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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik4/2020304-305Veranstaltungskalender

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 4/2020Beton- und Stahlbetonbau4/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Das Titelfoto zeigt ein Parkhaus mit 312 Stellplätzen, erstellt in 2013 in Hamburg. Die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ist beim Bau und Betrieb von Parkhäusern eine wesentliche Aufgabe. In diesem Zusammenhang laufen seit einigen Jahren Forschungsarbeiten zur Entwicklung leistungsbezogener Konzepte, die eine differenziertere Abschätzung des Bauteilwiderstands unter verschiedenen Umgebungsbedingungen möglich machen. Im Beitrag auf den Seiten 312 bis 323 wird auf aktuelle Forschungsergebnisse zur Beurteilung der Bewehrungskorrosion in Stahlbetonbauteilen speziell vor dem Hintergrund der Beanspruchungen in Parkbauten eingegangen sowie auf Chancen und Risiken bei der Anwendung leistungsbezogener Dauerhaftigkeitskonzepte aufmerksam gemacht. Darüber hinaus wird der aktuelle Wissensstand zur Korrosionsintensität von Betonstahlbewehrung in Rissen zusammengefasst, in die über maximal eine Wintersaison Chloride aus Tausalz eingedrungen sind. Diese Frage ist essenziell für die Stahlbetonbauweisen in Parkbauten mit und ohne Oberflächenschutzsystemen, insofern wurde sie auch im DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” aufgegriffen. (Foto: BREMER AG, www.bremerbau.de)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 4/2020Beton- und Stahlbetonbau4/2020Inhalt

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Mark, PeterNachwuchssorgenBeton- und Stahlbetonbau4/2020259Editorials

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Empelmann, Martin; Javidmehr, SaraDauerstandverhalten von NormalbetonBeton- und Stahlbetonbau4/2020260-269Aufsätze

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Bauteile aus Stahl- und Spannbeton müssen Dauerstandbeanspruchungen sicher widerstehen können. Zahlreiche in der Literatur vorhandene Versuche zeigen, dass als Folge von Dauerstandbeanspruchungen die aufnehmbare Betondruckspannung abnimmt. Dieser Effekt wird in den unterschiedlichen Regelwerken (z. B. EC2, EC2+NA und MC10) über den pauschalen Beiwert &agr;cc bei der Ermittlung des Bemessungswerts der Betondruckfestigkeit berücksichtigt. Dabei bleibt für den Anwender aber unklar, wie unterschiedliche Beanspruchungszeitpunkte oder Beanspruchungsdauern (Bauzustände bzw. Lastzustände in einem hohen Betonalter) berücksichtigt werden können. Zu dieser Fragestellung wurde am iBMB, Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig eine Dauerstanddatenbank aufgebaut und die zum Teil unterschiedlichen &agr;cc-Beiwerte der Regelwerke analysiert. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde ein in Anlehnung an den MC10 modifizierter Beiwert &agr;cc vorgeschlagen, der Dauerstandeffekte in Abhängigkeit vom Beanspruchungsalter und von der Beanspruchungsdauer berücksichtigt.

Sustained load behaviour of normal-strength concrete
Reinforced and prestressed concrete structures must have adequate resistance to sustained stresses. Experiments in the technical literature show a reduction of effective compressive strength of concrete under high sustained loads. This effect is taken into account in standards and regulations (for instance EC2, EC2+NA und MC10) for the determination of design compressive strength using a constant coefficient &agr;cc. However; it is unclear for practical applications, how different load conditions or load durations (early loading in case of construction loads or sustained loads at higher concrete age) should be considered. With regard to this problem a sustained load database was compiled at iBMB, Division of Concrete Construction of TU Braunschweig and the normative &agr;cc-coefficients were analyzed. Based on the results, a modified approach is proposed based on MC10, which considers the sustained load effects under consideration of loading age and load duration.

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Rebhan, Matthias J.; Vorwagner, Alois; Burtscher, Stefan L.; Kwapisz, Maciej; Marte, RomanVersuchstechnische Untersuchungen zu Korrosionsschäden an Winkelstützmauern - Forschungsprojekt SIBSBeton- und Stahlbetonbau4/2020270-279Aufsätze

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Stützbauwerke unterliegen, wie andere Bauwerke auch, einer Alterung und Beeinflussung durch ihre Umwelt. Bei Bauwerken aus Stahlbeton resultiert dies oftmals in Betonabplatzungen, vermehrter Rissbildung oder der Korrosion von Bewehrungselementen. Winkelstützmauern werden zumeist in schlanker Bauweise und damit mit einem hohen Bewehrungsgrad hergestellt. Die Hauptbewehrung liegt dabei auf der erdberührten Rückseite und ist von außen nicht sichtbar. Bei der Untersuchung von Stützmauern wurden - besonders in der Arbeitsfuge von Fundament und aufgehender Mauer - vermehrt Korrosionserscheinungen gefunden. Diese beeinflussen die Tragfähigkeit und damit auch die Standsicherheit stark. Großflächigere Untersuchungen haben auch gezeigt, dass das Ausmaß der Korrosion entlang der Arbeitsfuge stark unterschiedlich sein kann. Es ist mit herkömmlichen Methoden schwierig bzw. zumeist nicht möglich, die Bereiche außerhalb der Untersuchungsstellen zu beurteilen. In diesem Beitrag erfolgt ein Überblick zu Schadensbildern, deren Ursachen sowie die Möglichkeiten von Bauwerksuntersuchungen. Darauf aufbauend wird ein Konzept zur messtechnischen Überwachung von Korrosionsschäden an der Hauptbewehrung vorgestellt. Abschließend werden Messergebnisse aus einer experimentellen Versuchsreihe den Ergebnissen einer numerischen Parameterstudie zur Bewehrungskorrosion gegenübergestellt.

Test Set-Ups on corrosion damaged cantilever walls - research project SIBS
Retaining walls such as other structures are subjected to ageing or other environmental influences. Concrete structures, and especially RC-structures, suffer from concrete spalling, cracking or corrosion. Given by slender cross sections and high degrees of reinforcement (e. g. cantilever walls) corrosion damages can influence the bearing capacity and the stability. Especially the earth-sided regions of such structures (position of the bending reinforcement) and the connection areas between the vertical wall and the foundation slab can be subjected to such damage. In these areas, a non-uniform and wide-ranging corrosion pattern can be found, which is not visible during an inspection. This report gives a short overview on (corrosion related) damages and there causes, as well as a short insight in testing methods used for the safety assessment. Furthermore, a monitoring concept for corrosion damaged RC-structures is presented. The installation and the validation of this concept is shown on a series of mock-ups and the results are compared with numerical parameter studies.

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Peeters, Michael; Schnellenbach-Held, MartinaEin Ansatz zur Bewertung des Verstärkungsbedarfs von Massivbrücken - Auswertung von Bauwerks- und Schadensdaten mit Methoden der RisikobewertungBeton- und Stahlbetonbau4/2020280-289Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahres gewidmet
Aufgrund des Zustands der Brücken und der stetig steigenden Verkehrsbelastung ergibt sich neben dem Ersatzneubau ein enormer Bedarf an tragfähigkeitsrelevanten Brückenverstärkungen. Daher müssen die zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel für die Erhaltung des Brückenbestands und zur Aufrechterhaltung einer funktionsfähigen Infrastruktur effizient und effektiv im Rahmen eines Erhaltungsmanagements eingesetzt werden. Der hier vorgestellte Ansatz zur Ermittlung des grundsätzlichen Verstärkungsbedarfs von Massivbrücken liefert eine weitere Komponente für die Entscheidungsfindung, welche Brückenkategorien einer Verstärkung bedürfen und welche Brücken hinsichtlich einer Verstärkung als eher unkritisch angesehen werden können. Die Ermittlung erfolgt dabei auf der Grundlage von Methoden der Risikobewertung und auf der Basis von realen Schadensdaten an Überbauten von etwa 1.240 Massivbrücken im Zuge der Bundesfernstraßen. Die Risikobewertung erfolgte zum einen anhand von Ausmaß-Häufigkeits-Diagrammen unter Berücksichtigung von Risikomatrizen, zum anderen anhand von Risikozahlen, jeweils getrennt für die Bewertungsmerkmale der Standsicherheit und der Dauerhaftigkeit.

An approach to evaluate the strengthening requirement of concrete bridges - Evaluation of structural and damage data using methods of the risk assessment
Due to the condition of the bridges and the constantly increasing traffic load, there is an enormous need for bridge strengthening relevant to bearing capacity in addition to the replacement construction. Therefore, the available financial resources for the maintenance of the bridge stock and for the maintenance of a functioning infrastructure must be used efficiently and effectively within the maintenance management. The presented approach to determine the basic strengthening requirement of concrete bridges provides a further feature for the decision-making which bridge categories require a strengthening and which bridges can be considered as rather uncritical with regard to a strengthening. The determination is made on the basis of risk assessment methods and on the basis of real damage data on superstructures of about 1,240 concrete bridges in the course of federal trunk roads. The risk assessment was carried out on the one hand by using level-frequency diagrams, considering the risk matrices, and on the other hand by using risk numbers, each separately for the assessment attribute of stability and durability.

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Mucha, Rainer; Welsch, Torsten; Schnellenbach-Held, MartinaExperimentelle Untersuchungen zu lochrandgestützten Flachdecken mit DurchstanzbewehrungBeton- und Stahlbetonbau4/2020290-299Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahres gewidmet
Zur Vermeidung eines Durchstanzversagens konventionell gelagerter Flachdecken wurden in den vergangenen Jahrzehnten auf Grundlage umfangreicher experimenteller Untersuchungen verschiedene Bemessungskonzepte erarbeitet und in Regelwerken verankert. Flachdecken mit einer Lochrandstützung und der damit verbundenen reduzierten Lasteinleitungsfläche fanden in diesen Bemessungskonzepten bislang keine Berücksichtigung. Vorangegangene experimentelle und numerische Untersuchungen zeigten das unterschiedliche Tragverhalten von Vollplatten und lochrandgestützten Platten. Es wurde festgestellt, dass infolge dieser Unterschiede im Rahmen der normativen Nachweisführung die Durchstanztragfähigkeit in Abhängigkeit von der konstruktiven Durchbildung der Anschlussstelle Stütze-Flachdecke überschätzt werden kann. Aus den Untersuchungsergebnissen resultierte die Fragestellung, welche traglaststeigernde Wirkung durch den Einbau von Durchstanzbewehrung bei lochrandgestützten Platten mit kleiner Lasteinleitungsfläche erzielt werden kann. Zur Untersuchung dieser Frage wurde anknüpfend an die vorangegangenen Versuche an einem Plattenausschnitt mit einer Durchstanzbewehrung aus Dübelleisten ein Tastversuch durchgeführt. Nachfolgend wird über die Ergebnisse dieses Versuchs berichtet und ein Vergleich mit den Resultaten der vorangegangenen Untersuchungen vorgenommen.

Experimental investigation on a hole edge supported slab with punching shear reinforcement
In order to prevent the punching of conventional flat slabs, various design concepts resting upon numerous experiments have been developed and enshrined in design codes. Hole edge supported flat slabs with a small load application area have not been considered in these design codes. Previous experimental and numerical investigations showed the different load bearing behavior of conventional flat slabs and hole edge supported flat slabs with a small load application area. It was found that, resulting from these differences and depending on the kind of hole edge support, the punching shear capacity of hole edge supported flat slabs is possibly overestimated when using existing design codes. Linked to this the question raised how the use of punching shear reinforcement will lead to an increased punching shear capacity of hole edge supported slabs. In order to answer this question, a tentative test analogous to previous experiments was carried out on a flat slab specimen with punching shear reinforcement in the form of stud rails. In the following, the results of this test are reported and compared to the findings of the previous investigations.

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Zahn, Franz A.; Gritsch, SimonAussteifung von Gebäuden - Einfluss der Modellierung des Kellergeschosses auf die Schnittkräfte und Verformungen von aussteifenden StahlbetonwändenBeton- und Stahlbetonbau4/2020300-311Aufsätze

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird der Einfluss der Modellierung des Kellergeschosses auf die Querkraft und die Verformungen von im Kellergeschoss eingespannten Stahlbeton-Aussteifungswänden untersucht. Der Querkraftverlauf der Wand und die Verschiebung am Kopf der Wand werden mit den entsprechenden, am vereinfachten Kragwandmodell ermittelten Werten verglichen, bei dem die Wand auf Höhe der Kellerdecke voll eingespannt ist und die Weiterleitung der Schnittkräfte im Kellergeschoss nicht näher betrachtet wird. Für die Berücksichtigung des Kellergeschosses wird zunächst eine gelenkige Festhaltung durch die Kellerdecke und die Bodenplatte betrachtet, wodurch sich eine unrealistisch große Wandquerkraft im Kellergeschoss ergibt. Danach wird ein verfeinertes Modell mit Teileinspannung in der Bodenplatte und nachgiebiger Halterung durch die Kellerdecke untersucht. Es werden Empfehlungswerte für die Federkonstante der Drehfeder auf Höhe der Bodenplatte und der horizontalen Translationsfeder auf Höhe der Kellerdecke angegeben, die in der Praxis Anwendung finden können. Es wird besonders der Frage nachgegangen, welche Einflüsse die Berücksichtigung des Kellergeschosses bei der Erdbebenbemessung der Aussteifungswände hat. Dabei wird einerseits die Systemsteifigkeit, von der die Erdbebenersatzlasten abhängen, und andererseits die mögliche Verschiebungsduktilität, von der der mögliche Verhaltensbeiwert q abhängt, betrachtet.

Lateral Bracing of Buildings with a Basement - Influence on the Stress Resultants and Deformations of Reinforced Concrete Bracing Walls when including the Basement in the Mechanical Model
This paper presents an investigation of the influence on the shear force distribution and on the displacements of reinforced concrete bracing walls continuous through a basement, when modelling these walls. The shear forces and displacements are compared with those obtained when simplifying the wall by a cantilever with full fixity at the top of the basement, ignoring the transfer of shear force and bending moment into the basement. First, the influence of the basement is modelled by hinged connections between the wall and the base slab and the floor diaphragm above the basement, respectively. This will result in an unrealistically large wall shear force in the basement. Then, the flexural restraint of the wall by the base plate, and the lateral compliance of the floor diaphragm are modelled by a rotational spring and a lateral spring at those levels. Recommendations are given for reasonable values of the spring constants for practical design purposes. Special attention is given to the way in which including the basement in the mechanical model of such walls will influence aspects of their seismic design. Such aspects are the rigidity of the bracing system which influences the lateral earthquake loads, and the displacement ductility factor which influences the maximum admissible behaviour factor q.

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Fingerloos, Frank; Gehlen, ChristophWas bedeutet die "geplante Nutzungsdauer" im Konzept der Dauerhaftigkeitsbemessung bei Parkbauten?Beton- und Stahlbetonbau4/2020312-323Berichte

Kurzfassung

Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und der Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken werden seit einigen Jahren im Rahmen von nationalen und internationalen Forschungsarbeiten leistungsbezogene (“performancebasierte”) Konzepte zur differenzierteren Abschätzung des Bauteilwiderstands (Betondichtheit und Betondeckung) unter verschiedenen Umgebungsbedingungen entwickelt und auch schon in einzelnen Bauprojekten erprobt. In diesem Beitrag geht es darum, auf den aktuellen Stand der Wissenschaft - z. T. auch Stand der Technik - einzugehen und auf Chancen und Risiken bei der Anwendung leistungsbezogener Dauerhaftigkeitskonzepte aufmerksam zu machen. Beispielhaft werden die deskriptiven Festlegungen nach aktuellem Stand der Normung in Deutschland und die leistungsbezogene Festlegung des Bauteilwiderstands am Beispiel der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion (XD-Exposition) gegenübergestellt und detailliert erläutert.
Darüber hinaus wird der aktuelle Wissensstand zur Korrosionsintensität von Betonstahlbewehrung in Rissen zusammengefasst, in die über maximal eine Wintersaison Chloride aus Tausalz eingedrungen sind. Diese Frage ist essenziell für die Stahlbetonbauweisen in Parkbauten mit und ohne Oberflächenschutzsystemen und wurde auch im DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” aufgegriffen.

What means “Design Service Life” in the durability concept of car parks?
For years national and international research works on performance-based durability design concepts have been performed to improve economy and durability of concrete structures with a differentiated estimation of member resistance (solidity and cover of concrete) under different environmental conditions. First concepts already have been tested on specific projects.
The present state of science - partly state of the art - and the chances and risks by using performance-based durability design concepts are presented in this article. As an example the descriptive requirements according to the present German standards and the performance based design of the resistance against chloride induced corrosion (XD-exposition) are compared and explained in detail.
Furthermore the present knowledge of the corrosion intensity of reinforcing steel in cracks is summarised, in which chlorides were penetrated during one winter saison. This question is essential for reinforced concrete structures in car parks with and without surface protection systems. This is also a topic in the DBV-Guide-to-Good-Practice “Multi-storey and Underground Car Parks”.

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Stracke, Julia; Kepplin, RagnaDer BIM-Prozess in der TragwerksplanungBeton- und Stahlbetonbau4/2020324-331Berichte

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Held zur Vollendung des 60. Lebensjahrs gewidmet
Im Zusammenhang mit der fortschreitenden Einführung von Building Information Modeling (BIM) in Deutschland werden im vorliegenden Beitrag die Auswirkungen auf die Arbeitsprozesse in der Tragwerksplanung untersucht. Die Planungsschritte, wie aus der HOAI bekannt, können den Abläufen bei BIM-Projekten zugeordnet und durch zusätzliche Leistungen ergänzt werden. Es zeigt sich aber eine Verschiebung des Aufwands in die frühen Leistungsphasen. Inwieweit sich für den Tragwerksplaner durch die BIM-Methode ein Mehraufwand oder ein Mehrwert ergibt, hängt im Wesentlichen vom Beauftragungsumfang, von der eingesetzten Software und von der Kompatibilität der Schnittstellen ab. Des Weiteren wird untersucht, welchen Einfluss BIM auf die statische Berechnung selbst hat. Das Vorhandensein eines 3D-Fachmodells der Tragwerksplanung führt häufig zu der Erwartung, dass die statische Berechnung auf Basis dieses Modells ebenfalls als 3D-Statik durchgeführt wird. Dies ist aber im Zusammenhang mit BIM nicht zwingend erforderlich. Eine 2D-Positionsstatik lässt sich gleichermaßen gut in den BIM-Prozess integrieren. Ob eine 2D- oder eine 3D-Statik gewählt wird, muss der Tragwerksplaner unabhängig von BIM vielmehr in Abhängigkeit vom individuellen Projekt und von der damit verbundenen Bemessungsaufgabe entscheiden.

The BIM-method applied to the engineering structure process
In the context of the progressive implementation of Building Information Modeling (BIM) in Germany, the present contribution analyses the effects on the processes in the engineering structure planning. The planning steps according to HOAI can be assigned to the processes in BIM projects and supplemented by additional services. However, it shows a shift of effort in the early stages of work. The extent to which the BIM method adds extra work or added value to the structural engineer depends largely on the scope of the assignment, the software used and the compatibility of the interfaces. Furthermore, it is examined which influence BIM has on the static calculation itself. The presence of a 3D model of the structural design often leads to the expectation that the structural analyses based on this model will also be performed as 3D-analyses. However, this is not absolutely necessary in connection with BIM. A 2D calculation can be integrated equally well into the BIM process. The choice between 2D and 3D structural analyses depends on project features and the associated design task, but not on using of the BIM method.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 4/2020Beton- und Stahlbetonbau4/2020333-338Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Persönliches:
Zum 75. Geburtstag von Herrn Ministerialrat a.D. Dipl.-Ing. Joachim Naumann

Nachrichten:
Umwelttechnologiemesse IFAT in München: Für noch mehr Kreislaufwirtschaft im Bausektor
Die besten Arbeiten aus dem Wettbewerb “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft” stehen fest!
Projektmanagement und Gebäudebetrieb mit BIM
Neuauflage von FBS-Fachinformationen: FBS überarbeitet Richtlinien zum Einbau und zur Dichtheitsprüfung grundlegend

Firmen und Verbände:
Informationen aus erster Hand zu einem immer wichtiger werdenden Bereich der Bauwirtschaft

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau4/2020339-340Veranstaltungskalender

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Titelbild: Stahlbau 4/2020Stahlbau4/2020Titelbild

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Zum Titelbild:
Direkt am Salzburger Kurgarten gelegen, wurde der Neubau des Badehauses Paracelsus als begehbare Erweiterung des Parks geplant. Verantwortlich zeichnet dafür das Wiener Architekturbüro “BERGER + PARKKINEN”. Zur Realisierung der ausgefallenen Optik - mit viel Schwung und Leichtigkeit, war eine sehr spezifische Kombination aus Stahl und Beton erforderlich, die sich in den Stahlverbunddecken SUPERHOLORIB® der Montana Bausysteme AG fand. Das System vereint die Eigenschaften von Stahl und Beton in perfekter Weise, und: die Elemente sind zudem sehr flexibel und konnten einfach und ohne großen Aufwand vor Ort zugeschnitten werden. Die teilweise verschachtelten und gewölbten Dachflächen des neuen Paracelsusgebäudes waren so wie geplant umsetzbar. (Foto: montana)

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Inhalt: Stahlbau 4/2020Stahlbau4/2020Inhalt

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Nachhaltigkeit im Stahlbau 2020Stahlbau4/20201-36Sonderheft

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Ummenhofer, ThomasVerbindungen machen aus Bauteilen TragwerkeStahlbau4/2020303Editorials

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Kalkowsky, Florian; Glienke, Ralf; Blunk, Christoph; Dörre, Maik; Henkel, Knuth-MichaelZur Bemessung von Scher-/Lochleibungsverbindungen mit Blindnieten im StahlbauStahlbau4/2020304-325Aufsätze

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Mit der Entwicklung von Blindnieten mit Nenndurchmessern d > 6,4 mm ist eine steigende Tendenz der Anwendung im Stahlbau zu erkennen. Gründe für die verbreiterte Anwendung lassen sich vor allem in den Vorteilen gegenüber den klassischen Fügeverfahren finden. Blindniete werden überall dort eingesetzt, wo bspw. das Schweißen oder Schrauben technologisch oder konstruktiv bedingt nicht eingesetzt werden kann oder unwirtschaftlich ist. Bislang existieren seitens der Bemessung und Ausführung von Stahlbauten gemäß DIN EN 1993-1-8 bzw. DIN EN 1993-1-9 sowie DIN EN 1090-2 für Blindnietverbindungen keine allgemeingültigen normativen Vorgaben, sodass auf bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise (ETA, abZ/aBG, ZiE) zurückgegriffen werden muss.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse aus systematischen Untersuchungen zur Scher-/Lochleibungstragfähigkeit und zur Schwingfestigkeit von Blindnieten und den damit hergestellten Verbindungen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen war die Erweiterung der im Stahlbau bestehenden Bemessungs- und Ausführungsregeln nach der Normenreihe DIN EN 1993 bzw. DIN EN 1090 für Blindnietverbindungen, um zukünftig einen rein rechnerischen Nachweis gegen Querkraftbeanspruchung zu erlauben. Des Weiteren galt es, allgemeingültige Kerbfallklassen gemäß der DIN EN 1993-1-9 für die verschiedenen Blindniettypen und damit hergestellten Verbindungen zu definieren, um so auch den Ermüdungsnachweis nach dem Vorbild des Eurocode 3 zu ermöglichen.

Design and execution of bearing type shear connections with blind rivets in steel construction
With the development of blind rivets with a nominal diameter of d > 6.4 mm accompanies with an increasing tendency for use in steel construction. Reasons for the extended application are mainly the advantages over the classic joining technologies. Blind rivets are used wherever classic joining technologies, such as welding or screwing are not applicable or uneconomical for technological or structural reasons. Unfortunately, there are no adequate normative guidelines for the design and execution of blind rivet connections in accordance with DIN EN 1993-1-8, DIN EN 1993-1-9 and DIN EN 1090-2. Because of this approvals (ETA, abZ/aBG, ZiE) must be used for applications regulated by the building authorities.
In this article, the results of systematic investigations on the shear bearing resistance and the fatigue strength of blind rivets and blind rivet connections are presented. The aim of the investigations was to extend the existing design and execution rules in steel construction according to the DIN EN 1993 and DIN EN 1090 to blind rivet connections in order to allow a purely analytical proof of bearing type connections in future. Furthermore, it was a matter to define detail categories in accordance with DIN EN 1993-1-9 for the different types of blind rivets and connection with blind rivets, in order to enable the fatigue strength verification based on the model of Eurocode 3.

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Stahlbau Quiz: Lernen & Bücher gewinnenStahlbau4/2020325Stahlbau Quiz

Kurzfassung

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Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Afzali, Nariman; Abraham, ChristophVorgespannte Schraubverbindungen aus nichtrostendem StahlStahlbau4/2020326-338Aufsätze

Kurzfassung

Die Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090-2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399-1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die “Bolt Tightening Qualification Procedure” (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt-Richtlinie 024 gegeben.

Preloaded bolted connections made of stainless steel
The application of preloaded bolted connections made of stainless steel is demanded in reasons of serviceability or ultimate limit state, e. g. when used in particularly corrosive environments or in stainless steel structures. However, based on EN 1090-2 the use of bolting assemblies made of stainless steel is restricted to non-preloaded bolted connections for several reasons. Resentment still exists against the application of stainless steel bolting assemblies in preloaded connections due to the expected high preload losses and the problem of cold welding (“seizure”). In addition, there are currently no bolting assemblies available on the market comparable to the DIN EN 14399 standards, which are tested by the manufacturer for suitability for preloading including the application of a calibrated lubrication. The main product standard for high-strength structural bolting assemblies for preloading of bolted connections in steel structures, EN 14399-1, is also limited to the application of bolts made of carbon steel, so that the use is also restricted there. Consequently, procedure tests must be carried out for every application scenario. The presented contribution shall give an insight into the possibilities of the application of stainless steel in preloaded bolted connections in general, and in slip-resistant connections in particular. In addition, assistance and guidance for the approach within a procedure test is given by the “Bolt Tightening Qualification Procedure (BTQP)” as a supplement to the regulations of the DASt-Guideline 024.

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Stahlbau Quiz: Lernen & Bücher gewinnenStahlbau4/2020338Stahlbau Quiz

Kurzfassung

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Kuhlmann, Ulrike; Bove, Simon; Dürr, André; Roth, Jakob; Steinhausen, Ralf; Pientschke, Christoph; Kiel, MarioErmüdung geschweißter K-Knoten aus Rundhohlprofilen - normengerechte Nachweise und SchweißnahtqualitätStahlbau4/2020339-356Aufsätze

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Im Stahl- und Verbundbrückenbau, aber auch in der Anlagentechnik, bei Kranen oder im Offshore-Bereich unterliegen Fachwerke aus Rundhohlprofilen mit geschweißten K-Knoten und dickwandigen Gurten hoher Ermüdungsbeanspruchung. Für die Ermüdungsnachweise dieser Knoten fehlen bisher jedoch normative Regelungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des FOSTA-Forschungsvorhabens P1163, das sich deshalb mit diesem Thema beschäftigt hat. Zwei wichtige Aspekte der jüngst abgeschlossenen Untersuchungen waren die Aufbereitung und Erweiterung normengerechter Nachweise auch für einen größeren Anwendungsbereich von Hohlprofilen mit d > 500 mm und die Entwicklung von praxisnahen Empfehlungen zur Ausführung und Qualitätssicherung der Schweißnahtgeometrie. Hierzu wurden Ermüdungsversuche an großformatigen Hohlprofilknoten ( 660 mm × 60 mm Gurte) und an K-Knoten mit planmäßig eingebrachten Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie unterschiedlichen Nahtformen durchgeführt. Begleitet wurden diese Untersuchungen durch gezielte Ultraschallprüfungen mit Phased-Array, die auch zur Entwicklung einer Prüfmethodik für die komplexe Schweißnahtgeometrie herangezogen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde schließlich ein Vorschlag für eine DASt-Richtlinie erarbeitet, um die Ausführung von Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten in der Praxis zu fördern und einen Beitrag für die bauaufsichtliche Akzeptanz dieser Bauweise zu leisten.

Fatigue of welded tubular K-joints made of circular hollow sections - standard-compliant design and weld quality
In steel and composite bridges, in industry structures, cranes or in the offshore industry trusses of circular hollow sections (CHS) with welded tubular K-joints and thick-walled chords are subject to high fatigue loading. However, normative regulations have been lacking so far for a fatigue verification of these joints. This paper summarises the results of the FOSTA research project P1163 dealing with this topic. Two important aspects of the investigations were the extension of the application range to large-sized CHS (d > 500 mm) and the development of practice-oriented recommendations for fabrication and quality assurance of weld geometries. For this purpose, fatigue tests were conducted on large-sized CHS-joints (chord dimensions 660 mm × 60 mm) and on K-joints with specified weld root opening size and weld shape. These studies were accompanied by systematic ultrasonic tests with phased-array which also were used for the development of an inspection method for these complex weld geometries. Based on the results, a proposal for a DASt-Guideline was finally elaborated to promote the acceptance of trusses made of CHS with thick-walled chords in practice and also to take a first step towards standardization.

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Sieber, Lars; Flederer, Holger; Kilian, AndréDas Schweißen alter Flussstähle - Eine Option für die Instandsetzung bestehender TragwerkeStahlbau4/2020357-371Aufsätze

Kurzfassung

Im Zuge der Instandsetzung oder Verstärkung von Bestandstragwerken aus Flussstahl stellt üblicherweise Schrauben oder Nieten das bevorzugte Fügeverfahren dar. In vielen Fällen ist es jedoch konstruktionsbedingt günstiger, auf Schweißen als Fügeverfahren zurückzugreifen. Aufgrund der speziellen Eigenschaften alter Flussstähle sind bei Schweißungen besondere Problemstellungen zu beachten. Die Schweißeignung von Flussstählen wird durch ihre inhomogene Gefügestruktur mit stark streuender chemischer Zusammensetzung, Verunreinigungen und Einschlüssen, Seigerungen sowie durch ihre eingeschränkte Werkstoffzähigkeit beeinträchtigt.
Im Rahmen von Forschungsvorhaben an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Dresden wurden schweißtechnisch gesicherte Grundlagen für das Schweißen alter Flussstähle erarbeitet, die sowohl die Erprobung verschiedener Schweißzusatzwerkstoffe und -verfahren als auch die zielgerichtete Steuerung der Verfahrensparameter umfassen. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die Ergebnisse der umfangreichen experimentellen und analytischen Untersuchungen zur Schweißeignung von alten Flussstählen vorgestellt. Abschließend wird über erste praktische Anwendungen der Erkenntnisse bei der Sanierung zweier Stahlbrücken berichtet.

Welding old mild steels - an option for the repair of existing structures
When repairing or reinforcing existing structures made of mild steel, bolting or riveting are usually the preferred joining methods. In many cases, however, it is more favourable to use welding as the joining method for design reasons. Due to the special properties of old mild steels, particular problems have to be taken into account when welding. The weldability of mild steels is impaired by their inhomogeneous microstructure with strongly scattering chemical composition, impurities and inclusions, segregations and by their limited material toughness.
In the context of research projects at the Dresden University of Applied Sciences, proven principles for welding old mild steels have been developed, which include the testing of various welding filler materials and processes as well as the purposeful control of the process parameters. The following publication presents the results of the extensive experimental and analytical investigations into the weldability of old mild steels. Finally, first practical applications of the findings are reported on the rehabilitation of two steel bridges.

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Stahlbau Quiz: Lernen & Bücher gewinnenStahlbau4/2020371Stahlbau Quiz

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Unterweger, Harald; Kugler, PaulAnwendung des Struktur- und Kerbspannungskonzepts in der Praxis - Hinweise und Erfahrungen für QuersteifenanschlussdetailsStahlbau4/2020372-386Aufsätze

Kurzfassung

Im traditionellen Stahlbau (Brücken-, Kranbau) werden Ermüdungsnachweise sowie Nachweise der Restlebensdauer von Bestandstragwerken meist auf Basis des Nennspannungskonzepts durchgeführt. Die in anderen Fachbereichen bereits etablierten alternativen Vorgehensweisen nach dem Struktur- und Kerbspannungskonzept sind durch die Weiterentwicklung der numerischen Berechnungsmöglichkeiten bereits allgemein verfügbar.
Insbesondere bei Bestandstragwerken erhofft man sich durch die Anwendung dieser numerischen Verfahren eine zutreffendere Beurteilung am maßgebenden Konstruktionsdetail und damit verbunden eine Verlängerung der rechnerischen Restlebensdauer. Bei Brücken zeigt sich, dass häufig der Quersteifenanschluss bei Fahrbahnträgern das maßgebende Konstruktionsdetail darstellt und die Restlebensdauer bestimmt. Dieser Beitrag konzentriert sich daher gezielt auf dieses Quersteifenanschlussdetail. Für ein repräsentatives Anwendungsbeispiel werden die Ergebnisse nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept, auf Basis der Ermüdungsfestigkeiten aktueller Normenwerke (Eurocode, IIW), gegenübergestellt und durch Variation der Geometrieparameter die Einflüsse von Flansch- und Steifendicke aufgezeigt.
Es erfolgen praktische Hinweise zur zutreffenden FE-Modellierung und Spannungsberechnung sowie Vorschläge für zusätzliche notwendige Anpassungsfaktoren des Strukturspannungskonzepts, um bei Variation der Flanschdicke ähnliche Ergebnisse wie nach dem Kerbspannungskonzept zu erhalten.

Application of geometrical stress and effective notch stress method in practice - instruction and experience for transverse stiffener attachment
In general, for steel structures (bridges, crane runway girders) the fatigue verification and calculation of the remaining fatigue life is based on the nominal stress approach. Alternative numerical methods, considering the local stress field at the relevant notch of the detail, are currently available in other fields (mechanical engineering, off shore). They are increasing attractive also in civil engineering, due to forthcoming FEM-software packages and further code developments. In particular, for existing structures the application of numerical methods should improve the fatigue verification, due to consideration of the calculated local stress fields, and should increase the potential remaining fatigue life. For existing bridges, often the transverse stiffener attachment at girders of the carriageway is the decisive detail for the remaining fatigue life of the bridge. This paper therefore focuses on this detail. Based on a representative detail the results of nominal stress, geometrical stress and effective notch stress method are compared against each other. Based on modifications of the detail geometry, the effects of the thicknesses of flange and stiffener on the results are presented. Recommendations for accurate FE-models are given.
Finally, a new modification factor is suggested, in order to get similar results for geometrical stress and effective notch stress method, if the flange thickness is varied.

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