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Alber, DirkVereinfachter Nachweis der inneren Tragfähigkeit von StabilisierungssäulenBautechnik5/2019409-414Aufsätze

Abstract

Ein Schema zum Nachweis der inneren Tragfähigkeit von unbewehrten Stabilisierungssäulen auf der Basis von Schiefstellungen in Anlehnung an das Berechnungsschema der DIN EN 1992-1 wurde vom Verfasser in der Bautechnik 90 (2013) vorgestellt. Um die Anwendung dieses Nachweises zu vereinfachen, wurde eine Vielzahl von Vergleichsberechnungen für verschiedene Arten von Stabilisierungssäulen durchgeführt. So war es möglich, einfache Bemessungskurven für horizontal unverschieblich gehaltene Tragsysteme zu entwickeln, die den Aufwand für diesen Nachweis erheblich verringern.

Simplified proof of the internal bearing capacity of rigid inclusions in soil
A scheme for proving the internal load bearing capacity of non-reinforced pile-like support elements on the basis of inclinations based on the calculation scheme of DIN EN 1992-1 was presented by the author in Bautechnik 90 (2013). In order to simplify the application of this proof, a large number of comparative calculations were carried out for various currently customary production methods. So it was possible to develop a simple design curve for horizontally non-sway support structures, which reduces the effort for this proof significantly.

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Steinke, Christian; Zreid, Imadeddin; Graf, Wolfgang; Kaliske, MichaelZur Fortentwicklung des Microplane-Modells f√ľr die numerische Analyse von BetonstrukturenBautechnik5/2019415-423Aufs√§tze

Abstract

Weltweit ist Stahlbeton der meist angewendete Baustoff im Bauwesen. Grundlage einer qualitativ hochwertigen und effizienten deterministischen Analyse ist die nichtlineare numerische Modellierung. Aus der Vielzahl der aktuellen Entwicklungen ist die Beschreibung der Betoncharakteristiken mit dem Microplane-Modell ausgewählt. Die wesentlichen Aspekte und Vorteile der Vorgehensweisen werden vorgestellt und an sehr anschaulichen praktischen Beispielen gezeigt. Die Implementierung der Modelle in kommerzielle Programme ist weit vorangeschritten, sodass eine breite Nutzung zukünftig möglich sein wird. Der vorliegende Beitrag wurde am 19. Okt. 2018 im Rahmen des 22. Dresdner Baustatik Seminars präsentiert.

On the development of the microplane model for the numerical analysis of concrete structures
Reinforced concrete is the most widely used building material in the construction industry worldwide. The contribution deals with the efficient and realistic numerical simulation and, thus, the quality of nonlinear deterministic numerical modeling. From the large number of current developments, the advances in the description of concrete characteristics with the microplane model are selected. The essential aspects and advantages of the procedures are presented and shown in very descriptive practical examples. The implementation of the model in commercial programs is well advanced, so that widespread use will soon be possible.

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Wasserstoffwirtschaft nachhaltig etablierenBautechnik5/2019423Aus den Hochschulen

Abstract

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Bautechnik aktuell 5/2019Bautechnik5/2019425-426Bautechnik aktuell

Abstract


Persönliches:
Prof. Conrad Boley verstärkt den Beirat der Bautechnik
Oberingenieur Dipl.-Ing. Wolfgang Verch verstorben

Firmen und Verbände: Neuer DBV-Vorsitzender Dr. Matthias Jacob gewählt - Klaus Pöllath verabschiedet

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBautechnik5/2019427-428Veranstaltungskalender

Abstract

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Titelbild: Beton- und Stahlbetonbau 5/2019Beton- und Stahlbetonbau5/2019Titelbild

Abstract


Zum Titelbild: Doppelwellen-Chargenmischer für den Ausbau der Pariser Métro:
Sie ist derzeit Europas aufwändigstes Infrastrukturprojekt: Die Pariser U-Bahn-Erweiterung “Grand Paris Express”. Vier komplett neue Linien und drei Erweiterungen von bestehenden Linien lassen die Métro bis 2030 zu einem der weltweit größten U-Bahn-Netze anwachsen. Unibéton, eine französische Tochter der HeidelbergCement-Gruppe, setzt bei dem Mammutprojekt auf spezielle Betonrezepturen - und auf einen alternativen Mischertyp. Anstelle eines Planetenmischers hat Unibéton erstmals einen Doppelwellen-Chargenmischer mit Frequenzumwandlern von BHS-Sonthofen im Einsatz. Durch Zusatzmittel und Betonverflüssiger in der Spezialrezeptur ist der Mischprozess besonders herausfordernd. Hier zeigen sich die Vorteile des dreidimensionalen Mischprinzips und der regelbaren Rotationsgeschwindigkeit. (Foto: Société du Grand Paris)

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Inhalt: Beton- und Stahlbetonbau 5/2019Beton- und Stahlbetonbau5/2019Inhalt

Abstract

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Jacob, MatthiasDie Baufabrik der ZukunftBeton- und Stahlbetonbau5/2019285Editorials

Abstract

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Farwig, Kristina; Curbach, ManfredDurchstanzen von punktgest√ľtzten Deckenplatten - Optimierungspotenzial bei ebenen Flachdecken nach dem Ansatz "form follows force"Beton- und Stahlbetonbau5/2019286-295Fachthemen

Abstract

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dr.phil. Dr.techn. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister zu seinem 60. Geburtstag gewidmet
Durch die im Bauwesen dringend notwendige Ressourceneinsparung müssen für die Tragwerksplanung neue Bauweisen erforscht werden, die es ermöglichen, den hohen Materialverbrauch zu reduzieren. Dem Ansatz form follows force folgend wurden für den Stützbereich von durchlaufenden Flachdecken ohne Durchstanzbewehrung unterschiedliche Decken-Stützen-Anschlüsse entworfen, mittels physikalisch nichtlinearer Finite-Elemente-Berechnungen im Rahmen einer Variantenstudie optimiert und durch Traglastversuche überprüft. Dabei wurde an hoch beanspruchten Stellen Material hinzugefügt und an weniger beanspruchten Stellen entfernt. Unter Beibehaltung eines konstanten Volumens erfolgte ein Vergleich der Traglasten.

Optimization potential for flat slabs according to the ‘form follows force’ approach under punching shear load
Due to the urgent need to save resources, in the building industry new construction methods have to be researched for structural design that makes it possible to reduce the high material consumption. Following the approach ‘form follows force’, different slab support connections were designed for the support area of continuous flat slabs without punching shear reinforcement, optimized by means of physically non-linear finite element calculations within the framework of a variant study and tested by load-bearing tests. Material was added in highly stressed areas and removed in less stressed areas. The load-bearing capacities were compared while maintaining a constant volume.

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Look, Katharina; Heek, Peter; Mark, PeterStahlfaserbetonbauteile praxisgerecht berechnen, bemessen und optimierenBeton- und Stahlbetonbau5/2019296-306Fachthemen

Abstract

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dr.phil. Dr.techn. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister anlässlich seines 60. Geburtstages gewidmet
Stahlfaserbetonbauteile benötigen gegenüber konventionellen Stahlbetonbauteilen besondere Methoden zur Dimensionierung. Lineare Schnittgrößenberechnungen sind meist wenig hilfreich, weil sie Tragreserven aus Umlagerungsmöglichkeiten deutlich unterschätzen. Materiell nichtlineare Berechnungen wie die Bruchlinientheorie bieten sich an. Für die Bemessung ist der aus der Faserwirkung additiv entstehende Zuganteil einzubeziehen, was gesonderte Ansätze und Verfahren zur Gleichgewichtsiteration erfordert. Die Fasertragwirkung wird dabei als Eingangswert über Leistungsklassen gewählt und nicht etwa wie bei klassischen Bemessungen als Ergebnis bestimmt. Es bleibt dann unklar, ob die a priori getroffene Wahl wirklich wirtschaftlich war. Der Beitrag stellt dazu eine gekoppelte Lösungsstrategie vor. Sie nutzt zunächst wirtschaftliche, nichtlineare Schnittgrößenermittlungen. Auf Querschnittsebene werden die Schnittgrößen zur Biege- und Querkraftbemessung von beliebig bewehrten Rechteckquerschnitten verwendet. Angeschlossen ist dabei auch die Rissbreitenbeschränkung. Letzter Schritt ist die rückwärtsgerichtete Optimierung der Faserklassen, welche die Leistungsklassen in Wertung der Bemessungsergebnisse auf tatsächlich nötige Größen reduziert. Das gekoppelte Verfahren ist in einem intuitiv nutzbaren Tabellenkalkulationsprogramm implementiert, welches zum freien Download zur Verfügung steht. Beispiele zeigen die Anwendung und Konsequenzen für die Praxis.

Practical calculation, design and optimization of steel fibre reinforced concrete structures
Compared to conventional reinforced concrete structures, steel fibre reinforced concrete structures require special design methods. Linear-elastic calculations of internal forces are usually not very helpful because they significantly underestimate the load-bearing reserves from redistribution. Nonlinear calculation methods, such as the yield line theory, are more appropriate. For the design, the additive tensile component resulting from the fibre effect must be included, which requires separate approaches and procedures for equilibrium iteration. Herein, the fibres' contribution is chosen as input by means of classes but not as a result of conventional design. It then remains unclear whether the a priori choice was economical. The contribution presents a coupled solution strategy. First, it uses economic, non-linear internal force calculations. On cross-sectional level, the internal forces are used for bending and shear design of arbitrarily reinforced rectangular cross-sections. The crack width limitation is also included. The last step is the backward optimization of the fibre classes, which reduces the performance classes to the actual necessity with respect to the design results. The coupled procedure is implemented in an intuitively usable spreadsheet program, which is available for free download. Examples show the application and consequences for practice.

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Schramm, Nicholas; Fischer, OliverDeutschlandweit erstmalige Anwendung von UHPFRC im Eisenbahnbr√ľckenbau - Teil 2: Flankierende wissenschaftliche Untersuchungen sowie messtechnische Begleitung der Herstellung und des BetriebsBeton- und Stahlbetonbau5/2019307-314Fachthemen

Abstract

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dr.phil. Dr.techn. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister zum 60. Geburtstag gewidmet
Ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHPFRC) zeichnet sich durch ein extrem dichtes Gefüge und sehr hohe Festigkeiten sowie exzellente Dauerhaftigkeitseigenschaften aus. Dadurch wird eine langlebige, materialsparende und gewichtsreduzierte, schlanke Bauweise realisierbar, die völlig neue Möglichkeiten und Einsatzbereiche im Fertigteil-Brückenbau eröffnet. Im Zuge der Überbauerneuerung einer bestehenden Bahnbrücke konnte der Werkstoff nun in Deutschland erstmalig für eine Eisenbahnbrücke besonders zweckmäßig und vorteilhaft eingesetzt werden. Das Brückenbauwerk wurde als Fertigteil-Plattenbrücke mit Trogquerschnitt in Spannbetonbauweise mit sehr geringer Konstruktionshöhe realisiert. Der vorliegende Teil 2 des Beitrags behandelt zum einen begleitende experimentelle Untersuchungen zur Rissbildung und zum Biegetragverhalten eines rein stahlfaserbewehrten Mock-up des Brückenüberbaus. Zum anderen geht der Fachaufsatz auf die messtechnische Begleitung der Herstellung und des Betriebs ein. Hierbei wurden neben der Erfassung von Verlusten der Vorspannung und der Hydratationswärmeentwicklung unter anderem auch Bauwerksmessungen zur Ermittlung der realen Tragwerksantworten im Zuge von Probebelastungen mit definierten Achslasten durchgeführt.

Germany's first application of UHPFRC in railway bridge construction
Part 2: Accompanying scientific investigations and measurement supervision of manufacture and in operation
Ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) is characterized by an extremely dense microstructure and thus very high strengths as well as excellent durability properties. This enables a material-saving and weight-reduced, slim construction method that opens up completely new possibilities and areas of application in precast bridge construction. In the course of the superstructure renewal of an existing railway bridge the material could now be used for the first time in Germany for a railway bridge in a particularly practical and advantageous way. The superstructure was designed as a trough-shaped precast slab bridge in prestressed concrete construction with a very low construction height. This part 2 of the article deals on the one hand with accompanying experimental investigations on crack formation and on the flexural behavior of a purely steel fibre reinforced mock-up of the bridge superstructure. On the other hand, the technical paper deals with the measurement supervision of manufacture and in operation. In addition to determining losses of prestress and hydration heat development, structural measurements were also carried out to determine the real structural responses in the course of test loads with defined axle loads.

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Kromoser, Benjamin; Strieder, Emanuel; Kirnbauer, JohannesSelbstvorspannende ultrahochfeste Betonelemente - Die Aktivierung von mit eisenbasierten Formgedächtnislegierungen bewehrten Betonelementen durch thermische NachbehandlungBeton- und Stahlbetonbau5/2019315-326Fachthemen

Abstract

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dr.phil. Dr.techn. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister zu seinem 60. Geburtstag gewidmet
Durch thermische Nachbehandlung können die Eigenschaften von Materialien gezielt beeinflusst werden. Ein Beispiel dafür ist Beton. Durch den Erwärmungsprozess können der Aushärtungsprozess beschleunigt und etwaig vorhandene puzzolanische Zuschlagstoffe zugunsten einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften aktiviert werden. Eisenbasierte Formgedächtnislegierungen reagieren unter bestimmten Umständen auch sensitiv auf Temperatureinwirkung. Eine vorab mechanisch eingeprägte Form, die beispielsweise durch Vordehnen hergestellt wird, kann durch eine thermische Behandlung wieder rückgängig gemacht werden. Wird diesem “Formgedächtniseffekt” ein Widerstand entgegengesetzt, so führt dieser zu einer Zugkraft im Metallteil, die gezielt als Vorspannung genutzt werden kann. Bewehrt man nun Beton mit Stäben oder Matten aus einer eisenbasierten Formgedächtnislegierung und behandelt die Bauteile entsprechend thermisch nach, kann ein Selbstvorspannungseffekt erzeugt werden, der sich vorteilhaft auf die Gebrauchstauglichkeit und Steifigkeit der Bauteile auswirkt. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über eine erste Machbarkeitsstudie zu diesem Ansatz. Nach einer Beschreibung der verwendeten Ausgangsmaterialien wird eine erste Serie von Dreipunktbiegeversuchen präsentiert, anhand derer der beschriebene Effekt bereits experimentell nachgewiesen werden konnte. Abschließend werden mögliche Anwendungsfelder vorgestellt.

Self post-tensioning ultra-high performance concrete elements
The activation of with iron based shape memory alloys reinforced UHPC elements by thermal follow up treatment Thermal treatment can be used to influence the properties of materials. One example is concrete. The heating procedure allows to accelerate the hardening process and to activate pozzolanic additives if available in favor of improved mechanical properties. Shape-memory alloys are in some cases also sensitive to temperature treatment. A previously mechanically shaped element, produced for example by pre-stretching can be reversed by thermal treatment. The reverse effect leads to a tensile force in the shape-memory alloy if the shortening of the material is hindered and can therefore be used for post-tensioning. The newly presented approach of the present paper is to reinforce concrete construction parts with shape-memory alloys. A thermal post treatment of such construction parts leads to a self-prestressing effect and to improved properties regarding durability and stiffness. The aim of the presented research was to investigate the feasibility of the approach. The first part of the present paper gives an overview of the construction materials concrete and shape-memory alloys and their behavior in the course of thermal treatment. Subsequently a first test series of three-point bending tests is presented. The results allow to proof the desired self post-tensioning effect. Summarizing pos-sible application areas are described.

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Empelmann, Martin; Cramer, JonasModell zur Beschreibung der zeitabhängigen Rissbreitenentwicklung in StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau5/2019327-336Fachthemen

Abstract

Die Begrenzung der Rissbreite ist eine wesentliche Bemessungsaufgabe bei Stahlbetonkonstruktionen, um Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit zu gewährleisten. Unter Langzeitbeanspruchungen vergrößern sich die Rissbreiten durch das zeitabhängige Materialverhalten von Beton. Aufgrund der Überlagerung der unterschiedlichen Effekte (Verbundkriechen, Betonkriechen und Betonschwinden) sind konsistente und mechanisch basierte Untersuchungen für eine zuverlässige Vorhersage der Rissbreiten unerlässlich. Zu diesem Zweck wurde ein rheologisches Modell entwickelt. Das Modell wurde anhand von Versuchsergebnissen unter Langzeitbelastung validiert und zeigt eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den zeitabhängigen rechnerischen und experimentellen Rissbreiten.

Model for the description of time-dependent crack width development in reinforced concrete
In order to ensure serviceability and durability, limiting crack width is an essential task within the design of reinforced concrete structures. However, under long term loading crack widths increase due to the time-dependent material behaviour of concrete. As various time depending effects (such as bond creep, concrete creep and concrete shrinkage) are superimposed, consistent and mechanically based investigations are essential for an accurate prediction of crack widths. In this context, a rheological model was developed. The prediction accuracy of the model was evaluated using test results under long term loading showing good agreement between the time-dependent calculated and the experimental crack widths.

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Br√ľhwiler, Eugen; Friedl, Herbert; Rupp, Christoph; Escher, HanspeterBau einer Bahnbr√ľcke aus bewehrtem UHFB - Weltweit erste Bahnbr√ľcke aus UHFB auf einer HauptlinieBeton- und Stahlbetonbau5/2019337-345Berichte

Abstract

Herrn Prof. Dipl.-Ing. Dr.phil. Dr.techn. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister zu seinem 60. Geburtstag gewidmet
Am 11. November 2017 wurde die weltweit erste Bahnbrücke aus bewehrtem UHFB auf einer Hauptlinie in Betrieb genommen. Das Bauvorhaben der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) wurde im Rahmen des Ersatzneubaus einer doppelspurigen Bahnbrücke kurzer Spannweite bei Sempach im Kanton Luzern, Schweiz, realisiert. UHFB ist ein neuartiger faserverstärkter, zementgebundener Verbundbaustoff, der durch seine hohe Festigkeit und Dichtigkeit ideale Voraussetzungen für den Einsatz bei Infrastrukturbauwerken mit sich bringt. Neben geringeren Lebenszykluskosten können durch eine modulare Bauweise mit hohem Vorfabrikationsgrad kürzere Bauzeiten realisiert werden, womit geringere Betriebseinschränkungen verursacht werden. An der UHFB-Brückenplatte einer Spannweite von 6,0 m wurde ein Monitoringsystem installiert, um das Tragverhalten bei Zugüberfahrten zu erfassen. Erste Ergebnisse der Messungen bestätigen die erwarteten Werte, die deutlich unter den berechneten Kenngrößen liegen. Dieser Aufsatz beschreibt den Entwurf, die Bemessung, die Ausführung und das Monitoring dieser neuartigen Brückenkonstruktion.

Design and construction of a railway bridge in reinforced UHPFRC - World's first UHPFRC bridge on a main railway line
On November 11, 2017, the world's first railway bridge built in reinforced UHPFRC on a main railway line lane was put in service. The building project of the Swiss Federal Railways was realized within a replacement project of a double-lane railway bridge of short span at Sempach in the Canton of Lucerne, Switzerland. UHPFRC is a novel cementitious fibre-reinforced composite material of high strength and durability that provides ideal properties for application to structures of transportation infrastructure. In addition to lower life cycle costs, the modular construction method including a high prefabrication degree allows for shorter construction time and thus reduced service restrictions. The UHPFRC structure with a span of 6.0 m was equipped with a monitoring system to capture the structural behavior due to train crossings. First results of the measurements confirm the expected values that lie significantly below the calculated values. This article describes the design, dimensioning, execution and monitoring of this novel bridge structure.

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Bechmann, Roland; Schmid, Angelika; Noack, Torsten; Sobek, WernerNeuland in Planung und Realisierung: Die Kelchst√ľtzen des neuen Stuttgarter HauptbahnhofsBeton- und Stahlbetonbau5/2019346-355Berichte

Abstract

Im Rahmen des Bahnprojekts Stuttgart-Ulm wird der Stuttgarter Hauptbahnhof komplett umgebaut und erneuert. Der alte Kopfbahnhof wird hierbei durch einen unterirdischen Durchgangsbahnhof ersetzt. Wesentliches Gestaltungselement der neuen Bahnsteighalle sind die sogenannten Kelchstützen. Diese tragen nicht nur das Schalendach, sondern dienen auch der natürlichen Belichtung und Belüftung des Innenraums. Der vorliegende Beitrag beschreibt Formfindung und Berechnung dieser einzigartigen Geometrien und erläutert, wie durch die Tragwerksplanung eine technisch und ökonomisch nachhaltige Umsetzung ermöglicht wurde.

Unchartered Waters for Engineers and Contractors Alike: Stuttgart's New Main Station and its Complex Geometry
As part of the Stuttgart-Ulm railway project, Stuttgart Central Station is currently being completely refurbished and rebuilt. The old terminus station will be replaced by an underground through station. The so-called “Kelchstützen” (chalice-shaped columns) are a significant design element of the new underground station. These columns not only support the shell roof, but also provide natural lighting and ventilation for the interior. The present article describes the form finding and calculation of these unique geometries and explains how a technically and economically sustainable implementation was made possible by the structural engineers.

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau5/2019355Veranstaltungskalender

Abstract

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 5/2019Beton- und Stahlbetonbau5/2019357-366Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Abstract


Persönliches:
Konrad Bergmeister zum 60. Geburtstag
Oberingenieur Dipl.-Ing. Wolfgang Verch verstorben

Nachrichten: Digitalisierung der Baustelle
Michael Frenzel von der Technischen Universität Dresden gewinnt “Innovationspreis Bautechnik 2019” des DBV
Carl Friedrich Gauß-Medaille 2019 an Prof. Manfred Curbach verliehen
Bemessung von Befestigungen in Beton - Veröffentlichung der neuen Norm EN 1992-4 und Erläuterungsheft des DAfStb
“Darmstädter Betonfertigteiltage” - seit zwölf Jahren ein Selbstläufer in Sachen Wissenstransfer von der Praxis in die Lehre
Studierende des Bauingenieurwesens der TH Köln geehrt. Kickartz Stiftung verleiht Förderpreise in Höhe von 9.000 Euro
HANNOVER MESSE: Carbonbeton als Best-Practice-Beispiel für den Leichtbau in Deutschland
Deutscher Brückenbaupreis 2020 ausgelobt
CALL FOR PAPERS zum 9. Kolloquium Parkbauten am 4. und 5. Februar 2020

Bücher:Rupert Springenschmid: Betontechnologie für die Praxis

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Titelbild: Stahlbau 5/2019Stahlbau5/2019Titelbild

Abstract


Zum Titelbild Neubau Paracelsusbad Salzburg
- Die Wellness-Oase mit 60 Mio Errichtungskosten ist eines der ganz besonderen Projekte von Unger Stahlbau. Der freitragende Kern des Stahl-Bades auf fast 12 m Höhe wurde mittels einer imposanten Stahlkonstruktion errichtet, welche eine Spannweite von 35 m hat. Diese dient zur stützenfreien Überspannung der Badelandschaft. Durch die in etwa halber Höhe des Gebäudes befindliche und dreiseitig umlaufende Stahl-Glaskonstruktion mit sehr enger Toleranzanforderung kommen die zukünftigen Gäste des Schwimmbades in den Genuss eines Panoramarundblickes über die Stadt Salzburg und unmittelbar auf das Schloss Mirabell samt historischer Gartenanlage. Verbaut wurden 550 t Stahl und 13 000 Schrauben, wobei die brandgeschützten Elemente der Hauptträger auch im Badebetrieb sichtbar bleiben werden. Eine besondere Herausforderung stellte die infolge Innenstadtlage hervorgerufene Transport- und Montagelogistik dar, welche durch Einsatz eines durch BIM-Software generierten und bis ins letzte Detail durchdachten Montagekonzeptes gelöst werden konnte. (Foto: Unger Stahlbau, Bericht s. S. 506)

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Inhalt: Stahlbau 5/2019Stahlbau5/2019Inhalt

Abstract

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Berr, ThomasPacken wir es an!Stahlbau5/2019413Editorials

Abstract

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Unterweger, Harald; Kampleitner, AndreasDrucktragfähigkeit von Fachwerkdiagonalen mit Kastenquerschnitt und alleinigem Anschluss der GurtblecheStahlbau5/2019414-427Aufsätze

Abstract

Fachwerkträger im schweren Stahlbau weisen meist Druckdiagonalen mit geschweißten Kastenquerschnitten auf. Dabei sind in der Regel nur die seitlichen Gurtbleche direkt an die Fachwerkgurte angeschlossen, sodass hinsichtlich Biegeknicken aus der Fachwerkebene ein für einen Knickstab untypisches Tragverhalten vorliegt. Nach der Darstellung der untersuchten Anschlussdetails im Zuge einer begrenzten Parameteruntersuchung wird auf das spezielle Tragverhalten der Druckdiagonalen näher eingegangen. Es wird ein FEM-Modell vorgestellt, das es ermöglicht, die Druckdiagonale isoliert zu betrachten. Abschließend wird ein Ingenieurmodell dargestellt, das es erlaubt, ohne FEM-Berechnung die Drucktragfähigkeit der Diagonalstäbe zu bestimmen. Die Hintergründe des Ingenieurmodells sowie die Treffsicherheit gegenüber einer realitätsnahen 3D-Systemberechnung werden ebenfalls erläutert.

Compression member capacity of truss diagonals with hollow section and joints with only flange connections
Trusses for high loads often have diagonals with hollow sections and joints with only flange connections to the truss chords. Therefore, for buckling out of plane an untypical behaviour, compared to column buckling, is relevant. First the geometric details of the studied members and joints are presented. Then the typical load carrying behaviour of these diagonals in compression is shown. An equivalent member is suggested, to determine the compression member capacity of the diagonals. Finally, an engineering model for the design of the diagonals in compression is presented, which doesn't need a comprehensive FE-model calculation. The background of the model is shown and the accuracy for practical examples will be summed up.

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Ladinek, Markus; Niederwanger, Alexander; Timmers, Ralph; Lang, Robert; Osterhuber, DominikNachweis der Erm√ľdungsfestigkeit mittels Kerbdehnungskonzept - Eine Einf√ľhrung f√ľr Praktiker - Stand der Technik, Praxiseinsatz und aktuelle ForschungStahlbau5/2019428-439Aufs√§tze

Abstract

Der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit wird im Stahlbau hauptsächlich mithilfe des Nennspannungskonzepts geführt, was nicht zuletzt auf die aktuelle Normenlage zurückzuführen ist. Ist die Definition von Nennspannungen aufgrund der Bauteilkomplexität nicht mehr möglich, kann im Rahmen der EN 1993-1-9 der Nachweis mittels der Methode der korrigierten Nennspannungen oder mit dem Strukturspannungskonzept geführt werden. Eine Aussage über das örtliche Plastifizieren ist damit nicht möglich, jedoch ist dieses Verhalten implizit erfasst. Das Kerbdehnungskonzept ermöglicht eine Nachweisführung basierend auf lokalen Dehnungen im gekerbten Bereich unter Berücksichtigung plastischer Effekte. Neuere Forschungs- und Normungsbemühungen scheinen diesem Bemessungsansatz mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Es darf vermutet werden, dass dadurch das Kerbdehnungskonzept auch im deutschsprachigen Raum in Zukunft mehr Akzeptanz und eine breitere Anwendung in der Bemessungspraxis erfahren wird. Da dieses Konzept einige Besonderheiten aufweist, soll der vorliegende Beitrag eine erste Einführung für in der Praxis tätige Ingenieure darstellen.

Proofing fatigue strength using the local strain concept: an introduction for practitioners - state of the art, application in practice and recent research
The proof of fatigue strength in the field of structural steel engineering is typically performed applying the nominal stress concept as specified by the appropriate code. When nominal stresses cannot be defined due to the component's complexity the proof of fatigue strength in the framework of EN 1993-1-9 has to be performed applying the modified nominal stress concept or the structural hot-sport stress concept. By doing so, no statement can be made about plastic yielding in the notch area, but the behavior can be regarded as taken into account. On the other hand, the local strain approach enables the proof of strength by applying local strains evaluated directly in the notched area under the consideration of an elastic-plastic material response. Recent research as well as standardization efforts seem to pay more attention to this concept. Consequently, it can be assumed that this approach will become more accepted and applied in the German-speaking design community. As the local strain approach has particular features, the contribution at hand aims to serve as a first introduction for the practical engineer.

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Mack, Thomas; Geier, Roman; Strauss, AlfredEntwicklung einer praxisnahen Analyse zur D√§mpfungsbestimmung von vorgespannten Seilen und Kabeln - Nachweis im Labor und an Bestandsbr√ľckenStahlbau5/2019440-446Aufs√§tze

Abstract

Die Erfassung der Dämpfung von vorgespannten Seilen und Kabeln führte aufgrund von Schwebungen und Superpositionen aller Schwingungsformen immer wieder zu kaum abgesicherten Ergebnissen. Über die letzten Jahrzehnte wurden die Methoden zur Dämpfungsermittlung verfeinert und mittels neuer Softwarepakete beschleunigt, aber die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse für das jeweilige Bauteil oder das Gesamtsystem bei neuerlichen Messungen und Auswertungen wurde bisher nicht verfolgt. Im Zuge von Laborversuchen und zugehörigen Verifikationen wurde eine kombinierte Anwendung der bekannten Methoden mit der Nachweisführung durch die neue Reproduktionsmethode erarbeitet. Unabhängig von Messzeitpunkt, Ausschwingvorgang, Auswertepersonal etc. wird als Ergebnis ein Dämpfungskorridor anstatt einer einzelnen Dämpfungszahl bestimmt, in welchem sich je nach aktivierten Dämpfungsparametern im Zuge einer Anregung das Ausschwingen des Bauteils oder Gesamtsystems befindet. Mittels dieser neuen Methode können Dämpfungswerte verlässlich, nachvollziehbar, reproduzierbar und abgesichert für den Betreiber des Ingenieurbauwerks ermittelt werden. Im Zuge der Ermittlung der Eigenfrequenzen ist auch eine Erfassung der Kraft im jeweiligen Seil oder Kabel schnell und einfach kombinierbar.

Development of a pracitcal relevance determination of the damping of stay cables
The detection of the damping of prestressed stay cables repeatedly came in barely reliable results due to beats and superpositions of all types of vibrations. Over the last few decades, the methods for determining the damping have been refined and accelerated by means of new software packages, but the reproducibility of the results for the respective component or the entire system in new measurements and evaluations has not been pursued so far. In the course of laboratory tests and associated verifications, a combined application of the known methods with the verification by the new reproduction method was developed. Regardless of the time of measurement, decay, analysis staff, etc. is determined as the result of a damping corridor instead of a single damping number, in which, depending on the activated damping parameters in the course of excitation, the decay of the component or overall system will be. Using this new method, damping values can be determined reliably, comprehensibly, reproducibly and secure for the operator of the engineering structure. In the course of determining the natural frequencies, a determination of the force in the respective stay cable can be quickly and easily combined.

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Seismic response of isolated bridge with high damping rubber bearings - Self-heating effect at subzero temperaturesStahlbau5/2019446Empfehlungen der Redaktion

Abstract

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Kettler, Markus; Unterweger, HaraldVersuche zur Drucktragfähigkeit geschraubter Winkelprofile bei Variation der LagerungsbedingungenStahlbau5/2019447-459Aufsätze

Abstract

In diesem Aufsatz werden der Versuchsaufbau und die Ergebnisse einer Versuchsreihe an geschraubten Winkelprofilen unter Druckbeanspruchung, bei Variation der Lagerungsbedingungen, präsentiert. Begleitend zu den Laborversuchen wurden Finite-Elemente-Berechnungen durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls dargestellt werden. Insgesamt wurden 27 Versuchskörper mit Ein- und Zwei-Schraubenanschlüssen getestet. Die Schrauben waren dabei entweder vorgespannt oder nur handfest angezogen. Es wurden folgende drei Lagerungsbedingungen der beidseitigen Anschlussbleche untersucht: (i) eingespannte Lagerung, (ii) Scharnierlagerung, bei der die Rotation um die zum angeschlossenen Winkelschenkel parallele Achse frei möglich ist, und (iii) gelenkige Lagerung. Zusätzlich zu den Ergebnissen der Traglastversuche werden begleitende Imperfektionsmessungen und Materialtests gezeigt. Abschließend werden die Ergebnisse der Versuche mit den numerischen Berechnungen und mit den Empfehlungen einschlägiger Normen verglichen.

Laboratory tests on bolted steel angles in compression with varying end support conditions
The paper presents the detailed test setup and results of a test series on bolted single steel angles in compression with varying end support conditions and slenderness ratios. For all tests FEM-calculations were done, which are also presented. In total 27 specimens with one-bolt and two-bolt connections with and without preload are tested. Three different boundary conditions on both ends are investigated: (i) a clamped support, (ii) a knife edge support that allows only for rotations about the axis parallel to the connected leg and (iii) a fully hinged support. In addition to the results of the member tests, imperfection measurements and results of material tests are presented in order to carry out the FEM-calculations and to allow for comparison with current design standards.

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