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Author(s)TitleJournalIssuePageCategory
Sobek, Werner; Binz, Hansgeorg; Flaig, Christine; Crostack, Alexander; Herrmann, Thorsten; Haase, Walter; Roth, DanielSicherheitsuntersuchungen eines adaptiven Schalentragwerks - Teil 2: Anwendung der Fehlerbaumanalyse sowie der Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyseStahlbau6/2016380-386Fachthemen

Abstract

Aktive Komponenten sind im Bauwesen bislang kein Bestandteil von Sicherheitskonzepten. Zur Realisierung ultraleichter Strukturen sind aktive Komponenten jedoch unerlässlich. In das Sicherheitskonzept des Ultraleichtbaus müssen deshalb spezielle Aspekte wie Ausfallsicherheit und Notbetrieb aufgenommen werden. Der vorliegende Artikel beschreibt die Bedeutung aktiver Komponenten am Beispiel eines adaptiven Schalentragwerks. Dieses wurde von der durch die DFG geförderten Forschergruppe 981 entwickelt. Der Artikel widmet sich hierbei insbesondere der Frage, ob und wie sich bestehende Sicherheitskonzepte aus anderen Disziplinen an die Anforderungen des Ultraleichtbaus anpassen lassen. Hierzu werden die Methoden Fehlerbaumanalyse (FTA) sowie Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) vorgestellt. Der erste Teil dieses Aufsatzes erschien in Ausgabe 3/2016. Er widmet sich den theoretischen Inhalten der Sicherheitsuntersuchungen und beschreibt den von der Forschergruppe 981 entwickelten Demonstrator inklusive der neuartigen Konstruktionselemente. Der hier vorliegende zweite Teil des Aufsatzes stellt die praktische Umsetzung der im ersten Teil entwickelten theoretischen Erkenntnisse vor.

Safety investigations of an adaptive shell structure - Part 2: Usage of the fault tree analysis and the failure mode and effects analysis.
Until now, safety concepts of the construction industry do not consider the use of active components. However, such components are an essential part of ultralightweight structures. Therefore, special aspects of active components, such as safeguarding against failure and emergency operation mode, have to be included in the safety concept of ultralightweight structures. The present article describes the use of active components using the example of an adaptive shell structure. This shell structure was developed by research unit 981, a research unit funded by DFG (German Research Foundation). The article also proposes an adaptation of existing safety concepts by using approaches from other disciplines. Furthermore, the methods fault tree analysis (FTA) and failure mode and effects analysis (FMEA) are presented. Part 1 of the paper (published in issue 3/2016) describes theoretical investigations on safety concepts, the adaptive shell structure and the design elements, developed in the framework of the research unit. Part 2 (published in this issue) will provide the results of a practical application of the methods described in the first part.

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Neue Kattwykbr√ľcke f√ľr HamburgStahlbau6/2016386Aktuell

Abstract

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Seeßelberg, ChristophUmnutzung von Bestandskranbahnen (Teil 1)Stahlbau6/2016387-394Fachthemen

Abstract

Bestehende Kranbahnen für eine zukünftige andere Nutzung zu ertüchtigen ist eine Aufgabe, der sich Tragwerksplaner oft stellen müssen. Nach der Feststellung des Zustands der Kranbahn kann entschieden werden, ob ihrem Austausch gegenüber ihrer Instandsetzung und Weiternutzung der Vorzug zu geben ist. In diesem ersten Teil des Beitrages wird eine Vielzahl von Optionen vorgestellt, die geeignet sein könnten, die Voraussetzungen für eine Weiternutzung der Kranbahn zu schaffen. Die Querschnittsverstärkung ist eine naheliegende, aber sicherlich nicht die einzige und oft auch nicht die beste Lösung. Bauliche Veränderungen und/oder lastmindernde Steuerungen des Krans können in vielen Fällen eine Weiternutzung der gegebenenfalls instandgesetzten aber unveränderten Kranbahn ermöglichen.
In einem zweiten Teil des Beitrages steht die Ermüdungssicherheit im Fokus. Bei ermüdungsmäßig schwer beanspruchten Kranbahnträgern kann das Werkstoffgefüge durch frühere Beanspruchungen bereits vorgeschädigt sein, selbst wenn keine Risse erkennbar sind. Es werden Wege aufgezeigt, wie sich eine Schadenssummation aus vergangener und zukünftiger Nutzung durchführen lässt, um die noch verfügbare Lebensdauer der Kranbahn abzuschätzen. Die Annahmen über die Schwere des Kranbetriebs, die in der Planungsphase einer Kranbahn zu treffen sind, erweisen sich im Nachhinein manchmal als zu ungünstig. Dann kann eine Neueinstufung der Kranbahn in eine andere Beanspruchungsklasse (BK) angemessen sein. Eine niedrigere BK bedeutet für eine Bestandskonstruktion eine längere Nutzungsdauer.

New usage of existing crane runways.
Strengthening of existing crane runways for future use is a common problem to be solved by structural engineers. After determination of their technical condition it has to be decided whether replacement of the crane runway is necessary or repair and further usage of the girder are possible. In the first part of the article a wide range of options is presented, that might be capable of creating conditions for the further use of the crane runway. To increase the cross section of the crane runway is an obvious way, but not the only one and in some cases not even the best. To enable a further usage of the crane runway, some details of the crane design can be changed or electronically the way the crane rolls and handles payloads.
The second part of the article focusses on the fatigue strength of crane runways. The material structure of crane runways with heavy fatigue loading may be pre-damaged due to the previous usage even if there are no cracks detected. Possibilities are shown on how to combine the fatigue damage caused by previous and further use to estimate the remaining life of the crane runway. In retrospect the assumptions concerning the severity of the fatigue loading, which have to be made during the planning process of the crane runway, sometimes turn out as to be too unfavourable. In those cases, a reclassification of the crane fatigue loading can be possible. A lower classification of the crane causes a longer period of use.

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Lang, Robert; Lener, GerhardSchweißnahtbewertung basierend auf 3D-Laserscanning - Praktische Anwendung eines mobilen Laserscansystems zur Oberflächenbewertung von Schweißnähten - Teil 2Stahlbau6/2016395-408Fachthemen

Abstract

Die Sichtprüfung von Schweißnähten ist die einfachste und am häufigsten durchgeführte Art der Schweißnahtprüfung. Neben laufenden Soll-Kontrollen durch das Schweißpersonal während der Fertigung ist für alle Ausführungsklassen abschließend eine vollumfängliche Sichtprüfung nach EN 1990-2 [1] durchzuführen. Dabei können direkte und indirekte Prüfmethoden angewendet werden, zu denen auch die Geometrieerfassung durch Laserscanning zu zählen ist. In diesem zweiten Teil des Beitrages wird die Anwendung eines mobilen Laserscansystems für den klassifizierenden Vergleich zur rein rechnerischen Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit erläutert (Teil 1 s. Stahlbau, H. 5, S. 336-343).

Assessment of welds based on 3D laser scanning. Practical application of a mobile laser scan system for the surface assessment of welds - Part 2.
The visual examination of welds is a simple and frequently used method for weld inspections. Besides the comparison between a target and performance state executed by the technical staff during the production process, a final visual inspection of the welds for all execution classes is demanded by EN 1990-2 [1]. According to this standard, direct or indirect methods can be applied. An example for an indirect method is the scanning of the real geometry of the weld using laser scan technology. In this second part of this article the application of a mobile laser scan system is used as a base to quantify and compare the fatigue limits of scanned specimens with numerical methods only.

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Legierungen werden fest und formbarStahlbau6/2016408Aus der Forschung

Abstract

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Saal, Helmut; Misiek, Thomas; H√∂glund, TorstenErmittlung der Vorkr√ľmmungen e0 f√ľr die Berechnung von Aluminiumtragwerken nach DIN EN 1999-1-1 nach Theorie II. Ordnung Herrn o. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Walter Wunderlich zur Vollendung seines 85. Lebensjahres gewidmetStahlbau6/2016409-417Fachthemen

Abstract

Für den Tragfähigkeitsnachweis nach Theorie II. Ordnung wird der Stich e0 der Vorkrümmungen der Einzelstäbe benötigt. In dem Nationalen Anhang DIN EN 1999-1-1/NA/A1 wird als NDP zu 5.3.2(3) beschrieben, wie dieser ermittelt werden darf. Es werden die Gleichungen für die auf die Stablänge L bezogene Vorkrümmung e0/L für sechs verschiede Querschnittsformen, die ein breites Spektrum abdecken, für lineare Interaktionsbeziehungen sowie für nichtlineare Interaktionsbeziehungen hergeleitet. Die hergeleiteten Gleichungen stellen e0/L als Funktion von Faktoren dar, von denen der erste den Querschnitt, der zweite die Streckgrenze fo und der dritte die bezogene Schlankheit, Knickklasse und Interaktionsbeziehung erfasst. Die numerische Auswertung dieser Gleichungen ergibt ungünstigste Grenzwerte von e0/L, die aber angesichts des großen Spektrums der Parameter im Allgemeinen so weit auf der sicheren Seite liegen, dass die Anwendung der zugrunde liegenden Gleichungen empfohlen wird. Für Stäbe mit über den Querschnitt infolge WEZ veränderlicher Streckgrenze fo werden die Berechnungsmöglichkeiten am Beispiel eines dünnwandigen Kreisrohres dargestellt.

Determination of initial bow imperfections e0 for second-order analysis of aluminum structures according to EN 1999-1-1.
The initial bow imperfection e0 is required if structures are designed with the internal forces and moments from second-order analysis. The National Annex DIN EN 1999-1-1/NA/A1 as a NDP to 5.3.2(3) of DIN EN 1999-1-1 describes how e0 may be calculated. Based on this, formulae are derived for calculating the relative initial bow imperfections e0/L for six very different types of cross sections which cover a very wide range. Linear as well as nonlinear M-N-interaction relations are used depending on the type of cross section. These formulae describe e0/L as product of functions of which the first depends on the cross section, the second on the proof strength fo and the third on relative slenderness, buckling class and interaction relation. The numerical evaluation of these formulae gives conservative limit values for e0/L. However, due to the wide range of the parameters these values will in general be that far on the safe side that the application of the formula with the relevant parameters is recommended. For members where fo due to the HAZ is variable over the cross section a linear and alternatively a nonlinear interaction relation may be used as safe approximation. This is demonstrated with a thin-walled circular tube.

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F√∂rderpreis der Gesellschaft f√ľr Bautechnikgeschichte ausgeschriebenStahlbau6/2016417Aktuell

Abstract

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Stranghöner, Natalie; Jungbluth, DominikVerschraubung von aufgeschweißten Gewindebolzen nach Merkblatt DVS 0904Stahlbau6/2016418-428Fachthemen

Abstract

Beim Lichtbogenbolzenschweißen wird ein stiftförmiges Verbindungselement mit oder ohne Gewinde mittels eines Lichtbogens mit einem Bauteil verbunden. Verwendet werden in der Regel Verbindungsmittel wie Stifte, Buchsen und Bolzen mit Gewinde. Während des Schweißprozesses wird ein Lichtbogen an der Stirnfläche des zu verschweißenden Bolzens gezündet, wodurch sowohl die Stirnfläche des Bolzens als auch das Werkstück lokal angeschmolzen und unter einem definierten Anpressdruck zusammengefügt werden. Unterschieden wird zwischen zwei Verfahren der Schweißung, dem Lichtbogenbolzenschweißen mit Hub- oder mit Spitzenzündung.
Das Merkblatt DVS 0904 des Deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS) gibt neben den Regelungen zum Lichtbogenschweißen von metallischen Werkstoffen der DIN EN ISO 14555 weiterführende Hinweise zum Lichtbogenbolzenschweißen für die Praxis. Für das Bolzenschweißen werden unter anderem Anweisungen für die Schweißvorbereitung, die Ausführung und die Prüfung der Bolzenschweißung gegeben. Darüber hinaus liefert das Merkblatt aber auch Angaben zur Montage und damit zur Verschraubung sowie zur Zugprüfung von aufgeschweißten Gewindebolzen. Diese Angaben betreffen das Montagedrehmoment und die resultierende Montagevorspannkraft, die auf Annahmen zu Reibbeiwerten beruhen, welche bisher nicht durch Versuche gestützt wurden. Im Zuge der Überarbeitung des Merkblatts DVS 0904 sollten diese Angaben überprüft und angepasst werden, weshalb experimentelle Untersuchungen an aufgeschweißten Gewindebolzen am Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen durchgeführt wurden. Diese Untersuchungen und deren Ergebnisse werden im vorliegenden Beitrag als Hintergrundinformationen zu den in der überarbeiteten DVS 0904 ausgewiesenen Anziehdrehmomenten dargestellt und erörtert.

Tightening of arc welded studs according to the technical bulletin DVS 0904.
Within the process of arc stud welding, a pen-shaped threaded or non-threaded stud is connected to a steel component. During the process the two components bolt and steel component are locally melted by an arc and then plunched together. The process of arc stud welding can be divided into arc stud welding with a drawn arc or with condenser discharge. The technical bulletin DVS 0904 of the German Welding Society (DVS) gives next to the rules for arc stud welding in EN ISO 14555 further references for arc stud welding in practical use. Beside rules and references for welding preparation, execution and controlling of arc stud welding, DVS 0904 gives further information on tightening and tensile testing of the installed studs. The given tightening torque and bolt force values for different stud diameters and materials are based on assumptions for coefficients of friction, which were not determined by tightening tests. In the frame of the revision of DVS 0904 these assumptions should be checked. For this reason tightening tests were performed at the Institute for Metal and Lightweight Structures of University of Duisburg-Essen. The experimental investigations and their results are presented as background information for the revision of DVS 0904 within this contribution.

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H√∂renbaum, Christoph; Laumann, J√∂rg; Prokop, InesZur Anwendung des Eurocode 3 Teil 1-2 f√ľr die Hei√übemessung und Anregungen f√ľr dessen NovellierungStahlbau6/2016429-434Fachthemen

Abstract

Die Eurocodes werden bis zum Jahr 2020 im Europäischen Komitee für Normung (CEN), Technisches Komitee TC 250, überarbeitet. In Vorbereitung auf die Eurocode-Novellierung haben engagierte Ingenieure im Rahmen der Initiative PraxisRegeln Bau (PRB) die für die praktische Anwendung häufig genutzten Teile des Eurocode 3 untersucht. Mit dem Ziel, die Praxistauglichkeit des Eurocode 3 für die Heißbemessung zu verbessern, wurden die bestehende Norm EN 1993 Teil 1-2 insbesondere in Bezug auf die Anwenderfreundlichkeit analysiert und Vorschläge für die europäische Novellierung erarbeitet. Die Analysen zeigen, dass durch Umstrukturierungen und durch die Einführung von Tabellen die Verständlichkeit und Anwenderfreundlichkeit der Regeln für die Heißbemessung bedeutend erhöht werden können.

On the application of Eurocode 3 Part 1-2 for structural fire design and suggestions for amendment.
The Eurocodes will be revised in the European Committee for Standardization (CEN), Technical Committee (TC) 250, up to 2020. In preparation on the Eurocode amendment engaged engineers have examined the most frequently used parts of Eurocode 3 within the Initiative PraxisRegeln Bau (Practice-oriented Rules in Building Construction - PRB). With the aim to improve the user-friendliness and ease of use of EN 1993-1-2 for structural fire design the existing norm was analysed and proposals were compiled for the European amendment. The analyses show that restructuring and new tables can enhance comprehensibility and ease of use of the rules for structural fire design of steel structures considerably.

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Sicherheit durch unabh√§ngige Pr√ľfungStahlbau6/2016434Aktuell

Abstract

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Biogas-Rohrleitungstrasse - Zeit- und Kostenersparnis durch maßgeschneidertes modulares HalterungssystemStahlbau6/2016435-436Berichte

Abstract

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Dissertationen: Stahlbau 6/2016Stahlbau6/2016437-438Dissertationen

Abstract

Elastic constants of architectural fabrics for design purposes
Beitrag zur Analyse von Sandwichelementen als tragende Bauteile
Probabilistische Betrachtung der Schadensakkumulation für stählerne Schweißverbindungen

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Kurrer, Karl-EugenHartmann, F., Jahn, P.: Statik und Einflussfunktionen - vom modernen Standpunkt aus.Stahlbau6/2016438-439Rezensionen

Abstract

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Möller, EberhardHänsel, J., Haspel, J., Salge, Chr., Wittmann-Englert, K. (Hrsg.): Baumeister - Ingenieure - Gartenarchitekten.Stahlbau6/2016438Rezensionen

Abstract

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Wenzel, FritzZum Tod des Bauforschers Hartwig SchmidtStahlbau6/2016439-440Persönliches

Abstract

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Aktuell: Stahlbau 6/2015Stahlbau6/2016440-442Aktuell

Abstract

20. DASt-Forschungskolloquium 2016 (Christoph Lorenz, Essen) / Lebensraum schaffen mit leichten Systemen aus Stahl / Innovations-Hub “Prävention im Bauwesen”

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Termine: Stahlbau 6/2016Stahlbau6/2016442Termine

Abstract

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Contents: Structural Concrete 6/2016Structural Concrete6/2016Contents

Abstract

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Hawkins, Will J.; Herrmann, Michael; Ibell, Tim J.; Kromoser, Benjamin; Michaelski, Alexander; Orr, John J.; Pedreschi, Remo; Pronk, Arno; Schipper, H. Roel; Shepherd, Paul; Veenendaal, Diederik; Wansdronk, René; West, MarkFlexible formwork technologies - a state of the art reviewStructural Concrete6/2016911-935Technical Papers

Abstract

Concrete is the most widely used construction material. Worldwide consumption of cement, the strength-giving component in concrete, is now estimated to be 4.10 Gt per year, having risen from 2.22 Gt just 10 years ago. This rate of consumption means that cement manufacture alone is estimated to account for 5.2 % of global carbon dioxide emissions.
Concrete offers the opportunity to create structures with almost any geometry economically. Yet its unique fluidity is seldom capitalized upon, with concrete instead being cast in rigid, flat moulds to create non-optimized geometries that result in structures with a high material usage and large carbon footprints. This paper will explore flexible formwork construction technologies that embrace the fluidity of concrete to facilitate the practical construction of concrete structures with complex and efficient geometries.
This paper presents the current state of the art in flexible formwork technology, highlighting practical uses, research challenges and new opportunities.

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Ji í ek, Pavel; Foglar, MarekNumerical analysis of a bridge pier subjected to truck impactStructural Concrete6/2016936-946Technical Papers

Abstract

The impact of heavy trucks on a bridge substructure can lead to progressive collapse of the bridge superstructure, and to disastrous accidents. This type of load should therefore be taken into consideration, especially in the design of motorway bridges. For some structural arrangements, vehicle impact is the decisive loading for the design of the bridge substructure. This paper presents verification of the detailed procedures given by European standard EN 1991-1-7 for bridge pier impact load - dynamic analysis, which is compared with the outcomes from a detailed finite-element model (FEM) of a truck impact prepared using AUTODYN software. A nonlinear material model of concrete with damage and strain-rate effect is used to assess the impact performance of a bridge pier. The paper further presents the results of a numerical study focused on the influence of different types of bridge pier reinforcement arrangement on their resistance to vehicle impact. The performance of various types of reinforcement is analysed and compared. Practical recommendations are drawn for the design of bridge piers which can be subjected to vehicle impacts in an urban environment.

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Jing, Yuan; Ma, Zhongguo John; Clarke, David B.Full-scale lateral impact testing of prestressed concrete girderStructural Concrete6/2016947-958Technical Papers

Abstract

Lateral impact damage from over-height vehicle collisions with bridge superstructures is of increasing concern in the United States. However this issue is not fully addressed in current bridge specifications. Previous researchers have conducted a number of small-scale tests to study the impact process. Also, the finite element method has largely been used to analyze the complicated collision mechanism. This paper provides an opportunity for full-scale lateral impact testing of a prestressed concrete girder, which leads to a realistic level of damage and mechanism analysis. A full-scale lateral impact testing facility was designed and built on a construction site in Knoxville, Tennessee. The over-height vehicle impact was simulated by impacting the bottom of an AASHTO Type I prestressed concrete girder with an impact cart. This paper describes the details of the impact testing facility as well as the response of the prestressed concrete girder during lateral impact. The collected test data were calibrated by using finite element software ABAQUS.

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Yekrangnia, Mohammad; Taheri, Amir; Zahrai, Seyed MehdiExperimental and numerical evaluation of proposed precast concrete connectionsStructural Concrete6/2016959-971Technical Papers

Abstract

In this article, the cyclic performance of an innovative precast beam-to-column connection is evaluated experimentally and numerically. Two full-scale beam-column cross-shape interior connection specimens named PF-1 and PF-2 are tested. By adding extra nuts to the connecting bolts, specimen PF-2 behaves in a more shear-dominant pattern and shows less pinching. Comparison of performance of these specimens with the numerical monolithic model in terms of stiffness, strength, ductility and energy dissipation capacity indicates the proposed system can provide conditions close to the monolithic connection. However, to reduce the pinching drawback, a minor modification was made leading to performance improvements in strength and equivalent viscous damping ratio up to 51 % and 29 % respectively. The results of this study have direct industrial relevance and may be used for the development of reliable seismic guidelines for precast concrete structures.

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Lu, Xilin; Wang, Lu; Wang, Dun; Jiang, HuanjunAn innovative joint connecting beam for precast concrete shear wall structuresStructural Concrete6/2016972-986Technical Papers

Abstract

The precast shear wall structure has outstanding features for green buildings due to its construction convenience, safety, high quality and low pollution. In general, precast concrete shear walls are connected by multiple joints. The joint between precast walls has very strong influence on the whole structure, which calls for more detailed investigation. A new kind of connection - the joint connecting beam - was developed to connect the vertical reinforcement in precast concrete shear wall structures. This innovative connecting method has the advantages of convenient operation and saving steel. To evaluate the performance and for better application of the joint connecting beam, an experiment on seven full-scale specimens was conducted under cyclic loading, including two cast-in-situ walls and five precast walls with varying reinforcement and sectional heights of the joint connecting beam. A comparison was performed between cast-in-situ walls and precast walls with joint connecting beam, focusing on failure mode, hysteretic curve, skeleton curve, bearing capacity, ductility and energy-dissipating capacity. The results show that the joint connecting beam can effectively transfer the load of precast walls, especially for squat precast walls. Moreover, finite element models were developed to simulate the performance of the specimens. The simulation results agree well with experimental results.

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Marchetto, Francesco; Caldentey, Alejandro Pérez; Corres-Peiretti, HugoStructural performance of corner joints subjected to a closing moment using mechanical anchorages: an experimental studyStructural Concrete6/2016987-1002Technical Papers

Abstract

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Belletti, Beatrice; Damoni, Cecilia; Cervenka, Vladimir; Hendriks, Max A.N.Catenary action effects on the structural robustness assessment of RC slab strips subjected to shear and tensile forcesStructural Concrete6/20161003-1016Technical Papers

Abstract

In this paper, the behaviour of RC slab strips subjected to transverse loads and axial tensile forces is investigated by means of analytical and numerical simulations. The results obtained are compared to the experimental results from tests performed at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH). The prediction of the structural response was part of an international benchmark study [1]. The aim of the paper is to investigate the capability of the adopted models and their main influencing parameters, especially from the perspective of a reliable structural robustness assessment. It is known that in some cases axial tensile forces have a beneficial effect on the bearing capacity of slab strips, thanks to the development of catenary actions. Such hidden strength resources are usually not taken into account in the current design process. For this reason, validation of suitable numerical tools, able to properly predict the structural response, is useful for a reliable structural robustness assessment. The paper underlines the importance of benchmark development, especially for specimens, in which both mechanical and geometrical nonlinearities play an important role.

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