Die Anordnung von zusätzlichen Längssteifen in hohen Kranbahnträgern zur Erhöhung der Beultragfähigkeit des Stegs führt zu einer nach aktuellem Stand der Technik unbekannten Erhöhung der lokalen vertikalen Biegespannungen &sgr;T aus exzentrischer Radlast. Das hat wesentliche Auswirkungen auf den Ermüdungsnachweis der Flansch-Steg-Verbindung und in weiterer Folge auf die erforderlichen Trägerabmessungen. Um diesen Sachverhalt näher zu untersuchen, wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss von Längssteifen in unterschiedlichen Höhenlagen auf die lokalen Biegespannungen in Kranbahnträgern durchgeführt. Darauf aufbauend wurde das Berechnungsmodell der EN 1993-6, das derzeit nur unversteifte Stegbleche beinhaltet, basierend auf einem Vorschlag aus der Literatur, für mögliche zusätzliche Längssteifen erweitert. Der Vergleich mit den Laborversuchen und den durchgeführten numerischen Berechnungen zeigt, dass das erweiterte Modell in der Lage ist, die Zunahme der Biegespannungen durch zusätzliche Längssteifen zutreffend wiederzugeben.

Local stresses in crane runway girders with longitudinal stiffeners - experimental and numerical analyses
Crane runway girders with slender webs are often strengthened by additional longitudinal stiffeners to avoid local plate buckling of the web. This leads to an increase of local vertical bending stresses in the web due to eccentric wheel loads. These local stresses have a significant impact on the fatigue design of the flange-to-web connections and the required girder dimensions. In order to study this behaviour in detail, laboratory tests and numerical finite element calculations have been carried out on crane runway girders with longitudinal stiffeners at different positions of the web. Based on these results, the design model in EN 1993-6, that currently does not take into account longitudinal stiffeners, has been extended (based on a proposal from literature) to also cover additional stiffeners. Finally, the model is validated through a comparison with tests and numerical calculations.

Im Westen Österreichs fließt der Alpenrhein in den Bodensee. Kurz vor seiner Mündung wird derzeit die Rheinbrücke zwischen Hard und Fußach erneuert. Die Brücke setzt mit ihrer seltenen Konstruktion als Extradosed-Brücke besondere architektonische Akzente. Durch die Konstruktion als überspannter Balken entsteht insgesamt ein filigranes und modernes Bauwerk, das durch eine eher sachliche und schlichte Eleganz zurückhaltend wirkt. Gleichzeitig entwickelt es aber auch ein hohes Maß an eigenständiger Integrität, welches infolge der Reduzierung der Stützungspunkte zudem größtmögliche Rücksicht auf die Geländesituation nimmt und den landschaftlichen Zerschneidungseffekt minimiert. Neben den Herausforderungen der Konstruktionsweise musste die Planung und Ausführung den komplexen Randbedingungen im Umfeld begegnen. Die Brücke muss in den wenig tragfähigen Bodenschichten des Flussbetts, die bis in große Tiefe reichen, gründen. In der Bauzeit der Brücke und für den Endausbau des Rhein-Hochwasserschutzes sind extreme Hochwassersituationen zu berücksichtigen. So wird die neue Brücke auf ein 300-jährliches Hochwasserereignis mit 1 m Freibord ausgelegt.

Replacement construction of the Rhinebridge Hard-Fußach
To the west of Austria the Alpine Rhine flows into the Lake Constance. Shortly before its confluence, the Rhine bridge between Hard and Fußach is currently being renewed. With its construction as an “extradosed bridge”, the bridge sets special architectural accents. The construction as an external prestressed beam creates a filigree and modern bridge that appears restrained due to its rather functional and simple elegance. At the same time, it also develops a high degree of independent integrity, which, as a result of the reduction in the number of support points, also takes the greatest possible consideration of the terrain and minimizes the effect of fragmenting the landscape. In addition to the challenges of the design method, the planning and execution had to meet the complex boundary conditions in the environment. The bridge must be founded in the poorly load-bearing soil layers of the river bed. Extreme flood situations must be taken into account during the construction period of the bridge and for the final construction of the Rhine flood protection. The new bridge is designed for a 300-year flood event with a 1 m freeboard.

Im Zuge von Streckenausbauprojekten der ÖBB wurden im Zeitraum von 2013 bis 2019 drei einfeldrige Stahlfachwerkbrücken mit Spannweiten von 42 bis 68 m in ähnlicher Bauweise errichtet. Nach den derzeitigen Normen sowie Regelwerken sind dynamische Berechnungen zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erforderlich. Im ersten Untersuchungsschritt wird die Berechnung der Zugüberfahrten mit den normativen Lastmodellen als Folge von Einzelkräften durchgeführt. Bei allen drei untersuchten Tragwerken kann gezeigt werden, dass Oberschwingungen des Fahrbahndecks zu signifikanten Überschreitungen der normativ zulässigen vertikalen Überbaubeschleunigung führen. Im nächsten Untersuchungsschritt werden die tatsächlichen Lehr'schen Dämpfungen, Eigenfrequenzen und Eigenformen mittels In-situ-Systemidentifikationen ermittelt. Des Weiteren werden zur Bewertung des Lastmodells aus Einzelkräften zusätzliche Berechnungen zur Fahrzeugbrückeninteraktion durchgeführt, und die Anwendung von Schwingungsdämpfern im Rechenmodell zur Dämpfung der Oberschwingungen wird ebenfalls untersucht. Im abschließenden Untersuchungsschritt werden zur Validierung Zugüberfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an den realen Tragwerken durchgeführt. Aus dem Vergleich der unter Ansatz der Zugüberfahrten berechneten und gemessenen vertikalen Tragwerksbeschleunigungen zeigt sich, dass die im Rechenmodell maßgebenden Oberschwingungen des Fahrbahndecks bei den realen Tragwerken nicht in gleichem Maße angeregt werden.

Truss-girder bridges - evaluation of dynamic responses of the deck due to train transit - comparison between computational results and measurement
During route expansion projects between 2013 and 2019 by the Austrian Federal Railways (ÖBB), three steel truss bridges with a similar design were built as single-span structures with spans of 42 to 68 m. According to the ÖBB regulations dynamic analyses must be carried out. In the first investigation step, the computation of the train transit uses the normative loads for the moving load model. With all three examined structures it can be shown that the harmonics of the bridge deck lead to vertical accelerations exceeding serviceability limit states. In the next investigation step, system identifications are performed to determine the actual Lehr's damping ratios as well as eigenfrequencies and mode shapes of the structures. Further calculations with a detailed interaction model are investigated to prove the moving load model and the application of vibration absorbers at the computational model to dampen the harmonics of the bridge deck is investigated. In the final step, measurements of deck accelerations caused by train transit on the real structures are carried out. A comparison of the calculated and measured vertical accelerations due to train transits demonstrates that the harmonics of the bridge deck at the real structure are not as sensitive as in the numerical model.

Das Somnium des TNF-Turms ist Teil eines 2016 ausgelobten Wettbewerbs, den das Büro Riepl Riepl Architekten für sich entscheiden konnte. Ziel des Wettbewerbs war die Erweiterung und Sanierung sowie der Neubau verschiedener Gebäude des Campus der Johannes Kepler Universität (JKU), um eine Attraktivierung und Modernisierung des gesamten Universitätsgeländes zu erzielen. Neben der Errichtung eines Willkommenszentrums und Veranstaltungsgebäudes (Kepler Hall) und der Um- und Neugestaltung der Bibliothek durch eine Aufstockung in ein Learning Center waren auch die Sanierung des TNF-Turms (Technisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) sowie die Errichtung eines begehbaren und für viele nutzbaren Dachgartens, dem sog. Somnium, Bestandteil des Projekts. Der TNF-Turm ist das mit 49 m höchste Gebäude am Campus der JKU und bietet den besten Ausblick über das Universitätsgelände und auf das umliegende Stadtgebiet. Das Somnium selbst ist eine Erweiterung des bestehenden Gebäudes in Gestalt einer Aussichtsterrasse auf dem Dach des Turms, die durch ein Rankgerüst räumlich gefasst wird. Die schlanke Stahlkonstruktion und ihre Errichtung, der interdisziplinäre Planungsprozess sowie der Umgang mit dem Bestand sollen hier näher beschrieben werden (Bild 1).

The Somnium
The Somnium of the TNF Tower is part of a competition held in 2016, which Riepl Riepl Architekten won. The competition's goal was to build, expand and renovate various buildings on the Johannes Kepler University (JKU) campus to make the entire university campus more attractive and modern. The winning design included the construction of the welcome centre and event building (Kepler Hall) and the library's conversion and redesign that added a “Learning Center”. The project also included the TNF Tower's renovation and the construction of The Somnium, an accessible roof garden. At 49 m, the TNF Tower is the tallest building on the JKU campus and offers the university campus's best view and the surrounding urban area. The Somnium itself is an extension of the existing building in the form of a viewing terrace on the tower's roof, which is enveloped by a special framework. The slender steel structure and its erection, the interdisciplinary planning process, and the existing building's treatment will be described in more detail here.

Eine konventionelle Restlebensdauerbeurteilung, auf Basis von Ermüdungs-Festigkeitslinien (Wöhlerlinien), führt bei historischen genieteten Eisenbahnbrücken meist zu konservativen und unwägbaren Ergebnissen wegen des großen Einflusses der Ermüdungsschädigung aus der Vergangenheit, für die die Betriebszüge meist nur unzureichend bekannt sind. Für eine repräsentative einfeldrige Fachwerkbrücke erfolgte eine alternative Vorgehensweise auf Basis der Bruchmechanik, mit vorheriger Kalibrierung eines zutreffenden Bruchmechanikmodells anhand von Schwingversuchen an ausgebauten historischen und künstlich gekerbten Fahrbahnträgern sowie Betriebskollektiven aus simulierten Betriebszugsüberfahrten. Darauf wird in Teil 1 des Beitrags eingegangen. Bei vorausgesetzten Anfangsrisslängen, die im Zuge einer konventionellen Brückenprüfung feststellbar sind, lassen sich Restlebensdauern für die einzelnen Bauteile - bis zur Gefahr eines plötzlichen Sprödbruchs - ermitteln und daraus sinnvolle Inspektionsintervalle ableiten. Dies ist der Inhalt von Teil 2 des Beitrags.

Reasonable periods of inspection for crack detection on historical riveted railway bridges based on fracture mechanics - part 1
An assessment of the remaining fatigue life based on SN-curves often leads to conservative and imponderable results, because of the high effect of the fatigue damage in the past with minor knowledge of the associated service trains. For a representative single span truss bridge an alternative assessment based on fracture mechanics was done, with calibrated models based on fatigue tests on dismounted historical girders and stress spectra based on numerical simulations of the crossing of the individual service trains. This is the content of part 1 of the paper. Based on the assumption of a starting crack length detectable at regular inspections, remaining fatigue life are calculated for the individual bridge members, leading to a proposal of accurate time periods for inspection. This is the content of part 2 of the paper.

Eisenbahnbrücken in Stahlbauweise tendieren aufgrund ihrer schlanken und leichten Konstruktion zu übermäßigen Schwingungsantworten infolge einer dynamischen Belastung. Eine rechnerische Prognose des Schwingungsverhaltens zufolge Zugüberfahrten erfordert neben einer adäquaten Wahl des Berechnungsmodells für Brücke und Zug allen voran die Verwendung wirklichkeitsgetreuer dynamischer Modellparameter. Vergleiche zwischen gemessenen und rechnerisch angesetzten dynamischen Parametern der Brücke sind jedoch häufig durch eine erhebliche Abweichung charakterisiert. Die Diskrepanz ist dabei bei den Dämpfungskennwerten besonders ausgeprägt, da aufgrund der normativen Vorgaben und auch aus Mangel an Kenngrößen rechnerisch konservative Werte angesetzt werden müssen. Mit der Intention, diese Differenz zu minimieren und dadurch Brücken im Sinne einer prädiktiven Instandhaltung berechenbarer zu machen, wird ein Ansatz vorgestellt, welcher es ermöglicht, die Dämpfung von Eisenbahnbrücken mit Schotteroberbau zu berechnen. Für zwei vorab definierte Brückenmodelle, welche einer Erweiterung des Euler-Bernoulli-Balkens entsprechen, werden anhand von Energiebetrachtungen modellzugehörige Bestimmungsgleichungen für die Dämpfung hergeleitet. Das Grundprinzip in der Herleitung besteht darin, die dissipativen Beiträge von Tragkonstruktion und Schotteroberbau zur Gesamtdämpfung gesondert zu erfassen.

Mathematical calculation of the damping value of steel railway bridges - part I: theoretical background
Given their slim and light-weight construction characteristics, steel railway bridges tend to produce excessive vibration responses when undergoing dynamic strains. A preferably close-to-reality calculation of a bridge's vibrations during high-speed traffic must not only rely on the right choice of an adequate calculation model for both bridge and train, but first and foremost on the use of dynamic model parameters which reflect reality. However, comparisons between measured and calculated dynamic parameters of the bridge are often characterised by considerable discrepancies. Such discrepancy is particularly pronounced with regard to damping values, as conservative values have to be used in the calculations due to normative specifications and lack of knowledge. To minimise this difference and therefore make bridges more calculable in the context of predictive maintenance, this paper introduces an approach which allows to calculate the damping value of railway bridges with ballasted track. Using two pre-defined bridge models, which correspond to an enhanced Euler-Bernoulli beam, model-related determination equations for the damping are derived based on energy analyses. The derivation is guided by the basic principle of separately recording the dissipative ratios of the supporting structure and the ballasted track to the damping.

Stahlbau Quiz:
Schweißeignung, Component Based FEM oder Gittermaste - das Stahlbau Quiz 2020

Aktuelles:
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Rasante Jahresendrallye
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland
SimFat - Doktorierenden-Workshop am 26. Februar 2021 als virtuelle Präsenzveranstaltung erfolgreich durchgeführt

Wettbewerbe:
Rüsch-Forschungspreis des DBV für ultra-leichte, hybride Beton-Stahl-Träger
Stahl ist Trumpf: Rethebrücke und Trumpf-Steg gewinnen Deutschen Brückenbaupreis 2020

Tagungen & Veranstaltungen:
Ernst & Sohn ist Teil der WIN>DAYS

Rezension:
Amerikanische Industriearchitektur (1876-1929). The Gilded Age

Einen Besuch wert:
Seepark Aspern Steg

IFBS news:
Putz-Anschlüsse neu aufgenommen in die IFBS-Fachregeln “Planung und Ausführung”
IFBS-Fachregeln um vorgehängte hinterlüftete Fassade und Falzprofildächer erweitert

SZS steel news:
Prix Acier Student Award 2021 - bis 13. August einreichen

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Steel and composite bridges offer economic advantages, even for short and medium spans. To simplify and speed up the design process, ArcelorMittal now offers Advance Bridge Expert, a free preliminary design software that includes complex geometries and innovative solutions. The software is suitable for the pre-dimensioning of curved and/or skewed composite road, railway and pedestrian bridges according to the Eurocodes and several National Annexes. It supports the predesign of steel composite bridges, filler beam bridges and PreCoBeam/composite dowel strips using the hot-rolled section and modern steel grades libraries of ArcelorMittal up to S460, including HISTAR® grades and weathering steel (Arcorox®) according to EN 10025-5:2019.
The free version of Advance Bridge Expert can be downloaded from the following website:
https://sections.arcelormittal.com/design_aid/design_software/EN (© ArcelorMittal)
(Photo: Wirkowice composite bridge in Poland: Europe's first road bridge in Arcorox 460® weathering steel.
© MOSTY ZAMO Tomasz Czy)

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Particularly efficient steel components can be designed by performing a plastic global analysis of a structure made of high-strength steel (HSS) as well. However, plastic design of HSS structures is not embodied in current standards, which is why a broad research study was carried out to address different aspects of the use of HSS for plastic design. This paper deals with verified numerical investigations of the rotation capacity of HSS I-girders considering realistic true stress-strain curves, local plastic instability and damage mechanics approaches to predict ductile crack initiation. Various influences on the rotation capacity of HSS beams were assessed by varying flange and web slenderness ratios, material characteristics, system dimensions, stiffness of lateral supports and loading conditions so that recommendations for the plastic design of HSS girders can be given. It is apparent that, apart from the slenderness of the flange and the material properties, the slenderness of the web is one of the main influencing characteristics. The results show that the plastic design of HSS structures is possible when limits for cross-section class 1 are more severe for HSS grades over S460 up to S690 compared with the current limits in EN 1993-1-1.

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ISO 14346 permits fillet welds in rectangular hollow section (RHS) joints to be designed either (i) to develop the capacity of the connected brace or (ii) to resist the actual load(s) in the brace (i.e. as “fit-for-purpose”). However, no methods for design according to approach (ii) are given in the ISO or any European standard. In this paper, data from 41 weld-critical tests on RHS gapped K, T, Y and X joints under brace axial load(s) are analysed to determine a reliable method for the design of fillet welds as “fit-for-purpose”. “Weld effective length” formulae are evaluated in conjunction with EN 1993-1-8 (directional and simplified methods) according to the standard procedure of EN 1990. A reliable method, based on ISO 14346, is proposed for calculating the design resistance of all-around fillet welds in RHS gapped K, T, Y and X joints. Updates to the minimum fillet weld throat thicknesses required to develop the capacity of a connected RHS brace are also discussed.

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Unprotected steel and steel structures exposed to the atmosphere inevitably corrode. For thin-gauged structures especially, corrosion is critical for stability. Although the reduction in thickness caused by corrosion is insignificant for some structures, in other structures corrosion is unacceptable. Therefore, corrosion protection is a crucial issue for steel structures and the steel industry. Over the last decades, many new corrosion protection systems and innovative steel products have been introduced onto the market. Corrosion protection for cold-formed structural steel elements has been standardized through the introduction of the EN 1090-4. This paper introduces the harmonized rules for the corrosion protection of loadbearing thin-gauged structures. The zinc-magnesium-aluminium (ZM) metal coating system developed in recent years is also dealt with.

As part of the ongoing revision of the Eurocodes, design provisions in EN 1999-1-1 on the buckling of longitudinally welded aluminium compression members have been subjected to a critical review. Numerical investigations were conducted because a need for improvement was identified. This part 1 of the paper describes the individual steps of the revision and the modifications discussed, which include the introduction of longitudinally welded members. Before going into the numerical investigations in more detail, previous observations are presented regarding buckling classes and plateau lengths. In part 1 of the paper, explanations of the numerical investigations are limited to presenting the modelling of the geometry, the mechanical properties and the imperfections as well as their respective variation in the context of the parametric studies. The results of the numerical investigations and the proposed design approaches will be presented in detail in parts 2 and 3.

This paper investigates the effects of stiffeners on the compressive and flexural capacities of cold-formed steel channel members. Stiffeners are added on the web of the channel section to form a new section called SupaCee. This new section is shown to be more innovative and stable than the traditional channel section. The structural advantages of this new section are investigated by comparing the capacities of SupaCee and channel members under compression and bending. The capacities are determined by using the direct strength method (DSM) according to AS/NZS 4600:2018 with the support of THIN-WALL-2, a buckling analysis program. It was found that the stiffeners are effective for small section dimensions and thicknesses, but become ineffective for large section dimensions.

This paper describes an investigation into the cross-sectional behaviour of elliptical hollow section (EHS) columns made from ferritic and duplex stainless steel. The EHS is a relatively new structural shape with a number of favourable attributes including aesthetic appeal, high strength-to-weight ratio, good torsional resistance and excellent flexural strength. In recent years there have been significant developments in the analysis and understanding of these shapes, although most studies have focused on carbon steel EHS. The work so far is taken a step further here by considering some of the newer grades of stainless steel that are used in structural applications. A numerical model is developed and validated against test data from the literature and is then employed to generate structural performance data. Subsequently, parametric studies are performed to investigate the influence of individual parameters such as the material properties, aspect ratio and local slenderness of cross-sectional elements. The accuracy of existing design procedures is assessed by comparing the numerical data with the resistances obtained using Eurocode 3. It is shown that the cross-sectional slenderness limits given in Eurocode 3 for EHS members made from carbon steel can also be safely used for sections made from ferritic and duplex stainless steel.

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ECCS News:
Best Papers of Eurosteel 2021
European Steel Design Awards 2021
European Steel Design Award 2021 - Austria
European Steel Design Award 2021 - Finland
European Steel Design Award 2021 - The Netherlands
European Steel Design Award 2021 - Sweden
European Steel Design Award 2021 - Switzerland

Book review:
Physical Models: Their historical and current use in civil and building engineering design.

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Zum Titelbild:
Mehr Raum für das kulturelle Leben der Stadt schuf ein Anfang dieses Jahres fertiggestelltes Projekt der “InnovationCity Bottrop”. Der Entwurf für die Erweiterungsbauten stammt vom Architekturbüro Heinrich Böll, Essen. Die Holzbauarbeiten übernahm die Burdiek Zimmerei und Holzbau GmbH, Damme. Aus Holz und Glas entstanden ein neues Foyer sowie ein Forum für das Kulturzentrum August Everding, siehe Meldung S. 202 (© Foto: DEUTSCHE ROCKWOOL GmbH & Co. KG).