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Im Jahr 2016 wurde zum ersten Mal ein Bauprodukt mit dem Deutschen Zukunftspreis geehrt: Carbonbeton. Dieser, für leichte Bauweise konzipierte Neubau-Hochleistungswerkstoff, kann aber auch vielseitig in der Instandsetzung von Stahlbetonbauwerken eingesetzt werden. Neben Anwendungsgebieten wie der Risssanierung, Verstärkung, Aussteifung und Lastreduktion entwickelt die Koch GmbH seit 2010 mit verschiedenen Instituten und Universitäten wie der BAM, dem IBAC, der TU-Dresden und dem KIT innovative Instandsetzungskonzepte und neuartige Anodensysteme für den kathodischen Korrosionsschutz auf Carbonbetonbasis. Bislang wurde Carbonbeton in vielfältigen Anwendungsbereichen erfolgreich eingesetzt und überzeugt durch seine wirtschaftliche und technische Effizienz. (Foto: Koch GmbH)

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Aufgrund des zunehmenden Alters des Brückenbestands, steigender Verkehrslasten und veränderter normativer Grundlagen und Bemessungsvorschriften ist die Querkrafttragfähigkeit bestehender Spannbetonbrücken mit geringer Querkraftbewehrung seit Längerem Gegenstand verschiedener Forschungen. Der Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) konnte im Rahmen eines vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderten Forschungsvorhabens im Jahr 2017 einzigartige in-situ Querkraftversuche an der 1955 erbauten Saalebrücke Hammelburg durchführen. Speziell bei den vor 1966 erbauten Betonbrücken treten bei systematischen Nachrechnungen hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit in Längsrichtung meist große rechnerische Defizite auf, die oftmals am realen Bauwerk nicht bestätigt werden können. Ziel dieser zerstörenden Untersuchungen an der zum Rückbau vorgesehenen Brücke war es deshalb, das Verhalten von realen Spannbetonbrücken unter Querkraftbeanspruchungen zu untersuchen, um einen Beitrag zu einer wirklichkeitsnäheren Bemessung von älteren Bestandsbrücken zu liefern. In Teil 1 zu den Großversuchen wurden die untersuchte Bestandsbrücke sowie die Konzeption und Durchführung der in-situ Versuche und die verwendete Messtechnik beschrieben. Im vorliegenden zweiten Teil werden das Messprogramm und die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen dargestellt. Weiterhin werden die Messdaten und die beobachteten Trag- und Versagensmechanismen diskutiert und die erreichten maximalen Versuchslasten mit den Ergebnissen verschiedener theoretischer Berechnungsansätze verglichen.

In-situ tests at the bridge Hammelburg regarding the shear capacity of existing pre-stressed bridges Part 2: Measuring concept, results of the in-situ tests, comparison with different theoretical approaches
Due to the relatively high average age of the existing bridges, a dramatic increase in traffic volume and axle loads and modified design standards, a realistic prediction of the shear capacity of existing pre-stressed concrete bridges with little shear reinforcement has become an important topic in research. In 2017 the Chair of Concrete and Masonry Structures of the Technical University of Munich (TUM), supported by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, was able to conduct unique field tests at the 1955 built Saalebrücke Hammelburg. According to systematic strength evaluations many concrete bridges, especially those which have been built prior to 1966, show severe (theoretical) deficits regarding the longitudinal shear capacity. Often the results of the strength evaluation cannot be verified at the real bridges though. The primary objective of the field test was therefore to determine the shear capacity of existing pre-stressed bridges in order to contribute in closing the gap between calculations and experience for older concrete bridges. In the first part of this article the general assessment of the bridge and the original design concept as well as the conceptual approach, the execution of the in-situ tests and the used measuring equipment were described. In the present paper the measuring concept and the results of the conducted tests are presented. Furthermore, the results of the in-situ tests are discussed, and the measured maximum loads are compared to the results of different theoretical approaches and engineering models, respectively.

Die Beurteilung der Tragfähigkeit von bestehenden Spannbetonbrücken ist seit geraumer Zeit fest im Aufgabenfeld des Bauingenieurs verankert. Bedeutende Änderungen in der Normung führten dazu, dass der Querkraftnachweis bei vorgespannten Brücken mit den derzeit gültigen Regelungen in der Bestandsbewertung oftmals nicht erfüllt werden kann. An der TU Wien wurde deshalb ein neues Nachweismodell entwickelt, welches eine adäquate Abbildung des Tragverhaltens ermöglicht. Nach erfolgreicher Anwendung bei Einfeldträgern werden nun an der Innenstütze von mehrfeldrigen Spannbetonbrücken acht Versuche zur Verifikation der Modellannahmen vorgestellt. Der Versuchsaufbau und die Versuchskörper wurden zur realitätsnahen Abbildung der Schnittgrößenkonfiguration (großes negatives Moment kombiniert mit abfallender Querkraft) von vorgespannten Brücken im Maßstab 1:2 konzipiert. Der Einfluss des Vorspanngrades, der Querschnittsform, der Querkraftbewehrung und der Schubschlankheit wurde unter dieser Konfiguration erstmalig systematisch untersucht. Die Evaluierung der Ergebnisse mit den Regelwerken der österreichischen Nachrechnungsrichtlinie und eine Parameterstudie zeigen das hohe Potenzial des FSC-Modells (“flexural-shear crack”) auf.

Assessment of the shear resistance of multi-span prestressed concrete bridges with a low amount of stirrups
The assessment of the load carrying capacity of existing prestressed concrete bridges has become an important task in the daily work of civil engineers. Major changes in standardization have led to the fact that with the current regulations it is often not possible to fulfill the check of shear resistance in the assessment of prestressed bridges. A new design concept was therefore developed at TU Wien, which allows an adequate assessment of the bearing behavior. After the successful application to simply supported beams eight experiments are now presented for the verification of the model assumptions on the intermediate support of multi-span prestressed concrete bridges. The experimental setup and the test specimens were designed for the realistic representation of the internal forces (large negative moment combined with decreasing shear forces) of post-tensioned bridges on a scale of 1:2. For the first time, the influence of the prestressing level, the cross-sectional shape, the amount of transverse reinforcement and the shear slenderness are systematically investigated. The evaluation of the results with models of recalculation guidelines and a parameter study show the high potential of the FSC-model (“flexural shear crack”).

Der Zustand der in die Jahre gekommenen Bauwerke an Bundeswasserstraßen verlangt umfangreiche Maßnahmen, von Instandsetzung bis Neubau. Aufgrund von Ressourcenengpässen und langen Projektlaufzeiten können nicht alle erforderlichen Maßnahmen durchgeführt werden. Deshalb ist eine objektivierte Priorisierung einzelner Bauwerke und Netzabschnitte erforderlich. Bei einem risikobasierten Erhaltungsmanagement erfolgt die Bauwerksbewertung von zwei Seiten: vonseiten der Ausfallwahrscheinlichkeit, bestimmt durch den Zustand des Bauwerks und seine Robustheit, und vonseiten der Versagensfolgen. Zur Beschreibung der Ausfallwahrscheinlichkeit ist eine ausschließlich zustandsbasierte Betrachtung von Bauwerksschäden, die in der Vergangenheit favorisiert wurde, nicht alleine ausschlaggebend. Aus der Verbindung von festgestellten Schäden und genereller bautechnischer Robustheit ergibt sich eine erweiterte Zustandsbewertung, die eine qualitative Aussage zur Ausfallwahrscheinlichkeit ermöglicht. Es wird eine neu entwickelte Vorgehensweise zur standardisierten Robustheitsbewertung in Kombination mit für Verkehrswasserbauwerke typischen Schäden vorgestellt und an praktischen Beispielen demonstriert.

Structural robustness in context of a risk-based maintenance management - system development and evaluation based on reinforced concrete ship locks
The condition of old structures on German Federal Waterways requires extensive measures from repair to renewal. Due to resource constraints and long project durations, not all necessary actions can be performed. Therefore, an objectified prioritization of individual structures and network sections is required. In the case of a risk-based maintenance management, the structural assessment is carried out from two sides: the probability of failure, determined by the condition of the structure and its robustness, and the consequences of the failure. To describe the probability of failure a purely condition-based consideration of structural damage, which was favored in the past, is not the only decisive factor. The combination of established damage and general constructional robustness results in an extended condition assessment, which allows a qualitative statement on the probability of failure. A newly developed procedure for the standardized evaluation of robustness in combination with typical damage to traffic water structures is presented and demonstrated on practical examples.

Es wird ein rheologisches Modell zur Prognose des Kriechverhaltens von Verbunddübeln vorgestellt. Dieses basiert auf dem Burgers-Modell, welches modifiziert wurde, um das nichtlinear viskoelastische Deformationsverhalten reaktionsharzgebundener Verbunddübel voraussagen zu können. Das Modell ist in der Lage, neben dem Bereich der Dauerstandfestigkeit auch den Zeitpunkt des Dauerstandversagens zu prognostizieren. Alle Modelleingangsparameter können durch Auszug-, Kurzzeitkriech- und Degradationsversuche am Verbunddübel selbst ermittelt werden, sodass das Modell in der Praxis, z. B. für die Tragfähigkeits- oder Lebensdauerbemessung, angewendet werden kann. Es wird dargestellt, wie diese Modelleingangsparameter bestimmt werden können. Durch eine vergleichende Darstellung der Modellprognosen mit dem experimentell bestimmten Dauerstandverhalten wird dargestellt, wie präzise das rheologische Modell das Deformationsverhalten der Verbunddübel in Abhängigkeit von der Belastungsintensität bis in den Bereich des Dauerstandversagens prognostiziert.

Bonded anchors under sustained load - a rheological model for service life prediction under consideration of load duration and height as well as material degradation
A rheological model to predict the creep behaviour of bonded anchors is presented. It is based on the Burgers model which has been modified to detect the nonlinear viscoelastic deformation behaviour of polymeric bonded anchors. The model enables the prognosis of anchors creep behaviour until failure as well as time to failure. All model input parameters can be determined directly by pullout, short-term creep and degradation tests on the bonded anchor itself. Thus the model can be used in practice, e. g. to assess the bonded anchors load-bearing capacity or life cycle. It is described how these model input parameters can be determined. A comparative study of the model predictions with the experimentally determined creep behaviour is presented in order to show the precision of the rheological model to predict the deformation behaviour of the bonded anchors as a function of bond stress intensity up to creep rupture.

Der Einsatz von durchlässigen Pflasterbelägen für Parkflächen z. B. in eingeschossigen Tiefgaragen ohne anstehendes Grundwasser oder im Erdgeschoss von Parkhäusern gehört mittlerweile zu den gängigsten Ausführungsvarianten, um die relativ kostenintensiven und zu beschichtenden Stahlbetonbodenplatten als Fahrbahn zu vermeiden. Wird auf eine tragende Bodenplatte verzichtet, werden die Lasten über Einzel- und Streifenfundamente unter dem Pflasterbelag in den Baugrund abgeleitet. Dementsprechend gelangen von PKW eingeschleppte Chloride durch den durchlässigen Pflasterbelag an die im Baugrund liegenden Bauteile. Um die Dauerhaftigkeit der Stahlbetonbauteile unter dem Pflasterbelag bei Chloridexposition zu gewährleisten, sind vom Planer entsprechende Maßnahmen vorzusehen.
Die vorgestellten Untersuchungen der Hochschule München an Bestandstiefgaragen belegen, dass es sowohl an den aufgehenden Bauteilen sowie an den Fundamenten zu einer signifikanten Chloridbelastung kommt. Ferner streut die Durchlässigkeit von Pflasterbelägen stark. Die durchgeführten Laboruntersuchungen eines vom DBV geförderten Forschungsvorhabens zeigen, dass Beschichtungen von Stahlbetonbauteilen durch den Einbau des Pflasterbelags geschädigt werden können. Weiterhin zeigt sich, dass nicht alle nach DAfStb-Instandsetzungsrichtlinie (RL-SIB) definierten Oberflächenschutzsysteme für nicht begeh- und befahrbare Flächen die Stahlbetonbauteile ausreichend vor Korrosion schützen.
In den durchgeführten Laborversuchen zeigten sich flexibilisierte mineralische Dichtschlämmen oder OS 5b-Systeme - welche für dauerhaft anstehendes chloridhaltiges Wasser geprüft wurden - am geeignetsten und können nach derzeitigem Kenntnisstand für den Einsatz unter Pflasterbelag empfohlen werden.

New research results for the protection of building components under paving
The use of permeable paving for parking areas e.g. is now one of the most common variants in single-storey underground car parks without ground water or the ground floor of parking garages to avoid the relatively expensive to be coated and reinforced concrete floor slabs as a roadway. If a load-bearing floor slab is not used, the loads are discharged into the ground via single and strip foundation under the paving slab. Accordingly, the entrained meltwater entrained by cars passes through the permeable pavement to the components lying in the ground. In order to ensure the durability of the reinforced concrete components under the pavement surface in the event of exposure to chloride, the planner must take appropriate measures.
The studies presented by the University of Applied Sciences Munich on parking garages show that there can be significant chloride contamination both on the rising components and on the foundations. Furthermore, the permeability of paving coverings scatters strongly. The laboratory studies carried out by a DBV-sponsored research project show that the coating of reinforced concrete components can be damaged by the installation of the plaster pavement. Furthermore, it was found that not all coating systems defined in accordance with RL-SIB provide a practical outsourcing that sufficiently protects the reinforced concrete components against corrosion.
In the laboratory tests, flexible sealing slurries or OS 5b systems - which have been tested for permanently occurring chloride-containing water - proved to be most suitable and can be recommended.

An verschiedenen Verkehrsbauwerken (Tunnelbauwerke und Brücken) wurden nach nur relativ kurzer Nutzung (rd. 20 Jahre) sehr hohe Chloridgehalte in den chloridexponierten Bauteilen (Tunnelwände, Notgehwege, Brückenpfeiler, Widerlager und Brückenkappen) festgestellt. An manchen Bauteilen war die daraus resultierende Bewehrungskorrosion zum Teil schon so weit fortgeschritten, dass ein Austausch/Abbruch der entsprechenden Bauteile vorgenommen werden musste. Um zukünftig dauerhaftere Betonbauwerke planen und erstellen zu können, wurde das sogenannte 3-Stufen-Konzept entwickelt, bei dem insgesamt drei Lösungsansätze zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit zur Verfügung stehen und den einzelnen Bauteilen in Abhängigkeit von der Beanspruchungsintensität zugewiesen werden können.
Zur Herleitung des 3-Stufen-Konzepts wurden zunächst verschiedene dauerhaftigkeitsrelevante Schäden an Verkehrsbauwerken analysiert, um die Bereiche zu identifizieren, die durch die normativen Dauerhaftigkeitsanforderungen noch nicht ausreichend geschützt werden. Parallel dazu wurden die dauerhaftigkeitsrelevanten Einflussfaktoren auf der Einwirkungsseite (Streusalzaufkommen, Verkehrsintensität, Entfernung der Chloridquelle vom Bauteil, Bauteilausrichtung) erarbeitet, sodass unter Kenntnis der Schäden und Einwirkungen eine sinnvolle Einteilung der Bauteile vorgenommen werden konnte. In Anlehnung an die Einflussfaktoren der Widerstandsseite (Betondeckung, Materialwiderstände von Beton und Stahl, Oberflächenschutzsystem) wurden dann drei Lösungsstrategien entwickelt, mit denen die Dauerhaftigkeit von chloridexponierten Betonbauteilen verbessert werden kann. Im Wesentlichen ist dies eine Verlangsamung des Chloridtransports durch betontechnologische Maßnahmen, eine Erhöhung des kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalts durch Verwenden von Bewehrungsstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand und das Unterbinden des Chlorideintrags in den Konstruktionsbeton durch Aufbringen einer Tiefenhydrophobierung. Im letzten Schritt konnten den jeweiligen Bauteilkategorien die Maßnahmen zugeordnet werden, die zur Erzielung einer über die Lebensdauer ausreichenden Dauerhaftigkeit notwendig sind.

100 years durability for bridge and tunnel constructions - The variable 3-stage concept
After a relatively short period of use (about 20 years), very high levels of chloride were detected in the components of traffic structures (tunnel walls, emergency walkways, bridge piers, abutments, bridge caps) exposed to chloride impact. On some components, the resulting reinforcement corrosion had already progressed to such an extent that an exchange/demolition of the corresponding components had to be made. In order to be able to plan and execute more durable structures in the future, the so-called 3-step-concept was developed in which a total of three approaches to increase the durability are available and can be assigned individually to the different components.
In the derivation of the variable 3-step concept, various durability-related damages of traffic structures were first analyzed in order to identify the areas that are still not adequately protected by the normative durability requirements. At the same time, the factors influencing the durability (salt, traffic intensity, removal of the chloride source from the component, component orientation) were worked out, so that a meaningful classification of the components could be made with knowledge of damages and impacts. Based on the factors influencing the resistance side (concrete cover, material resistance concrete and steel, surface protection system), three solution strategies were developed with which the durability of components exposed to chlorides can be improved. Essentially, this is a slowdown in chloride transport through concrete-technological measures, an increase in critical corrosion-inducing chloride content by using reinforcing steel with increased corrosion resistance, and inhibiting chloride entry into the structural concrete by applying hydrophobic treatment. In the last step, it was possible to assign the measures necessary to the respective component categories to achieve a durability that is sufficient over the entire service life.

Persönliches
: Nachruf Josef Eibl
Ferdinand S. Rostásy verstorben

Nachrichten: Erste deutsche Eisenbahnbrücke aus ultrahochfestem Beton
7th International Conference of Euro Asia Civil Engineering Forum 2019 in Stuttgart - Call for Abstracts

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Stahl-, Metall- und Komplettbauer planen und steuern oft komplexe Aufträge, die mit erheblichen Investitionen einhergehen. Um Projektabläufe vorausschauend zu steuern und die Performance der Aufträge in Echtzeit zu überwachen, bedarf es einer Software, die diese Aufgaben sicher und schnell bewältigt. Mit ams.erp STEEL erhalten Einzel-, Auftrags- und Variantenfertiger ein durchgängiges Informationssystem, das ihnen zu allen kaufmännischen und technischen Fragen ihrer Projekte verlässlich Auskunft gibt. Die so gewonnene Transparenz sichert die optimale Projektsteuerung und somit die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen - so wie bei Stahlbau Oberlausitz. (Foto: ams.erp)

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

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

Die neue Eldetalbrücke ist ein wichtiger Teil des Lückenschlusses der deutschen Bundesautobahn A 14. Sie besteht aus zwei parallel verlaufenden Teiltragwerken in Stahlverbundbauweise. Die vier Hauptträger der Brücke sind als Stahlhohlkästen ausgebildet, die im Bereich der beiden größten Spannweiten voutenförmig nach unten erweitert sind. Insgesamt liegt die Brücke auf 14 Achsen auf, die aufgrund der schwierigen Baugrundverhältnisse auf Großbohrpfählen gelagert sind. Die zwei Lagerachsen mit den größten Vouten sind als Besonderheit als semi-integrale Verbundpfeiler ausgebildet, deren Planung und Bau eine Herausforderung für alle Beteiligten darstellten. Zusätzliche Einschränkungen bei der Zugänglichkeit erforderten kreative Lösungen bei der Stahlbaumontage. Mit einer Gesamtlänge von 506 m zählt die fertiggestellte Eldetalbrücke zu den größten Brückenbauwerken in Mecklenburg-Vorpommern.

The A 14 Eldetalbrücke - special features of the structural steelwork.
The new Eldetal Bridge forms an important part of the German Bundesautobahn A 14. The basic configuration of its dual carriageways is that of a reinforced concrete deck slab on top of in total four box girders with rectangular cross sections. In the largest spans, the box girders are haunched in elevation with a curved soffit. In total, the bridge is supported in 14 bearing axes; due to difficult soil conditions, the majority of them is founded on concrete piles. As a special feature, the two bearing axes next to the main span are designed as integral pillars; their construction was a challenge for the project partners. In addition, limited accessibility of some areas of the building site required several smart solutions during assembly. With an overall length of 506 m the Eldetal Bridge is one of the biggest bridges in the federal state of Mecklenburg-Vorpommern.

Das Saarpolygon ist ein Symbol des tiefgreifenden Wandels der saarländischen Industrielandschaft nach dem Ende der Bergbauära. Es erinnert an die über 250-jährige Tradition des Kohlebergbaus und verweist zugleich auf den Strukturwandel und die zukünftige Entwicklung der Region. Die formal abstrakte, begehbare Großskulptur aus Stahl von fast 30 m Höhe auf der Bergehalde Duhamel ist aus mehreren Kilometern Distanz sichtbar. Als Aussichtsturm mit Panoramablick auf das umgebende Saartal ist es zugleich ein Ausflugsziel auf dem 150 m hohen Haldenplateau (Bild 1).
Das Projekt entstand aus einem internationalen Wettbewerb, aus dem der Entwurf von Katja Pfeiffer und Oliver Sachse als Gewinner hervorging. Mit der Realisierung der Landmarke auf der Halde Duhamel wurden vom Förderverein BergbauErbeSaar e.V. als Bauherr die Gewinner des Wettbewerbs pfeiffer sachse architekten (Berlin) und die Claus Queck GmbH (Düren) als Generalunternehmer beauftragt.

Saarpolygon - the Duhamel Landmark. Monument of the transformation of the region.
The Saarpolygon is symbol of the industrial landscape's profound transformation after the closure of the coal mining activity in the Saarland region. The monument embodies the 250-years-long mining tradition, simultaneously pointing to the current socio-economical changes and the future development of the region. The formally abstract mountable steel sculpture is erected on the crown of the Duhamel overburden and is visible at great distance in the landscape. The structure of approx. 30 m height also provides a panoramic viewing platform over the Saar river valley.
The project, by Katja Pfeiffer und Oliver Sachse, emerged as the winner of the international design competition called for the creation of an architectural landmark on occasion of the end of the coal mining era in the Saarland region. pfeiffer sachse architekten (Berlin) was assigned the planning by the non-profit association BergbauErbeSaar e.V., and Claus Queck GmbH (Düren) was commissioned as general contractor.

Zahlreiche Forschungsarbeiten der letzten Jahre belegen die ermüdungsfestigkeitssteigernde Wirkung höherfrequenter Hämmerverfahren bei geschweißten Stahlbauteilen. Ungeachtet der intensiven Forschungstätigkeiten auf dem Gebiet der höherfrequenten Hämmerverfahren (HFH) auf nationaler sowie internationaler Ebene darf die durch diese Verfahren erzielbare Ermüdungsfestigkeitssteigerung in Deutschland derzeit noch nicht bei der Bemessung berücksichtigt werden. Bisherige Anwendungen dieser Verfahren beschränken sich im Bauwesen auf Projekte, in denen der Bauherr oder die Bauaufsicht im Einzelfall zugestimmt hat. Eine DASt-Richtlinie, die die Ermüdungsbemessung von HFH-nachbehandelten Konstruktionen regelt, wird einen entscheidenden Beitrag zur zukünftigen baupraktischen Anwendung dieser Verfahren leisten. Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse eines Forschungsprojekts, dessen Ziel die Entwicklung eines Bemessungskonzepts für HFH-nachbehandelte Schweißnähte war, vorgestellt. Dieser Bemessungsvorschlag stellt die Grundlage für die künftige DASt-Richtlinie dar und regelt die Kerbfalleinordnung gemäß Eurocode 3 für nachbehandelte Schweißnähte abhängig vom Spannungsverhältnis und der Werkstoffstreckgrenze unter Angabe geeigneter Anwendungsgrenzen. Die zunehmende Wirksamkeit dieser Verfahren für höherfeste Stähle wird durch das erarbeitete Konzept vorteilhaft berücksichtigt.

Development of a DASt-guideline for high frequency mechanical impact treatments - conclusion of investigations and proposal of DASt-guideline-draft.
Numerous research work in recent years has proven an increase in fatigue strength by using high frequency mechanical impact (HFMI) treatment on welded steel joints. Regardless of the profound research activities in the field of HFMI-methods at national and international level, the increase in fatigue strength that can be achieved by these methods may not be taken into account for the design of welded structures in Germany until now. Previous use of HFMI-methods for structural applications is limited to projects in which a technical approval has been obtained for particular cases (ZiE). A DASt-guideline, which regulates the design of HFMI-treated structures, will make a decisive contribution regarding structural applications of these methods in future. This paper presents the results of a research project with the objective of developing a design concept for HFMI-treated welds. This design proposal forms the basis for the forthcoming DASt-guideline and regulates the classification of fatigue strength for HFMI-treated welds depending on the stress ratio and the material yield strength according to Eurocode 3, specifying suitable application limits. The developed concept also takes into account the increasing effectiveness of these methods with increasing material strength.

Das Modell des “äquivalenten T-Stummels” ist ein anerkanntes Verfahren zur Beurteilung der Tragfähigkeit geschraubter Plattenverbindungen. In DIN EN 1993-1-8 wird diese Methode als Standard vorgegeben. Die dort angegebenen Formeln für die Berechnung der effektiven Länge beruhen auf der Auswertung umfangreicher Versuchsergebnisse und ergänzender FE-Berechnungen. Ein schlüssiges mechanisches Modell fehlt bis heute. Im Folgenden wird nun ein solches mechanisches Modell vorgestellt, welches es erlaubt, auf der Basis der Fließlinientheorie die effektive Länge von Fließlinien für unterschiedliche Versagensmuster auf einfache Weise zu berechnen.

To the mechanics of the equivalent T-stub.
The “equivalent T-stub” model is a recognized method of assessing the load bearing capacity of bolted end-plate connections. In DIN EN 1993-1-8 this method is specified as standard. The formulas given there for calculating the effective length are based on the evaluation of a large number of test results and supplementary FE calculations. A conclusive mechanical model is still missing. In the following, such a mechanical model will be presented, which allows to easily calculate the total effective length of yield lines for different collapse patterns on the basis of the plastic hinge line theory.

Die in Bauwerken mit zyklischen oder nicht vorwiegend ruhenden Beanspruchungen eingesetzten Schraubverbindungen werden gezielt vorgespannt, um die Beanspruchbarkeit und Steifigkeit der Anschlüsse zu erhöhen. Die bereits nach der Montage in den geschraubten Verbindungen auftretenden Vorspannkraftverluste sind idealerweise bei der Bemessung und Ausführung der Konstruktion realistisch abzuschätzen und implizit zu berücksichtigen, damit die rechnerisch angesetzte Vorspannkraft während der Nutzungsdauer des Bauwerks in der Verbindung verbleibt. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 18711 BG “Vorspannkraftverluste ermüdungsbeanspruchter vorgespannter Schraubverbindungen” wurden hierzu systematische Untersuchungen an vorgespannten geschraubten Verbindungen der Kategorien B/C und E nach DIN EN 1993-1-8 vom Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen (IML) in Kooperation mit der Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik in Rostock (IGP) durchgeführt. Hierbei wurden Vorspannkraftverluste aus Setzen und infolge Ermüdungsbeanspruchung experimentell ermittelt und auf die geplante Lebensdauer logarithmisch extrapoliert. Die Untersuchungen erfolgten an M20-Schraubengarnituren mit verschiedenen Verbindungsmitteln/Anziehverfahren sowie Klemmlängenverhältnissen und Oberflächenausführungen der Prüfteile.

Losses of preload in bolted connections due to coated faying surfaces.
Bolted connections are preloaded to increase their resistance and stiffness. Preload losses during the lifetime of a structure might lead to loosening and consequently pose a risk to the serviceability or even the load capacity of the bolted connections. For this reason, the estimation of potential preload losses as well as their consideration during design and execution is an important issue. In the frame of the IGF research project 18711 BG “Loss of preload of fatigue loaded preloaded bolted connections” carried out by the Institute for Metal and Lightweight Structures (IML) of the University of Duisburg-Essen in cooperation with Fraunhofer Research Institution for Large Structures in Production Engineering (IGP), Rostock, systematic investigations were carried out on preloaded bolted connections of categories B/C and E according to EN 1993-1-8. Herein, preload losses due to setting and fatigue loading were experimentally determined, evaluated and extrapolated to the intended service life. The investigations were based on different types of M20 bolting assemblies, tightening methods as well as clamping length ratios and surface treatments.

Der Problematik des selbsttätigen Losdrehens wird offensichtlich auch im Stahl- und Metallbau eine solche technische und wirtschaftliche Relevanz beigemessen, dass Keilsicherungsscheiben auch für die Verwendung im bauaufsichtlich geregelten Bereich vorgesehen sind. Die Sicherungswirkung stellt hierbei ein Gebrauchstauglichkeitskriterium dar, welches auf der Ausnutzung einer Vorspannkraft beruht. In diesem Beitrag wird die Verwendung der Keilsicherungsscheiben in Schraubenverbindungen vor dem Hintergrund der derzeitigen Normungslage des bauaufsichtlich geregelten Bereiches diskutiert. Aus den Erfahrungen umfangreicher experimenteller Untersuchungen wird in diesem Beitrag eine Methodik vorgestellt, mit deren Hilfe der Verwendbarkeitsnachweis für Keilsicherungsscheiben experimentell und rechnerisch abgebildet werden kann.

A contribution to the use of wedge-lock washers for bolted connections in the building construction authorities regulated field.
The problem of self-loosening has obviously such a technical and economic relevance for steel and metal constructions, that wedge-lock washers are also intended to be used in the building construction authorities regulated field. The securing effect of the wedge-lock washers constitutes a criterion of usability, which is based on the utilization of a preload. This article discusses the usage of wedge-lock washers for bolted connections with the background of the present standard situation for the building construction authorities regulated field. Furthermore a procedure is introduced by which the usability of the wedge-lock washers can be determined in an experimental and calculating way.

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