Thin-walled cold-formed steel elements represent an attractive structural solution due to the fast manufacturing and erection time on-site. Their small thickness leads to imperfection and sensitivities to eccentricities. An experimental programme was performed on short members with lipped channel cross section, subjected to eccentric compression about the minor and major axes, in a large range of eccentricities. The specimens were manufactured on a folding machine. Before testing, the dimensions of all specimens were measured. Shortening of all specimens was measured in two ways, i. e., 1) using the displacement gauge integrated with the machine crosshead beam and 2) from deformation fields obtained using digital image correlation (DIC) system. The quantitative results, presented as the ultimate loads versus the eccentricity curve, emphasise the influence of the eccentric load on the capacity of the element. Finite element (FE) analyses were performed to simulate the behaviour of short members in eccentric compression using the commercial FE software ABAQUS/CAE and ANSYS. Static non-linear analyses were conducted in displacement control. Both geometrical and material nonlinearities were included. An isotropic linearly elastic-perfectly plastic constitutive model was considered, with von Mises yielding criterion and associated flow rule. Failure modes were identified due to numerical and experimental tests. Plastic mechanism models were derived, resulting in the derivation of post-ultimate, rigid-plastic curves, characterising a post-ultimate structural behaviour.
{"title":"Failure mechanisms of TWCFS members considering various eccentricities","authors":"","doi":"10.1002/stab.202370505","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202370505","url":null,"abstract":"Thin-walled cold-formed steel elements represent an attractive structural solution due to the fast manufacturing and erection time on-site. Their small thickness leads to imperfection and sensitivities to eccentricities. An experimental programme was performed on short members with lipped channel cross section, subjected to eccentric compression about the minor and major axes, in a large range of eccentricities. The specimens were manufactured on a folding machine. Before testing, the dimensions of all specimens were measured. Shortening of all specimens was measured in two ways, i. e., 1) using the displacement gauge integrated with the machine crosshead beam and 2) from deformation fields obtained using digital image correlation (DIC) system. The quantitative results, presented as the ultimate loads versus the eccentricity curve, emphasise the influence of the eccentric load on the capacity of the element. Finite element (FE) analyses were performed to simulate the behaviour of short members in eccentric compression using the commercial FE software ABAQUS/CAE and ANSYS. Static non-linear analyses were conducted in displacement control. Both geometrical and material nonlinearities were included. An isotropic linearly elastic-perfectly plastic constitutive model was considered, with von Mises yielding criterion and associated flow rule. Failure modes were identified due to numerical and experimental tests. Plastic mechanism models were derived, resulting in the derivation of post-ultimate, rigid-plastic curves, characterising a post-ultimate structural behaviour.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"47772576","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
A Lego-like steel-framed structural system has been developed to facilitate 1) deconstruction of composite structures, 2) circularity at structure and element levels, and 3) serial production in construction by promoting a greater standardization of structural elements. The system utilizes innovative demountable shear connections for composite flooring solutions with precast concrete elements, and adjustable steel connections for use in both beam-to-beam and beam-to-column connections. The first use case of the structural system has been realized in the Petite Maison project which is a demonstration project for circularity and contributes to the event ESCH2022. Each construction element is linked to a digital database and remains available for future reuse, as a result of the plug-and-play, demountable and robust features of the developed system. The paper presents the proposed demountable system, the results from experiments and finite element analyses on the behaviour of shear connections, composite beams, and steel connections, and indicates the analysing methods for structural engineers to open a pathway for full implementation of the structures built into digital tools, fabrication, and construction. Odenbreit, C.; Yang, J.; Romero, A.; Kozma, A. (2023) A Legolike steel framed system for standardization and serial production. Steel Construction 16, No. 1, pp. 56–64. https://doi.org/10.1002/stco.202200021 A Lego-like steel-framed system for standardization and serial production E M P F E H L U N G D E R R E D A K T I O N
开发了一种类似乐高的钢框架结构系统，以促进1）复合结构的解构，2）结构和元素层面的圆形性，以及3）通过促进结构元素的更大标准化，在施工中进行批量生产。该系统采用创新的可拆卸剪切连接件，用于具有预制混凝土元件的复合地板解决方案，以及用于梁与梁和梁与柱连接的可调节钢连接件。结构系统的第一个用例已经在Petite Maison项目中实现，该项目是圆形的示范项目，有助于ESCH2022事件。由于开发的系统具有即插即用、可拆卸和稳健的特点，每个构建元素都链接到一个数字数据库，并可供未来重用。本文介绍了所提出的可拆卸系统，剪切连接、组合梁和钢连接性能的实验和有限元分析结果，并指出了结构工程师的分析方法，为全面实现数字工具、制造和施工中的结构开辟了途径。Odenbreit，C。；杨，J。；罗梅罗A。；Kozma，A.（2023）用于标准化和批量生产的类似乐高的钢框架系统。《钢结构》16，第1期，第56-64页。https://doi.org/10.1002/stco.202200021一个类似乐高的钢框架系统，用于标准化和批量生产E M P F E H L U N G D E R E D A K T I O N
{"title":"A Lego‐like steel‐framed system for standardization and serial production","authors":"","doi":"10.1002/stab.202370504","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202370504","url":null,"abstract":"A Lego-like steel-framed structural system has been developed to facilitate 1) deconstruction of composite structures, 2) circularity at structure and element levels, and 3) serial production in construction by promoting a greater standardization of structural elements. The system utilizes innovative demountable shear connections for composite flooring solutions with precast concrete elements, and adjustable steel connections for use in both beam-to-beam and beam-to-column connections. The first use case of the structural system has been realized in the Petite Maison project which is a demonstration project for circularity and contributes to the event ESCH2022. Each construction element is linked to a digital database and remains available for future reuse, as a result of the plug-and-play, demountable and robust features of the developed system. The paper presents the proposed demountable system, the results from experiments and finite element analyses on the behaviour of shear connections, composite beams, and steel connections, and indicates the analysing methods for structural engineers to open a pathway for full implementation of the structures built into digital tools, fabrication, and construction. Odenbreit, C.; Yang, J.; Romero, A.; Kozma, A. (2023) A Legolike steel framed system for standardization and serial production. Steel Construction 16, No. 1, pp. 56–64. https://doi.org/10.1002/stco.202200021 A Lego-like steel-framed system for standardization and serial production E M P F E H L U N G D E R R E D A K T I O N","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"48516967","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Vorschau, Rupert Fisch, Enrico Stecker, Michael A. Kraus, Rafaela Don, Georgios Balaskas, Cristian Vulcu, Benno Hoffmeister, Viorel Ungureanu, Maria Kotełko, F. Bodea, Jie Yang, Alfredo Romero, András Kozma
Thin-walled cold-formed steel elements represent an attractive structural solution due to the fast manufacturing and erection time on-site. Their small thickness leads to imperfection and sensitivities to eccentricities. An experimental programme was performed on short members with lippedchannel cross section, subjected to eccentric compression about the minor and major axes, in a large range of eccentricities. See article: Ungureanu, V. et al., p. 44. www.ernst-und-sohn.de/en/steel-construction Zum Bild: Der Einsatz digitaler Hilfsmittel in Planungsund Bauprozessen steigert die Effizienz, insbesondere für wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, wie z. B. die Dimensionierung von Bauteilen oder Bauwerken, welche nach ähnlichen Mustern ablaufen. Dieser Beitrag entwickelt einen Künstliche-Intelligenz-(KI-)basierten Assistenten zum Einsatz im Entwurf und bei der Bemessung von Stahlrahmenhallen als prototypischen Co-Piloten (aus: Fisch, R.; Stecker, E.; Kraus, M. A.). Rupert Fisch, Enrico Stecker, Michael A. Kraus Maschinelles Lernen beim Entwurf und der Bemessung von Stahlrahmenhallen
{"title":"Vorschau: Stahlbau 6/23","authors":"Vorschau, Rupert Fisch, Enrico Stecker, Michael A. Kraus, Rafaela Don, Georgios Balaskas, Cristian Vulcu, Benno Hoffmeister, Viorel Ungureanu, Maria Kotełko, F. Bodea, Jie Yang, Alfredo Romero, András Kozma","doi":"10.1002/stab.202370509","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202370509","url":null,"abstract":"Thin-walled cold-formed steel elements represent an attractive structural solution due to the fast manufacturing and erection time on-site. Their small thickness leads to imperfection and sensitivities to eccentricities. An experimental programme was performed on short members with lippedchannel cross section, subjected to eccentric compression about the minor and major axes, in a large range of eccentricities. See article: Ungureanu, V. et al., p. 44. www.ernst-und-sohn.de/en/steel-construction Zum Bild: Der Einsatz digitaler Hilfsmittel in Planungsund Bauprozessen steigert die Effizienz, insbesondere für wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, wie z. B. die Dimensionierung von Bauteilen oder Bauwerken, welche nach ähnlichen Mustern ablaufen. Dieser Beitrag entwickelt einen Künstliche-Intelligenz-(KI-)basierten Assistenten zum Einsatz im Entwurf und bei der Bemessung von Stahlrahmenhallen als prototypischen Co-Piloten (aus: Fisch, R.; Stecker, E.; Kraus, M. A.). Rupert Fisch, Enrico Stecker, Michael A. Kraus Maschinelles Lernen beim Entwurf und der Bemessung von Stahlrahmenhallen","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"43972891","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Zum Titelbild: Dass Stahl und Metall nicht nur funktional sind, zeigt HAHNER Technik auf beeindruckende Art und Weise. Das Stahlbauunternehmen aus Petersberg‐Böckels bei Fulda hat sich auf die Themen Kunst und Design spezialisiert. „Wir fangen da an, wo andere aufhören”, ist der Leitsatz des Geschäftsführers Bernhard Hahner. Naheliegend, dass bei HAHNER Technik das ein oder andere Leuchtturmprojekt zu finden ist. So auch das Mitoseum im Saurierpark in Bautzen. Hierfür hat HAHNER Technik die Stahlkonstruktion nach den Entwürfen von Rimpf Architektur Hamburg gebaut. Aufgrund der parametrisierten Konstruktion gleicht kein Teil dem anderen. Hinzukommen einzigartige Lichteffekte durch eine Folienmembran. Details, die HAHNER Technik so lange optimiert, bis sie perfekt sind. (Foto: HAHNER).
{"title":"Titelbild: Stahlbau 5/23","authors":"","doi":"10.1002/stab.202370501","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202370501","url":null,"abstract":"Zum Titelbild: Dass Stahl und Metall nicht nur funktional sind, zeigt HAHNER Technik auf beeindruckende Art und Weise. Das Stahlbauunternehmen aus Petersberg‐Böckels bei Fulda hat sich auf die Themen Kunst und Design spezialisiert. „Wir fangen da an, wo andere aufhören”, ist der Leitsatz des Geschäftsführers Bernhard Hahner. Naheliegend, dass bei HAHNER Technik das ein oder andere Leuchtturmprojekt zu finden ist. So auch das Mitoseum im Saurierpark in Bautzen. Hierfür hat HAHNER Technik die Stahlkonstruktion nach den Entwürfen von Rimpf Architektur Hamburg gebaut. Aufgrund der parametrisierten Konstruktion gleicht kein Teil dem anderen. Hinzukommen einzigartige Lichteffekte durch eine Folienmembran. Details, die HAHNER Technik so lange optimiert, bis sie perfekt sind. (Foto: HAHNER).","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"43294363","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Werner Sobek ist vielen als Architekt bekannt. Als solcher und einziger ist er in der Cicero-Liste der 500 wichtigsten Intellektuellen Deutschlands aufgeführt. Sein von ihm entworfenes Stuttgarter Wohnhaus R128 ist neben O. M. Ungers das einzige aus Deutschland in Dominic Bradburys „Wohnhäuser – 103 Ikonen der Architekturgeschichte“ und Startpunkt für eine bemerkenswerte Reihe weiterer Experimentalbauten. Er wurde mit dem Bundesverdienstkreuz am Bande ausgezeichnet und ist omnipräsenter Redner und Vordenker in Sachen nachhaltig Bauen. Dabei gerät der Ingenieur, der er primär ist, ein bisschen in den Hintergrund. Nun ist Werner Sobek 70 geworden. Zeit für einen Rückblick auf den bemerkenswerten Lebensweg des erklärten Multidisziplinärs.
{"title":"Der Weg des Multidisziplinärs","authors":"B. Hauke","doi":"10.1002/stab.202310672","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202310672","url":null,"abstract":"Werner Sobek ist vielen als Architekt bekannt. Als solcher und einziger ist er in der Cicero-Liste der 500 wichtigsten Intellektuellen Deutschlands aufgeführt. Sein von ihm entworfenes Stuttgarter Wohnhaus R128 ist neben O. M. Ungers das einzige aus Deutschland in Dominic Bradburys „Wohnhäuser – 103 Ikonen der Architekturgeschichte“ und Startpunkt für eine bemerkenswerte Reihe weiterer Experimentalbauten. Er wurde mit dem Bundesverdienstkreuz am Bande ausgezeichnet und ist omnipräsenter Redner und Vordenker in Sachen nachhaltig Bauen. Dabei gerät der Ingenieur, der er primär ist, ein bisschen in den Hintergrund. Nun ist Werner Sobek 70 geworden. Zeit für einen Rückblick auf den bemerkenswerten Lebensweg des erklärten Multidisziplinärs.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"47166870","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
An einer im Jahr 1960 erbauten und in Betrieb genommenen stählernen Eisenbahnbrücke zeigten sich an einigen Quersteifenanschlussdetails zum Hauptträgeruntergurt Ermüdungsrisse im Stegblech. Dies, obwohl das Anschlussdetail den damaligen Empfehlungen der nationalen Norm zum Ermüdungsnachweis entsprechend ausgeführt wurde. Im Beitrag werden die umfangreichen Dehnungsmessungen unter Bahnbetrieb dargestellt, die eine eindeutige Analyse des lokalen Spannungsfelds am kritischen Detailpunkt erlauben, mit einer möglichen Zuordnung zum Phänomen des distortion‐induced fatigue cracking, jedoch mit unerwartet hohen resonanzartigen Biegebeanspruchungen im Stegblech. Mittels bruchmechanischer Analyse und Einbindung der Messwerte für die globalen und lokalen Spannungsfelder aus Bahnbetrieb sowie der bruchmechanischen Kennwerte aus entnommenen Materialproben erfolgte eine Beurteilung der noch verbleibenden Restlebensdauer. Dabei zeigten sich positive Ergebnisse, die auch in Zukunft einen uneingeschränkten Bahnbetrieb erlauben. Es zeigte sich jedoch auch, dass die komplexe Mixed‐Mode‐Beanspruchung am Riss erfasst werden muss und eine alleinige Erfassung des sog. Mode I, der alleinigen Querzugbeanspruchung an der Rissspitze, mitunter unsichere Ergebnisse liefern würde.
{"title":"Unerwartete Ermüdungsrisse an Hauptträgern einer Eisenbahnbrücke – Dehnungsmessungen unter Betrieb und bruchmechanische Analyse","authors":"H. Unterweger, Christoph Derler","doi":"10.1002/stab.202300005","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300005","url":null,"abstract":"An einer im Jahr 1960 erbauten und in Betrieb genommenen stählernen Eisenbahnbrücke zeigten sich an einigen Quersteifenanschlussdetails zum Hauptträgeruntergurt Ermüdungsrisse im Stegblech. Dies, obwohl das Anschlussdetail den damaligen Empfehlungen der nationalen Norm zum Ermüdungsnachweis entsprechend ausgeführt wurde. Im Beitrag werden die umfangreichen Dehnungsmessungen unter Bahnbetrieb dargestellt, die eine eindeutige Analyse des lokalen Spannungsfelds am kritischen Detailpunkt erlauben, mit einer möglichen Zuordnung zum Phänomen des distortion‐induced fatigue cracking, jedoch mit unerwartet hohen resonanzartigen Biegebeanspruchungen im Stegblech. Mittels bruchmechanischer Analyse und Einbindung der Messwerte für die globalen und lokalen Spannungsfelder aus Bahnbetrieb sowie der bruchmechanischen Kennwerte aus entnommenen Materialproben erfolgte eine Beurteilung der noch verbleibenden Restlebensdauer. Dabei zeigten sich positive Ergebnisse, die auch in Zukunft einen uneingeschränkten Bahnbetrieb erlauben. Es zeigte sich jedoch auch, dass die komplexe Mixed‐Mode‐Beanspruchung am Riss erfasst werden muss und eine alleinige Erfassung des sog. Mode I, der alleinigen Querzugbeanspruchung an der Rissspitze, mitunter unsichere Ergebnisse liefern würde.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-04-19","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"48232641","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten des robotischen 3D‐Drucks mit Stahl (WAAM – Wire and Arc Additive Manufacturing) in der Bauindustrie untersucht. Ziel des Projektteams ist es, ein stabiles und wirtschaftliches Herstellungsverfahren für individuelle Stahlbauelemente zu entwickeln. So wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter wie Drahtvorschubgeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeit auf die Nahtform und die Aufbaurate sowie auf die Materialeigenschaften erläutert und für jedes verwendete Material ein Parameterfenster mit stabilen, überprüften Parametersets definiert. Dabei werden drei verschiedene Schweißzusatzwerkstoffe (G 2Si1, G 3Si1, G 4Si1) hinsichtlich ihrer Festigkeit und Steifigkeit geprüft, wobei ein besonderes Augenmerk auf den Fügebereich zwischen Substrat und geschweißter Struktur gelegt wird. Zu diesem Zweck wurden Prüfverfahren zur Prüfung additiv gefertigter Bauteile, insbesondere für die Schubbelastung, neu entwickelt. Als Proof of Concept wird eine exemplarische Anwendung gezeigt und die Tragfähigkeit dieses Anschlusses in unterschiedlichen Konfigurationen untersucht.
{"title":"3DWelding – additive Herstellung von Stahlbaukomponenten","authors":"C. Holzinger, S. Peters, A. Trummer","doi":"10.1002/stab.202300016","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300016","url":null,"abstract":"In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten des robotischen 3D‐Drucks mit Stahl (WAAM – Wire and Arc Additive Manufacturing) in der Bauindustrie untersucht. Ziel des Projektteams ist es, ein stabiles und wirtschaftliches Herstellungsverfahren für individuelle Stahlbauelemente zu entwickeln. So wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter wie Drahtvorschubgeschwindigkeit und Fahrgeschwindigkeit auf die Nahtform und die Aufbaurate sowie auf die Materialeigenschaften erläutert und für jedes verwendete Material ein Parameterfenster mit stabilen, überprüften Parametersets definiert. Dabei werden drei verschiedene Schweißzusatzwerkstoffe (G 2Si1, G 3Si1, G 4Si1) hinsichtlich ihrer Festigkeit und Steifigkeit geprüft, wobei ein besonderes Augenmerk auf den Fügebereich zwischen Substrat und geschweißter Struktur gelegt wird. Zu diesem Zweck wurden Prüfverfahren zur Prüfung additiv gefertigter Bauteile, insbesondere für die Schubbelastung, neu entwickelt. Als Proof of Concept wird eine exemplarische Anwendung gezeigt und die Tragfähigkeit dieses Anschlusses in unterschiedlichen Konfigurationen untersucht.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-04-14","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"47985905","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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