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Jugend forscht: Wettbewerbsstart der Jubiläumsrunde 2015Stahlbau3/2015181Aktuell

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Janßen, ThomasBauen im Bestand: Ersatzneubau der ersten Hochbrücke Levensau bei KielStahlbau3/2015182-194Fachthemen

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Vor den Toren der Schleswig-Holsteinischen Landeshauptstadt Kiel wird im Zuge der Verbreiterung der Oststrecke des Nord-Ostsee-Kanals der Neubau einer über 241 m spannenden kombinierten Straßen- und Eisenbahnbrücke in Stahlbauweise als Ersatz für die 1894 errichtete erste Hochbrücke Levensau vorbereitet. Außergewöhnliche Berücksichtigung bei der Planungsvorbereitung gilt der weitgehenden Aufrechterhaltung des Schienen- und Schiffsverkehr auf und unterhalb des bestehenden Bauwerkes sowie dem zu garantierenden Erhalt eines sich in den Bestandswiderlagern befindenden EU-kartierten Fledermauswinterquartiers.
Neben den Randbedingungen aus Verkehrsführung und Artenschutz ist für die Planung die Berücksichtigung der genehmigungsrelevanten Belange des angrenzenden allgemeinen Wohngebietes von besonderem Interesse. Die Ergebnisse der komplexen Grundlagenermittlungen und der nach EU-weit ausgeschriebenem Ingenieur- und Architektenwettbewerb vergebenen Planungsleistungen sollen hier vorgestellt werden.

Design and construction in existing contexts: Replacement of the first High Bridge Levensau.
Not far from Kiel, the capital city of Schleswig-Holstein, the first Levensau High Bridge (Hochbruecke Levensau) built in 1894, is being replaced by a combined rail and road steel bridge with a span of over 241 m. During construction special attention was paid to the maintenance of railway traffic and shipping and to the preservation of a winter hibernation site for bats.

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Näßl, Andreas; Mensinger, Martin; Liebelt, MichaelRadialgelenklager als Komponenten des Steuerstabsystems Meyer/Wunstorf - Versuchsergebnisse zur Dauerhaftigkeit von Radialgelenklagern unter wiederholten LastenStahlbau3/2015195-202Fachthemen

Kurzfassung

Seit etwa Mitte der 70er Jahre stellt in Deutschland das Steuerstabsystem “Meyer/Wunstorf“ eine bewährte Konstruktion zur zwängungsfreien Längslagerung und Horizontalkraftabtragung insbesondere bei Eisenbahnbrücken dar. Horizontale Einwirkungen infolge Bremsen und Anfahren können damit auf beide Widerlager gleichmäßig verteilt werden. Im Gegensatz zu einseitig in Längsrichtung fest gelagerten Brücken werden auch temperaturbedingte Längenausdehnungen des Überbaus durch eine fiktive Verlagerung des Dehnungsnullpunkts in die Mitte der Brücke günstig auf beide Widerlagerseiten verteilt. Somit sind größere Spannweiten mit durchgehenden Gleisen, ohne Schienenauszüge, realisierbar. Die kinematische Steuerstabkonstruktion beinhaltet teils hochbelastete Gelenkbolzenverbindungen, für die im Bauwesen eher unübliche und bislang nicht geregelte sogenannte Radialgelenklager (RGL) zum Einsatz kommen, was derzeit Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) und unternehmensinterne Genehmigungen (UiG) erfordert. Dieser Beitrag berichtet - neben einer kurzen Einführung in die Thematik - über die Ergebnisse von Dauerhaftigkeitsversuchen an RGL, welche 2014 vom Lehrstuhl für Metallbau der TU München im Zuge von Zustimmungsverfahren für aktuelle Projekte der Deutschen Bahn durchgeführt worden sind.

Radial spherical plain bearings as components of the control-rod system Meyer/Wunstorf - Durability test results of radial spherical plain bearings exposed to cyclic loading.
Since the mid-70s in Germany the control-rod system “Meyer/Wunstorf” is a proven design of a longitudinal bridge support system especially for railway bridges. Horizontal forces due to braking and acceleration can thus be evenly distributed to both abutments. In contrast to one-sided longitudinal supported bridges also the temperature-related linear expansion of the superstructure can be distributed equally to both abutments by realizing a fictitious zero point of strain in the middle of the bridge. Thus, larger spans with continuous rails, without rail expansions, can be built. The kinematic control-rod design incorporates some highly loaded hinge pin connections for which so-called radial spherical plain bearings (RGL) are used. For civil constructions these bearings are rather unusual, hitherto not regulated and currently requiring technical and corporate approvals for individual cases (ZiE/UiG). This paper reports - including a short introduction to the topic - on the results of durability tests on RGL, which have been carried out in 2014 by the Chair for Metal Structures of the TU München (Technical University of Munich) in the context of technical approvals for current projects of the Deutsche Bahn.

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VDI setzt auf Digitalisierung der BaubrancheStahlbau3/2015202Firmen und Verbände

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Kuhlmann, Ulrike; Kudla, KonradErmüdungsfestigkeit von Lamellenstößen bei Vollwandträgern mit dicken Gurten - Experimentelle und numerische UntersuchungenStahlbau3/2015203-212Fachthemen

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Der Beitrag stellt Forschungsergebnisse von experimentellen und numerischen Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit von Lamellenstößen bei Vollwandträgern mit dicken Gurten vor. Kern der Betrachtung ist der Einfluss der Blechdicken auf die Ermüdungsfestigkeit des als Montagestoß geschweißten Vollstoßes. Die Untersuchungen zeigen, dass der Ort der Kerbe, Stirnfugennaht oder Schweißnahtübergang, die Ermüdungsfestigkeit bestimmt, aber eben auch dass gewisse Ungänzen zum Beispiel an der Stirnfugennaht nicht zwangsläufig zu einer schlechten Kerbfalleinordnung führen. Ausgehend von den durchgeführten Versuchen und numerischen Studien wird eine mögliche Kerbfalleinordnung für den baupraktischen Nachweis hergeleitet.

Fatigue resistance of lamella joints of plated steel girders with thick flanges - experimental and numerical investigations.
Experimental and numerical investigations on the fatigue resistance of lamella joints of plated steel girders with thick flanges This article presents the research results of the experimental and numerical investigations on the fatigue resistance of lamella joints of plated steel girders with thick flanges. The focus lies on the influence of the size plate thicknesses on the fatigue resistance welded butt joint assembled on site. The investigations show that the location of the notch, weld toe or end grove weld, has a strong impact on the fatigue resistance and also that certain irregularities e.g. at the end grove weld do not necessarily lead to a reduction of the detail category. On the basis of the experiments and numerical studies the possible classification into a detail category for the fatigue design is derived for the welded lamella joints.

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Ball, PeterEinwirkungskombinationen für Flachbodentanks nach Eurocode - Teil 1Stahlbau3/2015213-220Fachthemen

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Aufgrund ihrer Konstruktionsweise stellen Flachbodentanks eine besondere Bauform mit komplexem Tragverhalten dar. Der Aufwand für bautechnische Standsicherheitsnachweise ist hierfür mit Einführung des Eurocodes teilweise weiter gestiegen. Zum einen ergeben sich neue, von der DIN 18800 abweichende Regeln für die Kombination von Lasten. Zum anderen sind nicht alle Punkte klar geregelt bzw. zwischen den einzelnen Normen abgestimmt. Dies führt sowohl bei Statikern und Herstellern als auch bei Betreibern mitunter zu erheblicher Unsicherheit. Im Folgenden werden die Regeln für Einwirkungskombinationen für Flachbodentanks mit dem Ziel diskutiert, eine einheitliche Anwendung und ein praxisgerechtes, allgemein abgestimmtes Vorgehen zu begleiten.

Load combinations for flat-bottom storage tanks according to the Eurocode.
Due to their design, flat-bottom storage tanks are a special type of structure with complex loadbearing characteristics. With the introduction of the Eurocode, the requirements for the verification of stability have increased in some regards. On the one hand, there are new rules for the combination of loads that differ from DIN 18800. On the other hand, not all aspects are unambiguously defined within and across individual standards. This leads to significant uncertainty amongst structural engineers and manufacturers as well as operators. This article discusses the rules for load combinations for flat-bottom storage tanks with the aim of facilitating a unified application and a practical, well-coordinated approach.

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Rubin, HelmutLösung und Gewinner der Weihnachtspreisaufgabe 2014Stahlbau3/2015220-223Berichte

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Aktuell: Stahlbau 3/2015Stahlbau3/2015224-228Aktuell

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Architektur mit Rhythmus: Einkaufszentrum in Kolumbien mit Membran-Folien-Dächern
Deutscher Fassadenpreis für VHF 2015 ausgelobt
iF Design Award für V-Profilkran
Neueste Erkenntnisse zum Schneiden und Schweißen
Ingenieurpreis 2015 verliehen
Internationales Membran-Symposium

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Firmen und Verbände: Stahlbau 3/2015Stahlbau3/2015228-229Firmen und Verbände

Kurzfassung

Stefan Hiermaier neuer Institutsleiter des Fraunhofer EMI
Neue Broschüre “VHF im Fokus - Nachhaltiges Bauen“
DVS-Richtlinie unterstützt praxisorientierte Ausbildung zur “Fachkraft für Metalltechnik“
Ausschreibungstexte zum Feuerverzinken nach DIN EN ISO 1461 erschienen

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Termine: Stahlbau 3/2015Stahlbau3/2015229-230Termine

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Content: Steel Construction 3/2015Steel Construction3/2015Content

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Heinisuo, Markku; Mäkinen, JariNordic Steel Construction Conference 2015Steel Construction3/2015145Editorial

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Janarthanan, Balasubramaniam; Mahendran, Mahen; Gunalan, ShanmuganathanBearing capacity of cold-formed unlipped channels with restrained flanges under EOF and IOF load casesSteel Construction3/2015146-154Articles

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Bearing failure is a form of localized failure that occurs when thin-walled cold-formed steel sections are subjected to concentrated loads or support reactions. To determine the bearing capacity of cold-formed channel sections, a unified design equation with different bearing coefficients is given in the current North American specification AISI S100 and the Australian/New Zealand standard AS/NZS 4600. However, coefficients are not available for unlipped channel sections that are normally fastened to supports through their flanges. Eurocode 3 Part 1.3 includes bearing capacity equations for different load cases, but does not distinguish between fastened and unfastened support conditions. Therefore, an experimental study was conducted to determine the bearing capacities of these sections as used in floor systems. Twenty-eight web bearing tests on unlipped channel sections with restrained flanges were conducted under End One Flange (EOF) and Interior One Flange (IOF) load cases. Using the results from this study, a new equation was proposed within the AISI S100 and AS/NZS 4600 guidelines to determine the bearing capacities of cold-formed unlipped channels with flanges fastened to supports. A new design rule was also proposed based on the direct strength method.

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News: Steel Construction 3/2015Steel Construction3/2015154News

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Workshop “Large Valorisation on Sustainability of Steel Structures”
Workshop on Trends and Challenges for Wind Energy Harvesting

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Andreassen, Michael Joachim; Jönsson, JeppeJoint and column behaviour of slotted cold-formed steel studsSteel Construction3/2015155-161Articles

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Slotted cold-formed steel studs are used in loadbearing external plasterboard walls. The cold-formed steel studs in these walls are supported by and joined to track sections at the top and the bottom. This paper describes the compression testing of the loadbearing studs in order to observe the behaviour of the studs and the track joints. The experiments included a joint design with a special web stiffener used in practice. The studs were C-sections and the tracks were U-sections. Eight different test series were performed. Each test series had different column lengths and thicknesses, both with and without web stiffeners, in order to establish the influence of these on the joint behaviour and loadbearing capacity of the slotted cold-formed steel studs.

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News: Steel Construction 3/2015Steel Construction3/2015161Completed Phd theses

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Behaviour of cylindrically curved steel panels under in-plane stresses
Robustness of car parks subjected to localized fire

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Luís Simões da SilvaSteel Construction3/2015161People

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Aarønæs, Anton; Nilsson, Hanna; Neumann, NicolasDynamic response of steel pipe rack structures subjected to explosion loadsSteel Construction3/2015162-166Articles

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This paper describes a parametric study of the dynamic behaviour of steel pipe rack structures subjected to explosion loading. The pipe rack design is assumed to be a multi-planar lattice girder consisting of rectangular or square hollow sections. Numerical analysis with the finite element method was performed on a series of 54 pipe racks in total, varying parameters such as mass distribution and aspect ratio. The study provides a deeper understanding - and forms the basis for a more accurate prediction - of the dynamic response of multi-planar lattice girder structures such as steel pipe racks.

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Braun, Matthias; Obiala, Renata; Odenbreit, ChristophAnalyses of the loadbearing behaviour of deep-embedded concrete dowels, CoSFBSteel Construction3/2015167-173Articles

Kurzfassung

The development of the “CoSFB-Betondübel” is presented in this paper. The “CoSFB-Betondübel” is a deep-embedded concrete dowel connecting in situ concrete with a steel section to assure composite action and thus allow for composite beam design. The loadbearing behaviour and parameters influencing this behaviour were determined through experimental tests. Special focus was given to the influence of the ratio of the resistance of the concrete dowel to the concrete compression class. The evaluation of the results concluded in a National Technical Approval [1]. Further investigations were performed via FE analysis in ABAQUS. Further, 3D models with non-linear material and geometry were prepared and validation undertaken. In addition, a real application example of CoSFB is shown.

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Hämäläinen, Olli-Pekka; Björk, TimoFretting fatigue phenomenon in bolted high-strength steel plate connectionsSteel Construction3/2015174-178Articles

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Fretting fatigue is a major obstacle for bolted joints used as an alternative to welding. Several studies of the subject so far have concerned aluminium or titanium joints, but due to the recently developed high-strength steels that can be challenging to weld, the steel industry would also like to explore this field. This paper presents the experimental fatigue test results of double-lap joints in S355 and S960QC steels. The results are compared and analysed using the SWT parameter and an FE model of the test specimen. The noticeable difference in fretting fatigue behaviour of these materials will be explained and the controversial crack initiation issue addressed.

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News: Steel Construction 3/2015Steel Construction3/2015178News

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Offshore Structures Course
EcoSteelPanel

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Schillo, Nicole; Feldmann, MarkusLocal buckling behaviour of welded box sections made of high-strength steel - Comparing experiments with EC3 and general methodSteel Construction3/2015179-186Articles

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One aim within the RFCS-funded RUOSTE research project was to study the effects of high-strength steel properties on local buckling. The respective parameters were investigated on 34 stub column specimens. The specimens were made of S500MC, S700MC and S960MC, with a non-dimensional local slenderness varying between 0.64 and 1.55. Extensive imperfection measurements were undertaken and analysed. The specimens were then used in stub column tests to investigate the local buckling behaviour. The results were first compared with the resistance curve of the current Eurocode (EC), which was shown to be rather optimistic, especially towards the slender end of the range. Secondly, the results were compared with the general method, which uses an equivalent imperfection approach.

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"Le Bois aux Daims", Center Parc, Poitou-CharentesSteel Construction3/2015186News

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Steige, Yvonne; Weynand, KlausDesign resistance of end plate splices with hollow sectionsSteel Construction3/2015187-193Articles

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This paper presents a design approach for calculating rectangular hollow section (RHS) splices (bolted end plate connections) under tension forces or bending moments in accordance with EN 1993-1-8. Based on models available in the literature, a Eurocode-conform model is presented using the component method. The original model, based on experimental and numerical investigations, uses a three-dimensional yield line method to predict the tension resistance of bolted splices with hollow sections considering the joint as a whole. The adapted model is fully compatible with EN 1993-1-8. Moreover, the original model has been extended to predict also the design moment resistance of such RHS splices.

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Döring, Bernd; Reger, Vitali; Kuhnhenne, Markus; Feldmann, Markus; Kesti, Jyrki; Lawson, Mark; Botti, AndreaSteel solutions for enabling zero-energy buildingsSteel Construction3/2015194-200Articles

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The European Directive on the Energy Performance of Buildings (EPBD) obliges the member states to ensure that, by 31 December 2020, all new buildings are nearly zero-energy buildings (nZEB). This paper presents solutions for steel-intensive commercial buildings that achieve this requirement. Several key components such as façades, floor systems and steel piles for ground energy storage were investigated in detail using numerous numerical simulations and practical tests of selected options. Furthermore, options for a whole building which fulfil the zero-energy building approach were identified for different European climates by performing a parametric study using a thermal building simulation tool.

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