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Bedingt durch ein großes Parameterfeld und instationäre Temperatur- und Dehnungsverteilungen erscheint der Prozess des Flammrichtens relativ komplex. So basiert das Flammrichten bis heute insbesondere hinsichtlich der erzielbaren Verformungen eher auf - wenn auch plausiblen - Erfahrungswerten als auf ingenieurtechnischen Ansätzen. Hinsichtlich der Materialbeeinflussung existieren hingegen technische Regeln, die Festigkeits- und Zähigkeitseinbußen ausschließen sollen. Bei Einsatz hochfester Sorten verändern sich jedoch die Verhältnisse im Vergleich zu normalfesten Stählen, denn mit zunehmender Streckgrenze werden die erzielbaren Verformungen kleiner. Zum Ausgleich dieses Effekts werden oft höhere Temperaturen und Haltezeiten gewählt, was jedoch das Risiko einer Materialbeeinflussung erhöht. Für das Flammrichten hoch- und höchstfester Stähle sind also solche Konstellationen zu erforschen, die zu einem nach wie vor einfachen und sicheren Ergebnis führen. Dies zeigt der vorliegende Beitrag in zwei Teilen, indem er die werkstofftechnischen Mechanismen für das Flammrichten auch bei hohen Streckgrenzen klärt. Ausgehend davon werden Anwendungskorridore abgeleitet und Vorschläge für die Verbesserung bestehender Regeln gemacht.
In diesem ersten Teil des Beitrags werden das Prinzip des Flammrichtens normal- und hochfester Stähle nebst den Zusammenhängen zwischen Thermodynamik, Metallurgie und Mechanik vorgestellt sowie anhand von Versuchen an Kleinproben die experimentelle und numerische Ermittlung des Wärmeeintrags und der Temperaturen gezeigt.
Der zweite Teil widmet sich den Verformungen und Zwangsmomenten aus dem Flammrichtprozess, der Beeinflussung des Materials und zwei Beispielen zur Vorhersage der Ergebnisse aus dem Flammrichten.

Flame straightening of normal and high strength steels - part 1
Due to many parameters, transient temperature and strain distributions, the process of flame straightening appears to be rather complex. In practice, flame straightening actually bases on experience rather than on engineering approaches. In contrast, regarding the impact on material, technical rules are existing deemed to exclude strength and toughness reduction. However, compared to mild steels, high strength structural steels require more detailed or even additional guidance. For the achievable remaining deformations are getting smaller the higher the yield strength is. To compensate this effect, one often chooses higher temperatures and longer holding times. This however increases the risk of material degradation. Consequently, if we strive at an easy and efficient flame straightening also for high strength steels, suitable parameter constellations need to be investigated leading to safe results as before. The paper consists of two parts and explains how to achieve this by first explaining the material related mechanisms of flame straightening and then showing application corridors. In addition, it suggests improved guidance when using high strength steels. In the first part the principles of flame straightening of normal and high strength steels and the interrelation of thermodynamics, metallurgy and mechanics are presented. Furthermore, the determination of heat input and temperature by experimental and numerical means are shown. The second part deals with the deformations and forces arising from the flame straightening process, the influence on the material and the prediction of relevant parameters of the flame straightening process.

Das begehbare Dachtragwerk der TRUMPF Smart Factory in Chicago ist als ‘Structure as Space’ entwickelt. Die Stahlstruktur, in die ein Stegsystem über dem Ausstellungsraum von Werkzeugmaschinen der Firma TRUMPF integriert ist, wurde als Rahmenträger nach dem von Artur Vierendeel Ende des 19. Jahrhunderts eingeführten Konzept entwickelt. Dabei wurde durch eine kraftflussgerechte Formoptimierung und die konsequente Anwendung moderner Analyse- und Fertigungsverfahren das 120 Jahre alte Konstruktionsprinzip als eine effiziente und wirtschaftliche Konstruktionslösung neu interpretiert. Die Smart Factory wurde 2018 mit dem “Preis des Deutschen Stahlbaues” ausgezeichnet. Dieser Artikel erläutert den Entwurfsansatz, die statische Berechnung und die Umsetzung der Dachstruktur.

Structure as Space - The roof structure of TRUMPF's Smart Factory in Chicago, USA.
The walkable roof structure of the 'TRUMPF Smart Factory' in Chicago is designed as ‘Structure as Space’. The steel structure, incorporating an open skywalk offering an impressive overview of the TRUMPF machinery exhibited within the showroom, was developed as frame-girder following the principle concept introduced by Artur Vierendeel at the end of the 19th century. This 120-year-old design principle was reinterpreted as an efficient and cost-effective design solution by means of a geometry optimization considering size and direction of internal forces and moments as well as consistent application of modern analysis and production methods. The Smart Factory was honoured with the “Preis des Deutschen Stahlbaues”, a prestigious German award given to architectural projects” in 2018. This article explains the design approach, the structural calculation and the implementation of the roof structure.

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Existierende Modelle zur Bewertung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauten erlauben es, den durch den Zuverlässigkeitsindex charakterisierten grenzzustandsbezogenen Zustand des Bauwerks während der Nutzungsdauer zu prognostizieren. Ferner kann ein fester (Grenz-)Wert für die Zuverlässigkeit definiert werden, der sich auf eine maximal akzeptable Auftretenswahrscheinlichkeit eines ausgewählten (ungewollten) Ereignisses (Grenzzustand) bezieht. Je schlechter der Zustand, desto höher die zu erwartenden Instandsetzungskosten. Gelingt es, die zu erwartenden Instandsetzungskosten in Abhängigkeit vom Zuverlässigkeitsindex zu beschreiben, könnten so Instandsetzungszeitpunkte kostenoptimal festgelegt werden. Daher wurden Gutachten mit umfangreich dokumentierten Inspektionsergebnissen und zugehörigen Kosten durchgeführter Tiefgarageninstandsetzungen analysiert. Hauptursache für die Instandsetzungen war stets chloridinduzierte Bewehrungskorrosion. Es wurden drei Näherungsmethoden zur Abschätzung der Zuverlässigkeit an Stütz- und Wandfüßen verwendet und miteinander verglichen. Die so bestimmten Bauteilzuverlässigkeiten wurden dann mit den jeweils real angefallenen Instandsetzungskosten in Beziehung gesetzt. Auf Bauwerksebene konnte zunächst kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Zuverlässigkeit und Instandsetzungskosten hergestellt werden. Auf Bauteilebene gelang dies jedoch bei einem Projekt. Dies liefert einen Ausgangspunkt zur kostenoptimierten Festlegung von Instandsetzungszeitpunkten.

Rehabilitation of parking garages - when and why?
Existing models for the evaluation of the durability of reinforced concrete structures allow to prognose the limit state condition of the structure during its service life by means of the reliability index. Furthermore, in the decision-making process, a fixed (limit) value for the reliability can be defined, which refers to a maximum acceptable probability of occurrence of a selected (undesirable) event (limit state). The worse the condition, the higher the expected rehabilitation costs. If it is possible to describe the expected rehabilitation costs as a function of the reliability index, the repair times can be determined in a cost-optimal way. Therefore, expert reports with extensively documented inspection results and associated costs of underground parking garage repairs were analyzed. The main cause of the repairs was in all cases chloride-induced reinforcement corrosion. Three approximation methods were used to estimate the reliability of column and wall bases and compared with each other. At the structure, i.e. object level, it was not possible to establish a clear relationship between reliability and repair costs. However, at the structural component level, this was achieved for a single project. This provides a starting point for cost-optimized determination of repair times.

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Gewalzte Winkel sind typische Profile im Mast-, Turm- und Freileitungsbau. Je nach Länge des Profils können bei Druckbeanspruchung Versagensmodi von Drill- bzw. Biegedrillknicken, reinem Knicken und Interaktion mit lokalem Stabilitätsversagen auftreten. Die derzeitigen Normenwerke DIN EN 1993-1 (Stahlbau), DIN EN 1993-3 (Türme und Maste) sowie DIN EN 50341-1 und DIN EN 50341-3-4 (beide Freileitungsbau) regeln die Stabilitätsnachweise zum Teil unterschiedlich. Im vorliegenden Beitrag werden die wesentlichen Unterschiede herausgearbeitet und sowohl mit Versuchsergebnissen aus der Literatur als auch mit Finite-Elemente-Rechnungen, hier insbesondere hinsichtlich der Imperfektionsempfindlichkeit, verglichen.

Buckling resistance of L-profiles in towers, masts and open line constructions.
Rolled L-profiles are typical cross sections in towers, masts and open line constructions. Depending on the length, the dominant failure mode can change from lateral torsional to global and to local buckling. Current standards such as DIN EN 1993-1 (steel structures), DIN EN 1993-3 (towers and masts) and DIN EN 50341-1 and -3-4 (both open line constructions) are using different approaches to design against stability failure. In the study presented here, the main differences between the standards are shown. The results are furthermore compared with experimental results and finite element calculations, particularly with respect to imperfection sensitivity.

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