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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Einen Nachfolger im Planungsbüro richtig integrieren - neues eBook vom QualitätsVerbund Planer am BauBeton- und Stahlbetonbau6/2020423Nachrichten

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Vospernig, Michael; Reiterer, MichaelEvaluierung der dynamischen Systemeigenschaften von einfeldrigen Stahlbeton-Eisenbahnbrücken - Messtechnische Bestimmung der dynamischen Kennwerte für zwei Versuchsbrücken im gerissenen und ungerissenen Zustand bei unterschiedlichen AusbauzuständenBeton- und Stahlbetonbau6/2020424-437Aufsätze

Kurzfassung

Dynamische Berechnungen von Zugüberfahrten für kurze einfeldrige Eisenbahnbrücken führen oft zu einem Überschätzen der Tragwerksantwort im Resonanzfall. Bei Vergleichsmessungen an realen Stahlbetontragwerken kann festgestellt werden, dass dynamische Kenngrößen wie die Eigenfrequenzen und die Lehrschen Dämpfungen von den Vergleichsgrößen im Rechenmodell stark abweichen. Nach Einbeziehung der messtechnisch ermittelten dynamischen Kenngrößen in das Rechenmodell können die dynamischen Nachweise sehr oft positiv geführt werden. Zur Erzielung einer besseren Übereinstimmung von Messung und Berechnung werden in der gegenständlichen Untersuchung an zwei Versuchsbrücken die dynamischen Kenngrößen im Zuge einer Messkampagne bei unterschiedlichen Ausbauzuständen ermittelt. Dabei liegt das Hauptaugenmerk darauf, die Steifigkeit und Systemdämpfung beeinflussenden Parameter abzuleiten, die mit der Bauform der Versuchsbrücken in Verbindung stehen. An den beiden Versuchsbrücken, in Form von einfeldrigen Stahlbetonplatten, werden Messungen der Tragwerksantwort mit der krafterregten Schwingungsanregungsmethode durchgeführt, wobei ein Tragwerk im ungerissenen und eines im gerissenen Zustand untersucht wird. Die Änderungen der dynamischen Kenngrößen infolge Ausbaulasten, temperaturbedingter jahreszeitlicher Schwankungen und Konstruktionsdetails werden dokumentiert und Vorschläge für die Anpassung in der Modellierung für die dynamischen Berechnungen werden angeführt.

Evaluation of the dynamic system characteristics for single span concrete railway bridges - Determination of dynamic parameters due to measurements on two test bridges in cracked and uncracked state with variations of the dead load
Structural dynamic analysis of short single span railway bridges due to passing trains often overestimate the structural response. Consequent measurements on concrete bridges are performed to evaluate the dynamic parameters such as the eigenfrequency and Lehr's damping ratio. These parameters strongly deviate from the parameters of the structural model. Analysis with the proper parameters lead to realistic results regarding the structural responses. To receive more realistic results in course of a dynamic analysis, investigations on two concrete slab test bridges are established. The main concern in the investigations focuses on changes of the stiffness and damping parameter due to alteration on the test bridge characteristics. Both structures are excited by force controlled long stroke shakers to determine the dynamic response. During the measurement campaign one concrete slab bridge is tested in a crack free state whereas the other one is tested in a cracked state. Changes of the dynamic parameters due to dead load, temperature changes and structural adjustments are documented and recommendations for a meaningful model updating to enhance the dynamic analysis are performed.

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Ralbovsky, Marian; Vorwagner, Alois; Kleiser, Michael; Kozakow, ThomasAbschätzung von verkehrsinduzierten Schwingungen von Straßenbrücken vor Betonierarbeiten - Bildung eines Meta-Modells zur Erstabschätzung des Risikos einer negativen Beeinflussung auf den erhärtenden Beton beim Betonieren unter VerkehrBeton- und Stahlbetonbau6/2020438-447Aufsätze

Kurzfassung

Bei Fahrzeugüberfahrten über Brücken kommt es zur Interaktion zwischen Tragwerk und Fahrzeug, deren Zusammenhänge äußerst komplex und schwer vorhersagbar sind. Gerade bei anstehenden Bauarbeiten an bestehenden Betonbrücken müssen diese bei aufrechterhaltenem Verkehr stattfinden, wodurch der junge Beton während seiner Erhärtung mit Schwingungen belastet wird. Aber gerade im Zuge der Planung von Bauphasen oder Bauabläufen ist eine Abschätzung im Vorfeld hilfreich. Aus diesem Grund wurden Großrechenserien, basierend auf Berechnungsmodellen von ganzen Brückenpopulationen untersucht. Das Ziel war, die verkehrsinduzierten Schwingungen von Platten- und Plattenbalkenbrücken in gängigen Konfigurationen abzuschätzen, um bei der Planung von Bauarbeiten entsprechende Schritte zur Schonung des jungen Betons in seiner kritischen Erhärtungsphase setzen zu können. Dabei wurden die Brückenschwingungen durch transiente FE-Simulationen bei einer Vielzahl von Lkw-Überfahrten berechnet und einerseits die Brückeneigenschaften wie Spannweite, Schlankheit etc., andererseits auch die Überfahrtsparameter wie Straßenoberfläche, Fahrgeschwindigkeit und Spur variiert. Die Betrachtung einzelner Parameter zeigte sich dabei als unzureichend, weshalb aufbauend auf dem großen Datensatz ein Meta-Modell in Form von einfachen Gleichungen gebildet wurde, welches den Einfluss mehrerer Parameter vereint. Das Meta-Modell ermöglicht eine Erstabschätzung der zu erwartenden Schwingungsamplituden und soll als Unterstützung für die Planung von nötigen Maßnahmen dienen.

Estimating traffic-induced vibrations of road bridges prior to concreting works - Creating a meta-model for preliminary estimation of the risk of early-age concrete being negatively affected during its hardening by ongoing traffic
The interaction between the bridge and the vehicles passing over it is governed by very complex interrelationships, effects of which are difficult to predict. When construction works on existing concrete bridges take place, vibrations caused by ongoing traffic pose a potential risk for the early-age concrete, which may be being negatively affected during its hardening process. But especially in the course of the planning of construction processes and procedures, a preliminary estimate of potential risk would be helpful. For this reason, large-scale computation series based on calculation models of entire bridge populations was executed. The aim was to estimate the traffic-induced vibrations of slab and T-beam bridges in common configurations to be able to take appropriate steps in planning of construction works and protect the young concrete in its critical hardening phase. The bridge vibrations were calculated by transient FE-simulation for a large number of truck passages, while bridge properties such as span, slenderness, etc. on one hand, and crossing parameters such as road surface and driving speed and lane on the other hand, were varied. The consideration of individual parameters turned out to be insufficient, therefore a meta-model in the form of simple equations was formed based on the large data set created. The meta-model combines the influence of several parameters and provides an initial estimate of the expected vibration amplitudes, which supports decision-making in the planning of necessary measures.

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Yilmaz, Deniz; Angst, UeliKorrosionsbedingte Kosten an Ingenieurbauwerken im Schweizer StraßennetzBeton- und Stahlbetonbau6/2020448-457Aufsätze

Kurzfassung

Ein Großteil der Schäden an Ingenieurbauwerken wird durch Korrosion verursacht. In der vorliegenden Arbeit wurden repräsentative Erhaltungsprojekte von Ingenieurbauwerken in der Schweiz detailliert analysiert. In den untersuchten Fällen zeigte sich, dass 56 % der Instandsetzungskosten (± 11 %) direkt durch die Korrosion verursacht werden. Bei Ingenieurbauwerken im Straßennetz der Schweiz liegen die direkt durch Korrosion versursachten Kosten somit schätzungsweise bei 260 bis 510 Mio. CHF pro Jahr, also gegen 1 000 CHF pro Minute. Dies entspricht 0,08 % des Bruttoinlandprodukts. Nebst dem Straßennetz werden Korrosionskosten auch an anderen Ingenieurbauwerken erwartet, etwa an der Bahninfrastruktur, im Energiesektor oder bei Wohn- und Bürobauten. Diese wurden hier nicht berücksichtigt; ebenso wurden die indirekten Kosten (Staus, Umweltbelastung, etc.) nicht quantifiziert. Die hier ermittelten direkten Kosten durch Korrosion an Ingenieurbauwerken im Straßennetz der Schweiz stimmen in der Größenordnung mit den für die USA vorliegenden Daten überein und können daher möglicherweise auch auf andere industrialisierte Länder angewandt werden. Aufgrund dieser volkswirtschaftlichen Bedeutung ist es zentral, das Korrosionsphänomen bestmöglich unter Kontrolle zu haben. Dies bedingt dringend technologische Innovationen und eine zeitgemäße Ausbildung von Fachkräften im Bauwesen.

Corrosion Caused Costs on Civil Engineering Structures of the Swiss Road Networks
The degradation of traffic infrastructure is to a large extent caused by corrosion. For this study, selected representative maintenance projects of Swiss civil engineering structures were analysed in detail. These analyses revealed that on average 56 % of the maintenance costs (± 11 %) are directly related to corrosion. The direct costs of corrosion of civil engineering structures in the Swiss road network amounts to approximately 260-510 million Swiss francs per year, i.e. almost 1 000 Swiss francs per minute. This corresponds to 0.08 % of the GDP. Apart from civil engineering structures of the road network, corrosion also generates costs for other engineering structures, i.e. structures of rail operators, of the energy sector, or residential and office buildings and industrial plants. These structures were here not taken into account. Additionally, indirect costs (traffic jams, environmental pollution, etc.) were here not quantified. The direct costs of corrosion of civil engineering structures of the Swiss road network estimated in this study are in agreement with the available data from the U.S. and therefore might be applied to other industrialised countries.

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DBV-Neuerscheinung zur "Begrenzung der Rissbildung im Stahlbeton- und Spannbetonbau" - Ein Muss für TragwerksplanerBeton- und Stahlbetonbau6/2020458Nachrichten

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Proske, DirkZur Berücksichtigung hypothetischer Opferzahlen in Lebenszykluskostenberechnungen von BrückenBeton- und Stahlbetonbau6/2020459-468Aufsätze

Kurzfassung

Im Rahmen der Risiko- und Lebenszykluskostenbewertungen von Brücken treten neben der Einsturzwahrscheinlichkeit auch Schadensfolgen als Eingangsgrößen auf. Eine der bedeutendsten Schadensfolgen von Brückeneinstürzen sind Todesopfer. Im Rahmen dieses Beitrags werden zunächst bekannte Verfahren vorgestellt, um die sich daraus ergebenden Schadenskosten bzw. die hypothetische Anzahl von Todesopfern abschätzen. Im nächsten Schritt wird ein neues Verfahren entwickelt, welches den aktuellen Stand der Wissenschaft bezüglich der Brückeneinsturzursachen nutzt. Mit diesem Verfahren kann die hypothetische Anzahl der Opfer abhängig von den jeweiligen Verhältnissen an der Brücke bzw. vom Brückentyp geschätzt werden.

On the consideration of hypothetical numbers of victims in life cycle cost calculations of bridges
In the context of risk or life cycle cost assessments of bridges, damage consequences also occur as input parameters in addition to the probability of collapse. One of the most important damage consequences of bridge collapses are possible fatalities. In the context of this paper, known methods for estimating the potential number of fatalities are presented. In the next step, a new method will be developed which makes use of the current state of science regarding bridge collapses. With this method the number of victims can be estimated depending on the type of bridge.

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Marode Gebäude in Städten und Gemeinden: Schneller Überblick zu Sanierungskosten dank neuer SoftwareBeton- und Stahlbetonbau6/2020468Nachrichten

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Seifert, Wiebke; Lieboldt, MatthiasRessourcenverbrauch im globalen Stahlbetonbau und Potenziale der Carbonbetonbauweise - Globale Herausforderungen des BauwesensBeton- und Stahlbetonbau6/2020469-478Aufsätze

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Die Bauindustrie ist maßgeblich mitverantwortlich für den zunehmenden Verbrauch an materiellen und energetischen Ressourcen und wird weltweit vom Jahrhundertbaustoff Stahlbeton dominiert. Dieser Aufsatz behandelt das Potenzial, das in der Anwendung von Carbonbeton für eine nachhaltige und ressourceneffiziente Betonindustrie liegt. Zunächst werden die aktuelle globale sowie die deutsche Rohstoffsituation im (Stahl-)Betonbau zahlenmäßig dargestellt. Dabei wird auf Vorkommen, Verfügbarkeit und Verbrauch der einzelnen Rohstoffe eingegangen und eine Abschätzung des jährlichen globalen Betonverbrauchs vorgenommen. Daraufhin erfolgt eine energetische Aufschlüsselung einzelner Ressourcen und der daraus entstehenden globalen Herausforderungen des Bauwesens im Hinblick auf die Bedeutung einer nachhaltigen Bauweise. Abschließend werden die Potenziale der C3-Bauweise (C3 - Carbon Concrete Composite) anhand eines materialbezogenen und systemischen Vergleichs von Stahl- und Carbonbeton untersucht und in Zusammenhang gesetzt.

Global challenges in the construction industry regarding the aspect of resource consumption - Resource consumption in global reinforced concrete construction and potentials of carbon concrete composites
The construction industry is partly responsible for the increasing consumption of material and energetic resources. It is worldwide dominated by the building material of the century: steel reinforced concrete. The following paper deals with the potential which lies in the use of carbon concrete for a sustainable and resource-efficient concrete industry. First, the current global and German resource situation in (steel reinforced) concrete construction is presented in numerical terms. The occurrence, availability and consumption of the resources are discussed and an estimate of the annual global concrete consumption is made. Then the energy consumption of individual resources is shown and the resulting global challenges for the construction industry with regard to the importance of sustainable construction methods are analyzed. Finally, the potentials of the C3 construction method (C3: Carbon Concrete Composite) are investigated and put into context on the basis of a material-related and systemic comparison of steel and carbon concrete.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 6/2020Beton- und Stahlbetonbau6/2020479-481Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Wettbewerbe:
Architekturpreis Beton 2020 entschieden

Nachrichten:
Trotz Corona noch rege Bautätigkeit auf Deutschlands Baustellen
Architekten- und Ingenieur-Verein zu Berlin (AIV) zu 100 Jahre Groß-Berlin in Corona-Zeiten: Krise als Chance nutzen
Bauwirtschaft ist Motor für die Zeit in und nach der Krise
DBV lobt “Rüsch-Forschungspreis” 2021 aus

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau6/2020482Veranstaltungskalender

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Titelbild: Stahlbau 6/2020Stahlbau6/2020Titelbild

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Zum Titelbild: Der westlich der Insel Sylt gelegene Offshore-Windpark Butendiek ist seit 2015 am Netz. Die Sicherstellung der vorgesehenen Standzeiten von 20 bis 30 Jahren erforderte qualitativ hochwertige Korrosionsschutzbeschichtungssysteme auf einer Gesamtfläche von 140000 m2. Als erster Windpark setzte Butendiek hier auf die lösemittelfreie Foundation- und Monopilebeschichtung der Sika Deutschland GmbH. Doch nicht nur das Beschichtungssystem, auch die Reparatursysteme von Sika für die mechanisch beschädigten Flächen des Windparks sind nachhaltig und liefern hervorragende Ergebnisse. Das belegt eine jährliche Begutachtung der Arbeiten an den Transition Pieces. (Foto: Sika)

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Inhalt: Stahlbau 6/2020Stahlbau6/2020Inhalt

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Kuhnhenne, MarkusÜber Sprint, Marathon und ZehnkampfStahlbau6/2020503Editorials

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Ridder, Daniela; Tekinbas, Yesim; Hachul, Helmut; Weiland, Finn; Kirchner, Maik; Giovannetti, FedericoEnergetisch aktivierte Stahlsandwichelemente mit MineralfaserkernStahlbau6/2020504-601Aufsätze

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In Zeiten globalen Warenhandels und digitaler Verfügbarkeit spielen Lager- und Gewerbebauten eine zunehmend wichtigere Rolle. Allein in der BRD werden lt. IFBS-Geschäftsbericht jährlich im Bereich von Dach- und Fassadenflächen Stahlsandwichelemente mit einem Polyurethan- oder Mineralfaserkern in einer Größenordnung von 20 Mio. m2 verbaut. In Europa sind dies lt. Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V. München sogar 130 Mio. m2. Diese Bauelemente sind aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, Energieeinsparung und Durabilität erste Wahl. Laut EU-Gebäuderichtlinie 2010 sind Neubauten so zu errichten, dass für Heizung, Kühlung und Lüftung möglichst keine Energie verbraucht wird. Dieses Ziel wird ebenso im neuen Gebäudeenergiegesetz festgeschrieben. Neben den bisherigen Strategien, Energieverluste durch größere Bauteildicken einzudämmen, wird im Folgenden die Option der thermischen Bauteilaktivierung aufgezeigt. Drei Ziele werden primär verfolgt: 1) Durch solare Gewinne soll Heizenergie reduziert, CO2 eingespart werden. 2) Mittels energetischer Gewinne soll die Dämmstärke reduziert, Ressourcen geschont werden. 3) Die energetischen Gewinne müssen in einem gebäudetechnischen Szenario valide abgebildet werden, die Wirtschaftlichkeit ist zu prüfen. Die wissenschaftliche Untersuchung fand im FOSTA-Forschungsprojekt “Gebäudeintegrierte solare Stahlsandwichelemente für den Industrie- und Gewerbebau mit Mineralwollkern” (P1253; IGF Nr. 19520 N) statt.

Energized activate sandwich elements with mineral fibre core
In times of global trade in goods and digital availability, warehouse and commercial buildings play an increasingly role. In the BRD alone, steel sandwich elements with a polyurethane- or mineral wool core with a size of 20 million m2 are produced and installed annually in the area of roof and façade. In Europe this is as much as 130 million m2. These components are the first choice for reasons of economy, energy savings and durability. According to the EU - Building-Directive 2010, new buildings are to be constructed in such a way that as little energy as possible is used for heating, cooling and ventilation. This goal is also laid down in the new Building Energy Law. In addition to the previous strategies to contain energy losses by using larger component thicknesses, the option of thermal component activation is shown below. Three goals are primarily pursued: 1) Solar gains should reduce heating energy and save CO2. 2) Insulation thickness should be reduced by means of energetic gains, resources should be conserved. 3) Energetic gains have to validly depicted in a building technology scenario, the economic viability has to bechecked. The scientific investigation took place in the research project “Building-integrated solar steel sandwich elements for industrial and commercial construction”.

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Reger, Vitali; Kuhnhenne, Markus; Ebbert, Thiemo; Hachul, Helmut; Blanke, Tobias; Döring, BerndNutzung erneuerbarer Energien durch thermische Aktivierung von Komponenten aus StahlStahlbau6/2020512-519Aufsätze

Kurzfassung

Die Versorgung von Neubauten soll möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen dafür eine gewichtige Rolle. Eine gute Möglichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zusätzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Gebäude zusätzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule ergänzt werden. Auch Tiefgründungen können neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch für die Verteilung der Wärme oder Kälte im Gebäude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden.
Im Rahmen der Veröffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine Lösung vorgestellt, die vorgehängte hinterlüftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei Möglichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgründungen mittels Stahlpfählen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erläutert, welches Wärme zuführen oder bei Bedarf abführen kann.

Use of renewable energies by thermal activation of steel components
The supply of new buildings should be as independent from fossil fuels as possible. Renewable energies are important to reach this aim. A good way to achieve a higher usability of renewable energies without much additional effort is to give existing components in the building additional functions. For example, the façade or roof can be solar-thermally activated or extended by photovoltaic modules. Deep foundations can also be given a geothermal function in addition to their structural function to absorb or release heat. Integration into building components is also suitable for the distribution of heat or cold in the building in addition to the generation. For example, the floor can be activated by underfloor heating or the ceiling by radiant ceiling panels.
The publication deals with the thermal activation of steel components. A solution is presented to activate the curtain-type rear-ventilated steel façade by solar thermal means. Furthermore, two possibilities for geothermal activation of deep foundations using steel piles are shown. Finally, a system for the thermal activation of trapezoidal steel profiles at the ceiling is explained, which offers the possibility of adding or if required removing heat.

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Kemper, Frank; Friehe, Mirko; Fontecha, Robert; Feldmann, MarkusKonzepte für Tragstrukturen von Windenergieanlagen an BeispielenStahlbau6/2020520-530Aufsätze

Kurzfassung

Anhand dreier Beispiele aus eigener Forschung und Entwicklung werden Herausforderungen und Potenziale im Bereich der Planung und Konzeption innovativer Tragstrukturen für Windenergieanlagen dargestellt. Dabei ist die Ermüdung ein zentrales Thema. Durch die windrichtungsscharfe Bestimmung der Beanspruchungszyklen, die aus den Betriebslasten resultieren, lassen sich die berechneten Schädigungswerte gegenüber einer monodirektionalen Windmodellierung deutlich reduzieren. Durch die Nutzung automatisierter Berechnungswerkzeuge können in der Phase des Variantenstudiums auch Modelle für besonders hohe Gittermasten numerisch generiert und hinsichtlich Entwurf und Bemessung optimiert werden. Ein wichtiger Punkt ist, dass die deutlichsten Kosteneinsparungen bei Turmtragwerken sehr großer Höhen im Bereich von “Selbsterrichtungskonzepten” erzielt werden, worauf der Beitrag auch eingeht. Die Randbedingungen dieser Beispiele, die eingeschlagenen Lösungswege sowie eine Auswahl der erzielten Ergebnisse werden vorgestellt.

Concepts for support structures of wind turbines with examples
Using three examples from research and development activities, the potentials and challenges of novel planning and conception of wind turbines are addressed. Fatigue is an essential topic for dimensioning the components of a wind turbine. By determining the stress cycles resulting from the operating loads with a direction dependent wind, the calculated damage values can be significantly reduced compared to a monodirectional wind assumption. By using automated calculation tools, particularly high lattice towers can be numerically generated and optimized in view of conceptual as well as structural design. By using self-erecting tower structures in the area of very large towers, significant costs in the manufacturing process of the structure may be saved compared to conventional lifting processes. The boundary conditions of these examples, the proposed solutions and a selection of results are presented.

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Richter, Carl; Pak, Daniel; Rebelo, Carlos; Mohammadi, Mohammad Reza ShahIntegrierter Hebeprozess für hybride Gittermastrohrtürme der WindenergieStahlbau6/2020531-540Aufsätze

Kurzfassung

Höhere Ausbeute an Windenergie bedeutet höhere Windtürme. In einem vom Research Fund for Coal and Steel (RFCS) geförderten Projekt “Steel Hybrid Onshore Wind Towers Installed with Minimal Effort” (SHOWTIME) wurde sich mit der Frage beschäftigt, wie sehr große Nabenhöhen (> 180 m) wettbewerbsfähig in Stahlbauweise realisiert werden können. Als Lösung wird ein Stahlhybridturm mit einem unteren Teil in Gittermastbauweise und einem oberen Teil in Rohrvollwandbauweise angestrebt. Da Mobilkräne zur Erreichung solcher Nabenhöhen teuer und teilweise gar nicht verfügbar sind, wurde nach alternativen Möglichkeiten gesucht, den Turm zu errichten. So wurde ein integriertes Hebekonzept entwickelt, mit dem das obere Rohrteil am Übergangsstück per Litzenhub nach oben gehoben wird. Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch die temporäre Verbindung der beiden Turmteile im Übergangsstück während des Hebevorgangs, da ein Verkippen des Rohrturms während des Hubs verhindert werden muss. In diesem Beitrag werden der innovative Hebevorgang und verschiedene Schritte zur Auslegung des Hebevorgangs und des Übergangsstücks sowie der durchgeführte Demonstrationsversuch vorgestellt.

Integrated lifting process for hybrid lattice-tubular-towers for wind energy
Higher exploitation of wind energy calls for higher wind towers. As part of the project “Steel Hybrid Onshore Wind Towers Installed with Minimal Effort” (SHOWTIME), funded by the Research Fund for Coal and Steel (RFCS), the question was addressed of how very high hub heights (> 180 m) can be realized competitively in steel construction. The preferred solution is a steel hybrid tower with a lower part constructed as a lattice tower and an upper part as a steel tubular tower. Since mobile cranes to reach such hub heights are very expensive and in some cases not available at all, the consortium was looking for alternative possibilities to erect the tower. Therefore, an integrated lifting concept has been developed, whereby the upper tubular section is lifted upwards at the transition piece by means of a strand lift system. The temporary connection of the two tower sections in the transition piece during the lifting process is also important in this context, as the tubular tower must be prevented from tilting during the lift. In this article the innovative lifting process and different steps for the design of the lifting process and the transition piece are presented as well as the demonstration experiment carried out.

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Lendve, Shardul B.; Enss, Georg C.; Tsiapoki, Stavroula; Ebert, Carsten; Asmussen, JörgProbabilistischer Ansatz zur Detektion von Strukturveränderungen an Monopile-Gründungsstrukturen mit Messdaten aus einem Structural Health Monitoring SystemStahlbau6/2020542-550Aufsätze

Kurzfassung

Gründungsstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen müssen während ihrer Design-Lebensdauer von oftmals mehr als 25 Jahren den Einwirkungen aus Umgebungsbedingungen, Betriebs- und Extremlasten zuverlässig standhalten. Während ihrer Lebensdauer können Offshore-Gründungsstrukturen Strukturveränderungen oder Schäden erfahren. Aus diesem Grund wurde es in Deutschland vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zur Auflage gemacht, dass etwa 10 % der Strukturen mit einem Monitoringsystem (Structural Health Monitoring, SHM) überwacht werden. In der Praxis der letzten Jahre haben sich eine typische Sensorkonfiguration aus Beschleunigungs-, Neigungs- und Dehnungssensoren sowie die Auswertung der Schwingungsamplituden, Eigenfrequenzen, Neigungen etc. etabliert. Diese Studie stellt eine neuartige, datenbasierte Quantifizierung von Detektionswahrscheinlichkeiten (Probability of Detection, POD) für Strukturveränderungen vor. In dieser Studie wird beispielhaft untersucht, anhand welcher Indikatoren die beiden Strukturveränderungen Kolkbildung und mariner Bewuchs an einer Monopile-Gründungsstruktur detektiert werden können. Dafür werden numerische Analysen mittels finiter Elemente mit gemessenen Schwingungsdaten eines Offshore-Windparks kombiniert.

Probabilistic approach for detection of structural changes on monopile substructures using measured structural health monitoring data
Substructures of offshore wind turbines have to reliably withstand environmental conditions, operational and extreme loads during their design lifetime that may exceed the time period of 25 years. Within their lifetime, they may experience damage and structural changes. For this reason, the German authority Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) has stipulated that approx. ten percent of the offshore substructures in a wind farm have to be equipped with a structural health monitoring system (SHM). In the last years, an industry standard has been established with a sensor configuration of accelerometers, inclinometers and strain gauges to evaluate vibration amplitudes, natural frequencies, inclination etc. This study proposes a novel, data-driven approach for the quantification of probability of detection (POD) for structural changes. This study covers exemplarily, which indicators may be suitable to detect two types of structural change on a monopile substructure, scour and marine growth. To achieve this aim, numerical analyses with finite elements are combined with real measured vibration data from an offshore wind farm.

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Seidel, MarcAnalytical calculation of stress concentrations at welded flange necksStahlbau6/2020551-560Aufsätze

Kurzfassung

Ring flange connections for tubular towers, such as those for wind turbines or chimneys, are subjected to significant fatigue loading. Apart from the bolts, it is also necessary to carry out a fatigue analysis of the weld connecting the flange to the tower shell. Owing to the presence of the flange, local bending moments occur in the shell which increase the nominal (membrane) stresses, i. e. stress concentrations occur. This paper presents an analytical model for calculating these local bending moments such that stress concentrations can be determined. The analytical model was compared with results from 3D finite element models, and good agreement was found. The results from the model presented are thus deemed appropriate for design purposes.

Analytische Berechnung von Spannungskonzentrationen an Schweißnähten von Ringflanschverbindungen
Ringflanschverbindungen für Rohrtürme, wie solche für Windenergieanlagen oder Schornsteine, sind einer erheblichen Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt. Neben den Schrauben muss auch die Schweißnaht, die den Flansch mit der Turmschale verbindet, gegen Ermüdungsversagen abgesichert werden. Aufgrund des Vorhandenseins des Flansches treten lokale Biegemomente in der Schale auf, die die nominelle Membranspannung erhöhen, d. h., es treten Spannungskonzentrationen auf. In dieser Arbeit wird ein analytisches Modell vorgestellt, um solche lokalen Biegemomente zu berechnen, sodass Spannungskonzentrationen bestimmt werden können. Das analytische Modell wird mit den Ergebnissen von 3D-Finite-Elemente-Modellen verglichen, wobei eine gute Übereinstimmung festgestellt wird. Die Ergebnisse des vorgestellten Modells werden daher für Entwurfszwecke als angemessen erachtet.

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Stahlbau aktuell 6/2020Stahlbau6/2020561-568Stahlbau aktuell

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Stahlbau Quiz:
Stahlbau Quiz 2019:
Bücher für die Gewinner

Aktuelles:
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Als die Welt in Europa scheinbar noch in Ordnung war
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlsorten in Deutschland

Tagungen & Veranstaltungen:
Longfei Li: Praxistag Kranbahnen direkt beim Hersteller ist super
Münchener Kranbahntag 2020 - Kranbahnträger nach Eurocode 3 der nächsten Generation
Online-Live-Seminare: Verbundbau nach Eurocode 4
Armin Sdorra: Praxistag Kranbahnen vermittelt konkretes Wissen

Dissertationen:
Nachhaltige Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise

Einen Besuch wert:
Verkehrsdienst Kißlegg

SZS STEEL NEWS:
Neue Dachorganisation metal.suisse gegründet

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau6/2020568Veranstaltungskalender

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Ernst & Sohn (Hrsg.)UBB 6/2020 - GesamtausgabeUnternehmerBrief Bauwirtschaft6/20201-36Gesamtausgabe

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Inhalt: Bautechnik 5/2020Bautechnik5/2020Inhalt

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Titelbild: Bautechnik 5/2020Bautechnik5/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Die energetische Sanierung öffentlicher Bauten, die Wahl nachhaltiger Baumaterialien und Konstruktionen ist ein zentrales Thema. Als das aus den 1980er Jahren stammende Verwaltungsgebäude der niederländischen Provinz Flevoland in Lelystad um einen zusätzlichen Gebäudetrakt erweitert werden sollte, überraschten die Architekten van den Oever, Zaaijer & Partners architecten aus Amsterdam die Stadtverwaltung mit einem unerwarteten Konzept. Statt eines weiteren, komplett neuen Gebäudeteiles schlugen die Architekten eine Verdichtung, energetische Optimierung und qualitative Neuausrichtung des vorhandenen Bauvolumens vor. Eine anspruchsvoll gestaltete ArGeTon-Fassade verbindet heute die Einzelbauten, schafft eine neue Identität und trägt damit entscheidend zur Neugestaltung des Bauwerks bei. (Foto: ArGeTon)
Weitere Informationen: www.argeton.com

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Schneider, JensFassaden und GlasBautechnik5/2020307Editorials

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