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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Beton- und Stahlbetonbau aktuell 6/2019Beton- und Stahlbetonbau6/2019441-445Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Kurzfassung

Persönliches:
Jürgen Grünberg - 75 Jahre

Nachrichten:
FDB-Förderpreis für Studierende für kreative und technisch durchdachte Betonfertigteillösungen: Zwei Preisverleihungen im Frühjahr 2019
Kooperationsvereinbarung Baukulturinitiative Brandenburg unterzeichnet
Ingenieurmangel trotz steigender Gehälter
Jahresbericht 2018 der BASt ist erschienen
Zweiter Fachkongress zum Thema Hybridbau

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau6/2019446Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Titelbild: Stahlbau 6/2019Stahlbau6/2019Titelbild

Kurzfassung

Zum Titelbild
Stellio ist der aktuell wohl kostengünstigste Heliostat bezogen auf den solaren Ertrag. Durch die Regenschirm-Struktur sind die Lastpfade bei minimiertem Materialeinsatz verkürzt und die Deformationen reduziert. Außerdem verringert die rundliche Form die optischen Verluste durch gegenseitiges Verschatten (s. Beitrag auf S. 529). © Sebastian Weitbrecht/Timelapse-Video-Photo

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Inhalt: Stahlbau 6/2019Stahlbau6/2019Inhalt

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Goldbeck, JoachimEnergie für das 21. JahrhundertStahlbau6/2019521Editorials

Kurzfassung

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Reger, Vitali; Kuhnhenne, Markus; Ebbert, Thiemo; Hachul, Helmut; Blanke, Tobias; Göttsche, Joachim; Döring, BerndPlusenergiegebäude 2.0 in StahlleichtbauweiseStahlbau6/2019522-528Aufsätze

Kurzfassung

Ab dem Jahr 2020 soll die Versorgung von Neubauten möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Bei der Konzeption und Realisierung zukünftiger Neubauten werden neben der Senkung des Heizwärmebedarfs auch die Anlagentechnik und Beleuchtung sowie die Nutzung erneuerbarer Energien miteinbezogen werden müssen. Außerdem wird eine ganzheitliche Betrachtung, Bewertung und Optimierung hinsichtlich Energiebedarf und Energiebereitstellung notwendig. Sogenannte Plusenergiegebäude erzeugen dabei mehr Energie, als sie für ihren eigenen Bedarf im Jahresmittel benötigen. Durch Energiemanagement und -speicherung im Gebäude wird dabei zusätzlich eine weitere Entlastung der Energieversorgungsinfrastruktur angestrebt (Plusenergie 2.0).
Im Rahmen eines Forschungsprojekts, in einer Kooperation aus dem Lehr- und Forschungsgebiet Nachhaltigkeit im Metallleichtbau der RWTH Aachen, des Lehrgebiets Gebäudetechnik der FH Aachen sowie des Lehr- und Forschungsgebiets Architektur und Metallbau der FH Dortmund, sollen Lösungen für Plusenergiegebäude in Stahlleichtbauweise wissenschaftlich untersucht, erprobt und optimiert sowie Handlungsempfehlungen für zukunftsfähige Gebäudekonzepte abgeleitet werden. Neben der Optimierung der Gebäudehülle wird der Einsatz von einzelnen Stahllösungen, wie gebäudeintegrierter PV bzw. Solarthermie, stahlpfahlbasierter Geothermie sowie neuartiger Flächenheiz- und Kühlelemente aus Stahl, anhand konkreter architektonischer Entwürfe betrachtet und in experimentellen Untersuchungen sowie anhand eines parametrisierten Mustergebäudes erprobt. Als Projektergebnis entstehen ganzheitliche Plusenergiekonzepte für energetisch optimierte Gebäude in Stahlleichtbauweise.

Plus energy buildings 2.0 in lightweight steel constructions
From the year 2020 onwards, the supply of new buildings should be widely independent form fossil fuels. In the planning and realization of new buildings, the technical installations and lightning as well as the use of renewable energies will be considered in addition to the reduction of the heating demand. Besides a holistic examination, evaluation and optimisation considering energy demand and energy supply will be necessary. So called plus energy buildings are producing in a yearly average more energy than they need. With energy management and storage in the building, an additional relief of the energy supply structure can be achieved (plus energy 2.0).
In the context of a research project, in cooperation of the chair for Sustainable Metal Building Envelopes of the RWTH Aachen University, the Subject Area Building Services of the FH Aachen University of applied sciences and the Department of Architecture and Metal Construction of the FH Dortmund University of applied sciences and arts, solutions for plus energy buildings in lightweight steel constructions will be scientifically researched, proved, optimized and recommended procedures for future building concepts evolved. Besides of the optimization of the building envelop the use of steel solutions like building integrated PV or solar thermal energy, steel pile based geothermal energy as well as new steel panel heating and cooling devices will be considered with the use of a detailed architectural draft. Furthermore, it will be proved in experimental analyses and based on a parametric sample building. As a result of the project holistic plus energy concepts for energy optimized buildings in lightweight steel constructions will be created.

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Weinrebe, Gerhard; Balz, MarkusEffizienter Stahlbau für solarthermische KraftwerkeStahlbau6/2019529-536Berichte

Kurzfassung

Solarthermische Kraftwerke mit ihren großen thermischen Speichern stellen elektrische Energie planbar und kostengünstig bereit. Die quadratkilometergroßen Kollektorfelder dieser Anlagen bestehen aus beweglichen Leichtbau-Stahlstrukturen, die Spiegelflächen so dem Lauf der Sonne nachführen, dass das konzentrierte Sonnenlicht in Wärme umgewandelt und einem Dampfkraftprozess zugeführt werden kann. Die Anforderungen an die Kollektoren bezüglich Kosten, Steifigkeit und Präzision definieren gemeinsam eine spannende Herausforderung für Ingenieure. Im Bericht wird das Funktionsprinzip der Kraftwerke und ihrer Kollektoren kurz vorgestellt. Am Beispiel zweier moderner Kollektoren - Parabolrinnenkollektor und Heliostat - wird die jeweilige Bauweise und ihre Besonderheiten erläutert werden.

Efficient steel structures for solar thermal power plants
Solar thermal power plants with their large thermal storage system provide dispatchable electric energy at low cost. Their collector fields extend over square kilometers. Collectors consist of light-weight steel structures tracking the sun in a way allowing conversion of concentrated solar radiation into heat to drive a steam power process. Requirements placed on the collectors in terms of costs, rigidity and precision jointly define an exciting challenge for engineers. The report briefly introduces the functional principle of these power plants and their collectors. Using the example of two modern collectors - parabolic trough collector and heliostat - the respective design and their special features are explained.

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Moor, Dieter; Fink, MichaelaPhotovoltaik-Überdachung eines ParkdecksStahlbau6/2019537-539Berichte

Kurzfassung

Im November 2018 wurde der neu errichtete Bau- und Gartenmarkt Hellweg in Fürstenfeld, Österreich, für die Kundinnen und Kunden eröffnet. Dieser Eröffnung gingen Monate voller Planung und der tatsächlichen Errichtung voraus. Die Themen der Nachhaltigkeit und des sozialen Engagements sind für die Bauherren wichtige Unternehmenswerte, die bei der Errichtung des Baumarkts unbedingt Berücksichtigung finden mussten. Eine weitere Herausforderung, die sich aus dem Standort ergab, stellte die Reglementierung im Bundesland Steiermark dar, nach welcher bei der Mindestanzahl an Stellplätzen eine Doppelbenutzung vorliegen muss. Um die Unternehmenswerte in den Bau der KundInnenparkplätze einfließen zu lassen und zudem die Reglementierung der Steiermark zu berücksichtigen, wurde nach ausführlicher Planung eine halbtransparente Horizontalverglasung aus Verbundsicherheitsglas (VSG) mit Solarzellen realisiert. Um nachhaltig Strom erzeugen zu können, wäre eine aufgeständerte Photovoltaikkonstruktion auf einem konventionellen Leichtdach ebenfalls infrage gekommen, jedoch fiel die Entscheidung aufgrund unterschiedlicher Gründe auf die transluzente Photovoltaikvariante.

Photovoltaic parking roof
The newly built DIY superstore and gardencenter Hellweg in Fürstenfeld, Austria was opened for customers in November 2018. This opening was preceded by months of planning and actual construction. The themes of sustainability and social commitment are important corporate values for the building developers which had to be taken into account in the construction of the building. A further challenge was the regulation in the federal state of Styria, according to which the minimum number of parking spaces requires double occupancy. In order to incorporate the corporate values into the construction of the customer parking lots and also take into account the regulations of Styria, a semi-transparent overhead photovoltaic system was implemented after extensive planning. In order to be able to generate sustainable electricity, an elevated photovoltaic construction could have been built on a conventional lightweight roof. It was decided to build a translucent photovoltaic option for various reasons.

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Collmann, Mareike; Kohlmeier, Martin; Widerspan, Viktor; Schenk, AlexanderBemessung im Grenzbereich - Potenzial von Großversuchen für eine effiziente AuslegungStahlbau6/2019540-548Aufsätze

Kurzfassung

Tragstrukturen von Windenergieanlagen sind längst Serienprodukte. Allein in der deutschen Nord- und Ostsee sind mittlerweile etwa 1 350 Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) installiert. Die großen Dimensionen, die hohen dynamischen Beanspruchungen und die spezifischen Umgebungsbedingungen offshore sind besonders herausfordernd und im Grenzbereich dessen, was Bemessungsvorschriften abdecken. Dennoch treten an Tragstrukturen bisher wenige schwerwiegende Schäden auf. Dies ist selbstredend positiv, bedeutet auf der anderen Seite aber auch, dass möglicherweise Potenzial besteht, die Strukturen schlanker auszulegen. Der Kostendruck erfordert es, diese Traglastreserven genauer zu quantifizieren und Potenziale aufzuzeigen. Insbesondere großmaßstäbliche Versuche bieten die Möglichkeit, Konstruktion und Auslegung individueller und damit effizienter zu gestalten. Seit 2014 werden im Testzentrum Tragstrukturen Hannover (TTH) großmaßstäblich Komponenten und Bauteile analysiert, geprüft und damit Berechnungsgrundlagen validiert. In diesem Beitrag werden wesentliche Ergebnisse aus der Projektbearbeitung der jüngeren Vergangenheit vorgestellt. Die betrachteten Projekte adressieren die Erarbeitung von Turmkonzepten in Stahlbauweise für große Nabenhöhen, die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens dickwandiger Schweißkonstruktionen auch unter dem Aspekt des Korrosionsschutzes und die Untersuchung eines Structural-Health-Monitoring-Systems zur Überwachung der Zuverlässigkeit von Grout-Verbindungen.

Design at the limit - opportunities of large scale physical testing for an efficient design
Support structures for wind energy converters have become serial products. More than 1 350 wind turbines are installed offshore only in the German North and Baltic Sea. Structures of large dimensions being highly dynamically loaded and located in a harsh offshore environment are challenging and moving at the limit of design standards. However, serious damages are rare. This is obviously positive, but meaning on the other side that there might be potential for dimensioning structures more efficiently. Driven by high cost pressure these reserves have to be quantified and potentials have to be demonstrated. Large scale experiments in particular offer possibilities for a more individual design of structures. With the objective of validating and optimising design approaches the Test Center for Support Structures in Hannover was founded in 2014. Here, large scale components and structures can be analysed and tested. This paper summarises the findings of research projects in the recent past. The regarded projects deal with the development of new tower concepts in steel for large hub heights, with the fatigue of thick-walled welded structures considering special aspects of corrosion, and with the development of a structural health monitoring system in order to ensure the reliability of grouted connections.

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Keindorf, Christian; Wagner, Dirk; Hartmann, KristinEinfluss des sequenziellen Anziehens von großen Schrauben bei gerammten RingflanschverbindungenStahlbau6/2019549-558Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zur Vollendung seines 65. Lebensjahres gewidmet
Offshore-Windenergieanlagen werden in der Nord- und Ostsee vorwiegend mit sogenannten Monopiles gegründet, die am Pfahlkopf eine kraftschlüssige Verbindung zum Transition-Piece bzw. Turm benötigen. Als Alternative zu den Groutverbindungen werden dafür seit einigen Jahren gerammte Ringflanschverbindungen eingesetzt, die aufgrund der ungeregelten Bauart eine Zustimmung im Einzelfall beim BSH benötigen. Eine Besonderheit ist zum Beispiel, dass die Flanschoberflächen nicht planparallel, sondern geneigt ausgeführt werden, um die Kontaktfläche zwischen Amboss und Flansch gering zu halten. Nach dem Aufsetzen des TP liegt dadurch ein planmäßig nach innen geneigter Spalt vor. Des Weiteren werden die Größe und Form des Spalts durch Herstell- und Montagetoleranzen sowie durch den Rammvorgang beeinflusst.
In diesem Aufsatz werden Ergebnisse von Parameterstudien vorgestellt, mit denen der Einfluss des planmäßigen Spalts sowie der geometrischen Imperfektionen auf die Vorspannkraft der Schrauben analysiert wurde. Mithilfe von Finite-Element-Berechnungen wurde auch die tatsächliche Montageabfolge simuliert, wobei die Schrauben sequenziell vorgespannt wurden. Dabei konnten Reihenfolgeeffekte aufgezeigt werden, die im Aufsatz diskutiert werden. Abschließend werden Empfehlungen für zukünftige Ausführungen von gerammten Ringflanschverbindungen im Offshore-Bereich gegeben.

Influence of sequential tightening of bolts for rammed flange connections
Offshore wind turbines in the North Sea and Baltic Sea are often installed with so-called monopiles, which require a connection to the transition piece. Alternative to grouted connections rammed ring flange connections have been used since some years, which require also a single case approval due to their special type of construction. For example, the flange surfaces have a non-parallel flange surface to reduce the contact area between the anvil and the flange. Therefore a scheduled inclined gap to inside occurs if the flange of the transition piece is placed on top. Furthermore, the size and shape of the gap is influenced due to manufacturing and assembly tolerances as well as due to the pile driving procedure.
This paper presents the results of parameter studies that analysis the influence of the planned gap and geometric imperfections on the pre-tension force in the bolt. With the help of finite element analysis, the actual assembly sequence was also taken into account, with the bolts being tightened sequentially. Sequence effects were identified and discussed in the paper. Finally, recommendations are given for future projects with rammed ring flange connections in the offshore sector.

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Nagel, Sven; Zieger, Toni; Luhmann, Birger; Knödel, Peter; Ritter, Joachim; Ummenhofer, ThomasErschütterungsemissionen von WindenergieanlagenStahlbau6/2019559-573Aufsätze

Kurzfassung

Durch die Windanströmung werden auf die Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) Kräfte ausgeübt, die den Rotor in Rotation versetzen. Über die Nabe und ggf. ein Getriebe wird diese Drehbewegung auf den zur Stromerzeugung notwendigen Generator übertragen. Alle rotierenden Komponenten weisen erhebliche Massen auf, sitzen am Kopf einer schlanken, elastischen Turmtragstruktur und rufen in dieser dynamische Effekte hervor. Die dynamisch angeregte Turmstruktur leitet diese durch die Kopfanregung provozierten Schwingungen modifiziert über die Gründung in den Baugrund ein. Mithilfe von Breitbandseismometern können Bodenschwinggeschwindigkeiten nicht nur im direkten Anlagenumfeld, sondern auch in größeren geometrischen Abständen aufgezeichnet werden. Windenergiegegner sehen in der Bodenanregung ein Potenzial für gesundheitsbeeinträchtigende Schwingungseffekte. Im Rahmen dieses Aufsatzes werden die am Fundament einer 2-MW-Windenergie-Beispielanlage gemessenen seismischen Anregungen mithilfe von numerischen Simulationen analysiert und deren physikalische Hintergründe erklärt. Bislang werden die gemessenen Bodenschwinggeschwindigkeiten meist ausschließlich den Anregungsfrequenzen aus dem Rotor zugeschrieben. Die hier vorgestellten Untersuchungen verdeutlichen, dass die strukturellen Eigenschaften der Turmstruktur die Art und Intensität der in den Boden eingebrachten Schwingungen erheblich beeinflussen und die in den Baugrund eingebrachte Bodenbewegungsamplitude dominieren. Abschließend wird gezeigt, dass ein gezielter Einsatz von Schwingungstilgern eine Reduktion der in den Baugrund übertragenen Schwingungsamplituden bewirken kann.

Soil vibrations induced by wind turbines
The towers of wind turbines (WT) are constantly excited due to the rotation of the rotor, hub, gear and generator. The resulting vibrations, generated at the upper end of the tower, are modified by the dynamic properties of the tower structure and induced into the ground. Broadband seismometers record these vibrations not only in the close environment of the WT but also up to several kilometers away from the turbine. In addition, residents and wind power opponents fear a potential of negative health effects caused by these vibration phenomena. In the context of this paper, seismic vibrations are measured at the foundation of an exemplary 2 MW WT. These seismic signals are compared to numerical simulations. Based on this, the technical background of the source mechanism is explained. So far, the measured ground vibrations usually have been attributed exclusively to the excitation frequencies of the WT. However, the investigations presented in this article show that the structural properties of the tower structure influence the type and intensity of the vibrations introduced into the ground and dominate the emitted ground motion amplitudes. Finally, it is shown that the use of absorbers can cause a significant reduction of the vibrations.

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Mix, MatthiasSicherheitsaspekte beim Stabilitätsnachweis von Winkelprofilen nach Theorie 2. OrdnungStahlbau6/2019574-585Aufsätze

Kurzfassung

Winkelprofile weisen im Vergleich zu anderen Querschnittsformen kleine Flächenträgheitsmomente auf. Ihr Einsatz erfolgt daher überwiegend in Gitterkonstruktionen wie beispielsweise Masten. Die Montage ist konstruktiv unproblematisch. Stäbe der Diagonalausfachung können mit Schrauben oft ohne Bleche an den Eckstielen angeschlossen werden. Die Beanspruchung der Profile resultiert überwiegend aus Längskräften. Der Zugnachweis erfolgt mithilfe einer effektiven Nettoquerschnittsfläche. Der Drucknachweis kann bei reiner Druckkraftbeanspruchung mithilfe der Theorie 1. Ordnung oder der Theorie 2. Ordnung erfolgen. Treten neben den Druckkräften auch Biegemomente auf, muss ein Nachweis nach Theorie 2. Ordnung erfolgen, weil die DIN EN 1993-1-1 im Gegensatz zur zurückgezogenen DIN 18800-2 einen Interaktionsnachweis nach Theorie 1. Ordnung nur noch für doppeltsymmetrische Querschnitte erlaubt. Dieser Beitrag vergleicht Ausnutzungsgrade und Zuverlässigkeitsindizes für einen druckbeanspruchten Beispielstab nach Theorie 1. und 2. Ordnung. Schließlich wird die Auswirkung eines zusätzlich auftretenden Biegemoments infolge einer Kraft senkrecht zur Stabachse auf den Zuverlässigkeitsindex untersucht.

Safety aspects in the proof of stability of angle profiles using the second order theory
Angle profiles compared to other cross-sectional shapes have small second moments of inertia. These are used therefore predominantly in lattice constructions for example in towers. The installation is constructively unproblematic. Beams of the diagonal bracing can be joined with the corner beam by bolts. Often there are no joining plates necessary. The stress in the profiles is often caused by axial forces. The tension proof uses an effective net area. In case of axial force stress without additional bending moments the pressure proof can use the first order theory or the second order theory. In case of compressive axial force with additional bending moments the pressure proof has to use the second order theory. DIN EN 1993-1-1 accepts an interaction proof using the first order theory only for double symmetric cross-sectional shapes. The repealed DIN 18800-2 accepted an interaction proof using the first order theory without constraints. This article compares utilisation rates and safety indices for a pressure stressed example beam using the first order theory and the second order theory. Finally it examines the effect of an additional bending moment caused by a force vertical to the axis on the safety index.

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Takács, Patrik; Fink, JosefNeuartige Sandwichfahrbahnplatte für Eisenbahnbrücken - Experimentelle Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit der LochdübelleisteStahlbau6/2019586-593Aufsätze

Kurzfassung

Eine neu entwickelte, extrem schlanke Steel-Concrete-Steel-Composite-(SCSC-)Platte soll als Fahrbahnplatte für Eisenbahnbrücken in Trogbrückenbauweise dienen. Namensgebend ist der mehrschichtige Aufbau der Platte, die aus zwei außen liegenden Stahlblechen mit unbewehrtem Betonkern besteht. Lochdübelleisten mit einem Achsabstand von 500 mm werden wechselweise am oberen und am unteren Blech angeschweißt, sie dienen der Schubübertragung zwischen den äußeren Blechen durch die Aktivierung von horizontal liegenden, diagonalen Betondruckstreben zwischen benachbarten Dübelleisten. Untersuchungen zur Tragfähigkeit ohne Ermüdung sowie die Erläuterung des Tragmechanismus der SCSC-Platte erfolgten in [1, 2]. Die aktuellen Forschungen konzentrieren sich auf das Ermüdungsverhalten der Lochdübelleisten. Ziel war es, den Zusammenhang zwischen dem Niveau der Verkehrslast (Lastmodell 71 [3]) und der ertragbaren Anzahl der Schwingspiele, bis Rissbildung in den Dübelleisten entsteht, zu quantifizieren.
Die rechnerische Beurteilung der Lebensdauer der Lochdübelleiste wurde anhand nichtlinearer FE-Berechnungen mit Abaqus/Explizit [4] zur Ermittlung der Spannungen und Dehnungen als Eingangsgrößen für die Kerbdehnungsmethode [5] bereits in [6, 7] vorgestellt. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Planung, Durchführung und Auswertung der experimentellen Untersuchungen und einen Vergleich der Ergebnisse aus den Versuchen mit den rechnerisch ermittelten Lebensdauerwerten.

Innovative composite deck slab for railway bridges - experimental investigations on the fatigue resistance of the dowel strips
A newly developed, extremely slender Steel-Concrete-Steel-Composite (SCSC) plate is intended to serve as a deck slab for trough railway bridges. The multi-layer structure of the plate consists of two steel cover plates with an unreinforced concrete core, hence the name of sandwich plate. Perforated shear connectors, welded alternately to only one of the outer steel plates, work together to ensure the transmission of the shear flow between the outer plates, by activation of diagonal concrete compression struts between adjacent dowel bars. After the examination of the static load bearing capacity in former research programs [1, 2], the current investigations are focussed on the fatigue behaviour of the SCSC plate, whereby the focus lies on the investigation of the relation between the amplitude of the traffic load and the bearable number of load cycles of the SCSC plate till crack initiation in the shear connectors.
A detailed description of the numerical modelling of the SCSC plate using the Abaqus/Explicit [4] software and the calculation of the fatigue life of the dowel strips using the notch strain concept [5] are described in [6, 7]. This paper gives an overview of the planning, execution and evaluation of the experimental investigations and compares the experimental and the numerical results regarding the fatigue life of the dowel strip.

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Zenner, Harald; Hinkelmann, KarstenAugust Wöhler (1819 -1914) - Begründer der Schwingfestigkeitsforschung - 200. GeburtstagStahlbau6/2019594-601Berichte

Kurzfassung

2014 war der 100. Todestag von August Wöhler. Aus diesem Anlass entstand gemeinsam mit dem DVM Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V. ein Buch über A. Wöhler [1], welches die Biografie, seine wissenschaftlichen Arbeiten, aber auch übergeordnete Themen wie die industrielle Revolution und die Entwicklung der Technik im 19. Jahrhundert beleuchtet. Nationale und internationale Tagungen zeigten (z. B. [2]), dass diese Themen von großem Interesse sind. Daher wurde nicht zuletzt wegen des 200-jährigen Geburtstages von A. Wöhler eine englische überarbeitete Fassung veröffentlicht [3].
August Wöhler war eine interessante und eigenwillige Persönlichkeit, geprägt durch die Industrialisierung im 19. Jahrhundert und hier insbesondere durch die Entwicklung der Eisenbahn. Die Verbreitung der neuen Technik führte zu zahlreichen Problemen. Schadensfälle an Bauteilen zeigten, dass der bisher durchgeführte Festigkeitsnachweis nicht mehr ausreichte. Brüche entstanden an Achsen, Rädern und Schienen bei Beanspruchungen, die niedriger waren als die statische Bruchfestigkeit des Bauteils. August Wöhler konnte durch systematische Versuche nachweisen, dass wiederholte, also schwingende Beanspruchungen, die weit unterhalb der statischen Festigkeit liegen, zum Bruch führen können und dass die ertragbare Schwingspielzahl bis zum Bruch mit abnehmender Beanspruchungsamplitude zunimmt. Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick über Wöhlers Biografie und seine Leistungen.

August Wöhler (1819-1914) - founder of fatigue strength research, 200th anniversary of his birth
In 2014 was the 100th return of August Wöhlers obit. On this occasion, the authors published a book about his scientific work, his work on the safety of components and constructions in the emerging industrial society, his biography and his significance for the historical development in the field of fatigue strength of components and constructions [1, 3]. These investigations were accomplished in cooperation with DVM (German Association for Materials Research and Testing). As national and international events have shown [2], these developments are of great interest. Therefore, an English version suggested itself, not least because of the 200th anniversary of Wöhler in 2019.
August Wöhler was an interesting and unique character, influenced by the 19th century Industrial Revolution, especially railway development. The spread of this new technology caused numerous problems. Fractures arose on axles, wheels and rails at stresses below the components static fracture strength. Through systematic tests August Wöhler was able to prove that repeated stresses far below the static strength, might lead to fractures. The present article gives a brief overview of Wöhlers biography and his achievements.

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Zimmermann, Gerd; Werner, FrankEisen und Stahl - Baumaterial der Moderne - Zur Architektur des beginnenden Industriezeitalters - Teil IStahlbau6/2019602-607Berichte

Kurzfassung

Bauhaus, Moderne und die Leistung der Ingenieure
Das Eisen, der Stahl sind der dominante Werkstoff der industriellen Revolution und die entscheidenden Insignien der Moderne. Manche Autoren lassen die Moderne in dem Moment beginnen, an dem die industrielle Revolution und mit ihr die Technikwelt der Ingenieurbauten auf den Plan tritt - ein markantes Datum stellt die Gründung der ersten Ingenieurschule der Welt, der École des Ponts et Chaussées, in Paris 1747 dar.
Hier soll beispielhaft gezeigt werden, wie Eisen und Stahl technologisch und symbolisch zum Medium der gesellschaftlichen Umbrüche und der Architektur in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden.
Von der “Kathedrale” des Eisenbaus im 19. Jahrhundert, dem Kristallpalast der Weltausstellung in London 1851, ist es ein beeindruckender, wenn auch nicht unbedingt geradliniger Weg zu den Stahlbauten der Moderne im 20. Jahrhundert. Es existiert noch häufig eine markante Kluft zwischen den neuen Technologien, vorangetrieben von den Ingenieuren und einer Architektur, die ihre Repräsentation und ihre Sprache aus dem Gebrauch historischer Stilformen beziehen will. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts jedoch gelingt es einer Avantgarde, mit dem Bekenntnis zu den modernen Technologien und Materialien, prominent hier der Stahl, eine neue Architektur zu entwickeln - mit neuen Konstruktions- und Raumkonzepten.

Iron and steel - the building materials of the Modern Era - on architecture of the early Industrial Era - part I
Iron and steel were the predominant materials of the industrial revolution and represent key symbols of the modern age. Some would argue that the modern era started with the industrial revolution when buildings, designed by engineers, started to make an appearance. A significant milestone in this context was the founding of the first school of engineers worldwide, the École des Ponts et Chaussées in Paris 1747.
In the following, it will be demonstrated how technologically and symbolically, iron and steel became the catalyst of social change and the means for realizing architecture of the first half of the 20th century.
It has been a remarkable journey, from the 19th century “cathedral” of iron buildings, the Crystal Palace in London, 1851, to modern steel buildings of the 20th century, albeit not without tribulation. Yet a chasm can be observed between the new technologies promoted by engineers and an architecture which draws its representation and expression from the interpretation of historic styles. Nevertheless, since the beginning of the 20th century a new movement is succeeding in developing an architecture with new structures and concepts of space, using modern technologies and materials - first and foremost steel.

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Stahlbau aktuell 6/2019Stahlbau6/2019608-617Stahlbau aktuell

Kurzfassung

Aktuelles:
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlsorten in Deutschland

Persönliches:
Wölfel Engineering tritt mit Clarissa Rapps in die Fußstapfen des Sprengexperten Dr. Rainer Melzer

Firmen und Verbände:
ÖSTV-Argumentarium Stahlbau - Technologie mit Zukunft: Überzeugende Argumente für den Stahlbau

Wettbewerbe:
Nordic Steel - Beiträge für Bernt Johansson Outstanding Paper Awards nominiert

Tagungen und Veranstaltungen:
Das war der Bautechniktag 2019 in Stuttgart

Dissertationen:
Ermittlung von geometrischen Formbeiwerten für Flachdächer mit aufgeständerten Photovoltaikanlagen anhand eines physikalischen Analogiemodells

Einen Besuch wert:
Einen Besuch wert: Nord/LB Hannover

bauforumstahl news:
bauFORUMstahl und LOUNGE ab 2020 - Berufsfachmesse Stahlbau November 2019 in Düsseldorf
Ausfüllhilfe für Meldung der Stahlbau-Produktionsmengen
Alternative zur Bauprodukteverordnung in Arbeit: Materialüberprüfung muss wirtschaftlich und einfach sein

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau6/2019616Veranstaltungskalender

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Ernst & Sohn (Hrsg.)UBB 6/2019 - GesamtausgabeUnternehmerBrief Bauwirtschaft6/20191-44Gesamtausgabe

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Titelbild: Bautechnik 5/2019Bautechnik5/2019Titelbild

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Zum Titelbild
Nachhaltigkeit im Parkhausbau, dafür steht das “Transferium Deutersestraat 's-Hertogenbosch” - ein außergewöhnliches Parkhaus in der niederländischen Gemeinde 's-Hertogenbosch. Es fasst 1.100 Autos und 260 Fahrräder und wird energieneutral betrieben - mit 1.500 Sonnenkollektoren auf dem Dach. Die so gespeicherte Energie, die parkende Fahrräder, Autos und Busse versorgt, stellt eine Art Batterie für die Stadt dar. Wie das bei Fertigstellung aufgenommene Foto ahnen lässt, sieht das Konzept der Kooperation des Ingenieurbüros Witteveen+Bos sowie JHK Architecten eine komplette Fassadenbegrünung vor. Nachhaltigkeit gilt auch für die Haltbarkeit und den Korrosionsschutz: Coatinc Mook verzinkte mehr als 770 t Stahl für das 2018 beendete Parkhaus-Projekt. (Foto: Janosch Gruschczyk)

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Inhalt: Bautechnik 5/2019Bautechnik5/2019Inhalt

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Malkwitz, Alexander; Spengler, Arnim J.; Bruckmann, TobiasBaubetriebliche Untersuchung von Robotersystemen im MauerwerksbauBautechnik5/2019375-379Aufsätze

Kurzfassung

Die Bedeutung von Robotersystemen in der Bauwerkserstellung wird künftig stetig zunehmen. Das zeigt sich u. a. an den zunehmenden Pressemeldungen über erfolgreiche Bauvorhaben und der steigenden Anzahl an verfügbaren Systemen. In diesem Artikel wird untersucht, wo die spezifischen Stärken und Schwächen einzelner Robotersysteme liegen. An der Universität Duisburg-Essen wird derzeit am Einsatz von Seilrobotern im Mauerwerksbau geforscht. Der vorliegende Artikel präsentiert erste Ergebnisse der Versuchsreihen am Seilroboter. Grundlage bilden die gewonnenen Erkenntnisse sowie die Auswertung vorhandener Literatur und die Sichtung von aktuellem Videomaterial. Ein Ergebnis ist, dass jedes Robotersystem spezifische Stärken und Schwächen aufweist und der Seilroboter gut im Mauerwerksbau eingesetzt werden kann. Es zeigt sich, dass die Kombination und Parallelfertigung mit verschiedenen Robotersystemen langfristig die gefundenen Schwächen einzelner Systeme ausgleichen kann.

Investigation of robot systems in masonry construction
The relevance of robot systems in building construction will increase in the future. This can be seen, among other things, in the number of press releases about successful construction projects and the increasing number of presented systems. This article examines the specific strengths and weaknesses of different robot systems. The University of Duisburg-Essen is researching the use of cable robots in brickwork construction. This article presents the first results of a series of tests on this cable robot. It is based on the obtained knowledge, the review of existing literature and the analysis of video material. One result is that each robot system has specific strengths and weaknesses and the cable robot can be applied in masonry construction. It has been shown that the combination and parallel production with different robot systems can compensate for the weaknesses of other systems in the long term.

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Bukieda, Paulina; Engelmann, Michael; Weller, Bernhard; Elstner, Michael; Broich, Markus; Teichmann, Thomas; Kohn, Jürgen; Gruber, Reinhard; Wittwer, JostVierpunkt-Biegeversuch für thermisch gebogenes Glas - Teil 1: Experimentelle und numerische UntersuchungenBautechnik5/2019380-389Aufsätze

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Thermisch gebogene Gläser bieten im Bauwesen, aber auch im Fahrzeugbau und anderen Branchen, eine Vielzahl neuer gestalterischer Möglichkeiten. Allerdings fehlt bisher eine standardisierte Methode zur Ermittlung der Festigkeit von gebogenem Glas, welche das spröde Materialverhalten des anspruchsvollen Baustoffs berücksichtigt. Mittels einer umfangreichen experimentellen und numerischen Studie wurde ein solches Verfahren entwickelt und soll nunmehr in einem zweiteiligen Beitrag vorgestellt werden. Im ersten Teil wird das experimentelle Versuchsprogramm zur Ableitung eines Vierpunkt-Biegeversuchs als Erweiterung der bestehenden Flachglasprüfung dargelegt. Dabei wurde aus einem weit variierten Versuchsspektrum mit 363 Prüfkörpern ein Anwendungsbereich festgelegt, der grundlegend erfasst, welche Geometrien geprüft werden können. Mit den ermittelten Beziehungen zwischen Prüfkraft und Verzerrung der Glasoberfläche wird anschließend die Validierung des numerischen Modells beschrieben. Dabei werden insbesondere die spezifischen Anforderungen an eine geometrisch nichtlineare, numerische Versuchsmodellierung diskutiert. Auf dieser Grundlage wird im zweiten Teil des Beitrags das Effektivspannungskonzept eingeführt und ein normreifes Prüfkonzept vorgestellt.

Four-point bending-test for thermally curved glass - part 1: experimental and numerical investigations
Thermally curved glass provides advanced design areas in civil engineering as well as in vehicle construction and other industries. However, there is no standardised method for testing the bending strength of curved glass which takes into account the material behaviour of glass as a brittle construction material. Such a method was developed by an extensive experimental and numerical study and is now presented in a two-part article. In its first part, this article presents an experimental programme in order to derive a four-point bending test as an expansion of the existent plate glass test. Out of a widely varied testing range of 363 specimens, one field of application will be decided on in order to find out which geometries can be tested. A numerical model will be validated with the aid of the resulting relation between the test force and the distortion of the glass surface. In particular, the specific requirements will be discussed for a geometric, non-linear, numerical test model. Based on that, the concept of effective stress and a test concept - which is ready for standardisation - are presented in the second part of this article.

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Neue Zertifikatskurse an der TU DarmstadtBautechnik5/2019389Veranstaltungen

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Bukieda, Paulina; Engelmann, Michael; Weller, Bernhard; Elstner, Michael; Broich, Markus; Teichmann, Thomas; Kohn, Jürgen; Gruber, Reinhard; Wittwer, JostVierpunkt-Biegeversuch für thermisch gebogenes Glas - Teil 2: Grundlagen eines PrüfverfahrensBautechnik5/2019390-399Aufsätze

Kurzfassung

Nachdem aus dem ersten Teil des Beitrags ein validiertes, numerisches Modell für das Tragverhalten zylindrisch gebogener Gläser im Vierpunkt-Biegeversuch hervorging, zeigt dieser zweite Teil die Entwicklung eines Prüfverfahrens. Dabei wird die bestehende Methode zur Flachglasprüfung um die Möglichkeit erweitert, auch gebogene Prüfkörper mit konstantem Biegeradius in drei Spannweiten und zwei Prüfkörperbreiten zu prüfen. Die Bruchspannung im Versuch wird in der Anwendung einzig aus der Bruchlast ermittelt, wobei das geometrisch nichtlineare Verhalten der Prüfkörper, die inhomogene Hauptspannungsverteilung auf der Glasoberfläche sowie das probabilistische, spröde Materialverhalten berücksichtigt werden. Dieser Beitrag ist bereits in Anlehnung an eine Prüfnorm strukturiert und zeigt umfängliche Ergebnisse auf. Wesentlich ist die Einführung in das Effektivspannungskonzept, um die resultierenden Spannungsverläufe entlang der Glaskante und auf der Glasfläche zu analysieren und daraus Korrekturfaktoren für die Auswertung zu generieren. Ein Beispiel erläutert anschließend die Anwendung des Verfahrens auf Basis der linearen Balkentheorie und die Nutzung neu bestimmter Korrekturfaktoren für gebogenes Glas. Die Ergebnisse werden derzeit in einem Entwurf innerhalb der Normreihe EN 1288 diskutiert und sollen in absehbarer Zukunft bestehende Anwendungshindernisse thermisch gebogener Gläser zugunsten einer organischen und transparenten Architektur abbauen.

Four-point bending test for thermally curved glass - part 2: basics for testing methodology
After a validated numerical parameter study about the load-bearing behaviour of cylindrically curved glass resulted in a four-point bending test in the first part of this article, the second part shows the development of a testing method. The procedure enables the existent method for testing plate glass to also assess curved specimens with a constant bending radius in three span lengths and two specimens width. In the test, the failure stress will solely be derived from the failure load. In doing so, the geometric, non-linear behaviour of the specimens will be taken into account as well as the inhomogeneous principal stress distribution on the glass surface and the probabilistic brittle material behaviour. This article is already structured on the basis of a standardisation and shows comprehensive results. The introduction of the concept of effective stress is essential in order to analyse the resulting stress distribution along the glass edge and on the glass surface and to generate correction factors for the evaluation. One example illustrates the application on basis of the linear beam theory and the usage of newly-defined correction factors for curved glass in order to show applicability. The results are currently under review as part of the EN 1288 standard. They are supposed to facilitate the application of thermally curved glass for an organic and translucent architecture in the near future.

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Oberbichler, Thomas; Bauer, Anna M.; Goldbach, Ann-Kathrin; Wüchner, Roland; Bletzinger, Kai-UweCAD-integrierte Analyse im EntwurfsprozessBautechnik5/2019400-408Aufsätze

Kurzfassung

Leichtbau ist geprägt von seiner filigranen Tragstruktur, die sich durch eine Vielfalt von grazilen Formen und organisch wirkenden Freiformflächen auszeichnet. Moderne CAD-Systeme nutzen NURBS (Non-uniform rational B-Splines), um die Formsprache des Leichtbaus dem Computer zugänglich zu machen.
Die isogeometrische B-Rep-Analyse (IBRA) verwendet NURBS für das Lösen strukturmechanischer Probleme. Durch die Nutzung der gleichen geometrischen und topologischen Beschreibungen wird der kontinuierliche Datenaustausch zwischen CAD- und Analyse-Software vereinfacht.
Die einheitliche Modellbeschreibung begünstigt parametrische Entwurfsprozesse. Vorteile ergeben sich auch dort, wo die Ergebnisse einer Analyse wieder in das CAD übertragen werden sollen; beispielsweise bei einer Baufortschrittsmodellierung oder einer Formfindung, wenn es darum geht, die berechneten Geometrien erneut in den Entwurfsprozess einzubinden und mit ihnen weiterzuarbeiten. Im Hinblick auf biegeaktive Strukturen spielen die Glattheit der Modellgeometrie und die Abbildung ihrer Verformung eine bedeutende Rolle. Durch die Verwendung von NURBS ist dies gegeben.
Dieser Beitrag soll eine kurze Einführung in IBRA geben und die Vorteile anhand zweier Beispiele zeigen.

CAD integrated analysis for the design process
Lightweight structures are characterized by their delicate supporting structures, featuring a variety of graceful shapes and organically appealing free-form surfaces. Modern CAD systems use NURBS (Non-uniform rational B-Splines) to access the geometric language of lightweight structures with the computer.
Isogeometric B-Rep analysis (IBRA) uses NURBS to formulate structural problems. Using the original geometric and topological information is beneficial for the data exchange between CAD and structural analysis.
A uniform model description facilitates parametric design. Whenever the solution of an analysis must be forwarded to CAD, advantages appear. Form-finding and construction staging are examples where the generated geometry must be considered for further design steps.
Regarding bending-active structures, the smoothness of a model's geometry and the representation of its deformation is of great importance. NURBS enable this smoothness.
This article introduces the method and shows its advantages with two selected examples.

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