Ernst & Sohn Nachwuchspreis bester Vortrag Münchener Stahlbautage 2019
Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (LPBF) ist ein additiver Fertigungsprozess, mit dem steifigkeitsoptimierte Bauteile gewichtsreduziert gefertigt werden können. Die mechanischen Eigenschaften sind vergleichbar mit denen von gegossenen Bauteilen, im Idealfall sogar mit geschmiedeten. In der Luft- und Raumfahrtbranche sowie im Automotive-Bereich und Medizinsektor wird die additive Fertigung bereits eingesetzt. Für sicherheitsrelevante Bauteile wird jedoch die additive Fertigung bisher nur selten verwendet. Dies ist auf die unzuverlässige Reproduzierbarkeit der mechanischen Eigenschaften zurückzuführen. Großer Forschungsbedarf besteht bspw. bei der Verknüpfung von LPBF-Produktionsparametern mit zuverlässigen Produktionsparametern. In diesem Bericht wird der Zusammenhang zwischen Abkühlraten im LPBF-Prozess und den resultierenden mechanischen Eigenschaften von 316L (1.4404) untersucht. Zu diesem Zweck wurden unterschiedliche Probengeometrien additiv gefertigt und die jeweiligen Abkühlraten in situ mittels Thermografie erfasst. Anschließend wurden Zugversuche und metallografische Untersuchungen durchgeführt. Je nach Geometrie der Zugproben konnten verschiedene Abkühlraten nachgewiesen werden, die schlussendlich zu unterschiedlichen Zugfestigkeiten führten.

Effect of cooling rate on the mechanical properties of 316L tensile specimen, manufactured by Laser Powder Bed Fusion
Laser-Powder Bed Fusion (LPBF) is an additive manufacturing process, which allows weight savings of components through structural optimization without loss of stiffness. The mechanical properties are comparable with casted and - under ideal conditions - even with forged components. In the aerospace industry, as well as in the automotive and medical sector, LPBF is already applied. However, LPBF has only been used for components which are not safety-related. This is mainly due to the unreliable reproducibility of the mechanical properties of this process. Research has to be executed to find correlations between LPBF-parameters and reliable product properties. This report investigates the relationship between cooling rates in the LPBF process and the resulting mechanical properties of 316L (1.4404). For this purpose, different sample geometries were manufactured. The respective cooling rates were measured by in-situ-thermography. After that, tensile tests and metallurgical investigations were performed. Depending on the geometry, different cooling rates were observed, which finally led to different tensile strength results.

Die vollautomatische Fertigung ist in der Stahlbauindustrie angekommen. Zwar gibt es erst sehr wenige Firmen, die Stahlbauteile komplett von Robotern zusammenbauen lassen, aber der Mangel an Facharbeitern verbunden mit einem kontinuierlichen Fortschritt in der Maschinentechnik führt zu einem kontinuierlichen Zuwachs in diesem Bereich. So kann z. B. ein Roboter eine Fußplatte oder eine Steife an eine Stütze halten, während der zweite die Schweißnähte fertigt. Schweißroboter können darüber hinaus mithilfe des 3D-Druckverfahrens WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) Details (Steifen), Knotenpunkte, Bauteile (insbesondere mit außergewöhnlichen Geometrien) und ganze Bauwerke herstellen. Der Schweißdraht wird hierbei als Druckwerkstoff eingesetzt, sodass es sich im Prinzip um eine Auftragsschweißung handelt. Hierdurch kann nicht nur die Logistik im Fertigungsbetrieb vereinfacht werden, da Steifen oder andere Anschlusselemente nicht mehr vorab zugeschnitten und an den Zusammenbauplatz geliefert werden müssen. Es können sich auch neue, dem Kraftfluss entsprechende Geometrien ergeben. Dadurch wird ein ganz anderes Konstruieren als bisher ermöglicht. Der vorliegende Beitrag zeigt, neben einem kurzen Überblick über das WAAM, einige Fertigungsbeispiele aus Forschungsprojekten des Fachgebiets Stahlbau der TU Darmstadt, sich aus der Optimierung ergebende neue Lösungen für alte Probleme und die erste Brücke, die komplett an ihrem Einsatzort gedruckt wurde.

3D printing with steel - additive manufacturing of details, connections and members
Fully automated production has arrived in the fabrication of structural steel. Although there are only very few companies that have steel components completely assembled by robots, the lack of skilled workers combined with continuous progress in the technology has led to a steady growth in this area. For example, one robot holds a base-plate or a stiffener to a column while the second one welds the seams. Welding robots can also use WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) to produce details (stiffeners), connections, components (especially with unusual geometries) and entire structures. The wire electrode serves as printing material. This not only simplifies the logistics in the fabrication, since stiffeners or other connecting elements no longer have to be cut to size in advance and delivered to the assembly site. It also results in new shapes that require a new design process, in accordance with the flow of forces and in an optimised manner. This paper shows, besides a short overview of WAAM, some built examples from research projects of the department of steel construction of TU Darmstadt, new solutions for old problems resulting from the optimization, and the first bridge which was completely printed on site.

Die Feuerverzinkung von Stahlbauteilen ist zur Gewährleistung eines dauerhaften Korrosionsschutzes seit Jahrzehnten bekannt und etabliert. Auch für warmgewalzte Rohre und Hohlprofile ist dieses Verfahren von Vorteil, da durch das Eintauchen in die Zinkschmelze sowohl die äußere wie auch die innere Oberfläche des Bauteils mit einer Zinkschicht vollständig überzogen und geschützt wird. Die im Zuge des Verzinkungsprozesses auftretenden Ein- und Wechselwirkungen sind im Hinblick auf die Stahlkonstruktion und den verbauten Stahl selbst, bisher üblicherweise normalfeste Stähle, gut bekannt. Mit dem zunehmenden Aufkommen und Einsatz von höher- und hochfesten Stählen stellt sich die Frage, ob die vorliegenden Erkenntnisse im Hinblick auf die Einflüsse der Verzinkung auch auf diese Stähle übertragen werden können und die Verzinkbarkeit bestätigt werden kann. Im Zuge einer ausführlichen Versuchskampagne wurde hierzu an sechs Stahlwerkstoffen die Auswirkung der Feuerverzinkung auf die mechanischen Werkstoffeigenschaften und die Ausbildung der Zinkschicht untersucht. Die erzielten Ergebnisse werden im vorliegenden Beitrag vorgestellt.

Galvanizing of high-strength MSH sections
Batch hot-dip galvanizing of steel components has been known and established for decades to ensure permanent corrosion protection. This process is also advantageous for hot-rolled tubes and hollow sections, as by immersion in the molten zinc, both the outer and the inner surface of the component is completely coated with a zinc layer and thus protected. The impact and interactions occurring during the galvanizing process are well known with regard, to the steel structure and the steel itself, which up to now has usually been normal strength steel. With the increasing spread of high-strength steels, the question arises, whether the available findings with regard to the influence of the galvanizing process can be transferred and confirmed to these steels. In the course of an extensive test campaign, the effect of hot-dip galvanizing on the mechanical material properties and the formation of the zinc layer was examined on six steel materials. The results obtained are presented in this paper.

Die Betriebsbeanspruchung von Schrauben in Ringflanschverbindungen zur Verbindung von Tragstruktursektionen von Windenergieanlagen wird maßgeblich durch die vorhandene Pressung in der Flanschkontaktfuge beeinflusst, welche durch die eingebrachte Schraubenvorspannkraft erzielt wird. Unter den vorliegenden Belastungen im laufenden Betrieb der Anlage besteht die Möglichkeit, dass durch Plastifizierung im Flansch oder in der Schraube Vorspannkraft verloren geht. In diesem Beitrag wird anhand eines praxisnahen Beispiels gezeigt, ob und - wenn ja - in welcher Größenordnung Vorspannkraftverluste zu erwarten sind und durch welche Einflussfaktoren diese maßgeblich bestimmt werden. Hierzu werden verschiedene Last- und Vorspannkraftniveaus sowie unterschiedliche Imperfektionen in Form von Parallelklaffungen untersucht. Auf Basis der durchgeführten numerischen Untersuchungen kann festgehalten werden, dass Vorspannkraftverluste nur in geringer Höhe auftreten und eine hohe Vorspannkraft sich stets positiv auswirkt, auch wenn sich dadurch erste Plastifizierungseffekte schon auf einem niedrigeren Lastniveau einstellen.

Numerical simulation of preload losses of bolts in ring flange connections
The fatigue performance of bolts in ring flange connections of wind turbine support structures is significantly influenced by the preload level of the bolts. Under operational loading there is a possibility that pre-tension force is lost due to plastification in the flange or in the bolt. This paper uses a practical example to show the magnitude of such losses and the factors that can significantly influence them. Different load levels, preload forces and different imperfections (parallel gaps) are examined. As a result of the investigations, it can be stated that the preload loss only occurs with a low magnitude and that a high preload always has a positive effect, even if this causes the first plastification at a lower load level.

Seit mehr als zehn Jahren ist der Aufschweißbiegeversuch (AUBI) für eine Reihe von Fällen, insbesondere für Feinkornbaustähle, nicht mehr verpflichtend. Die hierzu durchgeführten Untersuchungen hatten allerdings nur eine empirisch begründete Korrelation mit der Kerbschlagarbeit hervorgebracht. So fehlt nach wie vor eine Klärung der werkstoffmechanischen Zusammenhänge, denen nachzugehen es die Aufgabe der hier vorgestellten Untersuchungen war. Hierzu wurde auf hybride Modelle der Schädigungsmechanik zurückgegriffen, die die numerische Simulation des AUBI unter Berücksichtigung von sowohl Spaltbruch als auch Gleitbruch und damit auch des Übergangsbereichs erlauben. Damit kann der AUBI wesentlich genauer analysiert werden. Man ist so in der Lage, eine werkstofftechnische Korrelation zur Kerbschlagarbeit zu begründen, was die Vorhersage des AUBI-Versuchs erlaubt. Ein wichtiges Ergebnis ist, dass die resultierenden Anforderungen an die Hochlagenzähigkeit auch bei konstant gehaltenen AUBI-Biegewinkeln für verschiedene Stahlsorten deutlich unterschiedlich sind. Solche Anforderungen an die Hochlagenzähigkeit werden zur Entfaltung der Grenztraglasten im ULS erforderlich, insbesondere dort, wo mit Anrissen zu rechnen ist, z. B. im Brückenbau.

Equivalent upper shelf toughness requirements for weld bead bend test (AUBI) substitution
For about more than ten years, in Germany, the weld bead bending test, the so called “Aufschweißbiegeversuch” (AUBI), has been abolished for a series of cases, especially for fine grain structural steels. However, the corresponding investigations had revealed only an empirical correlation with charpy energy on upper shelf. The material and mechanical interactions so far, had not been clarified. So it was the task to bring light into the complexity of upper shelf toughness and AUBI using hybrid damage models and taking into account of both brittle cleavage and tough ductile failure. This allows the simulation of lower and upper shelf behaviour including the transition range. As a result, now the AUBI can be analyzed far better as we are able to establish a material-mechanically justified correlation with the charpy energy. Interestingly, it revealed that the resulting upper shelf toughness requirements for constant bending angles are different for different steel grades. Such requirements for upper shelf toughness are necessary for the development of the ultimate loads in the ULS, especially for bridges or other structures, where cracks are to be expected.

Die Verwendung höherfester Materialien in der Produktion von Stahlprofilen bietet die Möglichkeit höherer Tragfähigkeiten bei gleichbleibendem Querschnitt. Alternativ können durch die verbesserten Festigkeitseigenschaften die Bauteildicken reduziert werden. Hinsichtlich der Nutzung von Stahltrapezprofilen ermöglicht dieser Fortschritt die Realisierung herkömmlicher Spannweiten mit Profiltafeln geringerer Blechdicken und erlaubt somit einen reduzierten Materialeinsatz. Frei spannende Profiltafeln sind grundsätzlich nicht begehbar. Ausnahmen hierfür liegen jedoch zum einen während der Montage und zum anderen im Falle von Wartungs- und Reinigungsarbeiten vor. Bis zu welcher Stützweite die Profiltafeln zu diesem Zweck ohne lastverteilende Maßnahmen begangen werden dürfen, legt die sog. Grenzstützweite der Begehbarkeit fest. Diese stellt im deutschsprachigen Raum einen wesentlichen Aspekt bei der Auslegung von Dachaufbauten aus Stahltrapezprofilen dar. Die Grenzstützweiten der Begehbarkeit neuartiger Stahltrapezprofile aus höherfesten Stählen mit geringen Blechdicken wurden im Rahmen von Untersuchungen an der RWTH Aachen behandelt. Ausgewählte Ergebnisse sollen im vorliegenden Beitrag vorgestellt werden.

Determination of the span limit for walkability of trapezoidal steel profiles
The use of higher-strength materials in the production of steel profiles offers the possibility of higher load-bearing capacities with the same cross-section. Alternatively, component thicknesses can be reduced due to improved strength properties. With regard to the use of trapezoidal steel profiles, this progress enables the realisation of conventional span widths with profiled sheets with thin sheet thicknesses and thus allows a reduced use of materials. In general, free-spanning profiles are not accessible. However, exceptions to this rule exist for assembly, maintenance and cleaning. The maximum span up to which a profile sheet may be walked upon for these purposes without load-distributing measures is defined by the span limit of walkability. In German-speaking countries, this constitutes an essential aspect in the design of roof structures made of trapezoidal steel profiles. The span limit of walkability of new types of trapezoidal steel profiles made of higher-strength steels with thin sheet thicknesses were investigated within the scope of studies at RWTH Aachen University. Selected results will be presented in this article.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts des Fachgebiets Stahlbau der TU Darmstadt wurde die Eignung von Wellpappe als Kernmaterial für Sandwichelemente zur Verkleidung von Dach- und Wandflächen untersucht. Wellpappe ist im Gegensatz zu üblichen Kernmaterialien recycelbar und besteht aus nachwachsenden Rohstoffen. Das Tragverhalten hängt hauptsächlich von den verwendeten Papieren und der Ausrichtung des anisotropen Materials im Sandwichelement ab. Die schwächste Ausrichtung weist ähnliche Steifigkeiten und Festigkeiten wie die herkömmlichen Materialien auf. Diese können jedoch von anderen Kernausrichtungen vielfach übertroffen werden. Untersuchungen der wichtigsten bauphysikalischen Parameter der Sandwichbauweise haben gezeigt, dass das Brandverhalten geringfügig besser ist als das üblicher PU-Sandwichelemente. Die Wärmeleitfähigkeit in der schwächsten Kernausrichtung ist mit der von Mineralwolle vergleichbar, die stärkeren Kernausrichtungen zeigen höhere Wärmeleitfähigkeiten.

Sandwich panels with a core of corrugated cardboard
The goal of a research project of the Institute for Steel Construction and Materials Mechanics was to determine the utilization of corrugated cardboard as a core material for sandwich panels for roof and wall cladding. In contrast to common core materials, corrugated cardboard is recyclable and consists of renewable raw materials. The bearing behaviour depends mainly on the paper types and on the orientation of the anisotropic material inside the panel. The weakest orientation has similar stiffness and strength as common core materials. However, these can be exceeded many times by other core orientations. Investigations of the most important building physical parameters have shown that the fire behaviour is slightly better than that of most PU-sandwich panels. The thermal conductivity in the weakest core orientation is comparable to that of mineral wool, the stronger core orientations show higher thermal conductivity.

Der Korrosionsschutz tragender dünnwandiger Bauelemente im Metallleichtbau ist durch eine Vielzahl internationaler, europäischer und auch deutscher Normen geregelt. Dieser Beitrag soll hierzu einen Überblick geben und die Regelungsbereiche der einzelnen Normen zueinander abgrenzen und deren Inhalte erläutern. Durch das Normenwerk werden jedoch nicht alle Aspekte des Korrosionsschutzes abgedeckt. Dem Planer fehlen wichtige Angaben, die er für das konstruktionsgerechte Planen der erforderlichen Korrosionsschutzmaßnahmen bauteilbezogen benötigt. Zum Teil waren diese Hilfestellungen in alten, mittlerweile zurückgezogenen deutschen Normen enthalten, sie wurden aber nicht in adäquater Weise in das neue Normenwerk überführt. Diese Lücke füllen die neuen IFBS-Fachregeln für den Korrosionsschutz im Metallleichtbau, die hier vorgestellt werden.

Corrosion protection of lightweight metal construction - new technical rules of IFBS
The corrosion protection of load-bearing thin-walled components in lightweight metal construction is regulated by a large number of international, European and also German standards. This article is intended to provide an overview of these standards and to delineate the regulatory areas of the individual standards and explain their contents. However, not all aspects of corrosion protection are covered by the body of standards. The planner lacks important information which he needs for the design-compatible planning of the necessary corrosion protection measures in relation to components. Some of this assistance was contained in old German standards which have since been withdrawn but was not adequately transferred to the new body of standards. This gap is filled by the new IFBS technical rules for corrosion protection in lightweight metal construction, which are presented here.

Unterkonstruktionen von vorgehängten Fassaden durchdringen die Wärmedämmung und bilden somit eine Wärmebrücke, die durch höhere Dämmdicken oder die Materialauswahl kompensiert werden kann. Diese Umplanung erfolgt häufig zu einem späten Zeitpunkt im Projekt und ist mit erheblichen Mehrkosten verbunden. Sofern es die Bautoleranzen zulassen, kann der Wechsel von einer klassischen zweiteiligen Unterkonstruktion bestehend aus Halter und Tragschiene zu einer einteiligen Unterkonstruktion als Z-Profil sinnvoll sein und zu einem schnelleren, und damit kostengünstigeren, Einbau führen. Einteilige Unterkonstruktionen aus Metall weisen als linienförmige Bauteile zunächst eine größere Wärmebrückenwirkung auf als die zweiteilige Ausführung mit Haltern und Tragschiene, können jedoch durch das Einbringen von Schlitzen wärmetechnisch so ertüchtigt werden, dass baurechtliche Vorgaben des Wärmeschutzes ohne die Erhöhung von Dämmdicken erreicht werden können. Die Z-Profile werden unmittelbar an dem tragenden Verankerungsgrund befestigt und bilden direkt das Tragprofil für die Fassadenelemente. Statische Untersuchungen an durch die Schlitze geschwächten Z-Profilen zeigen, dass eine ausreichende Tragfähigkeit gegeben ist.

Thermally improved steel substructures for metal facades
Substructures of facades penetrate the thermal insulation and thus form a thermal bridge, which can be compensated by higher insulation thicknesses or by material selection. This redesign is often done at a late stage and is associated with considerable additional costs. If the construction tolerances allow, the change from a classic two-part substructure consisting of a bracket and mounting rail to a one-part substructure as a Z-profile can be useful and lead to a quicker, and thus more cost-effective, installation. As linear components, one-piece substructures initially exhibit a greater thermal bridge effect than the two-part design with brackets and mounting rail, but can be upgraded by the insertion of slots in such a way that the building law requirements for thermal protection can be achieved without increasing the insulation thickness. The Z-profiles are attached straight to the load-bearing anchoring base and directly form the support profile for the facade elements. Static investigations of the Z-profiles weakened by the slots show that a sufficient load-bearing capacity can be achieved.

Es werden erstmalig geklebte ungealterte und gealterte Fügeverbindungen für Halter zur nachträglichen Montage von Anbauteilen an bereits beschichteten Stählen untersucht. Die untersuchten Fügeverbindungen auf Polyurethan-, Polysiloxan- und Epoxidoberflächen weisen auch nach beschleunigter Alterung (Salzsprühnebel, zyklische Temperaturwechsel, hohe relative Luftfeuchte) eine hohe mechanische Beständigkeit auf. Die für eine Lastannahme von 50 kg vorgegebenen Zug- und Zugscherfestigkeiten werden in allen Fällen mit einem Faktor > 10 erreicht. Alle Versagensspannungen liegen unterhalb der Haftzugfestigkeit der Beschichtungssysteme zum Stahlsubstrat. Der Torsionswiderstand der Klebeverbindung überschreitet das geforderte Anzugsmoment des Gewindebolzens. Es wird eine zyklische Belastungsgrenze von > 9 · 106 Lastwechseln ermittelt. Der Einfluss der zyklischen Alterung auf das Kriechverhalten ist insignifikant. Die Fügeverbindungen erfüllen die Anforderungen an einen Sicherheitsfaktor für die Auslegung für maritime Anwendungen.

Subsequent mounting of brackets onto coated steel substrates with adhesives
The performance of adhesively mounted brackets onto completely coated steel substrates is investigated. The investigated joint connections on polyurethane, polysiloxane and epoxy coatings exhibit a high mechanical stability even after accelerated ageing (salt spray exposure, cyclic temperature variations, high relative humidity). Tensile strength and shear strength criteria for a designed loading capacity of 50 kg are achieved with a factor of > 10. All failure strength values are lower than the adhesion strength of the coatings to the steel. The torsional rigidity of the adhesive joint exceeds the required clamping torque of the bolt. A cyclical lifetime of > 9 · 106 load cycles is estimated. Effects of cyclic ageing on the creep performance of the adhesive joint are found to be insignificant. The joint connections meet the requirements for a safety factor for the design for marine applications.

Ring flange connections for tubular towers, like those for wind turbines or chimneys, are subjected to significant fatigue loading. Next to the bolts, the weld connecting the flange to the tower shell also needs to be checked against fatigue failure. The flange causes local bending moments in the shell, which increase the meridional stress, i. e. stress concentrations occur. In this paper, the influence of geometrical imperfections on such stress concentrations is quantified and the influence of flange geometry on resulting stress is investigated. Recommendations are given for flange dimensions and the design procedure.

Einfluss von Flanschabmessungen und geometrischen Imperfektionen auf Spannungskonzentrationen an Schweißnähten von Ringflanschverbindungen
Ringflanschverbindungen für Rohrtürme, wie solche für Windenergieanlagen oder Schornsteine, sind einer erheblichen Ermüdungsbelastung ausgesetzt. Neben den Schrauben muss auch die Schweißnaht, die den Flansch mit der Turmschale verbindet, gegen Ermüdungsversagen abgesichert werden. Aufgrund des Flansches treten lokale Biegemomente in der Schale auf, die die nominelle Meridianspannung erhöhen, d. h., es treten Spannungskonzentrationen auf. In diesem Beitrag werden der Einfluss geometrischer Imperfektionen sowie der Einfluss der Flanschgeometrie quantifiziert. Es werden Empfehlungen für Flanschabmessungen und die Bemessung gegeben.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Die Technologie der Künstlichen Intelligenz (KI) hält derzeit flächendeckend Einzug in Forschung und Praxis aller Branchen. Vorliegender Beitrag greift dies auf, um Hintergründe der KI allgemein sowie speziell für Physik-informierte KI (PIKI) einzuführen. Ausgewählte Beispiele der Berechnungs- und Bemessungspraxis des Stahlbaus veranschaulichen die Anwendung von Physik-informierten Neuronalen Netzen (PINN), wobei spezifische Anforderungen an die Formulierungen des Lernproblems herausgearbeitet werden. PINNs stellen somit eine Alternative zu etablierten numerischen Verfahren unter besonderer Berücksichtigung vorhandener Simulations- und Versuchsdaten dar. Dies erlaubt die Interpretation und Nutzung von PINNs als digitalen Zwilling eines Tragwerks über dessen Lebenszyklus. Die dargestellte PIKI bedingt nicht per se eine Big-Data-Situation und ist damit für die Ingenieurforschung und -praxis interessant. Ein Ausblick auf künftige Anwendungen der KI im Stahlbau rundet diesen Beitrag ab.

Computation and verification of steel constructions using physics-informed artificial intelligence
Currently the technology of artificial intelligence (AI) spreads into research and industry practice of all branches in diverse forms. Given that situation, this article serves to introduce the reader to theoretical background on AI in general as well as to the specific case of physics-informed AI (PIKI). Selected examples from design and verification practice of steel construction then illustrate the application of physics-informed neural nets (PINN) methods, where the specific requirements for the formulation of the learning problem are highlighted. PINN serves as an alternative to established computational methods for design of steel structures and its components using available experimental and simulation data. This enables the interpretation and use of PINNs being the digital twin of a steel structure over its lifecycle. PIKI as presented here does not per se cause a “big data” situation and is therefore interesting for engineering research and practice. This paper eventually gives perspectives on future applications of AI for steel construction.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Das Vorgehen zur Erstellung von 2D-Referenz-Rissmodellen entsprechend der Richtlinie 805:2012 Anhang 8 wird schrittweise dargestellt. Dieser Anhang der RiL 805 dient der Festlegung von sicheren Betriebszeitintervallen von bestehenden genieteten Eisenbahnbrücken und wird derzeit überarbeitet. Neben den bruchmechanischen Hintergründen bei genieteten Eisenbahnbrücken wird auch die Anwendung der FEM für 3D-/2D-Parameterstudien bei Rissen erläutert. Das Vorgehen zur Definition von Modellbreiten wird aufgezeigt und exemplarisch an einem genieteten Winkel demonstriert.

Adaptation of the 2D reference crack models in Annex 8 of RiL 805:2012 - transfer from 3D fracture models to 2D reference fracture models
The procedure for the creation of 2D reference crack models according to the RiL 805:2012 Annex 8 is presented. This appendix of the RiL 805 serves to define safe operating time intervals of existing riveted railway bridges and is currently under revision. Besides the fracture mechanical background of riveted railway bridges, the application of FEM for 3D/2D parameter studies of cracks is explained. The procedure for defining model widths is shown and exemplified at a riveted angle.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Der vorliegende Beitrag fasst den aktuellen Stand der Forschung bez. der Modellierung von Schwenktraversen-Dehnfugen (DS) und deren zugehöriger Komponenten zusammen. Ausgehend von den erarbeiteten Schwachstellen wird ein verbesserter Ansatz zur realitätsnahen Modellierung und Bemessung von DS hergeleitet. Dieser besteht aus zwei aufeinander aufbauenden Arbeitsschritten. Zunächst erfolgt eine korrekte experimentelle Ermittlung und Ableitung der Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten der Elastomerkomponenten der Dehnfuge. Auf der Grundlage einer in diesem Beitrag vorgestellten Methode zur arbeitskonjugierten Linearisierung der viskoelastischen Materialeigenschaften der Lagerpolymere wird die Verwendung baupraktisch üblicher Finite-Elemente-Software zur Untersuchung von DS ermöglicht. Das Beispiel der numerischen Modellierung einer DS veranschaulicht das hier vorgestellte Näherungsverfahren und verdeutlicht die realitätsnahe und zutreffende Abbildung von DS mit dieser Methode.

Incorporation of thermoviscoelastic effects on the design of swivel joist-expansion joints
This paper summarizes the current state of research and standardization regarding the design of swivel joist-expansion joints (DS) and their components. Based on identified shortcomings in the state of the art an improvement approach for the realistic modelling and design of DSs is derived. The proposal consists of two work steps building upon each other. First, a correct experimental determination and derivation of the stiffness and damping coefficients of the elastomer components of the bearings within the theory of linear viscoelasticity is carried out. In order to enable using software of engineering practice for a finite element (FE) analysis of the DS, the non-constant stiffness and damping properties of the DS-polymers are derived in a work-conjugate fashion on the basis of a method for linearizing the viscoelastic material properties presented in this article. Using the example of a numerical design of an expansion joint, it is then illustrated that the method presented here leads to a realistic and accurate design of DS.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Ingbert Mangerig zur Vollendung seines 70. Lebensjahres gewidmet
Begründet in der Einführung neuartiger Schweißverfahren sowie schweißgeeigneter Stahlsorten kam es in der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts zu einer rasanten Entwicklung neuer Bau- und Konstruktionsweisen im Stahlbrückenbau. Insbesondere im Zuge der Entwicklung der orthotropen Fahrbahnplatte sowie der Ausführung zunehmend komplexer Knotenpunkte in der Form hoch tragfähiger Schweißkonstruktionen wurden die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Ermüdungssicherheit in Verbindung mit stetig steigenden Verkehrsbeanspruchungen anfänglich unterschätzt. Daher existiert eine große Anzahl an nicht ausreichend ermüdungssicher konstruierten Stahlbrücken, deren Standsicherheit und Zukunftsfähigkeit auch im Hinblick auf ein ressourcenoptimiertes Erhaltungsmanagement zu bewerten sind. Am Beispiel einer Stabbogenbrücke mit abgehängter orthotroper Fahrbahn werden unterschiedliche Methoden zur Bewertung der Ermüdungssicherheit bestehender Stahlbrücken aufgezeigt und insbesondere im Hinblick auf deren praktische Anwendbarkeit im Zuge einer Brückennachrechnung diskutiert.

Fatigue assessment of existing steel bridges - discussed on basis of the Franz-Josef-Strauß-Bridge in Passau
Due to the introduction of new welding methods and weldable steel grades, a rapid development of new building and construction methods in steel bridge construction took place in the second half of the last century. Especially in the course of the development of the orthotropic roadway slab as well as the execution of highly utilized welded joints, the resulting effects on fatigue resistance in connection with steadily increasing traffic loads were initially underestimated. For this reason, there is a large number of steel bridges that are not sufficiently fatigue-resistant and whose stability and future viability must also be evaluated with regard to resource-optimised maintenance management. Using the example of a tied arch bridge with a suspended orthotropic deck, different methods for evaluating the fatigue resistance of existing steel bridges are presented and discussed. Special emphasis is put on practical applicability in the course of a bridge reassessment.

Die 1964 fertiggestellte Kaiserleibrücke bei Frankfurt als großartiges Beispiel des Brückenbaus der Nachkriegszeit überführt die Autobahn A 661 über den Main. Es handelt sich bei der 220 m weit gestützten Doppelbogenbrücke um die Straßenbrücke mit der größten Spannweite in Hessen. Eine realitätsnahe Bewertung wurde vor allem auf der Basis eines Bauwerksmonitorings in Stufe 3 der NRR möglich. Damit konnten einerseits das Berechnungsmodell optimiert sowie weiterhin auf Basis der gemessenen Last- und Beanspruchungskollektive die einwirkungsseitigen charakteristischen Werte für die Tragfähigkeitsnachweise sowie die ermüdungswirksamen Beanspruchungen objektbezogen festgelegt werden. Im Fazit kann die Kaiserleibrücke nach geringfügigen Sanierungs- bzw. Verstärkungsmaßnahmen noch einige Jahrzehnte unter Schwerverkehr ungefähr der heutigen Stärke erhalten bleiben. Der Erhalt dieser sehr ästhetischen Bogenbrücke ist nicht nur ein Beitrag zur Baukultur, sondern dient auch der bestmöglichen Ressourcenschonung.

Assessment of load capacity and fatigue safety of the Kaiserleibrücke across the Main - example of an object-related application of the recalculation guideline
The Kaiserleibrücke, which was completed in 1964 as a great example of post-war bridge construction, crosses as A 661 motorway the river Main. The double arch bridge with a span of 220 m is the road bridge with the largest span in Hesse. A realistic assessment was possible primarily on the basis of structural health monitoring at level 3 according recalculation guideline. On the one hand, this enabled the calculation model to be optimized and, on the basis of the measured loads and stresses, the characteristic values for calculation of load capacity and stress collectives for calculation of fatigue safety could also be determined on an object-related basis. In conclusion, after marginal reinforcement measures, the Kaiserleibrücke can be preserved for a few decades under heavy traffic with approximately current count and weight. The preservation of this very aesthetic arch bridge is not only a contribution to building culture, it also allows the best possible saving of resources.

Die derzeit in der Ingenieurpraxis angewendeten Methoden zur Prüfung und Kontrolle der in mechanischen Verbindungsmitteln tatsächlich vorhandenen Größe der Vorspannkraft werden vorgestellt und in Bezug auf die Genauigkeit der Ergebnisse bewertet. Dabei wird sowohl auf rein visuelle Beurteilungsmethoden als auch auf elektronische Messmethoden eingegangen. Im Beitrag werden neu entwickelte und als Patent angemeldete innovative Methoden zur Prüfung und Kontrolle der Vorspannkräfte in mechanischen Verbindungsmitteln vorgestellt. Bei den Entwicklungen handelt es sich um ein intelligentes mechanisches Verbindungsbauteil mit Druckindikator und um eine intelligente elektronische Messmutter. Das intelligente Verbindungsbauteil ist in der Lage, ohne Einsatz von elektronischen Komponenten den Verlust der Vorspannung durch Erzeugen einer Rotfärbung an der Oberseite des Verbindungsbauteils anzuzeigen. Die elektronische Messmutter ist eine mit Sensorik ausgestattete Mutter, die entweder zeitdiskret oder permanent den aktuellen Wert der Vorspannkraft im Verbindungsmittel elektronisch aufzeichnet und überträgt. Zur Untersuchung der Aussagequalität und Langzeitstabilität der neu entwickelten Methoden zur Prüfung und Kontrolle der Vorspannkräfte in mechanischen Verbindungsmitteln wurden Labor- und Freifeldversuche durchgeführt. Die dabei erzielten Ergebnisse werden präsentiert.

Innovative methods for testing and monitoring of the preload in mechanical fasteners
Currently applied methods for testing and monitoring of the preload level in mechanical fasteners are presented and evaluated in view of the quality of the gained measuring results. Both, visual inspection methods and electronic state-of-the-art measurement techniques are presented. In this contribution new developed and patented innovative methods for testing and monitoring of the preload level in mechanical fasteners are introduced. The developed methods are a smart mechanical fastener with pressure indicator and a smart electronic measuring screw nut. The smart mechanical fastener includes no electronic features and is able to display the loss of preload by just a red dot that occurs on the upper end of the fastener. The smart measuring screw nut is an electronic fastening element, that records the current value of preload in a time-discrete or permanent manner. In order to investigate the suitability for daily use and long-term stability of the new developed methods for testing and monitoring of the preload in mechanical fasteners, laboratory experiments and in-situ tests were executed. The gained results will be presented and discussed.

Der Neubau der Dreifeld-Sporthalle der Friedrich-Ebert-Schule in Pfungstadt ist ein frei stehender Solitär in einem heterogen strukturierten Gewerbegebiet. Das mit einer futuristisch wirkenden, weißen Kunststoff-Gebäudehülle verkleidete Stahl-Chassis der Sporthallenüberdachung ist das gestalterisch prägende Element des kraftvollen Baukörpers. Der Beitrag beschreibt den Tragwerksentwurf für die Sporthallenüberdachung.

Filigree steel-chassis with futuristic plastic cladding roofs sports hall Friedrich-Ebert-school in Pfungstadt
The new sports hall of Friedrich-Ebert-school in Pfungstadt is a freestanding solitaire in a heterogeneous industrial area. The steel-chassis of the roof structure with its futuristic white plastic cladding is an outstanding design element of the building. This article describes the structural design of the roof structure.

Dieser Beitrag bietet eine Hilfestellung für den Entwurf und die Bemessung der Tragkonstruktionen von Parkdecks. Oberirdische, offene Parkhäuser spielen eine wichtige Rolle im Bereich der Zubringer zum öffentlichen Personenverkehr, aber auch für große außerurbane Versammlungsorte und Arbeitsstätten. Der statische Entwurf eines Parkdecks wird durch die spätere Nutzung vorgegeben, insbesondere durch die Abmessungen der Stell- und Fahrflächen. Die Auswirkungen auf den Entwurf werden im gegenständlichen Beitrag abgeleitet.
Eine wesentliche Komponente für den Entwurf des Tragsystems ist der Widerstand der Konstruktion gegenüber der Brandbelastung. Durch den Entfall von Erhaltungsaufwendungen bieten gegen Brand ungeschützte Stahlkonstruktionen Vorteile für den Erhalter des Bauwerks. In der Planung ist eine entsprechende Bemessung für den Brandfall erforderlich. Es werden an einem konkreten Beispiel einer ungeschützten Tragkonstruktion aus Stahl/Stahlbetonverbundträger unterschiedliche Brandszenarien und deren Auswirkung auf die Bemessungsstellen behandelt. Der Brand im Parkhaus wird durch ein Naturbrandmodell realitätsnah berechnet und mit der Einheitstemperaturkurve verglichen. Die veränderbaren Entwurfsparameter mit Einfluss auf die Brandbelastung werden variiert und deren Auswirkungen untersucht. Der Unterschied zwischen ungeschützten Stahlkonstruktionen mit Beschichtung und mit Feuerverzinkung wird ermittelt.

Vehicle fires in open car storages, application of localised fire method for uncoated steel-concrete composite girders of open car storages
This paper offers support for the draft and design of open car storages. Detached car storages with open fronts play an important part in the feeding to public transport hubs and extra urban points of interest. The design of the structural layout is determined by the designated usage. The main geometrical design parameters of the structural layout are affected by the dimensions of the parking spaces and the driving lane. Here we quantify the main design parameters and their influence to the structural design will be shown.
A major part for the design of the structure is its resistance in case of vehicle fires. Therefore, the accidental action of vehicle fires and design are calculated. Various scenarios of accidental fire and influence on the static utilization are investigated. The fire load according to the standard temperature-time curve and to a localised fire for detached car storages are compared to each other. The variable design parameters of the structural layout are varied to cover their effect on the design results in case of fire by a worked-out example. The difference between coated and hot-dip galvanized steel structures without other fire protections was reviewed.

Reaktive Brandschutzsysteme können die Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen signifikant erhöhen. Im Brandfall schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet um das Stahlbauteil eine thermische Schutzschicht aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der temperaturbedingte Festigkeitsverlust verzögert. Reaktive Brandschutzsysteme werden überwiegend in drei Bereichen angewendet: Hochbau, Offshore bzw. maritimer Sektor sowie Tank- bzw. Behälterbau. Insbesondere bei Stahltanks und -behältern sind häufig einfach oder auch doppelt gekrümmte Bauteiloberflächen anzutreffen. Aufgrund des meist begrenzten seitlichen Expansionsvermögens von reaktiven Brandschutzsystemen kann es bei Bauteilen mit konvexer Oberflächenkrümmung zu einer Intensivierung der Rissbildung im Schaum kommen, wodurch sich häufig die thermische Schutzwirkung verschlechtert. Da zum Thema des Einflusses der Oberflächenkrümmung auf die Leistungsfähigkeit reaktiver Brandschutzsysteme bisher kaum Untersuchungen vorliegen, wurden exemplarisch zwei Tankböden mit zwei verschiedenen Trockenschichtdicken eines reaktiven Brandschutzsystems einer Brandprüfung unterzogen. Bei gleicher Trockenschichtdicke des reaktiven Brandschutzsystems zeigten die Tankböden eine wesentlich schnellere Erwärmung als ebene Stahlplatten mit vergleichbarem Profilfaktor. Die Brandprüfungen und die Ergebnisse zum Einfluss der Oberflächenkrümmung werden im Beitrag ausführlich vorgestellt und diskutiert.

Intumescent fire protection coatings on steel members with double curved surface
Intumescent fire protection coatings, also referred to as reactive fire protection systems, can significantly increase the fire resistance of steel members. In case of fire, the intumescent coating foams up and forms a thermal protection layer around the steel. This slows down the heating of the steel and delays its temperature-related loss of strength. Intumescent fire protection coatings are predominantly used in three areas: building construction, offshore or maritime sector as well as tank construction. Steel tanks often have single- or double-curved surfaces. Due to the usually limited lateral expansion capacity of intumescent coatings, steel components with convex surface curvature can experience an intensification of crack formation in the foam, which often worsens the thermal protection effect. Since there is almost no existing research study or test data on the influence of the surface curvature on the performance of intumescent coatings, fire tests were carried out to investigate two different dry film thicknesses on torispherical and hemispherical heads. With the same dry film thickness of the intumescent coating, the tested steel components with curved surface showed a much faster heating than flat steel plates with comparable section factor. The fire tests and the results on the influence of the surface curvature are presented and discussed in detail in the article.

In Heilbronn entstand bis 2019 der Erweiterungsbau des Experimenta Science Center. Das geometrisch höchst anspruchsvolle Gebäude besteht aus fünf Geschossen, die einen pentagonalen Grundriss aufweisen und zueinander verdreht und übereinandergestapelt sind. Das in Stahlverbundbauweise entwickelte Tragwerk wird von einem zentralen Stahlbetonkern ausgesteift, von dem sich die Holorib-Verbunddecken auf die raumhohen Stahlfachwerkwände spannen, die in ihren Überschneidungspunkten die Lasten abtragen.
Nachfolgender Bericht erläutert den Tragwerksentwurf und die planerische Umsetzung hinsichtlich eines effizienten Bauablaufs. Aus Firmensicht wird zudem über die Werkstattplanung, Fertigung und Montage berichtet.

The new Experimenta in Heilbronn
The extension building of the Experimenta Science Center was erected in Heilbronn until 2019. The highly geometrically challenging building consists of five floors with a pentagonal layout, that are twisted against each other. The composite structure in steel and concrete is stabilised by a central concrete core from which Holorib composite floors span to the floor-high truss walls, which transfer the loads to the foundations in their intersections with each other.
The following report explains the structural design and the planning implementation used to achieve an efficient construction workflow. Moreover, the workshop planning, fabrication and assembly are described from the company's perspective.

Mit DIN EN 17117-1 liegt seit etwa einem Jahr erstmals eine europäische Norm zur Durchführung und Auswertung von biaxialen Zugversuchen an beschichteten Textilien vor, wie sie im Membranbau Anwendung finden. Der vorliegende Beitrag bietet eine Vorstellung, Analyse und Bewertung der neuen Regelungen. Besondere Neuerungen gegenüber der bisherigen Versuchspraxis wie Regelungen zur Probekörpergeometrie, zum Lastprotokoll und der Belastungsgeschwindigkeit werden erläutert und bewertet. Der Beitrag zeigt den Unterschied zwischen elastischen Bemessungs- und Vergleichskonstanten und zeigt beispielhaft deren Anwendung und Interpretation.

Biaxial load bearing behaviour of woven fabric membranes under multiple loads
With DIN EN 17117-1, a European standard for the performance and evaluation of biaxial tensile tests on coated textiles, as used in membrane construction, has been available for about a year now. This article offers a presentation, analysis and valuation of the new regulations. Particular innovations compared to the previous test practice, such as regulations on test specimen geometry, load protocol and loading speed are explained and evaluated. The article shows the difference between elastic design constants and elastic comparison constants and gives examples of their application and interpretation.

Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über einige laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte auf dem Gebiet des Membranbaus an der Hochschule für Technik (HFT) Stuttgart. Eine zentrale Herausforderung im Membranbau ist die Beeinflussung des radiativen Wärmeeintrags bzw. des Wärmeverlustes durch die Gebäudehülle zur energieeffizienten Gewährleistung einer komfortablen Raumtemperierung für die Nutzer ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Tageslichtqualität. An der HFT wurde diese Fragestellung mit unterschiedlichen Ansätzen im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte messtechnisch und numerisch behandelt. Im Projekt SoFt wurde die Vereinbarkeit von Dämmwirkung und Lichtdurchlässigkeit untersucht und mit der Dachkonstruktion einer Sporthalle realisiert. Im Rahmen des Projekts FMESG wurde eine statische, winkelselektive Verschattungseinheit nach dem Vorbild eines Sheddachs entworfen, numerisch untersucht und bis zum Prototypenstadium entwickelt. Der Einfluss von Oberflächenbeschichtung niedriger Emissivität auf die Wärmeströme durch ETFE-Gebäudehüllenelemente wurde im Projekt Follow-e2 adressiert und mit den Mitteln der dynamischen Gebäudesimulation numerisch untersucht. Das Potenzial zur Reduzierung des Energiebedarfs von Gebäuden durch dynamische Verschattung mittels elektrochromer Elemente wurde im Projekt FLEX-G mit den Mitteln numerischer Gebäudesimulation und heuristischer Optimierungsverfahren untersucht.

Research activities with regard to membrane construction at HFT Stuttgart
In the presented article we give an overview to some of the recent and ongoing research projects at Hochschule für Technik Stuttgart (HFT) in the context of membrane buildings. One of the major challenges in the context of membrane building is the regulation of the radiative heat flux entering the building as well as thermal losses across the building envelope while still providing comfortable room temperature and daylight use for the inhabitants. The accomplishment of this task, investigated by means of measurements and numerical simulation was the scope of several research projects at HFT Stuttgart. Within the research project “SoFt” the compatibility of insulation and translucency was investigated and realized within the roof construction of a sports center in Germany. One of the objects of the research project “FMESG” was the realization and numerical simulation of an angle-selective static solution for partial shading, analogous to a miniature saw tooth roof configuration, up to the point of a working prototype. The project “Follow-e2” tackled the influence of low emissivity surface coatings on the energy balance of membrane constructions by means of numerical simulation. Within the project “FLEX-G” the potential for reduction of energy demand by dynamic shading with electrochromic elements was investigated by means of dynamic building simulation and heuristic optimization.

Der Entwurf von Membrantragwerken umfasst drei miteinander stark verknüpfte und zum Teil sehr interaktive Disziplinen: Formfindung, Strukturanalyse und Zuschnitt. Um diese verschiedenen Aufgaben und die jeweils dafür spezialisierten Analysetypen miteinander in Einklang zu bringen und somit eine tragfähige Membran zu entwerfen, bedarf es leistungsfähiger numerischer Simulationsumgebungen. Mit der CAD-integrierten Analyse wurde die Möglichkeit geschaffen, diese hochgradig nichtlinearen Analysen direkt in der CAD-Umgebung durchzuführen. Dadurch verbessert sich zum einen die geometrische Qualität des Analysemodells, das durch glatte NURBS-Kurven und Flächen beschrieben wird. Zum anderen lassen sich auch die Abhängigkeiten der einzelnen Berechnungsschritte ideal abbilden, da Pre- und Post-Processing in einer einheitlichen Umgebung stattfinden und mit demselben Modell beschrieben werden. Beispielsweise kann eine formgefundene Fläche direkt für weitere Analysen verwendet werden. Die Grundlage hierfür bildet die Isogeometrische B-Rep-Analyse (IBRA), die in diesem Beitrag kurz erläutert wird. Bei der isogeometrischen Methode werden NURBS sowohl für die Geometriebeschreibung als auch zur Definition der Ansatzfunktionen im Sinne der Finite-Elemente-Methode genutzt. Zudem kann ein parametrisches Modell mit geometrischen und mechanischen Eigenschaften erstellt werden, welches Formfindung, Strukturanalyse und Zuschnitt auf der Basis des gleichen numerischen Modells erlaubt. Somit können am Modell beinahe unendlich viele Konfigurationen mit geringstem Aufwand untersucht werden. Dieser Beitrag liefert einen Überblick über die aktuellen Methoden und Vorteile des CAD-integrierten Entwurfskreislaufs für Membrantragwerke und erläutert die zugrunde liegenden mechanischen Aspekte. Hierfür wird das frei verfügbare Plugin Kiwi!3D für Rhino und Grasshopper in der Anwendung auf die textilen Bauten des Tanzbrunnens in Köln gezeigt.

The CAD-integrated parametric design process of membrane structures
The design of membrane structures entails three strongly linked and often very interactive disciplines: formfinding, structural analysis and cutting pattern generation. Powerful numerical tools and environments are needed for the design of a viable membrane structure while consistently performing the necessary analyses. CAD-integrated analysis allows for the performance of these highly non-linear analyses within the CAD environment. This leads to an optimal geometry description for the analysis model, since it is modeled with smooth NURBS curves and surfaces. Furthermore, the links between analysis steps can be modeled ideally within the CAD framework that contains both pre- and postprocessing. A formfound geometry can e. g. directly be used for consecutive analyses. The basis for this is Isogeometric B-Rep Analysis (IBRA), which will be explained briefly in this paper. In the isogeometric method, NURBS are used for the basis functions of Finite Element Method as well as the geometry description. The parametrization of geometric and mechanical properties enables the fully integrated performance of formfinding, structural analysis and patterning based on a common numerical model. The consideration of nearly infinite configurations of one model is thus provided with a minimum of effort. This article presents an overview of current methods and advantages of the parametric CAD-integrated design cycle. The plugin Kiwi!3D for Rhino and Grasshopper is used for the demonstration and the mechanical basis of all design steps will be laid out. The textile roofs of the Cologne Tanzbrunnen serve as exemplary structures.

Folien des Fluorpolymers Ethylen/Tetrafluorethylen, kurz ETFE, weisen ein nichtlinear viskoelastisches Werkstoffverhalten auf. Zur Beschreibung dieses Verhaltens wird im vorliegenden Beitrag ein rheologisches Modell vorgestellt. Das zugrunde gelegte Burgers-Modell wurde zur Berücksichtigung des Niveaus der Beanspruchung und der Temperatur um neue Modellparameter erweitert. Der Vergleich der experimentell ermittelten und der prognostizierten Dehnungs-Zeitverläufe zeigt die Qualität des Modells für die Beschreibung von isothermen Dauerlastversuchen auf. Alle Parameter des Modells können aus isothermen Kurzzeit- und Dauerlastversuchen direkt an ETFE-Folien bestimmt werden, wodurch die Anwendbarkeit des Modells in der Praxis gegeben ist. Des Weiteren können durch das vorgestellte Modell unter Anwendung eines modifizierten Superpositionsprinzips auch lang andauernde, nicht konstante Beanspruchungsverläufe unter gleichbleibender Temperatur beschrieben werden. Die Modellierung von in isothermen Lastwiederholungsversuchen gemessenen Dehnungen gelingt sowohl qualitativ als auch für die praktische Anwendung ausreichend quantitativ. Die Fragestellung des Einflusses des anisothermen, natürlichen Klimas auf das zeitabhängige Werkstoffverhalten wurde in mehrjährigen Dauerlastversuchen untersucht. Die aus diesen Versuchen abgeleitete äquivalente Temperatur bietet einen Ansatzpunkt für die in der Bemessungsaufgabe zu berücksichtigenden Bauteiltemperaturen.

Ethylene tetrafluoroethylene films under continuous loads - a model for the characterisation of the retardation behaviour under consideration of stress level and temperature
Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) films exhibit a non-linear viscoelastic material behaviour. For the description of such behaviour, this article proposes a rheological model. The proposed model is based on Burgers' model which, for the purpose of this study, was enhanced by new model parameters in order to take into account the stress level and the temperature. Comparison of the experimental and the projected strain-time-curves proves the model's applicability for describing isothermal continuous load tests. All of the model's parameters can be determined directly on ETFE films via isothermal short-time tensile and continuous load testing, thus making the model practically applicable. Moreover, using a modified superposition principle, the proposed model serves to describe continuous, non-constant stress curves under constant temperatures. Modelling of strains determined in isothermal load repetition tests is successful qualitatively and, for practical use, sufficient in terms of quantity. The influence of non-isothermal natural climatic conditions on time-dependent material behaviour was investigated in multiannual continuous load tests. The equivalent temperature derived from these tests can be used as a basis for the determination of component temperatures in static analysis.