Non-linear analysis of special structures is routine practice in every engineering design office. Current code provisions provide no sufficient regulations or clear procedures on how to use partial safety factors in non-linear analyses. The present paper introduces some specific problems of masonry structures from practice.
Limit state functions of vertically loaded masonry walls were investigated. A reliability study shows that the decisive case of verification can be obtained by considering a special combination of material parameters. The study also indicates the importance of considering a partial factor for the elastic modulus to account for stability failure.
This proposed procedure has been applied to a practical example, the Friedrichswerder Church. The stability of the church has been checked with many FEM models at the macro level.

The successful structural verification of basement walls under earth pressure loading with light imposed loading is often difficult. This situation is often encountered for external basement walls under terrace doors, stairs, masonry light wells etc., where the theoretically necessary imposed loading is missing. This makes it impossible to resist the acting bending forces from earth pressure using a vertical arch model. In such cases, the earth pressure has to be resisted in a horizontal direction. Since however the bending moment capacity of unreinforced masonry parallel to the bed joint is low, another possibility is to use a textile-reinforced bed joint with longitudinal fibres of alkali-resistant glass or carbon fibre. With an appropriately adapted textile reinforcement in the bed joints, the masonry can fulfil the requirements for load-bearing capacity against earth pressure with horizontal load transfer, even under a small imposed load. Textile reinforcement has the advantage above all of corrosion resistance compared to conventional steel reinforcement, and textiles can also be inserted into thin bed joints. The Chair of Structural Design in the Faculty of Architecture of the TU Dresden is currently carrying out extensive numerical and experimental studies for this purpose. The objective is to develop an optimal configuration of material and textile form for use as bed joint reinforcement. The investigations are concentrating on the tension strength, bonding and durability of the composite material “textile mortar”. This report should give a brief overview of the state of the work in the currently running research project.

Unfired clay masonry is the most frequently used construction type for residential buildings worldwide, but the long tradition of building with unfired clay masonry in Germany came to an end with the onset of industrialization.
The research project EGsL “Unfired clay masonry: design and construction principles for a widespread use in residential building taking into account climatic conditions in temperate zones with Germany as example location” is devoted to the preparation of basic principles based on the current state of knowledge about unfired clay as a building material in order to filter out design and construction principles for residential buildings of modern unfired clay masonry. It is assumed that unfired clay has a much better performance capability than is currently expected from the material.
The greatest suspicion about the structural safety of unfired clay buildings is based on the water susceptibility of unfired clay, since unfired clay loses its strength under the action of water. In order to improve confidence in the structural stability of residential buildings of unfired clay masonry, a display at the trade fair BAU 2017 showed the basis for an example application of important constructional joints of a theoretical building of unfired clay masonry.
As a follow-up to this, the EGsL research project now intends to demonstrate the fire protection behaviour of unfired clay internal walls in order to ensure the structural stability of unfired clay buildings. The article reports on a first fire test on non-loadbearing clay masonry walls and describes an example application of non-loadbearing clay walls in the new Zinzendorf Gymnasium in Herrnhut.

In connection with climate development, our buildings, both existing and newbuild, have to be intensively investigated regarding their energy balance and use of resources. An energy-efficient dry building system capable of being recycled is important for new building today. This is the starting point for the project ReDeMaM (recyclable - demountable - highly energy-efficient - massive - prototype house), to investigate whether appropriate systems are already available on the market and to what extent these are compatible with each other. The end result should be a prototype house, which includes all necessary elements including finishings with the objective of being capable of being dismantled, reused and recycled. The research project is supported by the research initiative Zukunft Bau (future building) and is currently underway at the Chair of Structural Design at the TU Dresden.

Double eccentrically loaded cross-sections with failing tension zone occur both in foundation engineering and in masonry building. The case of walls or columns loaded with double eccentricity by a normal force was no longer covered under the global safety concept of DIN 1053-1 and is thus not normally considered in practice. With the transition to the semi-probabilistic safety concept, verification of the cross-section at the limit state of loadbearing capacity is performed near or at the failure state. This also made it necessary as part of the introduction of EN 1996-1-1 to introduce a verification for double eccentrically loaded cross-sections. The present article considers the non-linear stress distribution in double eccentrically loaded cross-sections and the resulting position of the neutral axis. The described process is numerically robust and can be implemented with little effort for the analysis of masonry as an Excel spreadsheet.

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German masonry committee founded / Deutscher Ausschuss für Mauerwerk gegründet
Innovative block Silvacor wins “Architects' Darling Award 2017” / Innovativer Mauerziegel Silvacor gewinnt “Architects' Darling Award 2017”

6th International Conference on Autoclaved Aerated Concrete (ICAAC)

Die Zugspitze, der höchste Berg Deutschlands, hat eine neue Seilbahn. Dem vorausgegangen sind drei Jahre Planung und zweieinhalb Jahre Bauzeit. Eine Bauzeit, die beeindruckende Zahlen und Umstände lieferte: Ein einzelner 127 m hoher Stützpfeiler, eine Baustelle auf ca. 3.000 m Höhe oder Wetterbedingungen, die sowohl Mensch als auch Material alles abverlangten, sind nur einige davon. Mit SUPERHOLORIB® Verbunddecken ist ein Profil gefunden worden, das optimal verbaut werden kann und eine Lösung, die den extremsten Wetterbedingungen standhält. Seit Dezember können die Besucher dank einer punktgenauen Organisation den Rundumblick von Deutschlands Gipfelstürmer wieder genießen.
(Foto: Stahlbau PICHLER, Foto © Alex Filz)

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Im Stahlbau wird die feuerwiderstandserhöhende Wirkung reaktiver Brandschutzsysteme (RBS) bereits seit Jahrzehnten erfolgreich und mit stetig wachsender Nachfrage genutzt. Die Anwendung dieser Systeme wird durch Zulassungen geregelt. Die Ermittlung des Beitrages reaktiver Brandschutzsysteme zur Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen wird in der Regel mit Hilfe von mechanisch belasteten und unbelasteten Brandversuchen beurteilt. Ein entsprechendes Prüf- und Bewertungsverfahren war bisher für Träger und Stützen, jedoch nicht für Zugglieder vorhanden [1]. Mehrjährige Forschungen [2], [3] haben in Deutschland zur Entwicklung eines neuen Prüf- und Bewertungsverfahrens geführt, so dass der durch Zulassungen geregelte Anwendungsbereich reaktiver Brandschutzsysteme auf filigrane Stahlzugglieder, insbesondere mit Vollprofil, erweitert werden konnte. Der Beitrag beschreibt die Besonderheiten und Herausforderungen für den Einsatz von reaktiven Brandschutzsystemen auf filigranen Stahlzuggliedern, die wesentlichen Einflussparameter sowie die maßgebenden Versagensmechanismen. Ferner wird gezeigt, wie anhand von Brandversuchen, Materialuntersuchungen im Hochtemperaturbereich und numerischen Simulationen das neue Prüf- und Bewertungsverfahren entwickelt, validiert und angewendet wurde. Abschließend erfolgt ein Ausblick auf noch zu untersuchende Fragestellungen, z. B. hinsichtlich der Bauteilorientierung sowie zum Umgang mit den Anschlussbauteilen von Stahlzuggliedern.

From fire test to fire resistance: New testing and assessment method for filigree steel tension members with reactive fire protection system.
Reactive fire protection systems (RFPS) have successfully been used to increase the fire resistance of steel constructions for decades with a steadily growing demand. The application of these systems is regulated by approvals. The contribution of reactive fire protection systems to the fire resistance of steel members is usually assessed by mechanically loaded and unloaded fire tests. A corresponding testing and assessment method for these systems currently exists for beams and columns, but not for tension members [1]. In Germany, several years of research [2], [3] have resulted in the development of a new testing and assessment method to extend the scope of approvals to include the application of reactive fire protection systems on filigree steel tension members, in particular with solid section. The following article describes the characteristics and challenges for the use of reactive fire protection systems on filigree steel tension members, the essential influencing parameters and the relevant failure mechanisms. In addition, it is shown how the new testing and assessment method was developed, validated and applied by means of fire tests, material investigations at elevated temperature and numerical simulations. Moreover, the actual limitations of the developed testing and assessment method are discussed, e.g. regarding the orientation of the tension members as well as the protection of the connecting steel components.

Durch Brände an Windenergieanlagen (WEA) entsteht oft ein negatives Bild vom Brandschutz moderner Anlagen, was auch in der öffentlichen Diskussion um die Windenergie spürbar ist. Den verschiedenen Diskussionsinhalten wurde in einer Masterthesis nachgegangen. Der vorliegende Bericht stellt die wesentlichen Ergebnisse vor, darunter eine Statistik zu Bränden von Windenergieanlagen von 2005 bis Mitte 2016 inklusive einer Auswertung hinsichtlich aufgetretener Brandursachen, Schäden und Brandbekämpfungsmaßnahmen. Es werden die Ergebnisse einer Befragung von Feuerwehren, welche bereits einen Einsatz aufgrund eines Brandes an einer Windenergieanlage hatten, zu Themen wie z. B. Brandursachen, Löschmaßnahmen, Löschwasserversorgung, Absperrradien und herabgefallenen Bauteilen vorgestellt. Hierdurch werden praxisnahe Erfahrungen theoretischen Aspekten gegenübergestellt. Die zusammengestellten Erkenntnisse bilden eine Grundlage für die Erstellung von Brandschutzkonzepten für Windenergieanlagen. Durch aktiven Brandschutz, technische Lösungen und einheitliche Standards bei Brandschutzmaßnahmen und -anforderungen kann das Risiko für eine Gefährdung durch eine brennende Windenergieanlage gering gehalten werden.

Fire risk assessment of onshore wind turbines.
Fires of wind turbines often cause a negative perception of modern turbines. This can also be noticed in the public discussions on wind energy. The different arguments in these discussions were looked at closer within a master thesis. This article presents the main results of the thesis. Among these, a statistic on fires in wind turbines between 2005 and 2016, including an analysis of the causes of fire, occurred damage and fire fighting measures. Also, the results of a survey among fire departments, which have had a mission due to a fire of a wind turbine, are presented. The topics of this survey included e. g. causes of fire, extinguishing measures, fire water supply, radiuses for barriers and falling down debris. Hereby, practical experiences are compared to theoretical aspects. Basic principles for fire safety concepts for wind turbines follow from these results. By means of active fire protection, technical solutions and consistent standards for fire safety measures, the risk of danger due to a burning wind turbine can be minimized.

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Hochfeste Schraubengarnituren des Systems HV werden in hochbeanspruchten Stahltragwerken als vorgespannte Verbindungen ausgeführt. Vermehrt werden diese Garnituren auch in großen Abmessungen bis M72 z. B. in Windenergieanlagen eingesetzt. Die Verbindungen werden demnach nicht nur statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt, sondern auch tiefen Temperaturen. Bei sonst gleichen Randbedingungen gilt, dass die Sprödbruchgefährdung von Stahlbauteilen mit zunehmender Erzeugnisdicke steigt. Dies gilt prinzipiell auch für größer werdende Schraubendurchmesser. Da bislang keine systematischen Untersuchungen zur Bewertung der Sprödbruchneigung von HV-Schrauben großer Abmessungen existieren und die Werkstoffwahl zur Vermeidung von Sprödbruch von Schrauben nicht durch DIN EN 1993-1-10 abgedeckt ist, werden derzeit für größere Schraubendurchmesser höher legierte Stähle verwendet. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens “Sprödbruch von hochfesten Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen” wurden systematische Untersuchungen zum Tieftemperaturverhalten von HV-Schrauben der Abmessungen M24 bis M64 durchgeführt, um die Sprödbruchgefährdung dieser Bauteile zu bewerten. Der Beitrag stellt die wichtigsten Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen des Forschungsvorhabens vor.

Brittle fracture of high-strength bolts of large diameters at low temperatures.
High-strength structural bolting assemblies of the system HV are executed as preloaded bolting assemblies in highly loaded steel structures. More often these bolting assemblies are used up to M72 e. g. in wind energy towers. In addition to static and fatigue loads, these connections are exposed to low temperatures. In case of equal boundary conditions, the risk of brittle fracture increases with increasing thickness of the steel material. In principle, this relation also applies to increasing bolt diameters. Since no systematic investigations into the tendency to brittle fracture of high-strength bolts with large diameter exist and the choice of steel material to avoid brittle fracture of high-strength bolts is not covered in EN 1993-1-10, high-strength bolts of large diameters are made of higher alloyed steels. In the frame of the IGF-project “Brittle Fracture of High-Strength Bolts of Large Diameters at Low Temperatures” systematic investigations into the low temperature behaviour of high-strength bolts of the system HV were carried out for bolt diameters from M24 to M64 to assess the risk of brittle fracture for these components. This article presents the main results and conclusions achieved in the research project.

Palettenregalsysteme weisen besondere Merkmale gegenüber üblichen Hochbauten auf, so dass sie ganz empfindlich auf Stabilitätsversagen reagieren. Hier wird ein Versagensfall vorgestellt, bei dem ein Regallager durch Biegedrillknicken seiner meistbelasteten Stützen versagt hat. Das Tragwerksverhalten wird mit Hilfe einer Kombination von experimentellen und rechnerischen Untersuchungen analysiert. Es werden Probebelastungen, Biegeversuche an Trägern, Druckversuche an kurzen Stützen und Versuche an Träger-Stützen-Verbindungen durchgeführt. Anschließend wird eine globale geometrisch nichtlineare Berechnung durchgeführt, deren Ergebnisse weitgehend mit den Bildern des Versagens übereinstimmen. Es werden Lehren gezogen, die auf statische und dynamische Berechnungen und deren Prüfung auf verbindlicher Basis hinausgehen.

Failure of a steel pallet rack in Athens.
Pallet racking systems have peculiar characteristics which differ from usual steel structures that make them sensitive to stability failure modes. In the present paper a rack failure is presented where the rack has failed due to lateral torsional and distortional buckling of its most stressed uprights. The structural behavior was studied by a combination of experimental and numerical/analytical methods. The investigations included test loading, bending tests on pallet beams, compression tests on stub column and bending tests on beam end connectors. Subsequently, a global geometrical non-linear analysis is performed on the 3-D system. Its results indicate by comparison with the pictures of the actual structure that the collapse mode is correctly detected. Conclusions are drawn that recommend the performance of static and dynamic analyses on an obligatory basis.

Wellblechsilos gehören nach wie vor zu den wichtigsten Bauwerken zur Einlagerung von landwirtschaftlichen Schüttgütern. Bis zur Einführung der DIN EN-Vorschriften im Jahr 2010 erfolgten die Berechnung und die Konstruktionsausführung dieser Wellblechsilos im Wesentlichen nach DIN 18914:1985-09. Diese Norm wurde ersatzlos zurückgezogen und durch DIN EN 1993-4-1 und weitere Vorschriften nach DIN EN ersetzt. Die Komplexität der “neuen” Normen ist bekannt.
Es wird über Erfahrungen berichtet, wie sich das im Prinzip einfache Konstruktions- und Berechnungskonzept des Silobehälters innerhalb der sehr umfangreichen DIN EN-Vorschriften noch relativ einfach umsetzen lässt.

Calculation of corrugated wall sheet silos.
Corrugated wall sheet silos are one of the most constructions of storing agricultural products. Until the introduction of the DIN EN regulations in 2010 the calculation and the design performance of these corrugated wall sheet silos were carried out essentially according to DIN 18914: 1985-09. This standard has been canceled without replacement and has been replaced by DIN EN 1993-4-1 and other regulations according to DIN EN. The complexity of the “new” norms is well known.
It is reported on the experience how the simple design and calculation concept of the silo container can be implemented relatively simply within the very extensive DIN EN regulations.

Im EC4 sind Anwendungsgrenzen für die plastische Biegebemessung teilverdübelter Verbundträger geregelt. Neben ausreichender Verbundmittelduktilität (die Kopfbolzendübel müssen ein Verformungsvermögen von mindestens 6 mm besitzen) wird gefordert, dass die Stahlträger identische oder maximal um den dreifachen Wert abweichende Flanschflächen von Ober- und Untergurt aufweisen. Darüber hinaus ist eine untere Grenze für die Schubtragfähigkeit der Verbundfuge (Mindestverdübelungsgrad) definiert. Für Verbundträger mit oberflanschlosen Stahlträgern und Verbunddübelleisten wurden entsprechende Anwendungsgrenzen bisher nicht erforscht. Aufgrund deutlicher Unterschiede im Hinblick auf die Querschnittsform des Stahlprofils und das Verformungsverhalten der Verbundmittel ist eine einfache Übertragung der Regeln aus EC4 allerdings nicht möglich und voraussichtlich unsicher. Im Rahmen des ersten von zwei Fachaufsätzen zu diesem Thema werden die theoretischen Grundlagen und die Untersuchungsmethodik zur Herleitung von Anwendungsgrenzen für den Teilverbund erläutert. Neben der plastischen Biegebemessung nach Teilverbundtheorie für verschiedene Querschnitte werden nichtlineare, dreidimensionale FE-Modelle für Verbundträger mit oberflanschlosen Stahlträgern und Verbunddübelleisten entwickelt und an Versuchen aus der Literatur validiert.

Limitations to the use of partial shear connection in composite beams with single flange steel beams and composite dowels - Part 1: Theoretical background, methodology and development of FE-models.
The plastic bending resistance design of composite beams with partial shear connection in EC4 is subject to several limitations of use. For instance, the shear connectors, usually shear studs, have to provide sufficient ductility (at least 6 mm deformation capacity) and the geometry of the steel beam is restricted to sections with either equal flanges or only slightly differing areas of top and bottom flange. Furthermore, EC 4 defines a minimum degree of partial shear connection. For composite members with single flange steel section and composite dowels, limitations to the use partial shear connection have not yet been researched. Because of remarkable differences regarding steel section geometry and deformation behaviour of the connectors a simple transfer of EC 4 rules is not possible and likely non-conservative. In the first of two companion papers on that topic, the theoretical background and the methodology to investigate the limitations of use for partial shear connection are provided. Besides plastic design of several beams sections with partial shear connection, the paper presents the development of nonlinear, 3D FE-models of composite beams with single flange steel beam and composite dowels, which are validated against experimental beam tests from the literature.

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Herrn Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Joachim Scheer zur Vollendung seines 90. Lebensjahres gewidmet
Die am 28. Juni 1967 eingeweihte Rheinbrücke Bonn-Nord war weltweit die erste Schrägseilbrücke mit einem in Brückenachse angeordneten Vielseilsystem (80 vollverschlossene Seile) und hat eine Mittelöffnung von 280 m. Der 36,3 m breite Überbau besteht aus einem Hohlkasten und breiten Kragarmen. Die 49,4 m hohen Pylone sind ebenfalls aus Stahl. Die Seitenöffnungen wurden auf den endgültigen und Hilfspfeilern montiert, die Mittelöffnung im Freivorbau. Es wird über den Entwurf, die Werkstattfertigung und die Montage berichtet sowie über eine kürzliche Untersuchung des baulichen Zustands und die Nachrechnung nach den Eurocodes. Obwohl die Brücke nicht in allen Punkten den heutigen rechnerischen Anforderungen genügt, wurden keine gravierenden Mängel der Tragkonstruktion festgestellt. Die Lebensdauer der Brücke wird also nicht durch ihre Tragfähigkeit bestimmt, sondern durch das in Zukunft noch größere Verkehrsaufkommen, das möglicherweise um 2040 eine breitere Brücke erfordern könnte.

50th anniversary of the Bonn-Nord (Friedrich-Ebert) Bridge across river Rhine.
This bridge, opened to traffic on June 28, 1967, was the world's first cable-stayed bridge with a central multicable system (80 locked coil ropes) and has a main span of 280 m. The 36.3 m wide bridge deck consists of a central steel box girder and wide cantilevers, the 49.4 m high towers are also from steel. The side spans were erected on the final and auxiliary piers and the main span by free cantilevering. The paper deals with the design, shop fabrication and erection of the bridge, a recent structural health monitoring and the results of calculations according to the actual Eurocodes. Although the bridge does not meet some of the actual requirements, no major structural defects have been detected. So, the life time of the bridge may not be determined by the structural but by the traffic capacity which may require a wider bridge in about 2040.

Die Feuerwiderstandsdauer von ungeschützten Stahlbauteilen lässt sich durch den Einsatz reaktiver Brandschutzsysteme (RBS) signifikant erhöhen. Durch den profilfolgenden Auftrag der Brandschutzbeschichtung und die hierfür erforderlichen geringen Trockenschichtdicken, welche in der Regel nur wenige Millimeter betragen, können neben den brandschutztechnischen Anforderungen auch die an die Stahlkonstruktion gestellten gestalterischen Ansprüche erfüllt werden. Kommt es zu einem Brand, schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlbauteil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der Festigkeitsverlust infolge Temperatur wird verzögert. Die Verwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf Stahlbauteilen wird durch Zulassungen geregelt. In Bezug auf den durch die Zulassung geregelten Anwendungsbereich von reaktiven Brandschutzsystemen auf zugbeanspruchten Stahlbauteilen haben sich in den vergangenen Jahren verschiedene Änderungen ergeben. Der nachfolgende Beitrag gibt hierzu einen aktuellen Überblick und beschreibt die Hintergründe, welche zu den neuen Regelungen geführt haben. Ferner erfolgt in diesem Zusammenhang ein Ausblick auf noch zu untersuchende Fragestellungen, welche bisher noch nicht durch die Regelungen in den Zulassungen abgedeckt werden. Bei den nachfolgenden Ausführungen handelt es sich um einen Auszug des Beitrages für die 18. EIPOS-Sachverständigentage Brandschutz [1].

Das Oskar von Miller Forum in München präsentiert vom 10. November 2017 bis zum 14. Januar 2018 eine Ausstellung mit dem Titel “Visionäre und Alltagshelden. Ingenieure - Bauen - Zukunft” in Kooperation mit dem M:AI Museum für Architektur und Ingenieurkunst NRW. Als Erfinder, Gestalter, Unternehmer und Macher stellen Ingenieurinnen und Ingenieure im Bauwesen die Erfüllung der Grundbedürfnisse der Gesellschaft sicher. Die Ausstellung setzt sich zum Ziel, den Beruf von Bauingenieurinnen und -ingenieuren sowie die Bauwirtschaft selbst als eine der Schlüsselindustrien in wirtschaftlicher, sozialer und gesellschaftlicher Hinsicht zu zeigen. Gleichzeitig wird der spannende und vielseitige Leistungsumfang der Ingenieurinnen und Ingenieure und damit auch der Bauwirtschaft in allen Facetten dargestellt: faszinierend, umfassend, innovativ und lösungsorientiert. Von der Historie kommend mit dem Schwerpunkt auf aktuellen Projekten werden Ingenieurpersönlichkeiten, ihre Netzwerke und Innovationen sowie herausragende Bauwerke vor dem Hintergrund der jeweiligen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Einflüsse in Szene gesetzt.

Visionaries and everyday heroes - On cultural and technological relevance of civil engineering.
The Oskar von Miller Forum in Munich presents an exhibition titled “Visionaries and Everyday Heroes. Engineers - Build - Future” in cooperation with the M:AI Museum für Architektur und Ingenieurkunst NRW from November 10th 2017 till January 14th 2018. As inventors, designers, entrepreneurs and doers, they are both visionaries and everyday heroes. The exhibition outlines the historical development of the profession, building a bridge to the present and giving an outlook on the future. Protagonists and milestone projects, traditional building projects and innovations document the social, cultural and technological relevance of civil engineering.

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