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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.

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Die Methode der wirksamen Breiten hat sich in den gültigen europäischen und deutschen Vorschriften zur Ermittlung der Tragfähigkeit beulgefährdeter Querschnitte durchgesetzt. Eurocode 3, DIN 18800, Teil 2 und DAST-Ri. 016 geben wirksame Breiten für drei- und vierseitig gelagerte, druck- und biegebeanspruchte Platten an, die bei einem Tragfähigkeitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch, also für den elastischen Grenzzustand, anzusetzen sind. Obwohl die Traglast eines druck- und biegebeanspruchten Bauteils oft erst im teilplastischen oder plastischen Zustand erreicht wird, werden lediglich in der DIN 18800, Teil 2 wirksame Breiten für den plastischen Grenzzustand aufgeführt. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ansätze der DIN 18800, Teil 2 jedoch nicht ganz zweifelsfrei sind. Dies betrifft insbesondere die dreiseitig gelagerten Platten. In diesem Beitrag werden nun neue wirksame Breiten im plastischen Zustand vorgestellt und deren Güte anhand von Vergleichsrechnungen belegt.

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The punching shear design provisions according to various codes have been derived from the results of tests conducted on centrically loaded flat slabs. The application of these provisions for footings and ground slabs might lead to inconsistent results since more compact dimensions and soil-structure interaction lead to higher punching shear capacities. In this context, Eurocode 2 introduced a new design equation for column bases, which was derived from the evaluation of test results from centrically loaded footings.
Since centrically loaded footings represent an exception in practice, Eurocode 2 and ACI 318-14 consider load eccentricities by increasing the applied load, while the fib Model Code 2010 proposes a reduced length of the control perimeter to determine the punching shear resistance. The different approaches were derived from the evaluation of tests on eccentrically loaded flat slabs and have not been verified for footings yet.
Theoretical and experimental investigations on the punching shear behaviour of eccentrically loaded footings indicate a reduction of the multi-axial stress state along the column face with increasing load eccentricity. Based on punching tests on eccentrically loaded footings described in literature, non-linear finite-element simulations were performed and subsequently the influence of load eccentricities on the punching shear behaviour was examined in parametric studies. In this article, the results of the numerical simulations are presented and compared to experimental results and various code provisions.

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