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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Leutbecher, TorstenBauen nach dem Stand der TechnikBeton- und Stahlbetonbau11/2021805Editorials

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Müller, Harald S.; Urrea, Fernando Acosta; Kvitsel, VladislavModelle zur Vorhersage des Schwindens und Kriechens von Beton - Teil 2b: Kriechen - Neuer Ansatz im Eurocode 2 prEN 1992-1-1:2021Beton- und Stahlbetonbau11/2021806-820Aufsätze

Kurzfassung

Im Herbst 2020 wurde die Überarbeitung der EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) abgeschlossen und damit der Entwurf prEN 1992-1-1:2021 vorgelegt. Er stellt der Praxis zahlreiche verbesserte und neue Bemessungskonzepte zur Verfügung. Dies gilt auch für die Modelle zum Schwinden und Kriechen von Konstruktionsbeton, die zum Teil erhebliche Veränderungen erfahren haben. In diesem dreiteiligen Aufsatz (Teil 1 Schwinden, Teile 2a und 2b Kriechen) werden die neuen Modelle zur Prognose des Verformungsverhaltens von Beton vorgestellt. Er beleuchtet auch die Hintergründe, die zur Entwicklung der verbesserten Ansätze geführt haben. Die Teile 1 und 2a sind bereits veröffentlicht (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), Hefte 1 und 9). Im vorliegenden Beitrag (Teil 2b) wird die vorausgegangene Behandlung des Kriechens von Beton fortgeführt und abgeschlossen. Dabei werden zunächst die Zeitfunktionen zur Beschreibung des Kriechens und die mit ihnen verbundenen Implikationen aufgezeigt. Im Weiteren werden verschiedene Aspekte zum linearen und nichtlinearen Kriechen beleuchtet. Im Mittelpunkt des Beitrags steht das neue Prognosemodell der prEN 1992-1-1:2021, welches vorgestellt und begründet wird. Statistische Betrachtungen zur Zuverlässigkeit des neuen Modells und die Darstellung eines Konzepts für den Einbezug von Laborversuchsdaten zur Verbesserung der Prognose des Modells bilden den Abschluss des vorliegenden Beitrags sowie des gesamten Aufsatzes.

Creep and shrinkage prediction models for concrete
In autumn 2020, the revision of EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) was completed, resulting in the current draft prEN 1992-1-1:2021. It provides practice with numerous improved and new design concepts. This also applies to the models for shrinkage and creep of structural concrete, some of which have undergone significant changes. This three-part paper (Part 1 Shrinkage, Part 2a and 2b Creep) presents the new models for predicting the deformation behaviour of concrete. It also highlights the background that led to the development of the improved approaches. The Parts 1 and 2a have already been published (Beton- und Stahlbetonbau 116 (2021), issues 1 and 9).
The article at hand (Part 2b) continues and concludes the previous treatment of concrete creep. First of all, the functions for describing the time development of creep and the implications associated with them are presented. Then, various aspects of linear and non-linear creep are examined. The focus of the article is on the new prediction model of prEN 1992-1-1:2021, which is presented and justified. Statistical considerations on the reliability of the new model and the presentation of a concept for the inclusion of laboratory test data to improve the prediction of the model conclude this article and the entire paper.

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Neues DBV-Merkblatt "Sommer- und Winterbetonagen"Beton- und Stahlbetonbau11/2021820Nachrichten

Kurzfassung

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Czernuschka, Lisa-Marie; Podrou ek, Jan; Kratochvilova, Martina; Wan-Wendner, RomanEntwicklung der Kriech- und Schwindmodelle für Betontragwerke in Österreich und Deutschland - Bewertung der Modelle hinsichtlich der Sensitivität einzelner EingangsparameterBeton- und Stahlbetonbau11/2021821-836Aufsätze

Kurzfassung

Beton ist eines der wichtigsten Baumaterialien in der modernen Ingenieurspraxis und findet sein Anwendungsgebiet im Brückenbau, Hochbau und Grundbau. Beton ist ein Material, welches sein Verhalten im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen verändert. Besonders Verformungen, die durch Kriech- und Schwindprozesse hervorgerufen werden, spielen eine wichtige Rolle in der Bemessung von Betonstrukturen - vor allem im Hinblick auf die Gebrauchstauglichkeit. Bereits in den ersten Bemessungsnormen für Betonstrukturen gab es Regelungen hinsichtlich der Berücksichtigung dieser Einflüsse. Zu Beginn wurden die Verformungen mit einem äquivalenten Temperaturgradienten berücksichtigt. Erst mit der Herausgabe der Spannbetonnormen wurden entsprechende Kriech- und Schwindmodelle vorgeschlagen und bis hin zur heute gängigen Praxis weiterentwickelt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein Überblick über die historische Entwicklung dieser Modelle bis zu den heute geltenden Eurocode 2 und fib Model Code-Richtlinien gegeben. Im zweiten Teil wird eine Sensitivitätsanalyse der Eingangsparameter der aktuellen Modelle präsentiert, gefolgt von einem Anwendungsbeispiel, in dem die Unterschiede der verschiedenen Modelle auf Basis einer Durchbiegungsberechnung veranschaulicht werden.

Evolution of creep and shrinkage models for concrete structures in Austria and Germany - Evaluation of the current models regarding the sensitivity of the input parameter
Concrete is one of the most important materials in civil engineering structures and finds its application in the building of bridges, ground engineering and building construction. As widely known, concrete is a material which changes its behavior with time in dependency of the environmental conditions. Especially the long-term deformations caused by creep and shrinkage processes are of great interest regarding the durability and sustainability of infrastructures. Early versions of design codes gave some guidelines on how to treat deformations caused by these sources. In the beginning, these deformations were taken into account by an additional temperature drop. The first sophisticated approaches on how to deal with these long-term processes were published in the standards for prestressed concrete structures. These early models were updated and improved to today's prevailing documents such as the Eurocode 2 and the fib Model Code. The first part of this paper gives an overview of the historical development of creep and shrinkage models in Austria and Germany until today's guidelines. The second part presents a sensitivity study of the current models regarding the input parameters for some given scenarios. Lastly, the differences between the models are highlighted based on an application example taken from literature.

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Tue, Nguyen Viet; Fehling, Ekkehard; Schlicke, Dirk; Krenn, ChristinaRissbreitennachweis und Mindestbewehrung nach EC 2 - aktuelles Modell versus Vorschlag für die RevisionBeton- und Stahlbetonbau11/2021837-858Aufsätze

Kurzfassung

Unserem großartigen Lehrer Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Gert König im Andenken gewidmet
Die Begrenzung von Rissbreiten auf ein akzeptables Maß und die Ermittlung der erforderlichen Mindestbewehrung sind wichtige Bestandteile der Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Erfahrungen mit unterschiedlichen Bauweisen und Tragwerkstypen von Weißen Wannen bis hin zu Spannbetonbrücken zeigen, dass das derzeit verwendete Konzept in Deutschland und Österreich sehr zielführend ist und wesentliche Änderungen nicht notwendig sind. Im Entwurf für die bevorstehende Revision des EC2 wird ein neues Konzept für die Rissbreitenermittlung und Mindestbewehrung vorgestellt, welches im Gegensatz zu dem derzeitigen Konzept in Deutschland und Österreich mehr auf der Auswertung einer Datenbank basiert und weniger die mechanischen Zusammenhänge des Stahl- bzw. Spannbetons nach der Rissbildung berücksichtigt. Hierzu werden zahlreiche empirische Faktoren eingeführt, die nicht nur das Verständnis, sondern auch die Anwendung in der Praxis deutlich erschweren. Eine Verbesserung der Aussagegenauigkeit zu den Rissbreiten wird hiermit allerdings nicht erzielt und die Mindestbewehrung wird vor allem für vorgespannte gegliederte Querschnitte und dicke Bauteile deutlich unterschätzt. In diesem Aufsatz wird das vorgeschlagene Konzept für die Revision des EC2 detailliert erläutert. Die darin enthaltenen wesentlichen Schwächen und Widersprüche werden anhand des Vergleichs mit dem derzeitigen Konzept in Deutschland und Österreich sowie detaillierten Betrachtungen mittels 2D-FEM-Simulationen mit diskreten Rissen und adäquater Berücksichtigung der Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung verdeutlicht. Hiermit sollten Grundlagen für eine sachliche Diskussion vor der Einführung des neuen EC2 geschaffen werden.

Crack width verification and minimum reinforcement according to Eurocode 2 - current model versus new proposal for revision
Limiting crack widths to an acceptable level and determining the required minimum reinforcement are important tasks in the design of reinforced and prestressed concrete structures. Experience with different types of structures from watertight concrete structures to prestressed concrete bridges shows that the concept currently applied in Germany and Austria is very effective and that significant changes are not necessary. The current draft for the revision of EC2, however, presents a new concept for crack width verification and minimum reinforcement. In contrast to the concept currently used in Germany and Austria, this new concept is based more on the analysis and good reproduction of the observations made in laboratory experiments and takes less account of the mechanical relationships of reinforced or prestressed concrete after cracking. For this purpose, numerous empirical factors are introduced, which not only complicate the understanding but also the application in practice. However, an improvement in the accuracy of the crack width prediction is not achieved and the minimum reinforcement is significantly underestimated, especially for prestressed cross-sections and thick members. In this paper, the new concept in EC2 is explained in detail. Its main weaknesses and contradictions are discussed by a comparison with the concept currently applied in Germany and Austria as well as detailed analysis of 2D FEM simulations with discrete cracks and adequate regard of the bond stress-slip relationship at the reinforcement-concrete interface. This should provide the basis for a factual discussion before the introduction of the new EC2.

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Hemeraner Steinbruch als einer der ersten nach CSC zertifiziert. Stricker und Weiken kann Nachhaltigkeit nachweisen. Gesamte Lieferkette wird bewertetBeton- und Stahlbetonbau11/2021858Nachrichten

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Cramer, Jonas; Empelmann, MartinStatistische Verteilung von Rissabständen und Rissbreiten in StahlbetonbauteilenBeton- und Stahlbetonbau11/2021859-870Aufsätze

Kurzfassung

Der Nachweis der Rissbreite verfolgt das Ziel, Maximalwerte der Rissbreite zu begrenzen, sodass der Nachweis gemäß DIN EN 1992-1-1 nicht auf Basis von Mittelwerten, sondern mit charakteristischen Werten erfolgt. Da entsprechende Quantilwerte oder auch Maximalwerte versuchstechnisch nur sehr aufwendig zu erfassen sind, ist eine Validierung bestehender Nachweisformeln - insbesondere für variierende Randbedingungen - schwierig. Werden dagegen experimentelle Mittelwerte verwendet, ist eine Umrechnung auf Maximalwerte bzw. definierte Quantilwerte erforderlich. Entsprechende Umrechnungsfaktoren lassen sich letztlich aus dem Verteilungstyp und der Streubreite ermitteln, wobei sich die Fachwelt bei dem Verteilungstyp von Rissabständen und Rissbreiten (zumeist normalverteilt oder log-normalverteilt) uneins ist. Zur genaueren Untersuchung der statistischen Verteilung von Rissabständen und Rissbreiten wurde ein rheologisches Modell hinsichtlich einer freien Rissbildung erweitert und mit Versuchen validiert. Bei der anschließenden Parameteranalyse hinsichtlich der Streuung von Rissabständen und Rissbreiten zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen der Verteilung der Rissabstände und der Verteilung der Rissbreiten, sodass die Streuung beider Parameter differenziert zu betrachten ist.

Statistical distribution of crack spacing and crack widths in reinforced concrete elements
The verification of the crack width aims at limiting maximum values of the crack width, thus the verification according to DIN EN 1992-1-1 is not based on mean values but on characteristic values. Since quantile values or even maximum values can only be recorded with great effort in terms of testing, it is difficult to validate existing formulas - especially for varying boundary conditions. If, on the other hand, experimental mean values are used, a conversion to maximum values or defined quantile values is necessary. Appropriate conversion factors can be determined from the distribution type and the scattering, although experts already disagree on the distribution type of crack spacing and crack widths (mostly normally distributed or log-normally distributed). For a more detailed investigation of the statistical distribution of crack spacing and crack widths, a rheological model was extended with respect to a free crack formation and validated with tests. The subsequent parameter analysis with regard to the scattering of crack spacing and crack widths showed clear differences between the distribution of crack spacing and the distribution of crack widths, so that the scatter of both parameters has to be considered in a differentiated way.

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Offizieller Spatenstich für neue Grundschule in Bochum Hamme - Hitzler Ingenieure Düsseldorf hält die Fäden als Projektmanager in der HandBeton- und Stahlbetonbau11/2021870Nachrichten

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Loh, Lutz; Garg, AndreasTorsionstragverhalten von Betonhohlquerschnitten in geschlossenen und klaffenden Segmentfugen - Teil 2: Die Umlagerung der TorsionsschubspannungenBeton- und Stahlbetonbau11/2021871-880Aufsätze

Kurzfassung

Beim Bau von Segmentbrücken oder Türmen von Windenergieanlagen werden Betonfertigteile häufig trocken gestoßen und die Fugen mit einer Vorspannung überdrückt. Durch trockene Reibung müssen die meist glatten Betonoberflächen auch Schubspannungen aus Querkraft und Torsion übertragen. Im ersten Teil dieses Aufsatzes [1] wurden zwei bestehende Nachweismodelle zum Torsionstragverhalten von trockenen Betonfugen am Beispiel des Turms einer Windenergieanlage vorgestellt und zudem ein eigener Ansatz auf Grundlage der Theorie der Wölbkrafttorsion aufgezeigt. Aufbauend auf diesem Ansatz wird nachfolgend ein neues konsistentes Nachweiskonzept vorgestellt, welches eine sehr gute Übereinstimmung mit Versuchsdaten aufweist.

Torsional structural behavior of hollow concrete cross-sections in closed and gaping segment joints Part 2 - The redistribution of torsional shear stresses
During the construction of segmental bridges or towers of wind turbines, precast concrete elements are often met dry and the joints get prestressed. By dry friction, the mostly smooth concrete surfaces have to transfer shear stresses from lateral force and torsion. In the first part of this essay [1], two existing verification models for the torsional load-bearing behavior of dry concrete joints were presented using the example of the tower of a wind turbine and a separate own approach based on the theory of warping torsion was also shown. Based on this approach, a new consistent verification concept is presented below, which shows very good agreement with test data.

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Mechtcherine, Viktor; Dreßler, Inka; Empelmann, Martin; Gehlen, Christoph; Glock, Christian; Kuhn, Alexander; Lanwer, Jan Paul; Lowke, Dirk; Müller, Steffen; Neef, Tobias; Nerella, Venkatesh Naidu; Stephan, Dietmar; Vasilic, Ksenija; Weger, Daniel; Wiens, UdoDigitaler Betonbau durch additive Verfahren - Sachstand und ForschungsbedarfBeton- und Stahlbetonbau11/2021881-900Aufsätze

Kurzfassung

Die digitale Fertigung mit Beton (DFB) ist ein sich überaus dynamisch entwickelndes Gebiet; insbesondere in den letzten fünf Jahren konnten bemerkenswerte Fortschritte erzielt werden. Die Vielfalt der verwendeten Ansätze und damit verbundenen Möglichkeiten und Herausforderungen ist überwältigend. Dieser Beitrag bietet einen kritischen Überblick über den aktuellen Sachstand auf diesem Gebiet der DFB, mit Fokus auf die additiven Fertigungsverfahren mit Beton (auch 3D-Betondruck genannt) und formuliert den bestehenden Forschungsbedarf. Neben einer Reflektion zum internationalen Stand der Entwicklung von 3D-Betondruckverfahren wird ein Klassifizierungsrahmen für DFB-Verfahren vorgestellt und die wichtigsten Begriffe definiert. Anschließend befassen sich die Autoren mit der zugehörigen Materialprüfung von druckbarem bzw. gedrucktem frischem, erhärtendem und erhärtetem Beton. Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Beschreibung der geeigneten Bewehrungsarten und die Klassifizierung der technologischen Lösungsansätze zur Integration der Bewehrung in DFB-Prozesse. Schließlich werden die Besonderheiten der Konstruktion und die Bemessung von additiv gefertigten Bauteilen dargelegt und diskutiert.

Digital concrete construction by means of additive processes - State of the art and research needs
Digital fabrication with concrete (DFC) is a dynamic and rapidly developing area. In the last five years in particular, remarkable progress has been made. The variety of approaches used and both the opportunities and challenges associated with them is overwhelming. This contribution offers a critical overview of the current state of the art in the field of the DFC, with a focus on the additive manufacturing processes with concrete (also called 3D concrete printing) and formulates the research needs. In addition to a reflection on the international state of the development of 3D concrete printing technologies, a classification framework for DFC processes is presented and the most important terms are defined. Then, the authors deal with the material testing of printable or printed fresh, hardening and hardened concrete. Futher focuses are the suitable types of reinforcement and the classification of the technological approaches to integrate reinforcement in DFC processes. Finally, the special features of the design and dimensioning of additively manufactured components are presented and discussed.

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Scheller, Eckehard; Küenzlen, Jürgen; Becker, Rainer; Kuhn, ThomasVersuche am Bau mit Kunststoffdübeln im Beton nach Technischer Regel des DIBtBeton- und Stahlbetonbau11/2021901-910Berichte

Kurzfassung

Versuche am Bauwerk im Verankerungsgrund Beton sind auf europäischer Ebene und in Deutschland nur für Kunststoffdübel mit Europäischer Technischer Bewertung (ETA) geregelt. Im September 2019 wurde dazu vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) die “Technische Regel Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk mit ETA ...” veröffentlicht. Für die praktische Umsetzung dieser Technischen Regel für Verankerungen in Mauerwerk wurde dazu vom Deutschen Ausschuss für Mauerwerk e.V. (DAfM) im Jahr 2020 das Heft 4 der DAfM Schriftenreihe “(Dübel-) Versuche am Bauwerk in Mauerwerk - Aktuelle Regelungen für Kunststoffdübel und Metall-Injektionsanker zur Verankerung im Mauerwerk” herausgegeben. Dieser Fachbeitrag fasst die wesentlichen Inhalte der Technischen Regel des DIBt für Verankerungen in Beton zusammen und zeigt die geringfügigen Abweichungen zu den Regelungen im Verankerungsgrund Mauerwerk auf.

Current regulations for tests on construction site for plastic anchors in concrete
Tests on construction site in the base material concrete are regulated at the European level and in Germany only for approved plastic anchors. In September 2019 the Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt) published the technical rule “Durchführung und Auswertung von Versuchen am Bau für Kunststoffdübel in Beton und Mauerwerk mit ETA ...”. The Deutsche Ausschuss für Mauerwerk e.V. (DAfM) puplished in 2020 issue 4 of the series of puplications “(Dübel-) Versuche am Bauwerk in Mauerwerk - Aktuelle Regelungen für Kunststoffdübel und Metall-Injektionsanker zur Verankerung im Mauerwerk” for the practical implementation of this technical rule for anchorages in masonry. This article summarizes the essential contents of the DIBt technical rule for anchorages in concrete and shows the slight deviations from the regulations in the base material masonry.

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Sobek, WernerEin persönlicher Nachruf auf Jörg SchlaichBeton- und Stahlbetonbau11/2021911-914Essays

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 11/2021Beton- und Stahlbetonbau11/2021915-922Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Nachrichten:
Bundesstiftung Baukultur: Stiftungsrat beruft Vorstandsvorsitzenden Reiner Nagel für weitere fünf Jahre
Bayerischer Denkmalpflegepreis 2022 ausgelobt
Vorankündigung 4. Burgdorfer Brückenbautag
Kreislaufwirtschaft und CO2-Einsparung: Projekt der BAM zur Verwertung von Stahlwerksschlacken verspricht doppelten Nutzen

Zuschrift: Zuschrift zu:
Torsionstragverhalten von Betonhohlquerschnitten in geschlossenen und klaffenden Segmentfugen Teile 1 und 2

Buchbesprechung

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau11/2021922Veranstaltungskalender

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Inhalt: Stahlbau 11/2021Stahlbau11/2021Inhalt

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Titelbild: Stahlbau 11/2021Stahlbau11/2021Titelbild

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Zum Titelbild:
Zur Bewertung der Windlasten auf Gebäuden mit Sandwichelementen wurden in einem am Institut für Stahlbau der RWTH Aachen konstruierten und errichteten Prüfstand die Lastweiterleitungseffekte in Wandfeldern mit Sandwichelementen untersucht. Dieser brachte automatisiert 1-Lasten auf die Versuchskörper und dokumentierte verschiedene Auswirkungseffekte. Im Anschluss wurden mit Druckzeitreihen aus Windkanalversuchen Auswirkungseffektzeitreihen erstellt, statistisch ausgewertet und die normativen Windlasten bewertet (s. Beitrag S. 819).

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Lange, Jörg; Naujoks, Bernd; Podleschny, RalfProf. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. GeburtstagStahlbau11/2021781Editorials

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Hörnel-Metzger, Beate; Naujoks, BerndZum Kriechen von Sandwichelementen unter axialer BelastungStahlbau11/2021782-790Aufsätze

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Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. Geburtstag gewidmet
Bei der Berechnung von Sandwichelementen, die neben Flächenlasten senkrecht zur Ebene und einem Temperaturgradienten auch durch Drucknormalkräfte beansprucht werden, müssen die Effekte nach Theorie II. Ordnung beachtet werden. Die Verformungen aus der Ebene werden unter Berücksichtigung der Schubverformungen des Kernmaterials ermittelt. Dabei ist der Einfluss des Kriechens des Kernmaterials erheblich. Für rein auf Biegung beanspruchte Elemente werden vom jeweiligen Hersteller Kriechbeiwerte für unterschiedliche Belastungsdauern deklariert, da diese je nach Zusammensetzung des Kernmaterials stark variieren. Fraglich ist, auf welche Weise diese Werte für die Bemessung druckbeanspruchter Elemente verwendet werden können. Dazu wurden am Institut für Sandwichtechnik (iS-mainz) der Hochschule Mainz axiale Kriechversuche durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen aus diesem Forschungsvorhaben sowie aus dem FP7-Projekt EASIE unter Leitung des iS-mainz wird ein Bemessungsvorschlag für axial belastete Sandwichelemente unter Berücksichtigung des Kriechverhaltens der Kernschicht vorgestellt, der im Entwurf der prEN 1993-7 Design of steel structures - Sandwich Panels enthalten sein wird.

Creep of axially loaded sandwich panels
In the design of sandwich panels subjected to compressive axial loads (apart from uniformly distributed loads vertical to the plane of the panel and temperature difference) effects according to 2nd order theory must be taken into account. Deflections are determined considering shear deformation of the core material which is highly influenced by creep effects. For pure bending the wide variation of creep coefficients depending on the composition of the core material is considered by sandwich panel producers by declaring creep coefficients for different load time periods. The question is how these coefficients may also be used for the design of axially loaded panels taking into account deformation due to creeping. For this purpose axial creep tests were performed at iS-mainz. Based on the results of both this research and the FP7-project EASIE coordinated by iS-mainz a design procedure for axial loaded sandwich panels is proposed which will also be contained in the draft of prEN 1993-7 Design of steel structures - sandwich panels.

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Raabe, Oliver; Pfaff, UteMetallprofildächer unter PV-AnlagenStahlbau11/2021791-797Berichte

Kurzfassung

Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. Geburtstag gewidmet
In einigen deutschen Bundesländern wurde bzw. wird gesetzlich festgeschrieben, dass künftig bei Neubauten verpflichtend eine Solaranlage (im Folgenden PV-Anlage genannt) installiert werden muss, mit Photovoltaikelementen zur Erzeugung von Strom bzw. mit Solarelementen zur primären Erwärmung von Wasser. Auch eine bundesweite Gesetzesinitiative gibt es dazu schon. Bei Industrieneubauten werden häufig als Dacheindeckung dünnwandige Metallprofildächer verwendet, auf die PV-Anlagen montiert werden. Industriell vorgefertigte Metallprofildächer bestehen z. B. aus Trapezprofilen, Stehfalzprofilen und Sandwichelementen. Es werden dabei spezielle, auf den jeweiligen Typ der Metallprofildächer abgestimmte Befestigungssysteme eingesetzt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass, obwohl PV-Anlagen seit vielen Jahren bei Metallprofildächern eingesetzt werden, die Besonderheiten bei der Verwendung nicht bekannt sind bzw. nicht beachtet werden. Im folgenden Beitrag wird auf den Einfluss der PV-Anlagen auf die vorgenannten Metallprofildächer hinsichtlich der formalen Grundlagen, Belastungsansätze, statischen Nachweise, Begeh- bzw. Betretbarkeit und Korrosionsschutzanforderungen eingegangen.

Roof with metal sheets and PV-systems - practical knowledge
Recently it was legally stipulated in some German states that a solar power system has to be installed on new buildings. A legislative initiative on a federal level is also prepared. A solar power system (named PV-system in the following) can consist of photovoltaic elements for producing electricity or solar elements for heating primarily water. Light weight metal sheets are often used for the roofing of industrial buildings, on which the PV-system is installed. Prefabricated metal sheets consist of e. g. trapezoidal profiles, standing seam profiles and sandwich panels. Special fixing systems are used that fit for the individual type of metal sheet. The experience has shown that even though PV-systems are put on metal sheets since many years, the special topics for the application are not known or not taken into account. The following article goes into detail to the before mentioned metal sheets regarding the formal basis, loadings, static design, occasional or repeated access of persons and requirements due to corrosion.

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Engel, Alexander; Lange, JörgMomenten-Auflager-Interaktion von mehrfeldrig gespannten SandwichelementenStahlbau11/2021798-806Aufsätze

Kurzfassung

Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Berner zum 80. Geburtstag gewidmet
Selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metall-Deckschichten werden im Bauwesen i. d. R. als Mehrfeldträger geplant und verbaut. Hierbei tritt an den Zwischenauflagern stets eine Interaktion zwischen dem druckbelasteten Deckblech und der orthogonal dazu wirkenden Auflagerkraft auf, welche die Biegetragfähigkeit reduzieren kann. Viele Einflussfaktoren auf die reduzierte Tragfähigkeit bleiben in der momentanen Zulassungspraxis (und Bemessung) unberücksichtigt. Im Rahmen eines von der DFG geförderten Forschungsprojekts wurden daher experimentelle, numerische sowie analytische Untersuchungen an Sandwichelementen durchgeführt. Es wurden wesentliche Einflüsse auf die reduzierte Knitterspannung unter einer einwirkenden Querdruckbelastung quantifiziert und ein möglicher Lösungsansatz aufgezeigt, um diese künftig - z. B. im Rahmen der Zulassungsversuche - berücksichtigen zu können.

Moment support interaction of multi-span sandwich panels
Self-supporting double skin metal faced sandwich panels are usually designed and installed as multi-span beams. In this case, there is always an interaction at the intermediate supports between the compressional normal force in the face sheet and the support reaction orthogonally to it, which can reduce the bending capacity. Many effects influencing the reduced load-bearing capacity are not taken into account in current approval practice (and design). Within a research project funded by the DFG, experimental, numerical and analytical investigations were therefore carried out on sandwich panels. The main influences on the reduced wrinkling stress under an applied transverse compressive load were quantified and a possible solution was identified in order to take them into account in the future, e.g. within the scope of the approval tests.

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Parametric Design of steel structures - fundamentals of parametric design using GrasshopperStahlbau11/2021806Empfehlungen der Redaktion

Kurzfassung

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Schmied, Jürgen; Ummenhofer, ThomasFeuerwiderstand von Wänden aus Sandwichelementen mit Mineralwollkern - Experimentelle Überprüfung der Extrapolationsregeln in DIN EN 15254-5 für den Feuerwiderstand von Wänden aus SandwichelementenStahlbau11/2021807-818Aufsätze

Kurzfassung

Sandwichelemente reagieren unter Brandbeanspruchung in Abhängigkeit von ihrem Aufbau unterschiedlich. Um eine geeignete Auswahl und Anwendung zu ermöglichen, ist deshalb eine Klassifizierung des Brandverhaltens und der Feuerwiderstandsklasse erforderlich. Da eine solche Klassifizierung nicht für alle Anwendungsfälle im Brandprüfstand untersucht werden kann, sind verifizierte Extrapolationsregeln erforderlich, die eine auf den spezifischen Anwendungsfall bezogene Klassifizierung ermöglichen. Im Rahmen eines von der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des KIT durchgeführten Forschungsvorhabens wurden Wände aus Sandwichelementen mit Mineralwollkern unter ETK-Brandbeanspruchung geprüft und die Versuchsergebnisse mit den Extrapolationsregeln der DIN EN 15254-5 verglichen sowie darauf basierende Vorschläge zur Extrapolation erarbeitet.

Fire resistance of walls made of sandwich panels with mineral wool core - experimental verification of the extrapolation rules in DIN EN 15254-5 for the fire resistance of walls made of sandwich panels
Sandwich panels fulfil different requirements under fire load depending on their composition. For the selection and application, a classification of the fire behaviour and the fire resistance class is required. Since the classification cannot be investigated for all applications, verified extrapolation rules are required to provide a classification based on the building application. As part of a research program which was conducted by the Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine of the KIT, walls made of sandwich panels with a mineral wool core were tested and the test results were compared with the extrapolation rules of DIN EN 15254-5 and suggestions for extrapolation based on the test results were developed.

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Funke, Alexander; Janczyk, Kevin; Kemper, Frank; Kuhnhenne, Markus; Feldmann, MarkusValidierung der Windersatzlasten auf Wandkonstruktionen mit SandwichelementenStahlbau11/2021819-830Aufsätze

Kurzfassung

Im Jahr 2009 wurde die harmonisierte Norm DIN EN 14509 mit dem Titel “Selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metalldeckschichten” eingeführt. Diese ist in der aktualisierten Form von 2013 bis heute gültig und regelt u. a. die Bemessungsverfahren für Sandwichelemente. Seit Einführung wurde die Windlastmodellierung für die großflächigen Fassadenelemente diskutiert, da die Neuregelung im Zusammenhang mit der Windlastnorm DIN EN 1991-1-4:2012 zu höheren Windlasten, insbesondere im Eckbereich führte. In dieser Studie wurden deswegen die Auswirkungseffekte auf der Strukturebene bestimmt und statistisch bewertet, um ein realistisches Windlastmodell für die betrachtete Bauweise zu erhalten. Es wurden sowohl hochauflösende Windkanalmessungen als auch Bauteilversuche durchgeführt, um reale Lastweiterleitungseffekte an Sandwichsystemen im Originalmaßstab zu identifizieren. Die Überlagerung beider und die statistische Absicherung führten zu dem Ergebnis, dass die bestehenden Modelle keine generelle Lastminderung erkennen lassen und der Nachweis der Elemente auch bez. des Lastwerts in der Gebäudeecke im Wesentlichen zutreffend ist. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass der für die großflächigen Elemente maßgebende Korrelationseffekt, entgegen der derzeitigen Bemessungspraxis, auch für die Verbindungsmittel ansetzbar ist, sodass die Modellierung lokaler Sogspitzen nicht nötig ist und auch hier die cpe,10-Beiwerte aus DIN EN 1991-1-4:2012 genutzt werden können.

Validation of wind loads on structures with sandwich elements
In 2009, the harmonized standard DIN EN 14509 was introduced with the title “Selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metalldeckschichten”. This is still valid today in the updated form of 2013 and regulates, among other things, the design procedures for sandwich elements. Since its introduction, the wind load modeling for the large-surface facade elements has been discussed, since the new regulation in connection with the wind load standard DIN EN 1991-1-4:2012 led to higher wind loads, especially in the corner area. Therefore, in this study, the impact effects on the structural level were determined and statistically evaluated in order to obtain a realistic wind load model for the considered construction method. High-resolution wind tunnel measurements were performed as well as structural tests to identify real load transfer effects on full-scale sandwich systems. The superposition of both and the statistical validation led to the conclusion that the existing models do not show any general load reduction and that the verification of the elements is essentially correct also with respect to the load value in the corner of the building. However, it was shown that the correlation effect that is decisive for the large-area elements can also be applied to the connecting elements, contrary to current design practice, so that the modeling of local suction peaks is not necessary and the cpe,10 coefficients from DIN EN 1991-1-4:2012 can also be used here.

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Failure criterion for fatigue resistance and S-N curve for of steel ropesStahlbau11/2021830Empfehlungen der Redaktion

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Sobek, WernerEin persönlicher Nachruf auf Jörg SchlaichStahlbau11/2021831-834Essays

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