelemente mit dünnen Deckschichten herstellen, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und sehr gute bauphysikalische Eigenschaften auszeichnen. Die hohe Zugfestigkeit des CFK von etwa 2500 N/mm2 ermöglicht auch das Vorspannen der Deckschichten zur Reduzierung der Durchbiegung bei weitspannenden Elementen. Die Leistungsfähigkeit dieser Sandwichelemente wird maßgeblich durch die Schubsteifigkeit des Kerns und den Verbund zwischen den einzelnen Schichten beeinflusst. Mit konventionellen Herstellungsmethoden und vorkonfektionierten Dämmstoffplatten wird nur ein mäßiger Verbund zu den Betondeckschichten erreicht. Daher wird ein Zwei-Komponenten-Reaktionsgemisch aus Polyurethan (PUR) zwischen die bereits erhärteten Deckschichten eingebracht, das die Verbundeigenschaften zwischen den einzelnen Schichten signifikant verbessert.
Im Zuge eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts wurden solche weitspannende Sandwichelemente mit filigranen und vorgespannten Deckschichten entwickelt, die über einen geschäumten PUR-Kern und linienförmige Verbundmittel miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Beitrag werden der Aufbau der Sandwichelemente, die Herstellung von großformatigen Plattenstreifen und die Ergebnisse von Biegeversuchen vorgestellt.

Widespan sandwich elements with pre-stressed layers made of textile reinforced concrete and foamed PU core
The combination of high-strength concrete and corrosion-resistant reinforcement materials made of carbon fibre-reinforced plastic (CFRP) allows the production of durable elements with low layer thicknesses. A high load-bearing capacity combined with low weight and good physical properties are the advantages of these composite structures. The high tensile strength of CFRP of approx. 2500 N/mm2 enables also the pre-stressing of the concrete layers to reduce the deflection of wide-span elements. The performance of sandwich elements is significantly influenced by the shear stiffness of the core and the bond between the single layers. With conventional manufacturing methods and pre-fabricated slabstocks, only a moderate bond between core and concrete is achieved. By using a polyurethane foam (PU), which is mixed of two components and inserted between the already hardened concrete layers, the bond between the single layers can be improved significantly.
In a project funded by the German Research Foundation (DFG), wide-span sandwich elements with filigree and pre-stressed layers were developed, which are connected by a foamed PU core and continuous connecting devices. This article presents the construction of the elements, the production of large-sized sandwich panels and the results of four-point bending tests.

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May, Maximilian; Riegelmann, Philipp; Schumann, Alexander; Curbach, ManfredCarbonstäbe im Bauwesen - Teil 3 - Bestimmung der ZugtragfähigkeitBeton- und Stahlbetonbau7/2021508-517Aufsätze

Kurzfassung

Nachdem im ersten Teil der Veröffentlichungsreihe die grundlegende Materialcharakteristik von Bewehrungsstäben aus Carbonfasern und im zweiten Teil deren Verbundtragverhalten zur umgebenden Betonmatrix beschrieben wurde, wird nun die Bestimmung der Zugtragfähigkeit von Carbonstäben für das Bauwesen thematisiert. Aufgrund der Querdruckempfindlichkeit der Carbonfasern ist der Lasteinleitungsbereich im Zugversuch der kritische Punkt und bedarf bei der Versuchsplanung besonderer Beachtung. Aufbauend auf dem Stand des Wissens zu Verankerungssystemen, die aktuell vor allem bei vorgespannten Bauteilen verwendet werden, wird die Entwicklung einer geeigneten Lasteinleitungskonstruktion vorgestellt, die eine zuverlässige Prüfung der Zugtragfähigkeit des untersuchten Carbonstabs ermöglicht.

Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering - Part 3 - Determination of the tensile strength
After describing the basic material characteristics of carbon fiber reinforced rebars in the first part of the publication series and their composite load-bearing behavior to the surrounding concrete matrix in the second part, the determination of the tensile load-bearing capacity of carbon rebars for civil engineering is now discussed. Due to the transverse pressure sensitivity of carbon fibers, the load application area in the tensile test is the critical point and requires special attention in the test design. Based on the state of the art of anchorage systems, which are currently used mainly for prestressed components, the development of a suitable load introduction design is presented, which allows a reliable test of the tensile strength of the carbon rebars.

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Neues DBV-Heft 46 "Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen in Parkbauten - Hintergründe und Erläuterungen zum DBV-Merkblatt (Fassung 2018)" erschienenBeton- und Stahlbetonbau7/2021517Nachrichten

Kurzfassung

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Ebschner, Peter; Kautzsch, René; Lämmlein, Tobias; Holschemacher, Klaus; Terrasi, GiovanniKopfbolzenverankerungen in mit CFK-Bewehrung vorgespannten dünnwandigen HochleistungsbetonfertigteilenBeton- und Stahlbetonbau7/2021518-527Aufsätze

Kurzfassung

Ein Betonfertigteilprodukt mit dem Namen Carbolith© wird von Sacac, einem Hersteller für Betonfertigteile und Schleuderbetonmaste, in der Schweiz hergestellt. Es handelt sich um mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) bewehrte, vorgespannte Hochleistungsbetonfertigteile (HPSCC). Die Ursprünge dieser Entwicklung gehen auf Mitte der 1990er Jahre zurück [1]. Neben dem Mastbau erschloss sich im Fassadenbau ein weiteres Anwendungsgebiet [2]. Neben gestalterischen Gründen bestand der Wunsch, leichtere und dauerhaft korrosionswiderstandsfähige Bauteile einzusetzen. In nachfolgenden Forschungsprojekten wurden gezielt Fragestellungen nach einer Materialoptimierung (Betonrezeptur, Matrixzusammensetzung, Oberflächenbeschaffenheit der CFK-Spannbewehrung), der Vorspanntechnologie und deren Lasteinleitung (Keiloptimierung), einer Erhöhung des Vorspanngrads und dem Verhalten unter Brandbeanspruchung nachgegangen [3].
In den Jahren 2012-2015 wurde das Thema der Lasteinleitung in dünnwandige, mit Carbon vorgespannten HPSCC-Profile an der Empa bearbeitet, weil es während der Projektierung stets einiger Improvisation und ingenieurmäßigen Geschicks bedurfte. Es gab weder zuverlässig anwendbare Bemessungsnormen, noch waren für die Lasteinleitung zugelassene Verankerungsprodukte verfügbar. Im folgenden Artikel wird über experimentelle Arbeiten berichtet, die dem Einsatz von Kopfbolzendübeln als Verankerungsmittel in Verbindung mit durch Carbon vorgespannten HPSCC-Profilen dienen sollen.

Headed bolts in pre-tensioned high-performance precast concrete elements reinforced with carbon fibre reinforced plastics (CFRP)
A precast concrete product with the trade name Carbolith© is manufactured in Switzerland by Sacac, a manufacturer of precast concrete elements and spun concrete masts. These are pre-tensioned high-performance precast concrete elements (HPSCC) reinforced with carbon fibre reinforced plastics (CFRP). The origins of this development go back to the mid-1990s [1]. In addition to mast constructions, another field of application was opened up in architectural façade constructions [2]. In addition to aesthetic design reasons, there was also the desire to use lighter and above all permanently corrosion-resistant materials. In subsequent research projects, specific questions concerning material optimization (concrete composition, matrix composition of the CFRP tendons, surface properties), the prestressing technology and its load introduction (wedge optimization), an increase in the degree of prestressing and the behavior under fire load were investigated [3].
In the years 2012 to 2015, the topic of load introduction into thin-walled carbon pre-stressed HPSCC profiles was addressed at Empa because it always required some improvisation and engineering skills during the design phase. There were neither reliably applicable design standards nor approved anchorage products available for a proper load introduction. In the following article, an experimental study is reported on the use of headed bolts as anchoring elements in connection with carbon prestressed HPSCC profiles.

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Lambert, Thomas; Bender, Michél; Becker, WielandExperimentelle Untersuchungen zum Materialverhalten von Polymerbeton - Anwendung und Potenzial von Polymerbeton im BauwesenBeton- und Stahlbetonbau7/2021528-538Aufsätze

Kurzfassung

Polymerbeton ist ein hochleistungsfähiges Material, welches im Bau- und Maschinenbauwesen bereits eine vielfältige Anwendung erfährt. Im Bauwesen kann das Potenzial des Materials allerdings bislang nicht gänzlich genutzt werden. Ursache ist neben fehlenden normativen Grundlagen für das Material und dessen Bemessung auch eine fehlende Klassifizierung des Materials nach den relevanten bautechnischen Normen. Gerade im Anwendungsbereich tragender Bauteile, wie z. B. hochbeanspruchter Knoten- und Anschlussgeometrien von Stabtragwerken und Ingenieurkonstruktionen, liegt jedoch das Potenzial des Polymerbetons mit seiner hohen Druck- und Biegezugfestigkeit. Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen entsprechend zu erweitern, werden maßgebende Materialparameter eines handelsüblichen Polymerbetons, wie die Druck-, Biegezug-, Zugfestigkeit, der E-Modul sowie die Verbundfestigkeit zum gerippten Betonstahl, nach bautechnischen Normen geprüft und charakteristische Materialkennwerte abgeleitet. Die Untersuchungen variieren nach Probekörpergeometrien, Betonalter und Temperatur. Die Einordnung und Klassifizierung der Materialeigenschaften erfolgt im Vergleich mit normal-, hoch- und ultrahochfesten Betonen.

Experimental investigations on the material behaviour of polymer concrete - Application and potential of polymer concrete in construction
Polymer concrete is a high-performance material that already has a wide range of applications in structural and mechanical engineering. However, in structural engineering the potential of the material cannot be fully exploited due to a lack of standardization of the material and the design, as well as an insufficient classification of the material behaviour according to the relevant civil engineering standards. On the other hand, the potential of polymer concrete with its high compressive and tensile strength is particularly in the application area of load-bearing components, such as highly stressed node and connection geometries of truss and engineering structures. In order to expand the application possibilities in the construction industry, the relevant material parameters of a commercially available polymer concrete, such as compressive strength, bending strength, tensile strength, modulus of elasticity and bond strength to reinforcing steel, are tested according to civil engineering standards. Characteristic values of material properties are derived. The tests vary in specimen geometries, concrete age and temperature. To classify the results, a comparison was made with normal-strength, high-strength and ultra-high-performance concrete.

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Hochwasserschutz der Ortslage Ratscher an der SchleuseBeton- und Stahlbetonbau7/2021538Nachrichten

Kurzfassung

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Clauß, Felix; Löschmann, Jens; Ahrens, Mark Alexander; Mark, PeterTemperaturinduktion in Betontragwerke - Experimentelle Untersuchungen zur MethodeBeton- und Stahlbetonbau7/2021539-550Aufsätze

Kurzfassung

Das Enteisen von Brückenfahrbahnen, die gesteuerte Erhärtung von Beton oder die Tragwerksverstärkung bei Temperierung sind Anwendungen für eine gezielte Temperaturinduktion in Betontragwerke. Der Beitrag behandelt dazu grundlegende Methoden. Dies sind das Erwärmen mit Infrarotstrahlern, Wärmematten oder erhitztem Wasser und das Kühlen mit Peltier-Elementen, Kühlflüssigkeiten oder Trockeneis. Diskutiert werden die nominellen elektrischen Leistungen, die Fixierung am Bauteil, Interaktionen zwischen Temperierung und Bauteil, die Temperaturregelung und mögliche Verluste. Die Verfahren werden mit ihren Eigenschaften vorgestellt und bewertet. Als Basis dient eine Versuchsserie an Balken mit Einhausung durch Wärmedämmung. Die einzelnen Temperierverfahren werden separat untersucht und zur Erzeugung eines Temperaturgradienten kombiniert. Es zeigt sich, dass besonders Wärmematten oder Infrarotstrahler für das Heizen und die Peltier-Kühlungen bzw. Kühlwasser für das Kühlen geeignet sind. Für die praktische Anwendung werden Empfehlungen abgeleitet.

Temperature induction into RC structures
De-icing of bridge decks, control of hardening or concrete strengthening through tempering are promising applications for active temperature induction into RC structures. The paper introduces fundamental approaches and devices: heating with infrared radiators, heating pads, heated water and Peltier elements, cooling liquids and dry ice, are discussed by means of nominal electric powers, attachment to the structure, interaction of device and structure, temperature control and potential losses. The characteristics of the approaches are analyzed and rated.
A test series on insulated beams serves for reference. The alternative approaches are separately applied and combined to induce temperature gradients. Heating pads and infrared radiators are most suited for heating while Peltier elements and liquids are beneficial for cooling. From comparison recommendations for practical application are derived.

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Olipitz, MichaelUHPC-BrückenfamilieIntegral - eine Systembeschreibung und Betrachtung der Vorteile bei der praktischen UmsetzungBeton- und Stahlbetonbau7/2021551-565Berichte

Kurzfassung

Die im Stahlbetonbau seit Jahrzehnten gängige Praxis von frühzeitigen kostenaufwendigen Instandsetzungen oder Ersatzneubauten lässt die Erkenntnis reifen, dass das Material Stahlbeton für stark exponierte Bauerwerke im Infrastrukturbereich durch ein leistungsfähigeres Material und dessen Bauweise zu ersetzen ist. In der Materialforschung hat sich im 21. Jahrhundert der UHPC (ultra high performance concrete) für die konstruktive Anwendung im Brückenbau mittlerweile aufgedrängt und bietet bei materialgerechter Anwendung auch sehr viele Möglichkeiten. Das Bausystem der UHPC-BrückenfamlieIntegral wird in ihren Ausführungen bei der Anwendung von der Klein- bis zur Großbrücke beschrieben und stellt somit eine zukünftige Möglichkeit dar, UHPC-Großfertigteile durchgängig im Brückenbau einzusetzen. Dabei stehen die Spezifika dieses Brückensystems im Zusammenhang mit dem materialgerechten Konstruieren im Vordergrund. Nur mit einer materialgerechten Konstruktion lässt sich das gewünschte Ziel der sowohl Ressourcen- als auch CO2-Einsparung bereits in der Herstellungsphase A1 bis A3 erzielen. Einen weiteren wichtigen Aspekt zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Brückenkonstruktionen stellen die Detailausbildungen dar. Eine systemimmanente Integralisierung dieser Bauweise schafft die Voraussetzungen, dass das beschriebene Bausystem auch erhaltungsfreundlich im Betrieb ist. Die spezielle Geometrie der Bauweise sowie das helle Erscheinungsbild führen zu wesentlich geringeren Zwangsbeanspruchungen aus lastunabhängigen Einwirkungen gegenüber herkömmlichen Brückenkonstruktionen aus Stahl- und Spannbeton. In einer Schlussbetrachtung werden nochmals die Vorteile dieser Bauweise zusammengefasst sowie ein Ausblick für zukünftige Anwendungen gegeben.

UHPC BridgefamilyIntegral - a system description and consideration of the advantages in the practical implementation
The practice of early, costly repairs or replacement buildings, which has been common in reinforced concrete construction for decades, allows the realization to mature that the reinforced concrete material for heavily exposed buildings in the infrastructure sector must be replaced by a more efficient material and its construction method. In materials research in the 21st century, the UHPC (ultra high performance concrete) has meanwhile become an obvious choice for constructive use in bridge construction and offers a wide range of options when used appropriately for the material. The construction system of the UHPC BridgefamilyIntegral is described in your design for the application of small to large bridges and thus represents a future possibility of using UHPC large prefabricated parts consistently in bridge construction. The focus is on designing material-appropriate construction. The desired target of saving both resources and CO2 already in the production phase A1 to A3 should only be possible with material-appropriate construction. Another important aspect is the detailed training in order to obtain permanent bridge constructions. A system-immanent integral construction creates the prerequisites for the construction system described to be maintenance-friendly in operation. The special geometry of the construction as well as the light appearance lead to significantly lower constrained stress from load-independent effects compared to conventional bridge structures made of reinforced and prestressed concrete. In a final consideration, the advantages of this construction method are summarized again and an outlook for future applications is given.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 7/2021Beton- und Stahlbetonbau7/2021567-572Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Prof. Jürgen Feix 60 Jahre
Hans Scholz 60 Jahre
Prof. Dr.-Ing. E.h. Helmut Bomhard verstorben

Nachrichten:
German Innovation Award für erstes 3D-Druck-Haus
BKI BAUKOSTEN NEUBAU 2021 - Aktuelle Baukosten für 76 Gebäudearten nach aktueller DIN 276

Bücher:
Rainer Nobis: Illustrierte Geschichte des Zements und Betons - die spannende Entwicklung zweier bedeutender Baustoffe

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau7/2021572Veranstaltungskalender

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Titelbild: Stahlbau 7/2021Stahlbau7/2021Titelbild

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Zum Titelbild:
Eine Feuerverzinkung verbessert die Feuerwiderstandsdauer von Stahl und wurde aufgrund dieser Eigenschaft bereits vielfach eingesetzt. Erstmals kam sie nun als Brandschutz für ein siebengeschossiges Büro- und Geschäftsgebäude zur Anwendung. Bei dem Gebäude handelt es sich um einen Verbundbau, der ein Stahlskelett mit Holorib-Verbunddecken kombiniert. Für das Projekt “îlot B” in Vernier mit einer Nutzfläche von 23.255 m2 war eine Feuerwiderstandsdauer von 60 min gefordert. Sie wird durch eine Kombination aus Sprinklerung und Feuerverzinkung erreicht. Die Sprinkleranlage reduziert die geforderte Feuerwiderstandsdauer auf 30 min, die dann mittels der feuerverzinkten Stahlkonstruktion erreicht wird. Lediglich für die Verkaufsräume im Erdgeschoss wurde eine intumeszierende Beschichtung verwendet. Mehr zum Projekt: www.feuerverzinken.com/brandschutz (Foto: HRS Real Estate SA)

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Inhalt: Stahlbau 7/2021Stahlbau7/2021Inhalt

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Schaumann, PeterSteigt das Brandrisiko in Parkhäusern durch Elektroautos?Stahlbau7/2021477Editorials

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Schmeckebier, Nicole; Kurz, Wolfgang; Nguyen, Viet TueEin Modell zum Schubtragverhalten von Verbunddecken mit praxisgerechter BetonstahlbewehrungStahlbau7/2021478-485Aufsätze

Kurzfassung

Aktuell steht für die Querkraftbemessung von Verbunddecken kein eigenständiges Modell zur Verfügung, mit dem das Tragverhalten unter der Kombination der beiden Längsbewehrungsarten Verbundblech und Betonstahlbewehrung mechanisch beschrieben und wirtschaftlich bemessen werden kann. In einem vor Kurzem abgeschlossen Forschungsprojekt der TU Kaiserslautern wurden daher umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Es wurde ein neues Ingenieurmodell entwickelt, das an Versuchen kalibriert und anschließend in ein Bemessungsmodell überführt wurde. Sowohl die experimentellen Untersuchungen als auch das Ingenieurmodell werden in diesem Beitrag vorgestellt.

A model for the shear force bearing behaviour of composite slabs with additional reinforcing steel
Up to now, no independent model for the shear design of composite slabs under the consideration of the two types of longitudinal reinforcement - metal sheet and reinforcing steel - exists. Therefore, extensive investigations were conducted at Technische Universität Kaiserslautern. The research project was completed recently. A new engineering model, which was calibrated on tests, was developed. Furthermore, the engineering model was transferred into a design model. In this paper the experimental investigations are presented as well as the engineering model.

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Sander, Lisa; Zehfuß, Jochen; Meyer, Patrick; Schaumann, PeterBrandrisiko von E-Fahrzeugen und kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen in offenen, oberirdischen Parkgaragen - Teil 1: Brandszenarien und BrandeinwirkungenStahlbau7/2021486-497Aufsätze

Kurzfassung

Im Zuge des klimapolitischen Diskurses in Deutschland nimmt der Anteil moderner Fahrzeuge und Antriebstechnologien in offenen, oberirdischen Parkgaragen zu. Aus Sicht des Brandschutzes stellt sich die Frage, ob durch Fahrzeuge mit modernen Antriebstechnologien wie Elektrofahrzeuge ein erhöhtes Brandrisiko sowie eine erhöhte Wärmefreisetzung zu erwarten sind. Im vorliegenden Beitrag wird ein methodischer Ansatz zur Bewertung des Brandrisikos von Elektrofahrzeugen gegenüber kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen hinsichtlich des Feuerwiderstands des Tragwerks von Garagen vorgestellt. Dazu werden Modellierungsansätze der Fahrzeugabmessungen vorgestellt, die auf einer statistischen Auswertung der Daten des Kraftfahrt-Bundesamts basieren. Die Fahrzeugabmessungen werden zur Bestimmung des Brandüberschlags zwischen Fahrzeugen angewendet. Weiterhin werden Wärmefreisetzungsraten verschiedener Fahrzeugmodelle analysiert, auf deren Basis ein approximierter Ansatz für moderne Fahrzeuge abgeleitet wird. Ferner werden mögliche Brandszenarien in offenen, oberirdischen Parkgaragen und die Auftretenswahrscheinlichkeiten von Fahrzeugkombinationen vorgestellt, um die Bauteiltemperaturen zu berechnen und die Versagenswahrscheinlichkeit von Einzelbauteilen in offenen, oberirdischen Parkgaragen unter Brandeinwirkungen von Elektrofahrzeugen zu bewerten.

Fire risk of electric vehicles and fuel-driven vehicles in open car parks
Due to the policy discourse of climate changes, the number of modern vehicles and drive technologies in open car parks is increasing. This arises the question whether modern vehicles such as electric vehicles leads to an increased fire risk as well as an increased release of heat. In this paper, an approach to evaluate the fire risk of electric vehicles compared to vehicles with combustion engine with respect to the fire resistance of the structural elements in open car parks is presented. For this purpose, modeling approaches of the vehicle dimensions are presented, which based on a statistical data of the Federal Motor Transport Authority. The vehicle dimensions are used to determine the fire spread between vehicles. Furthermore, heat release rates of different vehicle are analyzed and an approximated approach for modern vehicles is derived. Furthermore, possible fire scenarios in open car parks and the probabilities of vehicle combinations are presented to calculate temperatures and evaluate the failure probability of structural elements in open car parks under electric vehicles fires.

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Weimar, Thorsten; López, Sebastián Andrés; Vuylsteke, LauraInnovative Sicherheitssonderverglasungen aus Dünnglas und PolycarbonatStahlbau7/2021498-506Aufsätze

Kurzfassung

Der Baustoff Glas ermöglicht in der heutigen Architektur auch großformatige Verglasungen für die Gebäudehülle, die durch die hohe Transparenz einen ungestörten optischen Austausch zwischen innen und außen ergeben. Allerdings steigen mit den höheren Anforderungen, insbesondere an die Sicherheit und den Wärmeschutz, auch die Gesamtdicke und das Eigengewicht der Verglasung durch die zunehmende Verwendung von Verbundsicherheitsgläsern und Dreischeiben-Isoliergläsern. Die kontinuierliche Entwicklung im Herstellungsprozess ermöglicht mittlerweile aber auch die baupraktische Anwendung von Dünnglas mit Nenndicken unter 2 mm als Alternative. Dünnglas weist ein niedriges Flächengewicht, allerdings verbunden mit einer geringen Querschnittssteifigkeit, auf. Zur Vermeidung von unzulässigen Verformungen unter einer plattenförmigen Beanspruchung wird Dünnglas beispielsweise mit Polycarbonat zu Verbundtafeln laminiert. Die in zwei Forschungsprojekten am Lehrstuhl für Tragkonstruktion der Universität Siegen entwickelten Dünnglas-Polycarbonat-Verbundtafeln finden Anwendung als vertikale Verglasung aus Einfach- sowie Mehrscheiben-Isolierglas. Der Verbund aus zwei äußeren Dünnglastafeln mit mindestens einer inneren Polycarbonattafel erfüllt die Anforderungen an Verbundsicherheitsglas und erreicht die höchste Widerstandsklasse P8B gegen manuellen Angriff mit einem im Unterschied zu konventionellen Glas-Verbund schlankeren und leichteren Aufbau. Im Rahmen der Weiterentwicklung zu einem Dreischeiben-Isolierglas werden erstmalig alle Schichten für die Angriffhemmung berücksichtigt. Dadurch reduzieren sich für die Sicherheitssonderverglasung mit einem Widerstand gegen manuellen Angriff die Gesamtdicke sowie das Eigengewicht im Vergleich zu üblichen Lösungen unter Einhaltung eines niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten für die aktuellen Anforderungen an den Wärmeschutz.

Innovative security glazing made of thin glass and polycarbonate
In current architecture, the building material glass also enables large-sized glazing for the building envelope, which results due to the high transparency in an undisturbed optical exchange between inside and outside. However, by increasing demands, in particular with regard to security and thermal insulation, the nominal thickness and dead load of the glazing also increase by using laminated safety glass and triple glazing. Meanwhile, the continuous development in the manufacturing process also enables the practical construction application of thin glass with nominal thicknesses below 2 mm as an alternative. Thin glass possesses a low dead load, however, combined with a low cross-sectional stiffness. In order to avoid unacceptable deformations under load, thin glass is laminated, for example with polycarbonate, to a composite panel. The thin glass-polycarbonate composite panels developed in two research projects at the Institute of Structural Design at Universität Siegen are used as vertical glazing made from single composite panels and multi insulated composite panels. The laminate of two outer thin glass panes with at least one inner polycarbonate sheet fulfils the requirements for laminated safety glass and achieves the highest resistance class P8B against manual attack with a cross-section, which is slighter than common glass laminates. As part of the further development towards triple glazing, for the first time, all layers are considered to prevent the manual attack. This reduces the nominal thickness and dead load of the security glazing with resistance against manual attack compared to conventional solutions while considering a low thermal transmittance for the current requirements for thermal insulation.

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Pfarr, Daniel; Tasche, Silke; Nicklisch, Felix; Louter, ChristianDünnglas-Verbundelemente mit additiv gefertigtem Polymerkern - Formfindung, Fügeverfahren und Untersuchung der BiegesteifigkeitStahlbau7/2021507-516Aufsätze

Kurzfassung

Der hier vorliegende Aufsatz beschreibt den Entwurf eines Verbundelements bestehend aus äußeren Dünngläsern und einer inneren, additiv gefertigten Polymerkernstruktur. Der Fokus der Forschungsarbeit liegt auf der Konstruktion eines Sandwichelements, welches aufgrund der verwendeten Materialien und Herstellungsverfahren völlig neue Flexibilität im Entwurfsprozess einer Glasfassade ermöglicht. Für den aussteifenden Kern werden drei mögliche Strukturen entwickelt und auf ihre Eignung für den Einsatz in dem Verbundelement untersucht. Die Herstellung erster Prototypen zeigt sowohl das architektonische Potenzial als auch fertigungsbedingte Besonderheiten. Weiterhin wird auf Grundlage der Sandwichtheorie das mechanische Verhalten der Konstruktion mithilfe eines 4-Punkt-Biegeversuchs untersucht. Anhand der gewonnenen Ergebnisse kann das mechanische Potenzial des Verbundelements unterstrichen werden. Aber auch zu bewältigende Herausforderungen für einen sicheren Einsatz in Fassaden werden konkretisiert.

Thin glass composite elements with additively manufactured polymer core
This paper describes the concept of a composite element consisting of outer thin glass facings and an inner additively manufactured polymer core structure. The focus of the research work is on the design of a sandwich element which, due to the materials and manufacturing processes used, allows completely new flexibility in the design process of a glass facade. Three possible structures for the stiffening core are being developed and examined for their suitability for use in the composite element. The production of the first prototypes shows both the architectural potential and the production-related specialties. Furthermore, the mechanical behaviour of the structure is investigated based on the sandwich theory using a 4-point bending test. Based on the results obtained, the mechanical potential of the composite element can be underlined. However, the challenges to be overcome for safe use in facades are also specified.

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The efficiency of HFMI treatment and TIG remelting for extending the fatigue life of existing welded structuresStahlbau7/2021516Empfehlungen der Redaktion

Kurzfassung

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Geiger, Martin; Twiehaus, Thorsten; Klingschat, Sven; Geffers, ChristophVergleich der statischen Festigkeit von Lichtbogen- und Laserschweißverbindungen - Anwendungen aus unlegiertem Baustahl am I-Stoß und T-Stoß im DünnblechbereichStahlbau7/2021517-527Aufsätze

Kurzfassung

Im Rahmen der Untersuchungen wird ein Vergleich von Lichtbogenschweißverbindungen und Laserschweißverbindungen hinsichtlich ihrer statischen Festigkeiten erfolgen. Um einen praxisrelevanten Vergleich zu ermöglichen, werden die beiden Verfahren und deren Einfluss auf die Art der Ausführung der Verbindung berücksichtigt. Dies lässt sich am Beispiel der Kehlnaht erläutern. Während beim Lichtbogenschweißen Kehlnähte über ihr a-Maß charakterisiert werden, wird beim Laserschweißen ohne Zusatzwerkstoff verfahrensbedingt ein Vollanschluss zwischen Steg- und Gurtblech angestrebt. Ziel der Untersuchung ist, die verfahrensbedingt unterschiedlich ausgeführten Verbindungen hinsichtlich der erreichbaren statischen Festigkeiten zu untersuchen und die Ergebnisse gegenüberzustellen. Für Blechdicken < 6 mm erreichen alle Proben eine vergleichbare Festigkeit. Bei den einseitig lasergeschweißten 6-mm-Kehlnähten ist aufgrund der fehlenden Vollanbindung das Versagen in der Schweißnaht eingetreten.

Comparison of the static strength of arc and laser welded joints - applications of unalloyed steel at butt joints and fillet weld joints in thin sheet metal applications
Within the the scope of these investigations, a comparison of arc welded and laser beam welded joints will be carried out with focus on their achievable static strengths. To receive a comparison relevant to practical applications, the two welding processes and their influence on the joint design of the joint will be considered. This can be explained by using the example of the fillet weld. While in arc welding a fillet weld is usually characterized by their (design throat thickness) a-measurement, in laser beam welding without filler material a full connection between web and base plate is usually aimed. The aim of this investigation is to examine the welded joints, which are designed differently depending on the welding process, about the respective achievable static strengths and to compare the results. For sheet thicknesses < 6 mm, all samples achieve comparable strength. In the case of the 6 mm fillet welds, laser welded on one side, failure has occurred in the weld due to the lack of a full bond connection.

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Cyclic behaviour of laterally skewed special moment frame connections having composite concrete slabsStahlbau7/2021527Empfehlungen der Redaktion

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Momber, Andreas; Nattkemper, Tim; Langenkämper, Daniel; Möller, Torben; Brün, Daniel; Schaumann, Peter; Shojai, SulaimanDigitalisierung und Verarbeitung von Sensordaten für die Zustandsbewertung von Oberflächenschutzsystemen stählerner Türme von Onshore-WindenergieanlagenStahlbau7/2021528-541Aufsätze

Kurzfassung

Der Beitrag beschreibt das Konzept einer vollständig datenbasierten, weitgehend automatisierten Prozedur für die Zustandsbewertung von Oberflächenschutzsystemen von Stahlbauten am Beispiel der Turmstruktur einer Onshore-Windenergieanlage. Es werden Akquisition, Bearbeitung und Bewertung der Daten sowie ihre Implementierung in ein mathematisch-empirisches Zustandsbewertungsmodell beschrieben und diskutiert. Das Zustandsbewertungsmodell beruht auf der Bestimmung eines lokalen Abbaugrads, der für am Bauwerk jeweils eindeutig zugeordnete Referenzbereiche bestimmt wird. Die Erstellung der Referenzbereiche mittels einer In situ Virtual Twin Computation wird vorgestellt und bewertet. Die vorgeschlagene datenbasierte Bewertungsprozedur wird anhand eines Stahlturms einer Onshore-Windenergieanlage in ländlicher korrosiver Umgebung erläutert. Anwendungen auf Stahlbauwerken mit vergleichbarer Geometrie (Silos, Schornsteine, Pfähle) sowie auf Stahlbauwerken unter Offshore-Bedingungen sind möglich.

Digitalization and the use of sensor data for the condition monitoring of surface protection systems of steel towers of onshore wind power structures
The paper describes the concept of a fully data-based, mainly automated, procedure for the condition monitoring of surface protection systems on steel structures. Acquisition, processing and evaluation of relevant data as well as their implementation into a mathematical-empirical condition monitoring model are discussed. The monitoring model is based on the definition and assessment of a local deterioration degree, which is characteristic for pre-defined reference areas at the structure. The creation of the reference areas by means of In-situ Virtual Twin Computation is introduced. The data-based assessment procedure is practically exemplified on a steel tower of an onshore wind power structure in a rural corrosive environment. The procedure can be applied to steel structures with similar geometries (storage tanks, silos, chimneys) as well as to offshore conditions.

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Fischer, DianaKorrelieren Stahlpreise und Stahlbaupreise? - Eine statistische UntersuchungStahlbau7/2021542-547Berichte

Kurzfassung

Entwicklungen globalen Ausmaßes wirken sich scheinbar automatisch auf die Stahlbranche aus und führen dort zu überraschenden Anstiegen der Stahlpreise. Viele erinnern sich noch an die Preisrallye 2008, während der der Preis für Stahlprodukte innerhalb weniger Monate um über 50 % angestiegen ist. Und auch jetzt häufen sich wieder die Zeitungsartikel, in denen von steigenden Schrott- und Stahlpreisen berichtet wird. Der Stahlbau gilt - mal wieder - als schwer kalkulierbar. Aber stimmt es wirklich, dass die steigenden Rohstoffpreise automatisch auch zu höheren Stahlpreisen und insbesondere auch zu höheren Baupreisen führen? Eine detaillierte statistische Analyse entlang der Wertschöpfungskette “Stahlbau” zeigt, dass Stahlpreise und Stahlbaupreise nicht wirklich korrelieren.

Are steel prices and constructional steelwork prices correlated? A statistical survey
Developments of global dimensions seem to have automatically influence on the steel sector leading to rather unexpected steel price increases. Many still remember the price rally in 2008 when steel prices rose within few months by more than 50 %. And now again the newspapers report more and more of increasing scrap and steel prices. Constructional steelwork is named again as difficult to estimate. But is it really true, that rising raw material prices are automatically leading to higher steel prices and especially also to higher constructional steelwork prices? A detailed statistical analysis along the value chain of constructional steelworks shows, that steel prices and constructional steelwork prices are not really correlated.

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State of the art on composite cold-formed steel flooring systemsStahlbau7/2021547Empfehlungen der Redaktion

Kurzfassung

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Stahlbau aktuell 7/2021Stahlbau7/2021548-554Stahlbau aktuell

Kurzfassung

Aktuelles:
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Völlig losgelöst
Zur Erinnerung an Klaus Knothe (1937-2021)

Persönliches:
Max Gündel Professor für Stahlbau und Stahlwasserbau an der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg
Max Spannaus Professor für Stahlbau an der Universität der Bundeswehr in München
Tim-Oliver Müller neuer Hauptgeschäftsführer des Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie

Tagungen & Veranstaltungen:
3. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 18. November 2021 in Frankfurt
Fachtag Brückenbau am 8. September 2021 in Duisburg
Münchener Stahlbautage am 2. und 3. Dezember 2021

Einen Besuch wert:
Leuphana Universität Lüneburg
SZS steel news

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