In einem Bauprojekt arbeiten verschiedene Disziplinen wie Architektur, Ingenieurwesen, Fachplanung und ausführende Bauunternehmen zusammen. Für den Entwurf, die statische Berechnung und die Ausführungsplanung werden unterschiedliche Softwarelösungen eingesetzt. Anpassungen im Entwurf und der Planung müssen zeitaufwendig in jeder einzelnen Softwarelösung manuell eingearbeitet werden. Bei komplexen Geometrien und innovativen Bauweisen sind zusätzliche Analysen und Anpassungen erforderlich, was mit heutigen Softwarelösungen kaum realisierbar ist. Für einen effizienten Datentransfer zwischen verschiedenen Softwareumgebungen wurde COMPAS entwickelt, sodass Innovationen im Bauwesen gefördert werden. COMPAS ist eine Open-Source-Umgebung, welche unabhängig von kommerziellen Softwarelösungen verwendet werden kann. Es verfügt über eine Geometriedatenbank, flexible Datenstrukturen für unterschiedliche Disziplinen und Algorithmen für Berechnungen wie z. B. Tragwerksanalysen. Es gibt zahlreiche COMPAS-Erweiterungen für spezifische Anwendungen wie Montageplanung, Holzbau, Roboterfertigung und additive Fertigung. Anfang 2023 wurde der Verein COMPAS gegründet, um die Weiterentwicklung und Ausbildung voranzutreiben.

COMPAS: software solution for complex construction projects
In a construction project, different disciplines such as architecture, engineering, specialist planning and executing construction companies work together. Different software solutions are used for the design, the static analysis of the structure and for production planning. Adjustments in the design and planning have to be incorporated manually into each individual software solution, which is time-consuming. For complex geometries and innovative construction methods, additional analyses and adjustments are required, which is hardly feasible with today's software solutions. COMPAS was developed for efficient data transfer between different software environments and thus promotes innovation in the construction industry. COMPAS is an open source computational framework that can be used independently of commercial software solutions. It has a geometry database, flexible data structures for different disciplines and algorithms for calculations such as structural analysis. There are numerous COMPAS extensions for specific applications such as assembly planning, timber construction, robotic fabrication and additive manufacturing. In early 2023, the COMPAS association was founded to promote further development and education.

Einer der maßgebenden Werkstoffe im Konstruktiven Ingenieurbau ist Stahl in Form von Baustahl, Betonstahl, Befestigungstechnik etc. Stahl bietet eine hohe Festigkeit in Kombination mit beliebiger Formbarkeit, guter Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit. Um das Potenzial von Stahl auszuschöpfen, ist das Wissen über dessen maßgebenden Schädigungsmechanismus - die Korrosion - essenziell, um Korrosionsprozesse durch konsequente Planung verhindern oder bestehende Korrosionsschäden bewerten und instand setzen zu können. Das Ziel dieses Hochschulmemorandums ist es, die Grundlagen der Kompetenzentwicklungen im Bereich des Korrosionsschutzes des Konstruktiven Ingenieurbaus zu legen, zu diskutieren und weiterzuentwickeln. Aufgrund der zunehmend dynamischen Entwicklungen im Bauingenieurwesen (z. B. durch Digitalisierung, Nachhaltigkeitsvorgaben, neue Fertigungsmethoden, längere Lebensdauern von Bauwerken) ist die Bereitschaft einer stetigen Reflexion und Weiterentwicklung unumgänglich, um langfristig eine hohe Qualität im Korrosionsschutz konstruktiver Ingenieurbauwerke sicherstellen zu können. Das hier vorliegende Memorandum ist in Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis “Korrosionsschutz im konstruktiven Ingenieurbau” der Gesellschaft für Korrosionsschutz e. V. (GfKORR) und dem bauforumstahl e. V. entstanden.

Memorandum: corrosion protection in structural engineering
One of the most important materials in structural engineering is steel in the form of structural steel, reinforcing steel, fasteners etc. Steel offers high strength in combination with any formability, good workability and weldability. In order to exploit the potential of steel, knowledge of its main damage mechanism - corrosion - is essential to prevent corrosion processes through consistent planning, constant corrosion condition assessment and, if needed, corrosion repair measures. The aim of this memorandum for higher education is to offer, discuss and further develop the foundations of competence development in the field of corrosion protection in structural engineering. Due to the increasingly dynamic developments in civil engineering (e. g. through digitalization, sustainability requirements, new production methods, longer service lives of structures), the willingness to constantly reflect and further develop is indispensable to ensure high quality in the corrosion protection of engineering structures in the long term. This memorandum is the result of the cooperation with the working group “Corrosion Protection in Structural Engineering” of the Gesellschaft für Korrosionsschutz e. V. (GfKORR) and bauforumstahl e. V.

UHFB ist ein zementgebundener ultra-hochleistungsfähiger Faserverbund-Baustoff, der sich durch seine Materialeigenschaften für die Instandsetzung und Verstärkung von Betonbauwerken wie Brücken eignet. Eine auf das Stahlbetonbauteil aufgebrachte UHFB-Schicht erhöht den Tragwiderstand signifikant und übernimmt auch die Abdichtungsfunktion. Während UHFB in der Schweiz, speziell für Brücken, schon regelmäßig angewendet wird, ist die Technologie vielerorts in Europa und weltweit noch relativ unbekannt und wird noch selten eingesetzt. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Das Fehlen von normativen Grundlagen in vielen Ländern ist nur eine der Herausforderungen. Um eine Voraussetzung für eine Verbreitung von UHFB in Deutschland und anderen Ländern zu schaffen, sollte länderübergreifend zusammengearbeitet werden. Die Erfahrung der Schweiz mit mehr als 350 realisierten UHFB-Projekten könnte von anderen Ländern genutzt werden, bspw. um eine europäische Norm zu entwickeln. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über mögliche Anwendungen von UHFB im Brückenbau, stellt den aktuellen Stand der Regelungen zu UHFB in verschiedenen europäischen Ländern vor und analysiert, welche Randbedingungen und Voraussetzungen erforderlich sind, damit sich eine neue Bauweise erfolgreich durchsetzen kann.

UHPFRC in bridge strengthening - examples and challenges
UHPFRC stands for ultra-high-performance fibre-reinforced cementitious composite material, which, because of its material properties, is well suited for the rehabilitation and strengthening of reinforced concrete bridges. A layer of UHPFRC increases the resistance of reinforced concrete elements and functions also as waterproofing layer. While the material is already widely used in Switzerland, especially for bridges, it is relatively unknown in the rest of the world and is hardly applied. There are several reasons, the lack of standards is only one of the challenges to address. To improve the conditions for implementing UHPFRC in Germany and other countries, it is necessary to work together internationally. The experience from Switzerland, with more than 350 realized UHPFRC projects, could be used by other countries to launch a new European standard.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Nachrichten:
Mit Geschlossenheit gegen die drohende Krise
Klimaschutzsofortprogramm des Bundesbauministeriums ist Teil des Klimaschutzprogramms der Bundesregierung
Gebäude mit solider Stützkonstruktion zum “Schweben” bringen

Veranstaltungen:
2. Konferenz der “European Association on Quality Control of Bridges and Structures”

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Eine der wichtigsten Maßnahmen im Rahmen der Diskussion um eine verbesserte Nachhaltigkeit im Bauwesen ist die Verlängerung der Nutzungsdauer unserer Bauwerke. Da insbesondere wechselnde Umweltbedingungen die Degradation der Werkstoffe und Strukturen beschleunigen (aber auch verlangsamen), können Erkenntnisse über die Degradationsprozesse sowie verbesserte Kenntnisse der Geometrie und effektiven mechanischen Baustoffkennwerte bei der Bewertung der strukturellen Zuverlässigkeit und verbleibenden Nutzungsdauer ein wesentliches Element sein. Zu diesem Zweck wurden z. B. auch an der Jauntalbrücke in Kärnten intensive Test- und Monitoringprogramme installiert. Mit 430 m Länge und 96 m Höhe ist sie eine der höchsten Eisenbahnbrücken Europas. Errichtet 1961, wird sie derzeit durch neues Tragwerk mit zweigleisiger Strecke und darunterliegendem Geh- und Radweg ersetzt. Im Zuge der Arbeiten wurde das alte Stahltragwerk mit dem neuen gekoppelt und die beiden gemeinsam längsverschoben. Das neue Eisenbahndeck über dem Stahltragwerk ist bereits teilweise errichtet, die Betonage der Stahlbetonfahrbahnplatte erfolgt mit Verbundschalwägen. Seit dem Brückenlängseinschub läuft ein Monitoringsystem, mit welchem beim Tragwerkslängseinschub zunächst die Pfeilerkopfauslenkungen gemessen wurden. Zurzeit werden die Durchbiegungen der einzelnen Betonierzustände aufgezeichnet. Der Beitrag auf S. 575-588 zeigt, wie generell Elemente der Zuverlässigkeitsanalyse mit Elementen vertiefter Prüf- und Monitoringverfahren kombiniert werden können, um die Degradationsprozesse aufgrund veränderter Umweltbedingungen und neuer Baustoffe periodisch zu bewerten. Daraus kann mithilfe semiprobabilistischer Teilsicherheitsbetrachtungen die Nutzungsdauer festgelegt sowie bei Bestandsbauwerken die verbleibende Restnutzungsdauer verifiziert werden. (Foto: Webcam ÖBB Baustelle Tragwerkserneuerung Jauntalbrücke: https://jauntal.netzcam.net)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Frischbetonverbundsysteme werden als zusätzlich abdichtende Maßnahme auf wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen eingesetzt und bereits vor dem Betoneinbau verlegt. Sie erzielen einen Verbund mit dem Frischbeton und nutzen dafür u. a. Vliese, die während des Betoneinbaus mit Zementleim gefüllt werden müssen. Allerdings ist bisher nicht bekannt, wie sich Zementleim aus dem Frischbeton abtrennt, welche Eigenschaften er im Vlies hat oder welche Vlieseigenschaften für FBVS vorteilhaft sind. Der Beitrag beschäftigt sich daher mit dem Vliesverbund und betrachtet zuerst das Deformationsverhalten der Vliese im Betonierprozess. Während des Betoneinbaus werden Vliese zuerst komprimiert und entspannen sich mit fortlaufender Zementleimfüllung. Sobald der Frischbeton eingebracht ist, beginnen außerdem Filterprozesse, die Überschusswasser und eine begrenzte Menge feiner Feststoffe in das Vlies abtrennen. Dabei bildet sich ein Filterkuchen auf dem Vlies und ein wasserreicher Zementleim im Vlies. Erst mit einsetzender Vibrationsverdichtung wird der Filterkuchen gelockert, weiterer Feststoff in das Vlies eingetragen, das Wasser-Feststoff-Verhältnis im Vlies gesenkt und ein Hinterlaufschutz erreicht. Der Haftverbund entwickelt sich anschließend proportional zur Spaltzugfestigkeit des Betons und wird maßgeblich durch die Zementsteinfestigkeit beeinflusst. Porenarme und leichte Vliese sind dabei vorteilhaft, da sie weniger Überschusswasser aus dem Frischbeton abtrennen.

Nonwoven bonded pre-applied waterproofing membranes - bond development and properties
Pre-applied bonded membranes are used as an additional waterproofing measure on waterproof concrete structures and are installed before concrete placement. They achieve a bond to the fresh concrete and often use nonwovens, which must be filled with cement paste during concrete placement. However, little is known about the separation of cement paste from fresh concrete, its properties in the nonwoven, or beneficial nonwoven characteristics. The following paper analyzes the bond of nonwovens in three parts: first, the deformation behavior of the nonwovens during concrete placement is determined using microsections. During concrete placement, the nonwovens are compressed and progressively recover during cement paste filling. As the fresh concrete is placed, filtration processes start. Excess water and a limited amount of fine solids separate into the nonwoven. A filter cake forms on top of the nonwoven and is responsible for a water-rich cement paste within the nonwoven. Only with the onset of vibration compaction is the filter cake loosened, more solids penetrate the nonwoven, and the water-solid ratio in the nonwoven is lowered. The bond subsequently develops proportionally to the tensile splitting strength of the concrete. Nonwovens influence the bond strength as they control the separable amount of excess water, which degrades the cement paste strength in the bonding layer.

Bereits heute ist absehbar, dass notwendige Veränderungen in der Betontechnologie zur Erreichung der Klimaschutzziele einen signifikanten Wandel in den typischerweise eingesetzten Betonzusammensetzungen zur Folge haben werden. Die eingesetzten Ausgangsstoffe werden immer vielfältiger und komplexer. Durch den Einsatz rezyklierter Ausgangsstoffe werden auch Schwankungen in den Ausgangsstoffeigenschaften signifikant zunehmen. Eine zielsichere und zeiteffiziente Ermittlung der granulometrischen Eigenschaften der verwendeten Gesteinskörnung ist somit insbesondere für sogenannte Ökobetone zur Sicherstellung gleichbleibender Qualitätsmerkmale von entscheidender Bedeutung. Es gilt zukünftig, mögliche Qualitätsabweichungen des Frischbetons resultierend aus Schwankungen der Ausgangsstoffe zeiteffizient zu ermitteln, um so schnellstmöglich entsprechende Anpassungen im Produktionszyklus vornehmen zu können. In diesem Beitrag wird daher eine bildbasierte Methodik zur digitalen Bewertung granulometrischer Eigenschaften der Gesteinskörnung im Rahmen der Ausbreitmaßprüfung vorgestellt. Damit wird das Eigenschaftsspektrum der bereits in Teil 1 dieses Beitrags vorgestellten bildbasierten Methodik, welcher die bildbasierte Ermittlung der Konsistenz und des Leimgehalts beschreibt, hin zu einer vollumfänglichen digitalen Frischbetonprüfung entsprechend erweitert.

Image-based quality control - part 2: granulometric properties
The changes in concrete technology necessary to achieve the climate protection targets will lead to a significant change in the concrete mixtures typically used. The raw materials used are becoming more diverse and complex. The use of recycled raw materials will also significantly increase the fluctuations in the properties of the raw materials. An Accurate and time-efficient determination of the granulometric properties of the aggregate is of crucial importance, especially for “eco-concretes”, in order to ensure consistent quality characteristics. As a natural raw material, the aggregate is subject to certain fluctuations to which such optimized concrete compositions can react relatively sensitively. In the future, it will be necessary to determine possible quality deviations of the fresh concrete resulting from fluctuations in the raw materials in a time-efficient manner in order to be able to make appropriate adjustments in the production process as quickly as possible. This paper presents an image-based quality control for the digital evaluation of granulometric properties of the aggregate as a part oft he flow table test. Accordingly, the range of properties of the image-based method already presented in Part 1 of this paper is extended to a fully comprehensive digital quality control. This paper presents the image-based determination of the granulometric properties of the aggregate as a part oft he flow table test. The determination is based on the image-based quality control described in part 1 of this paper.

Die Herstellung von Beton und insbesondere der darin als Bindemittel enthaltene Zement verursachen einen hohen Anteil der menschlich erzeugten klimawirksamen Emissionen. Studien zeigen, dass die Herstellung von Zement rund 8 % der weltweiten CO2-Emissionen verursacht, was den akuten Handlungs- bzw. Forschungsbedarf unterstreicht. Aufgrund des derzeitigen Gebäude- und Infrastrukturbestands und dessen zunehmender Altersstruktur bzw. notwendiger Ersatzbaumaßnahmen nimmt die Menge an verfügbaren Abbruchmaterialien ständig zu. In vielen Fällen besteht dieses Material aus hochwertigem Altbeton, der als rezyklierte Gesteinskörnung im Produktionsprozess wiederverwendet werden kann, um primäre Rohstoffquellen zu schonen. Der größte Teil dieses Betonbruchs ist nicht karbonisiert. Das in dem vorliegenden Beitrag beschriebene Verfahren zur forcierten Karbonatisierung von Betonabbruchmaterial bildet eine Grundlage für die Anwendung in Recyclingbetonen und zielt auf den reduzierten Einsatz von Primärrohstoffen ab. Zudem wurde das Verfahren zur Untersuchung der CO2-Absorbtionsfähigkeit entwickelt. Durch die Beimischung als Gesteinskörnung im Zuge der Frischbetonproduktion ist der Karbonatisierungsgrad für die Stahlkorrosion oder damit verbundene Probleme irrelevant. Die Versuche zeigen, dass die mit der Produktion von Beton verbundenen CO2-Emissionen dadurch deutlich reduziert werden können und bereits nach 24 h über 1,3 % der Ausgangsmasse an CO2 gespeichert wurde.

Investigations of the CO2 Storage Potential of Recycled Concrete Aggregates and Cement Samples under Forced Carbonation
The production of concrete, in particular the cement contained as a binder, causes a high proportion of human induced climate-impacting gas emissions. Studies show that the decarbonization of limestone causes at least 8 % of global CO2 emissions, which underlines the acute need for action and research. Due to the current building and infrastructure stock and its increasing obsolescence or replacement, the amount of available demolition material is constantly increasing. In many cases, this material consists of high-quality concrete that could be reused as recycled aggregate in the production process to conserve primary raw material sources. Most of this crushed concrete is not carbonized. This means that this potential could be used as a CO2 sink in the course of a recycling process. The recycled and carbonized material can be used as a substitute for natural grains. Due to the admixture as aggregate in the course of the concrete production, the degree of carbonation is irrelevant for steel corrosion or related problems. The main objective of this work was to investigate the CO2 absorption capacity of concrete waste in order to quantify its use as a potential carbon sink. The test series show that the ecological footprint of concrete can be significantly reduced by exploiting its carbonation potential by storing more than 1.3 % CO2 of the original mass after 24 hours.

Eine der wichtigsten Maßnahmen im Rahmen der Diskussion um eine verbesserte Nachhaltigkeit im Bauwesen ist die Verlängerung der Nutzungsdauer unserer Bauwerke [1]. Daher werden intensive Forschungen in Bezug auf sich für die Infrastrukturbauwerke ändernde Umweltbedingungen sowie externe Lasteinwirkungen und neue Baustoffe sowie deren Auswirkung auf die Herstellung und den Betrieb von Infrastrukturen durchgeführt. Bereits jetzt lassen sich gemäß [2] Veränderungen in der Kinematik der Abbaumechanismen (Degradationen) beobachten. Insbesondere können wechselnde Umweltbedingungen (Expositionen) die Degradation der Werkstoffe und Strukturen beschleunigen, aber auch verlangsamen. Diese Erkenntnisse über die Degradationsprozesse, aber auch die verbesserten Kenntnisse der Geometrie und effektiven mechanischen Baustoffkennwerte sollen wirkungsvoll in die Ingenieurpraxis zur Bewertung der strukturellen Zuverlässigkeit und der verbleibenden Nutzungsdauer übergeführt werden [3]. Dieser Beitrag zeigt, wie die Elemente der Zuverlässigkeitsanalyse mit den Elementen vertiefter Prüf- und Monitoringverfahren kombiniert werden können, um die Degradationsprozesse aufgrund veränderter Umweltbedingungen und neuer Baustoffe periodisch zu bewerten. Daraus kann infolge mithilfe semiprobabilistischer Teilsicherheitsbetrachtungen die Nutzungsdauer festgelegt sowie bei Bestandsbauwerken die verbleibende Restnutzungsdauer verifiziert werden.

Increase of technical lifetime of infrastructures based on semi-probabilistic considerations
One of the most important measures in the discussion on improved sustainability in construction is to extend the service life of our structures [1]. Therefore, intensive research is conducted with regard to changing environmental conditions as well as external load effects for structures and new materials and their impact on the production and operation of infrastructures. Already now, according to [2], changes in the kinematics of the degradation mechanisms can be observed. In particular, changing environmental conditions (exposures) can accelerate but also slow down the degradation of materials and structures. These understandings of the degradation processes, but also the improved knowledge of the geometry and effective mechanical building material properties, should be effectively transferred into engineering practice for the assessment of structural reliability and remaining service life [3]. This paper presents how the elements of reliability analysis can be combined with the elements of in-depth testing and monitoring procedures to periodically evaluate the degradation processes due to changing environmental conditions and new building materials. Subsequently, the remaining service life can be continuously updated with the help of semi-probabilistic partial safety considerations.

Keine Kurzfassung verfügbar.

CPC (Carbon Prestressed Concrete)-Platten sind mit Carbonfasersträngen armiert und vorgespannt. Diese neuentwickelten Platten sind bei gleicher Biegetragfähigkeit deutlich schlanker als herkömmliche Stahlbetonplatten. Dadurch werden das Gewicht und der Materialverbrauch gegenüber herkömmlichen Stahlbetonlösungen deutlich reduziert. Die Tragwirkung von CPC-Platten ist analog derjenigen von vorgespanntem Stahlbeton. Die Bemessung erfolgt anhand der bauaufsichtlichen Zulassung Z-71.3-42 des Deutschen Instituts für Bautechnik. Insbesondere bei Brückenbelägen wird rechnerisch häufig der Nachweis der Einzellast (Unterhaltsfahrzeug) maßgebend. In diversen Versuchen an der TU Graz sowie an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) konnte gezeigt werden, dass die Einzellasten deutlich besser abgetragen werden können, als in der Zulassung rechnerisch angesetzt. Die mitwirkende Breite spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Large load-bearing reserves for point loads on CPC panels
CPC (carbon prestressed concrete) panels are reinforced and prestressed with carbon fibre strands. Thanks to the high strength of the carbon reinforcement, the prestressing and its corrosion resistance, structural components in CPC design can be made significantly slimmer and lighter with the same bending load capacity. This significantly reduces the weight and material consumption compared to conventional solutions. The load-bearing behaviour of CPC panels is analogous to prestressed reinforced concrete. The design is carried out based on the technical approval Z-71.3-42 of the DIBt (Deutschen Instituts für Bautechnik). Especially in the case of bridge decks the point load (maintenance vehicle) is often decisive for the static verification. In various tests at the Graz University of Technology, as well as at the ZHAW (Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften), it could be shown that the point loads can be transferred much better than calculated according to the approval. The effective width plays a decisive role in this matter.

Zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit bietet es sich bei einigen Bauteilen an, konventionelle Betonstahlbewehrung durch Bewehrungselemente aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) zu ersetzen. Hierbei sind in der Vergangenheit im wesentlichen Bewehrungselemente mit Glas- oder Carbonfasern eingesetzt worden. An der FH Kiel wurde in den letzten zwei Jahren das Tragverhalten von Betonbauteilen mit Basaltfaserstabbewehrung untersucht und konkrete Anwendungen entwickelt. Der Beitrag fasst die Erkenntnisse zusammen.

Load-bearing capacity and applications of concrete components with reinforcement made of basalt fiber-reinforced polymers
To improve the durability of some components, it is advisable to replace conventional reinforcing steel with reinforcement elements made of fiber-reinforced plastic (FRP). In the past, reinforcement elements with glass or carbon fibers were mainly used for this purpose. At Kiel UAS, the load-bearing behavior of concrete components with basalt fiber reinforcement has been investigated and specific applications have been developed over the past two years.

Nachrichten:
“Brücken liegen mir besonders am Herzen”
Die Verleihung des 9. Deutschen Brückenbaupreises 2023 mit dem Bundesverkehrsminister Dr. Volker Wissing und das 32. Dresdner Brückenbausymposium
Alle wesentlichen Merkmale des Nachhaltigen Bauens mit Betonfertigteilen im Podium 1 zu den BetonTagen in Ulm aufgezeigt
Erster Österreichischer Betonpreis verliehen: Nachhaltigkeit im Fokus der prämierten Projekte
Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft” geht in eine neue Runde!
Die RG-Bau im RKW Kompetenzzentrum sucht auch in 2024 wieder junge Menschen mit innovativen digitalen Lösungen für die Baubranche.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Im Beitrag werden mehrere Hochbrücken über den Nord-Ostsee-Kanal vorgestellt, für die die grundsätzliche Entscheidung zu Ertüchtigung oder Ersatzneubau differenziert getroffen wurde. Beitrag: Geißler, K.; Schröder, R., S. 520 ff. Foto: Dr. Matthias Bartzsch (GMG Ingenieurgesellschaft).

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Hochfeste Baustähle ermöglichen schlanke und materialsparende, damit auch besonders nachhaltige Konstruktionen. In dem zukünftig anzuwendenden Eurocode 3-1-1 der zweiten Generation wird die Bemessung von Stahlbauten mit Stahlsorten bereits bis S700 geregelt sein. Gleichwohl hat das zuständige Normungsgremium CEN/TC250/SC3 ihre Working Group 12 beauftragt, schon jetzt Regeln für die Stahlbaubemessung mit Stahlsorten des Bereichs S700 bis S960 auszuarbeiten. Die in diesem Zusammenhang stehenden Werkstoffanforderungen sind ganz zu Beginn der Arbeiten zu klären. So stellt sich die Frage, ob die Anforderungen, wie sie bisher an Stähle bis S700 formuliert wurden, nicht nur hinsichtlich der Größe der Mindest- oder Grenzwerte weiter Bestand haben können, sondern auch, ob die jeweilige Art der Anforderungen noch angemessen sein würde. In diesem Aufsatz wird über den Stand der Untersuchungen des hierzu im Rahmen des HOCHFEST-Forschungsverbunds eingerichteten Forschungsprojekts berichtet. Er diskutiert die derzeitigen Werkstoffanforderungen hinsichtlich einer Übertragung auf Stähle bis S960, gibt einen Überblick über die Forschungsmethoden und zeigt mögliche Alternativen auf. Das Forschungsprojekt P1509 ist noch nicht abgeschlossen und weitere Ergebnisse sind noch zu erwarten. Tendenzen zeichnen sich jedoch bereits jetzt ab.

Investigations on material requirements of high-strength steels - FOSTA research network HOCHFEST
Structural steels with higher strengths enable slender and material saving, thus particularly sustainable construction. In the second generation of EC3-1-1, which will be applied in the future, design of steel structures is already possible up to steel grade S700. However, already now, the standardization committee CEN/TC/250/SC3 has commissioned the respective WG12 to prepare rule proposals for the Eurocodes for the design of steel structures using steel grades in the range S700 to S960. Clarification of the material requirements in this context is at the very beginning of the works. The question arises as to whether the set of requirements as formulated so far for the steels up to S700 can continue to exist not only in the amount of minimum or limit-values, but also whether the type of requirements would then still be appropriate. This article reports on the status of the investigations in this respect of a research project P1509 set up within the framework of High Strength Research Network (HOCHFEST). It discusses the current material requirements with regard to a transfer to steels up to S960 in type and value, gives an overview of the research methods and points out possible alternatives. The research project is not yet completed and further results are therefore to be expected. However, tendencies are already emerging.

Für die Herleitung und Verifikation der Bemessungsgrundlagen für kaltgeformte, hochfeste Kran- und Gerüstbaurohre bis zu S960 liegen bisher kaum Versuchsergebnisse vor. In diesem Beitrag stellen die Autoren die Durchführung und Ergebnisse zentrischer Knickversuche an derartigen Rohren vor. Messungen von Eigenspannungen über das Sägeschnittverfahren an unverzinkten und verzinkten Rohren in S960 werden erläutert und diskutiert. Zudem werden die mittels 3D-Scan erfassten geometrischen Imperfektionen der Prüfkörper evaluiert und mit den Ansätzen der Europäischen Knicklinien verglichen. Die Verformungen der Prüfkörper in den Knickversuchen wurden dabei über digitale Bildkorrelation (DIC) erfasst. Die Effekte der Verzinkung und der Knickrichtung auf die Traglast werden hervorgehoben und erläutert.

Experimental investigations on high-strength CHS for crane- and scaffolding construction
So far, only a limited amount of experimental results is available for the derivation and verification of design principles for cold-formed, high-strength crane and scaffolding tubes up to S960. In this article, the authors present the conduction and results of buckling tests on centrally loaded scaffolding and crane tubes of steel grades up to S960. Measurements of residual stresses as structural imperfections using the sectioning method are discussed on ungalvanized and galvanized CHS in S960. Additionally, the geometric imperfections of the test specimens, which were captured by 3D scanning, are discussed and compared with the approaches of the European buckling curves. The deformations of the test specimens in the buckling tests were recorded using digital image correlation (DIC). The effects of galvanization and the buckling direction on the load-bearing capacity are highlighted and elucidated.

Weltweit wird die Lagertechnik durch den boomenden Onlinehandel, begrenzte Flächenkapazitäten und immer größere Bauhöhen von Regallagern geprägt. Die technische Ausführung von Regalanlagen folgt der rasanten Entwicklung in der Logistik jedoch nur schleppend. Auch das Potenzial von modernen höchstfesten Stählen, die sich im Automobil- und Maschinenbau längst durchgesetzt haben, wird in der modernen Lagertechnik nicht ausgeschöpft, obwohl Fachbodenregale für den Einsatz von höchstfesten Stählen prädestiniert sind. Das Ziel des FOSTA-Forschungsvorhabens P1512 (IGF Nr.21465/N) war daher die Erarbeitung der werkstoffspezifischen, fertigungs- und bemessungstechnischen Grundlagen zum Einsatz von höchstfesten Stahlblechen in Fachbodenregalen. Hierzu wurde einerseits die Eignung verschiedener hochfester Stähle für ihren Einsatz bei Fachböden und Stützen geprüft. Andererseits wurde durch experimentelle Untersuchungen das Trag- und Stabilitätsverhalten von Fachbodenregalstützen aus hochfesten Stählen analysiert; numerische Simulationen dienten der Optimierung von Stützengeometrien, sodass deren Querschnitte bei geringstmöglichem Materialeinsatz bestmöglich ausgenutzt werden können.

Optimized shelving racks through the use of high-strength steel
Warehouse technology worldwide is characterized by booming online trade, limited space capacities and greater heights of rack structures. However, the technical design of racking systems follows the rapid development in logistics only sluggishly. The potential of modern high-strength steels, which have long been established in automotive and mechanical engineering, is not fully exploited in modern storage technology, even though shelving is predestined for the use of high-strength steels. The aim of the FOSTA research project P1512 (IGF Nr.21465/N) was therefore to develop the material-specific, manufacturing and dimensioning fundamentals for the use of high-strength steels in shelving. For this purpose, on the one hand, the suitability of various high-strength steels for their use in floors and supports was tested. On the other hand, the load-bearing and stability behavior of shelf uprights made of high-strength steel was analyzed through experimental investigations; numerical simulations are used to optimize upright geometries so that their cross-sections can be utilized with the lowest possible material input.

In Konstruktionen des Landmaschinenbaus aus dickeren Blechen (ca. 3-10 mm) findet die Klebtechnik bislang nur wenig Anwendung, obwohl sie in anderen Einsatzgebieten bereits ein etabliertes Fügeverfahren darstellt und viele Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren bietet, da es bisher an Regelwerken bei der Auslegung derartiger Verbindungen fehlt. Ein wesentliches Kriterium bei der Auslegung von Verbindungen im Landmaschinenbau ist die Ermüdungsfestigkeit aufgrund der langen Nutzungsphase der Produkte und der in der Landtechnik vorherrschenden Belastungscharakteristika. Geklebte Verbindungen weisen ein hervorragendes Verhalten bei zyklischer Belastung auf. Die steigenden Anforderungen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Leichtbau führen zu einem Umdenken, da durch den vermehrten Einsatz höherfester Stahlwerkstoffe in Kombination mit der Klebtechnik dieses als umsetzbar erscheint. Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Auslegung geklebter Verbindungen in Konstruktionen mit höherfesten Stahlwerkstoffen in Anlehnung an die FKM-Richtlinie. Die betriebsrelevanten Beanspruchungen der Landtechnik werden analysiert und an speziellen Probekörpern untersucht. Dabei werden sowohl die mechanischen, thermischen und medialen Einflussfaktoren als auch der Einfluss der Klebfugengeometrie und von Betriebslastenkollektiven untersucht. Die Erkenntnisse werden in einer KMU-relevanten Vorgehensweise zur Ermittlung von Abminderungsfaktoren zusammengefasst, wodurch die Auslegung der Bauteilfestigkeit sowohl statisch als auch dynamisch möglich ist.

Design method for bonding ultra-high-strength steel materials in agricultural machinery construction
In agricultural machinery constructions made of thick metal sheets (approx. 3-10 mm), adhesive bonding technology has so far only been used to a limited extent, even though it is already an established joining method in other areas of application and offers many advantages over other joining methods because up to now there has been a lack of regulations for the design of such joints. An essential criterion in designing joints in agricultural machinery construction is fatigue strength because the long service life of the products is decisive. Bonded joints exhibit excellent behaviour under cyclic loading. The increasing demands for resource efficiency and lightweight construction are leading to a rethink in agricultural machinery and plant construction because this can be implemented by using higher-strength steel materials in combination with adhesive bonding technology. The aim is to develop a methodology for designing bonded joints in constructions with high-strength steel materials based on the FKM guideline. The operationally relevant loads of agricultural engineering are analysed and examined on technological and component-like test specimens. The mechanical, thermal, and medial influencing factors and the influence of the bonded joint geometry and the operating load collectives are investigated. The findings are summarised in an SME-relevant procedure for determining reduction factors, making it possible to calculate the component strength statically and dynamically.