Stählerne Rahmenbrücken kommen in Deutschland bereits seit Anfang des letzten Jahrhunderts zum Einsatz. Wurden die ersten stählernen Rahmen noch genietet, konnten Anfang der 1940er-Jahre mit geschweißten, vollwandigen Zweigelenkrahmenbrücken bereits Spannweiten bis 50 m realisiert werden. Mit ihrer Schlankheit kamen sie u. a. dann zum Einsatz, wenn gestiegene Anforderungen an die Verkehrslasten einen Ersatzneubau erforderten. Waren die Lagerungsbedingungen von den zunächst errichteten Zweigelenkrahmenbrücken noch klar definiert, so erforderte der Bau von Brücken mit integralen Widerlagern die Entwicklung neuer Ansätze zur Berücksichtigung der Boden-Bauwerk-Interaktion. Heute sind Rahmenbrücken wegen der großen realisierbaren Spannweite, welche den Mittelpfeiler bei Autobahnüberführungen überflüssig macht, sowie ihrer geringen Lebenszykluskosten zu einer wirtschaftlichen Alternative geworden. Die hier vorgestellte kurze Geschichte der Rahmenbrücken erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, soll jedoch an ausgewählten Beispielen die Entwicklung in den letzten 100 Jahren anschaulich nachzeichnen.

A short history of frame bridges in Germany - from steel frame bridges to integral abutment bridges
Steel frame bridges have been used in Germany since the beginning of the last century. While the first steel frames were still riveted, at the beginning of the 1940s spans of up to 50 m could already be achieved with welded, full-walled double-jointed frame bridges. Due to their slenderness, they were used, among other things, when increased live loads required a replacement. While the support conditions of the originally erected two hinged frames were still clearly defined, the construction of bridges with integral abutments required the development of new approaches to take account of soil-structure interaction. Today, frame bridges have become an economical alternative due to their large feasible span width, which makes the central pier superfluous for motorway overpasses, and their low life cycle costs. The short history of frame bridges presented here does not claim to be complete, but is intended to illustrate the development over the last 100 years using selected examples.

Die Oberflächenbehandlung von metallischen Werkstoffen ist je nach Legierung, Ver- und Bearbeitung sehr vielfältig möglich. Die Ergebnisse werden dabei durch die Kombination aus Legierung, Herstellung, Vor- und Nachbearbeitung sowie die physikalische und chemische Oberflächenbehandlung beeinflusst. Die Verfahren sind in Fachbüchern umfassend beschrieben [1-7]. Trotzdem gibt es hinsichtlich der Anwendung immer wieder falsche Vorstellungen, die in Projektgesprächen zutage treten. Die Herausforderungen liegen nicht bei den technischen Möglichkeiten einzelner Schritte, sondern vielmehr sind ein systemisches Verständnis von Abhängigkeiten und Auswirkungen sowie eine durchgängige Betrachtung der Materialwahl, der Fertigungsverfahren, der Oberflächenbehandlung, des Schutzkonzepts, der Montagerandbedingungen, der Pflege, des Recyclings und der projektspezifisch nötigen Prozesssicherheit unentbehrlich.
Insbesondere im Fassadenbau mit hohen Ansprüchen an Qualität und Oberflächengüte werden vorgeschlagene Prozessketten den intendierten Eigenschaften und der Haptik von Architekten und Designern oft nicht gerecht. Dies wird bei Kupferlegierungen, den unterschiedlichen Patinierverfahren und den Einflüssen bei Vor- und Nachbehandlung sowie durch Umwelteinflüsse oder Pflege offensichtlich. Der vorliegende Aufsatz fasst deshalb werkstoffgerechte Oberflächenbehandlungen insbesondere zu Kupferlegierungen zusammen, nennt ausgewählte Verfahren und zeigt Einflüsse zur Vor- und Nachbehandlung, Verpackung, Transport und Pflege auf. Abschließend werden beispielhafte Projekte mit außergewöhnlichen Oberflächenbehandlungen sowie ihre Besonderheiten beschrieben.

Surface treatment of metals: material-immanent techniques and their use for extraordinary façades
Various surface treatments can be applied to metals based on alloy and processing. The results are influenced by the combination of alloys, production, pre- and post-processing, along with the physical and chemical surface treatment. The processes themselves are described in detail in various technical books [1-7]. Nevertheless, there are a number of inaccurate ideas regarding the application of these techniques during project discussions. The challenges lie not in technical possibilities of individual steps. It is rather essential to have a systemic understanding of dependencies and effects as well as a comprehensive approach to material selection, manufacturing processes, surface treatment, protection concepts, assembly constraints, maintenance, recycling and the project-specific process reliability required.
Especially in façade design with high demands on quality and surface treatment, proposed process chains often do not meet the intended properties and haptics of architects and specifiers. This becomes obvious in the case of copper alloys, their different patination techniques, and the influences of pre- and post-treatment, environmental influences and maintenance. This article therefore summarizes surface treatments suitable for materials, in particular copper alloys as well as steel and stainless steel, lists selected processes and reflects influences from pre- and post-treatment, packaging, transport and maintenance. Finally, selected projects with unique surface treatments and special characteristics are shown.

Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen sind schwingungsanfällige Tragstrukturen, welche infolge des Anlagenbetriebs wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt sind. Dem Ermüdungsfestigkeitsnachweis für den Turm kommt daher eine große Bedeutung zu. Ein neuralgischer Punkt innerhalb der Turmstruktur sind in der Regel die Ringflanschverbindungen, welche die einzelnen Turmsektionen mittels vorgespannter Schrauben miteinander verbinden. In Bezug auf die Ermüdungsfestigkeit dieser Verbindung ist die Sicherstellung einer ausreichend hohen Schraubenvorspannung dabei entscheidend. Für eine realitätsnahe Vorhersage der verbleibenden Vorspannkraft in einer Flanschverbindung nach einer Überbeanspruchung ist eine präzise Erfassung des plastischen Verformungsverhaltens der Schraube-Mutter-Verbindung wichtig. In dem vorliegenden Beitrag wird ein numerischer Ansatz zur Vorhersage des Vorspannkraftverlusts von zentrisch und exzentrisch vorgespannten Schraubenverbindungen infolge von hohen Einzellasten vorgestellt, welcher durch Versuche verifiziert wird.

Numerical modelling of the force-deformation behaviour of preloaded bolts in L-flange joints
Steel tube towers for wind energy turbines are support structures prone to vibrations, which are subjected to oscillating loads due to the turbine operation. Therefore the fatigue assessment of the tower is of high importance. A critical point within the tower structure is the ring flange connection, which connects single tower sections to each other with preloaded bolts. Regarding the fatigue strength of this connection the assurance of a sufficiently high bolt preload is essential. A precise gathering of the connection behavoir in the plastic region is important for a realistic prediction of the remaining preload level in a flange connection after an overload. In the present article a numeric approach for the prediction of preload losses due to high single loads is presented for centrically and eccentrically preloaded bolted connections. The presented approach is verified by tests.

Das Tragverhalten statisch unbestimmter Stahlverbundträger - folgend kurz Verbundträger - wird im Gebrauchszustand maßgeblich durch die Rissbildung in den Bereichen negativer Momentenbeanspruchung beeinflusst. Verbundträger mit Teilfertigteilen weisen aufgrund lokaler Umlagerungen einige Besonderheiten auf, die mit den herkömmlichen Berechnungsverfahren nicht ausreichend beschrieben werden können. Dieser Beitrag stellt Berechnungsansätze vor, mit denen das spezifische Tragverhalten erfasst und Rissbildung, Rissbreiten sowie Verformungen wirklichkeitsnah beschrieben werden können.

Crack and deformation behaviour of composite beams using partial-depth precast concrete units
The structural behaviour of statically indeterminate composite beams under service conditions is basically influenced by crack formation in ranges with negative moments. Composite beams with partial-depth precast concrete units show some particularities, which cannot be described accurately using the established methods of calculation. This article presents methods of calculation, which can be used to cover the specific structural behavior and describe crack formation, crack widths and deformations realistically.

Bei der Montage von Stahl- und Stahlverbundbrücken im Taktschiebeverfahren sind die schlanken Stegbleche des Überbaus temporär einer biaxialen Druckbeanspruchung ausgesetzt. Neben den Längsspannungen infolge des Biegemoments tritt am Verschublager gleichzeitig eine einseitige Querdruckbelastung auf, sodass der Bauzustand oft bemessungsrelevant wird. Für längsversteifte Stegbleche ist in Deutschland für eine analytisch gestützte Bemessung die Methode der reduzierten Spannungen nach DIN EN 1993-1-5 zu verwenden. Jüngere Untersuchungen hatten für den Fall einachsiger Druckbeanspruchungen festgestellt, dass das Nachweisformat für längsausgesteifte Beulfelder unter Berücksichtigung der Torsionssteifigkeit geschlossener Steifen bei der Bestimmung der kritischen Beulspannung zu unsicheren Ergebnissen führt. Deswegen wurde im November 2018 in den Nationalen Anhang zu DIN EN 1993-1-5 aufgenommen, dass die Torsionssteifigkeit in diesen Fällen zu vernachlässigen ist. Im Oktober 2019 wurde auch die Hauptnorm DIN EN 1993-1-5 entsprechend ergänzt. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde in einer numerischen Parameterstudie untersucht, inwiefern sich die hohe Torsionssteifigkeit geschlossener Steifen gegenüber offenen Querschnitten auf die Versagenslast und -form eines Stegblechs unter mehrachsiger Druckbeanspruchung auswirkt. Die Traglasten aus der Parameterstudie werden herangezogen, um sie den Ergebnissen nach dem Verfahren aus DIN EN 1993-1-5 gegenüberzustellen und Empfehlungen für die Bemessung zu entwickeln.

On the influence of the torsional stiffness of longitudinal stiffeners with panels under biaxial compression stresses
During the incremental launching of steel and composite bridges, the superstructure's slender web plates are temporarily exposed to multiaxial compressive stresses. Along with longitudinal stresses due to the bending moment, there are transversal compressive stresses acting on the web at the launch bearings. Often, this construction stage is governing for the structure's design. In Germany, an analytical design approach for longitudinally stiffened webs requires the application of the reduced stress method of DIN EN 1993-1-5. Current investigations showed that if longitudinally stiffened plates with closed section stiffeners are exposed to uniaxial compression and the critical buckling stresses are calculated under consideration of the torsional stiffness of the longitudinal stiffeners, the method may lead to unsafe design results. Since November 2018, the rule to neglect the torsional stiffness in these cases has been introduced into the German National Annex to DIN EN 1993-1-5 and since October 2019 it is also part of DIN EN 1993-1-5. In a recent master thesis the effects of closed-section stiffeners with a high torsional stiffness on the structure's failure load and mode under multiaxial compression have been investigated. This was done by a numerical parametric study, where the findings have been compared to the design results of the reduced stress method of DIN EN 1993-1-5. Recommendations on design approaches have been developed.

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Holger Svensson zur Vollendung des 75. Lebensjahres gewidmet
Bei Großbrücken spielt das Eigengewicht der Fahrbahnplatte eine sehr wichtige Rolle. Orthotrope Stahlfahrbahnplatten sind leicht, jedoch sehr ermüdungsanfällig. Deswegen werden orthotrope Platten heute nur noch in Ausnahmefällen geplant. Stahlbetonfahrbahnplatten von Verbundbrücken sind robust, jedoch für große Spannweiten zu schwer. Die Orthoverbundplatte kombiniert die Vorteile der orthotropen Fahrbahnplatte mit der Stahlbetonfahrbahnplatte von Verbundbrücken auf ideale Weise. Das Grundprinzip von leichten Verbundfahrbahnplatten existiert schon seit den 1930er-Jahren und wurde bei einigen Großbrücken erfolgreich eigesetzt.
Die Orthoverbundplatte besteht aus einer orthotropen Platte mit reduzierten Abmessungen und einer bewehrten Aufbetonschicht. Den Verbundmitteln kommt eine entscheidende Rolle zu. Sie müssen auf einer großen Fläche wirtschaftlich aufgebracht werden können und zugleich widerstandsfähig gegen Ermüdung sein. Bei aktuell in Planung befindlichen Bauvorhaben sind Kopfbolzendübel vorgesehen. Überlegungen und erste Versuche legen nah, dass Verbunddübelleisten besser geeignet sind.

The ortho-composite slab
The self-weight of the roadway slab is a very important issue for the design of wide-span bridges. Orthotropic decks are light, but very vulnerable to fatigue. Hence, orthotropic decks are planned very rarely nowadays. Reinforced concrete slabs on composite bridges are robust, but to heavy for large spans. The ortho-composite slab combines the advantages of orthotropic decks and concrete decks in a most favorable way. The general principle of lightweight composite slabs exists from the 1930s and has been successfully used on several wide-span bridges.
The ortho-composite slab consist of an orthotropic deck with reduced dimensions and a layer of reinforced concrete. The type of shear connectors play a very important roll on this construction type. They have to be installed on a large area in an economic way and at the same time, they have to be resistant to fatigue. At currently ongoing projects, headed studs are used as shear connectors. Considerations and first test results show that composite dowels are more appropriate for the particular use case.

Nach einem kurzen Rückblick auf die Vorgängerbauwerke der Rheinbrücke Maxau wird das aktuelle Bauwerk eingehend beschrieben. Im Rahmen der Ertüchtigungsplanung war eine Nachrechnung der Brücke gemäß Nachrechnungsrichtlinie durchzuführen. Die Anforderungen, die sich bei der Anwendung eines modernen Regelwerks ergeben, stellen eine große Hürde für den Nachweis bestehender Brücken dar. Durch differenzierte weiterführende Betrachtungen konnten kritische Nachweise erbracht werden. Überlegungen hinsichtlich der Risse in der Fahrbahnkonstruktion führten zur Entscheidung, die Fahrbahn für eine dauerhafte Nutzung zu ertüchtigen. Die Grundgedanken hierzu werden aufgeführt. Eingehend wird die Ertüchtigung der Fahrbahn in einem folgenden zweiten Teil beschrieben.

Reinforcement of the Rhein bridge Maxau
After a short review of the predecessing bridges, the actual Rhein-bridge Maxau is described in detail. For the reinforcement of the bridge, it was necessary to carry out a calculation on basis of the Nachrechnungsrichtlinie. The difficulties, connected with this proceeding, could be solved with divergent approaches. The reinforcement of the orthotropic plate will be fully described in part 2.

In den nächsten Jahren sind zahlreiche Großbrücken im Netz der Bundesfernstraßen durch Neubauten zu ersetzen. Hierbei sind im Bauwerksentwurf die Stahlverbundüberbauten aufgrund der Vorteile bezüglich der Vorfertigung und schnellen Montage häufig die Vorzugsvariante. Im vorliegenden Beitrag wird auf aktuelle Entwicklungen dieser Stahlverbund-Deckbrücken hinsichtlich des Tragwerksentwurfs einschließlich der Querschnittsgestaltung sowie wichtiger Konstruktionsdetails eingegangen und es werden aktuelle Projekte der DEGES vorgestellt.

Design, construction and calculation specifications of actual large composite bridges
At the next few years numerous large bridges in the network of federal highways will have to be replaced. At structural design the composite deck bridges are often preferred because of advantages by prefabrication and quick installation. At the present contribution current developments of these composite bridges are discussed with special regard to structural design including the cross-sectional design as well as construction details. Finally some current DEGES projects are presented

Im vorliegenden Aufsatz wird in Ergänzung zum Teil 1 - Ermüdungsverhalten - das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen, die bei der Befestigung von Lärmschutzwandstehern auf Kunstbauten ausgeführt werden, experimentell untersucht und bewertet. In einem indikativen Vorversuch wurden insgesamt vier Messserien durchgeführt, bei denen die Verbindung mit einem vorab definierten Anziehdrehmoment jeweils dreimal hintereinander mutterseitig angezogen und wieder gelöst wurde. Als Schmiermittel wurde die Feststoffschmierpaste Molykote 1000 angewendet. Die in den Vorversuchen verwendeten Gewindebolzen und Muttern sind aus nichtrostendem Stahl A4-80 hergestellt und weisen den Durchmesser M20 auf. Die Vorversuche dienen zur Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Typen von Scheiben auf die sich ergebende Größe der Vorspannkraft im Gewindebolzen. Da geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl derzeit normativ nicht geregelt sind, wurden am Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen ergänzende experimentelle Untersuchungen im Sinne einer Verfahrensprüfung an einem kalibrierten Anziehprüfstand durchgeführt. Auf Grundlage dieser an Gewindebolzen M16 und M20 aus nichtrostendem austenitischem Stahl A4-80 in Kombination mit Keilsicherungsscheiben durchgeführten Anziehversuche wurde eine Verfahrensanweisung für das mutterseitige Vorspannen abgeleitet.

Experimental investigation on the preload behaviour of noise barrier steel post fastenings on structures
In addition to part 1 - fatigue behaviour in the present article the preload behaviour of noise barrier steel post fastenings on structures is experimentally studied and valuated. In a first indicative pre-test altogether four bolted connections were preloaded and released three times consecutively with a defined level of tightening torque and in every test the solid lubricant Molykote 1000 was applied. The tested threaded bolts and screw nuts are made of stainless steel A4-80 of M20 dimension. Beside the investigation of the preload behaviour of the bolted connection the pre-tests were performed to study the influence of different washer types to the resulting preload level within the threaded bolts. Due to the fact that bolted connections made of stainless steel are currently not regulated in civil engineering standards, it was decided to perform additional experimental tests in term of a tightening procedure test on the calibrated tightening-torque testing machine facility for mechanical fasteners of the Institute for Metal and Light Weight Structures of University of Duisburg-Essen. On the basis of the performed tightening-torque tests considering threaded bolts of M16 and M20 dimension made of stainless steel in combination with stainless steel wedge-lock washers and solid lubricant a tightening procedure for preloading threaded bolts made of stainless steel was defined.

Im Rahmen einer Fallstudie befasst sich dieser Aufsatz mit der Auswirkung unterschiedlicher Dämpfungsansätze auf die berechnete Beschleunigungsantwort eines ebenen, regelmäßigen elastischen Stahlrahmens unter Erdbebenanregung. Es wird dabei nicht nur, so wie im Erdbebeningenieurwesen üblich, die Vergrößerung der horizontalen Bodenbeschleunigung betrachtet, sondern zusätzlich auch die Vergrößerung der vertikalen Bodenbeschleunigung. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der Verwendung von Rayleigh-Dämpfung gemäß der ingenieurmäßigen und wissenschaftlichen Praxis die vertikale Bodenbeschleunigung rechnerisch nur sehr wenig vergrößert wird, da die vertikalen Moden zu stark gedämpft werden. Das erklärt die bisherige Annahme, dass die Vergrößerung der vertikalen Beschleunigung vernachlässigbar ist. Im Gegensatz dazu wird mit Rayleigh-Dämpfung auf Grundlage der effektiven vertikalen Massenpartizipation sowohl die horizontale als auch die vertikale Tragwerksbeschleunigung überschätzt. Die Implementierung der inhärenten Dämpfung im Rechenmodell in Form von modaler Dämpfung führt hingegen zu einer realistischen rechnerischen Vorhersage der Beschleunigungsantwort in beiden Richtungen.

Influence of damping modelling on the acceleration response of an earthquake-excited steel frame structure
As part of a case study, this paper deals with the effect of different damping approaches on the computed acceleration response of a planar, regular, elastic steel frame under earthquake excitation. In this study, not only the amplification of the horizontal ground acceleration, as is usual in earthquake engineering, but also the amplification of the vertical ground acceleration is considered. It is shown that Rayleigh damping used in accordance with engineering and scientific practice, leads to a minor amplification of the vertical ground acceleration only because damping of the vertical modes is too large compared to the lateral modes. This explains the erroneous assumption that the amplification of the vertical ground acceleration is negligible. In contrast, Rayleigh damping based on effective vertical mass participation overestimates both horizontal and vertical structural acceleration. The implementation of the inherent damping in the computational model in the form of modal damping, however, leads to a realistic computational prediction of the acceleration response in both directions.

Seismic performance assessment of new and existing steel structures based on nonlinear static (pushover) analysis necessitates the use of engineering-oriented models that trace the nonlinear response of structural steel elements under static and cyclic loading. Recent experiments and corroborating finite element simulations on I- and H-shaped steel columns constitute an important data source for such a development. This paper presents important insights regarding the behaviour of steel columns under cyclic and monotonic loading based on an assembled steel column database. We propose simple, yet accurate, practice-oriented models to predict the strength and deformation capacities at yield and ultimate rotation (near collapse) of steel columns within the framework of Eurocode 8 Part 3 (EC8-Part 3). The proposed models are derived from first principles of mechanics along with robust statistical approaches leveraging the assembled datasets. It is shown that modelling provisions for steel columns in the current EC8 Part 3 do not reflect column behavioural trends from the available databases. The influence of loading history on the derived modelling recommendations for columns is also quantified and discussed. The proposed recommendations may be incorporated in future versions of EC8-Part 3 for seismic performance assessment of new and existing steel structures.

Die Stabilität von Stahlstützen und Auswirkungen auf die seismische Bewertung von Stahlkonstruktionen nach Eurocode 8 Teil 3
Die seismische Leistungsbewertung neuer und bestehender Stahlkonstruktionen auf der Grundlage einer nichtlinearen statischen (Pushover-)Analyse erfordert die Verwendung konstruktionsorientierter Modelle, die das nichtlineare Verhalten von Stahlbauteilen unter seismischer und statischer Belastung nachzeichnen. Neuere Experimente und bestätigende Finite-Elemente-Simulationen an I- und H-förmigen Stahlsäulen sind eine wichtige Datenquelle für eine solche Entwicklung. In diesem Aufsatz werden wichtige Erkenntnisse zum Verhalten von Stahlsäulen unter zyklischer und monotoner Belastung anhand einer zusammengestellten Stahlsäulendatenbank vorgestellt. Die Autoren schlagen einfache, aber genaue, praxisorientierte Modelle vor, um die Festigkeits- und Deformationskapazitäten bei Streckgrenze Rotation und Rotationsvermögen (nahe dem Kollaps) von Stahlsäulen im Rahmen von Eurocode 8 Teil 3 (EC8-Teil 3) vorherzusagen. Die vorgeschlagenen Modelle basieren auf Grundprinzipien der Mechanik sowie auf robusten statistischen Ansätzen unter Verwendung der zusammengestellten Datensätze. Es wird gezeigt, dass die aktuellen Modellierungsbestimmungen für Stahlsäulen nach EC8-Teil 3 nicht die Trends des Säulenverhaltens widerspiegeln, die aus den verfügbaren Datenbanken hervorgehen. Der Einfluss der Beanspruchungsgeschichte auf die abgeleiteten Modellierungsempfehlungen für Säulen wird ebenfalls quantifiziert und diskutiert. Die vorgeschlagenen Empfehlungen können in zukünftige Versionen von EC8-Teil 3 zur Bewertung der seismischen Leistungsfähigkeit neuer und bestehender Stahlkonstruktionen aufgenommen werden.

Bei der dissipativen Bemessung von Stahlbauten gegen Erdbebenlasten sind Kapazitätsregeln zu beachten, die eine Kontrolle des plastischen Mechanismus sicherstellen sollen. Hierfür müssen nicht dissipative Bauteile eine Überfestigkeit gegenüber den dissipativen Bereichen besitzen. Streuungen der Streckgrenze von Baustahl werden in DIN EN 1998-1 durch den Überfestigkeitsbeiwert &ggr;ov mit einem empfohlenen Wert von 1,25 erfasst. Aktuelle Messdaten zeigen allerdings, dass die tatsächliche Streckgrenze von Baustahl, gerade bei Stahlsorten mit einer niedrigen Nennfestigkeit, häufig wesentlich höher ist. In diesem Beitrag werden neue Messdaten zur Streckgrenze von Stahlsorten aus Europa ausgewertet und mit statistischen Kennwerten aus der Literatur verglichen. Auf Basis eines neuen probabilistischen Modells für die Streckgrenze wird schließlich ein stahlsortenabhängiger Überfestigkeitsbeiwert hergeleitet, der Einzug in den neuen deutschen Nationalen Anhang DIN EN 1998-1/NA:2018 gehalten hat.

Determining the overstrengthfactor based on statistical values of European steel grades
In dissipative seismic design concepts, capacity design rules have to be applied to control the plastic mechanism. For this purpose, non-dissipative structural elements require an overstrength in respect to dissipative regions. Scattering of the yield strength of structural steel is considered in DIN EN 1998-1 by the material overstrength factor &ggr;ov with a recommended value of 1.25. However, current measurement data show often significant higher yield strength especially for steel grades with low nominal strengths. In this article, new yield strength data of European steel grades are evaluated and compared with statistical values from literature. Based on a new probabilistic model for the yield strength a steel grade-dependent overstrength factor is proposed, which is also implemented in the new German National Annex DIN EN 1998-1/NA:2018.

Im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts wurde die Eignung von schlanken Stahl- und Verbundquerschnitten für deren Verwendung in Gebieten moderater Seismizität experimentell und numerisch untersucht. Zunächst wurden zyklische Versuche an typischen Stütze-Riegel-Anschlüssen mit geschweißten Klasse-3- und -4-Querschnitten durchgeführt. Die Ergebnisse wurden im Hinblick auf die Entwicklung stabiler Hysteresen mit Dissipationspotenzial und die zyklische Degradation ausgewertet. Die Ergebnisse wurden zur Erstellung und Validierung numerischer Modelle verwendet, mit denen Untersuchungen von Stahl- und Verbundrahmenkonstruktionen mit erweiterten Parametern für die Anschlussknoten und für die Systemtopologie durchgeführt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden abschließend als Empfehlungen für die Verwendung von Klasse-3- und -4-Profilen in Gebieten moderater Seismizität zusammengefasst und zur Implementierung in der künftigen Version des Eurocode 8 vorgeschlagen.

Dissipative moment resisting steel frames with slender cross-section for regions with moderate seismicity
Specific investigations have been carried out regarding typical beam profiles commonly used for steel and composite frames. In a first stage, experimental tests on class-3 and class-4 built up steel profiles and composite beam-to-column nodes were performed. The measurement results were evaluated with regard to the development of the hysteretic behavior with particular emphasis on the cyclic degradation. These test results have been used as reference for the calibration and validation of numerical models aiming at extending the scope of the experimental outcomes through appropriate parametric variations regarding the behavior of nodal connections as well as towards the global analysis and behaviour of structures made of class 3 and 4 profiles. Based on the outcomes of these investigations, practical design recommendations were finally derived for moment resisting frames located in low and moderate seismicity regions and proposed for implementation in the next generation of Eurocode 8.

Derzeit entsteht in San Francisco (USA) der neue Hauptfirmensitz des Fahrdienstes Uber. Zentraler Bestandteil des Entwurfs sind zwei kubische, durch Brückenkonstruktionen miteinander verbundene, sechs- bzw. elfgeschossige Baukörper mit transparenter Gebäudehülle. Das Tragsystem der ca. 6 000 m2 großen Hauptfassade, die nicht als thermische Hülle dient, besteht aus Stahlträgern, die als Unterkonstruktion für Aluminiumelemente und Öffnungsflügel fungieren.
Die große Herausforderung bei der Entwicklung und Planung der Außenhüllen bestand darin, anspruchsvolle Fassadensysteme mit hohen architektonischen Anforderungen sowie einer maximalen Transparenz auszulegen. Ebenso mussten bei der Entwicklung der Fassadenkonstruktion die aufgrund der geografischen Lage hohen seismischen Beanspruchungen und die daraus resultierenden Verformungen bzw. Kräfte berücksichtigt werden.

Uber - Mission Bay Campus, San Francisco - special requirements regarding seismic safety of building envelopes
The new headquarter of Uber is currently being built in San Francisco (USA). The central element of the design are two cubic six-story and eleven-story structures with a transparent building shell connected by bridge structures. The load bearing system of the approximately 6 000 m2 main façade which does not serve as a thermal shell consists of hanging steel girders that act as a substructure for aluminum elements and operable windows.
While developing and planning the challenging façade system the major task was the implementation of high architectural demands to achieve a building envelope with a maximized transparency. The development of the façade structure also had to consider the extreme seismic stresses resulting from the geographical location as well as the resulting deformation and forces.

Die umliegende Topologie einer Stütze kann einen großen Einfluss auf eine eintreffende Detonationsdruckwelle und die anschließende Bemessung haben. Effekte infolge von Diffraktion oder Mehrfach-Reflexionen scheinen bisher nicht durch die Normen oder die Fachliteratur abgedeckt zu sein. Diese Problematik soll im vorliegenden Artikel eruiert werden. Dabei stehen drei Fragestellungen im Vordergrund. Die erste befasst sich damit, ob der Bereich hinter einer Stütze durch diese vor einer einfallenden Druckwelle geschützt (verschattet) wird. Dies ist für die Bemessung der Stütze selbst nicht von Bedeutung, sondern soll klären, ob die Belastung auf eine rückversetzte Struktur, wie z. B. eine Fassade, unter Anwendung aktueller Regelungen korrekt ermittelt werden kann. Die zweite Frage beschäftigt sich mit einer weiteren Schockfront, die sich, ausgelöst durch Diffraktion, diagonal im Raum ausbreitet. Hierbei stellt sich die gleiche Frage nach der korrekten Lastermittlung, z. B. auf eine Stütze, die in zweiter Reihe steht. Die dritte Fragestellung, die untersucht werden soll, bezieht sich auf die Lasteinwirkung auf die Rückseite einer Stütze, nachdem die Primärdruckwelle an der genannten Fassade reflektiert wurde und wieder auf die Stütze trifft. Es zeigt sich, dass eine nahe Platzierung der Stütze zu einer reflektierenden Fassade sehr große Druckeinwirkungen auf die Rückseite der Stütze zur Folge hat, für die diese evtl. nicht ausreichend bemessen wurde.

The effects of diffraction and multi-reflection on cylindrical columns
The surrounding topology of a column potentially has a significant impact on a blast wave and the following design procedure. Effects like diffraction or multi-reflection does not seem to be included in design codes or technical literature. This issue shall be addressed within this paper. The paper addresses three main topics. First, the paper answers the question whether the area behind the column is protected, constituting a shadowed area. For the column itself, this is not of significant influence, but shall clarify if the load on a backwards-placed structure, e. g. a façade, can be determined correctly by using current technical codes. Second, a secondary shock-front, which originally initiates by diffraction and then distributes diagonally in space, shall be investigated. The correct load assessment on e. g. a second-row-column is discussed. Third, directly coupled with the assessment of incident pressure build-up behind the column due to diffraction is the quantification of pressure increase due to (multi-)wave reflection at a facade, leading to a significant pressure scale up, which might be relevant for design of column and/or façade.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Im Zentrum des Beitrags stehen Untersuchungen zum Tragverhalten zentrisch belasteter Stahlstützen bei erhöhten Temperaturen. Nach einer Beschreibung des generellen Tragverhaltens im Brandfall werden Imperfektionsbeiwerte vorgeschlagen, die für H-Querschnitte eine sichere Bemessung bei Anwendung des gegenwärtigen Nachweisformats der DIN EN 1993-1-2 ermöglichen. Die Imperfektionsbeiwerte wurden mithilfe abgesicherter numerischer Berechnungsmodelle für Temperaturen zwischen 100 °C und 700 °C entwickelt. Ein Vergleich zeigt, dass die Verwendung des Imperfektionsbeiwerts der Norm zu unsicheren Ergebnissen führt, wenn der Fall “Knicken um die schwache Achse” betrachtet wird. Dahingegen sind die Ergebnisse für niedrigere Temperaturen (< 300 °C) zum Teil unwirtschaftlich. Ergänzend werden aus den Imperfektionsbeiwerten geometrische Ersatzimperfektionen abgeleitet, die für den Brandfall eine Berechnung nach Elastizitätstheorie II. Ordnung ermöglichen.

Design of steel columns in case of fire
This article covers the assessment of the load carrying behavior of centrically loaded columns made of double symmetric H-sections at elevated temperatures. After a short description of the general load carrying behavior in the event of fire, imperfection factors are presented which allow a reliable design using the current model of DIN EN 1993-1-2. The imperfection factors were developed with the help of validated numerical calculation models for temperatures between 100 °C and 700 °C. A comparison shows that using the imperfection factors of the code leads to unsafe results when “buckling perpendicular to the weak axis” is considered. Whereas, the results for lower temperatures (< 300 °C) are partly uneconomical. In addition, geometrical imperfections are derived from the imperfection factors, which allow a second order analysis with elastic material behavior.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
In DIN EN 1991-1-2:2010 [1] ist aktuell ein vereinfachtes Verfahren enthalten, das die Berechnung von thermischen Einwirkungen von Bauteilen bei lokalen Bränden ermöglicht. Auf der Grundlage der Arbeiten von Heskestad und Hasemi kann für lokale Brände die Berechnung der Temperaturen im Feuer-Plume und des Netto-Wärmestroms im Bereich der brandbeanspruchten Bauteile im Deckenbereich (Ceiling Jet) vorgenommen werden. Das vereinfachte Verfahren wurde durch experimentelle Untersuchungen validiert und hat sich in der Anwendung bewährt. Im Zuge der Novellierung von EN 1991-1-2 Anhang C soll das vorgenannte Verfahren um neue analytische Bemessungsansätze erweitert werden. Der Vorschlag sieht vor, Netto-Wärmeströme von brandbeanspruchten (vertikalen) Bauteilen, die in Bezug auf die Flammenachse des lokalen Brands versetzt angeordnet sind, zu berechnen. Im Rahmen eines DIBt-Forschungsvorhabens [2] wurde die Plausibilität und Anwendbarkeit des erweiterten Bemessungsverfahrens geprüft. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Vereinfachungen und die Anwendung des erweiterten Bemessungsverfahrens für Stahlstützen unter lokaler Brandbeanspruchung gezeigt. Ferner wird eine Validierung anhand von Vergleichsrechnungen zwischen den Ergebnissen des Bemessungsverfahrens, Simulationsergebnissen mit dem CFD-Modell Fire Dynamics Simulator sowie anhand von Messdaten realer Pool- und Holzkrippenbrände vorgenommen.

Simplified design methods for steel columns under localised fire
DIN EN 1991-1-2:2010 [1] currently contains a simplified design method that allows the calculation of thermal effects under localised fires. Based on the work of Heskestad and Hasemi, the temperatures in the fire plume and the net heat flux in the ceiling area (Ceiling Jet) of structural elements under localised fires can be calculated. The design method have been validated by experimental investigations and have proven themselves in application. In the Draft of EN 1991-1-2 Annex C, the mentioned design method are to be extended by new analytical design approach. The new design approach calculates the net heat flux of structural elements (vertical) which are offset to the flame axis of the localised fire. Within the scope of a DIBt research project [2] the plausibility and applicability of the new design approach was tested. In this article the simplifications and the application of the new design approach for steel columns under localised fire are shown. Furthermore, a validation is carried out on the basis of comparative calculations between the results of the new design approach, simulation results with the Fire Dynamics Simulator as well as measurement data of real pool and wood crib fires.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Der Einsatz von Ingenieurmethoden zur Tragwerksbemessung im Brandfall ermöglicht es, ungeschützte Stahl- und Verbundtragwerke in offenen Parkgaragen auch dann zu realisieren, wenn baurechtliche Anforderungen an den Feuerwiderstand gestellt werden. Besonders wirtschaftliche Konstruktionen sind möglich, wenn reale Tragstrukturen unter der Einwirkung realer Brandszenarien nachgewiesen werden. Dazu wird die Temperaturverteilung infolge eines lokalen Brandszenarios in einem Brandsimulationsmodell ermittelt und als Eingangswert an die FE-Software zur thermischen und mechanischen Berechnung der Bauteile übergeben. Hierzu wurde eine Schnittstelle zwischen den Programmen FDS und SAFIR entwickelt.
In diesem Beitrag werden die Grundlagen der Kopplung von FDS und SAFIR erläutert und mit den etablierten Ingenieurmethoden zur Bemessung einer Stahlverbundkonstruktion an einem Beispiel gegenübergestellt. Anhand des mittels verschiedenen methodischen Ansätzen ermittelten Erwärmungs- und Tragverhaltens wird gezeigt, dass die entwickelte Kopplung der Brandsimulations- und FE-Software eine wesentlich wirtschaftlichere Bemessung für offene Parkgaragen ermöglicht, da die Widerstände realitätsnah berücksichtigt werden.

Fire engineering methods for unprotected constructions of car parks
The application of engineering methods for the structural design of open car parks in case of fire enables the usage of unprotected steel or composite constructions, even if building regulations require a certain fire resistance. The construction is especially economical, if the design includes the real structure and natural fire scenarios. Therefore, the temperature distribution due to a local fire scenario is calculated using a field model and is used as a basis for the subsequent thermal and mechanical analysis of the structural elements. An interface between the programs FDS and SAFIR was developed therefore.
This paper presents the basics of the interface between FDS and SAFIR and compares this new method to common engineering methods within a working example. Comparing the thermal and mechanical behaviour of the structural elements determined using the different methods, it is revealed, that using the interface aims in more economic design as the resistance is considered in a realistic manner.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Durch Forschungsergebnisse der Technischen Universität München [1-5] konnte gezeigt werden, dass eine Feuerverzinkung im Brandfall einen positiven Einfluss auf das Erwärmungsverhalten von Stahlbauteilen der Kategorien A und B hat. Grund für die langsamere Erwärmung ist ein kleinerer, variabler Emissionsgrad von feuerverzinkten Oberflächen im Vergleich zu unverzinkten Stahlbauteilen. Im Auftrag des Gemeinschaftsausschusses Verzinken e. V. wurden nun Bemessungshilfen erarbeitet, die eine praxisgerechte einfache Anwendung der Forschungsergebnisse erlauben.

R30 with hot-dip galvanized steel and composite constructions - design aids
Research results of the Technical University of Munich [1-5] showed that a hot-dip galvanizationhas a positive influence on the heating behaviour of steel components of categories A and B in case of fire. The reason for the slower heating is a smaller, variable emissivity of hot-dip galvanized surfaces compared to non-galvanized steel components. On behalf of the Gemeinschaftsausschuss Verzinken e. V., design aids have been developed to allow a practical and easy application of the research results.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Die Unterstützungskonstruktion eines Brückenkrans unterliegt einer zyklischen Beanspruchung. Zu dieser Konstruktion zählen insbesondere die Kranbahnträger, die vom Kran bei jeder Kranfahrt überrollt werden. Daher ist ihre Ermüdungssicherheit nach der Bemessungsnorm DIN EN 1993-1-9 nachzuweisen. Für diesen Nachweis müssen die kritischen Konstruktionsdetails des Kranbahnträgers entsprechenden Kerbfällen zugeordnet werden. Allerdings enthält die Bemessungsnorm nur wenige kranbahnspezifische Kerbfälle, die die lokale Belastung des Kranbahnträgers durch die Laufräder des Krans berücksichtigen. Auf der Grundlage von experimentellen Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von radbelasteten Flansch-Steg-Verbindungen wird für ein weiteres kranbahnspezifisches Konstruktionsdetail, den Quersteifenanschluss im Radlasteinleitungsbereich leichter Kranbahnträger, eine Bemessungsempfehlung entwickelt.

Fatigue of transverse stiffeners in light crane runway beams
The supporting structure of an overhead travelling crane is subject to cyclic loading. The crane runway beams are parts of this structure travelled over by the crane during each crane passage. Therefore, their fatigue strength has to be verified according to the design standard DIN EN 1993-1-9. For verification, the critical constructional details of the crane runway beam have to be assigned to a detail category. Indeed, the design standard contains only a few crane-runway specific constructional details accounting for the local stressing through the crane wheels. Based on experimental investigations on the fatigue behaviour of wheel loaded flange-to-web connections, a recommendation for a further crane-runway specific constructional detail, the transverse stiffeners within the wheel load region of light crane runway beams, is developed.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Dichtgeschweißte Stahlhohlkästen sind eine effiziente und erprobte Bauweise im Stahl- und Stahlverbundbrückenbau. Die Prüfung und Inspektion innen liegender Schweißnähte ist jedoch nur bedingt oder gar nicht möglich, sodass eine robuste Ausführung innen liegender Schweißnähte geboten ist. Nun haben Messungen bestätigt, dass es in dichtgeschweißten Stahlhohlkästen zu nennenswerten Veränderungen des Innendrucks in Abhängigkeit von der Temperatur kommt. Die daraus resultierenden Druckunterschiede zwischen Innen- und Umgebungsluftdruck stellen eine nicht zu vernachlässigende - bisher aber nicht berücksichtigte - zusätzliche Belastung der Halsnähte dar. Es wird ein ingenieurpraktischer Ansatz zur Dimensionierung ebendieser Halsnähte dichtgeschweißter Hohlkästen unter sowohl Schubbelastung aus der Haupttragwerkswirkung als auch Biegebelastung aus temperaturinduziertem Innendruck hergeleitet. Verschiedene Einflussgrößen werden untersucht und die Ergebnisse werden in vereinfachten Berechnungsansätzen zusammengefasst, deren Anwendung kurz dargestellt wird.

Contribution to the design approach of welds in air-tight box girders under temperature induced internal pressure
Air-tight steel box girders have been frequently and successfully used in bridge building during the last years. Only inspection and maintenance of welds and parts inside the box girder proves difficult. This makes a robust design of welds inside necessary. Measurements confirmed that temperature differences lead to substantial changes in inside pressure within an air-tight steel box girder. These pressure differences result in additional, non-negligible - nevertheless so far neglected - increases in loading of welds connecting flanges and webs of box girders. In this contribution we derive a simple design approach for welds in air-tight box girders under shear loading from the main structure as well as bending resulting from temperature induced internal pressure loading. We study the influence of different parameters on the required throat thickness of the welds. Finally, we demonstrate the application of the derived formulation.

Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die bisherigen Aktivitäten der Professur “Nachhaltigkeit im Metallleichtbau”, welche zum 1. Juli 2015 an der RWTH Aachen University eingerichtet wurde und vom Internationalen Verband für den Metallleichtbau (IFBS) unterstützt und gefördert wird. Die Professur, bekleidet von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Kuhnhenne, beschäftigt sich in Forschung und Lehre mit Aspekten des statisch-konstruktiven Entwurfs, der Bauphysik und insbesondere der Nachhaltigkeit von Gebäudehüllen mit Metallleichtbauelementen. Es werden die aktuellen Entwicklungen zu energetischen Anforderungen im Gebäudebereich beschrieben, um im Anschluss die laufenden Forschungsprojekte und -netzwerke der Professur im Einzelnen vorzustellen.

Research and innovation in lightweight metal construction at RWTH Aachen University
This article provides an overview of the activities of the professorship “Sustainable Metal Building Envelopes”, which has been established on 1 July 2015 at RWTH Aachen University and is supported and promoted by the International Association for Metal Building Envelopes (IFBS). The professorship, held by Prof. Dr.-Ing. Markus Kuhnhenne, deals with aspects of structural design, building physics and in particular the sustainability of building envelopes with lightweight metal construction elements. The current developments regarding energetic requirements in the building area are described, in order to present afterwards the current research projects and networks of the professorship in detail.

In den Jahren 2017 und 2018 sind die neuen Normen EN 1090-4 und EN 1090-5 für die Herstellung und Anwendung von tragenden Bauteilen und tragenden Profiltafeln des Metallleichtbaus erschienen. Diese Normen basieren auf den bekannten deutschen technischen Regeln DIN 18807-3, DASt-Richtlinie 016 und DIN 18807-9 in aktualisierter Form. EN 1090-4 und EN 1090-5 repräsentieren heute erstmals europaweit einen einheitlichen technischen Standard für die Herstellung und die Ausführung von Tragwerken des Metallleichtbaus. Weitere europäische Produktnormen für Bauelemente aus Metall, wie z. B. EN 14782, regeln zum Teil andere Anwendungsbereiche dieser Produkte. Dieser Beitrag soll eine Hilfestellung zur richtigen Anwendung und Abgrenzung der Normen geben.

DIN EN 1090-4 & -5 Standards for lightweight metal construction
In 2017 and 2018, the new standards EN 1090-4 and EN 1090-5 have been published for the manufacture and use of structural members and load-bearing profiled sheets of lightweight metal construction. These standards are based on the well-known German technical rules DIN 18807-3, DASt guideline 016 and DIN 18807-9 in updated form. For the first time in Europe, EN 1090-4 and EN 1090-5 represent a uniform technical standard for the manufacture and installation of lightweight cold-formed profiled sheets and members. Other European product standards for metal components, like e.g. EN 14782, regulate in part other applications of these products. This article is intended to provide guidance on the correct application and delimitation of these standards.

Die Interaktion von Biegung und Querdruck wird bei Sandwichelementen im Versuch bestimmt. Dafür sieht die aktuelle Normung, DIN EN 14509 [1], einen 3-Punkt-Biegeversuch vor, bei dem die Spannweite indirekt von der Paneeldicke abhängt. Die Spannweite ist ein entscheidender Einflussfaktor, da sie das Verhältnis zwischen Biegung und Querdruck bestimmt. Aus diesem Grund wurde untersucht, wie groß die Spannweite sein müsste, damit reale Systeme vollständig abgebildet werden. Die dafür durchgeführte Parameterstudie kam zu dem Ergebnis, dass die Spannweite im Ersatzträgerversuch zwischen 1 m und 12 m liegen müsste, um realistische Ergebnisse zu erhalten. DIN EN 14509 [1] führt dagegen zu Spannweiten, die zumeist zwischen 4 m und 6 m liegen. Zur Einordnung dieser Diskrepanz wurden Versuchsergebnisse der Autoren herangezogen [2-5]. Die Über- bzw. Unterschätzung der Spannweite führt demnach beim Gebrauchstauglichkeitsnachweis zu Abweichungen von bis zu ± 20 % (Wand) bzw. ± 30 % (Dach). Abschließend wird eine Handlungsempfehlung gegeben, wie mit diesen Abweichungen in der praktischen Bemessung umgegangen werden sollte.

Examination of the interaction of bending and compression at the support of sandwich panels
The interaction of bending moment and the compression at the support of sandwich panels is assessed experimentally. DIN EN 14509 [1] gives a 3-point-bending-test in which the span depends indirectly on the thickness of the panel. The span is the decisive factor since it gives the ratio of moment to compressive force. Therefore, it was analysed how long the span shall be to represent real systems well. The parameter-study led to the conclusion that the span might be between 1 m and 12 m for realistic results. DIN EN 14509 [1] usually asks for 4 m to 6 m. Tests were performed to improve the understanding of the relevant mechanisms [2-5]. The over- resp. under-estimation of the span leads to deviations in the serviceability criterion of up to ± 20 % (wall) and ± 30 % (roof). Finally, a recommendation is given to consider these deviations in practical design.

Gewindeformschrauben werden im Bauwesen nahezu ausschließlich im Bereich des Stahlleichtbaus zur Befestigung von dünnwandigen Profilen auf Unterkonstruktionen aus Stahl oder Aluminium verwendet. Die Nenndurchmesser variieren meist zwischen 4,2 mm und 6,3 mm. Gewindeformschrauben mit Nenndurchmessern von über 10 mm sind wenig bekannt und bergen ein bislang ungenutztes Potenzial als Alternative zu metrischen Schrauben M10 bis M14. Die Gewindeformschraube hat gegenüber der metrischen Schraube den großen Vorteil, dass die Verbindung nicht beidseitig zugänglich sein muss. Dadurch werden Verbindungen möglich, die bislang meist durch ein Verschweißen der Bauteile realisiert wurden. Eine Nachweisführung auf Grundlage des Eurocode 3 1-8 existiert für Gewindeformschrauben bislang nicht. Der vorliegende Beitrag beschreibt die zu beachtenden Besonderheiten bei der Verwendung von Gewindeformschrauben als Alternative zu metrischen Schrauben. An der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des Karlsruher Instituts für Technologie KIT wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um Lösungsansätze für die technischen Herausforderungen derartiger Verbindungen zu präsentieren.

Thread forming screws as an alternative to metric bolts
Thread-forming screws are used in the building industry almost exclusively in the field of lightweight steel construction for fastening thin-walled profiles to steel or aluminium substructures. The nominal diameters usually vary between 4.2 mm and 6.3 mm. Thread forming screws with nominal diameters of more than 10 mm have the potential to be used as an alternative to metric bolts M10 to M14. Compared to the metric bolt, the thread-forming screw has the great advantage that the connection does not have to be accessible from both sides. This allows connections that were previously usually achieved by welding.
A verification based on the Eurocode 3 1-8 is currently not available for such connections. This paper describes the special characteristics when using thread-forming screws as an alternative to metric bolts. At the Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine at the Karlsruhe Institute of Technology KIT numerous tests were performed to present solutions for the technical challenges of such connections.