Das Lehr‐ und Forschungsgebiet „Nachhaltigkeit im Metallleichtbau“ an der RWTH Aachen University forscht an Gebäudehüllen aus Metall und entwickelt Verfahren zur Planung und Herstellung von Systembauteilen für gestalterisch und funktional anspruchsvolle Bauwerke. Hierbei stellen insbesondere doppelt gekrümmte Fassaden und Dächer eine besondere Herausforderung an Architektur, Bauingenieurwesen, Fertigung und Bauausführung dar. In diesem Aufsatz wird die verbesserte Formgebung von doppelt gekrümmten Bauteilen aus Metall für Hochbauanwendungen vorgestellt. Diese wurde im Rahmen eines kooperativ durchgeführten Forschungsprojekts entwickelt. Dabei werden das Zusammenspiel der Umformverfahren sowie die Simulation der Formbildung und Herangehensweise zur Optimierung des Verfahrens behandelt. Einführend werden verschiedene Formungsverfahren für räumlich gekrümmte Baukomponenten betrachtet.
{"title":"Architektonische Gebäudehüllen aus Metall – optimierte Formgebung doppelt gekrümmter Bauteile","authors":"Peter Mehrtens, M. Kuhnhenne","doi":"10.1002/stab.202300068","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300068","url":null,"abstract":"Das Lehr‐ und Forschungsgebiet „Nachhaltigkeit im Metallleichtbau“ an der RWTH Aachen University forscht an Gebäudehüllen aus Metall und entwickelt Verfahren zur Planung und Herstellung von Systembauteilen für gestalterisch und funktional anspruchsvolle Bauwerke. Hierbei stellen insbesondere doppelt gekrümmte Fassaden und Dächer eine besondere Herausforderung an Architektur, Bauingenieurwesen, Fertigung und Bauausführung dar. In diesem Aufsatz wird die verbesserte Formgebung von doppelt gekrümmten Bauteilen aus Metall für Hochbauanwendungen vorgestellt. Diese wurde im Rahmen eines kooperativ durchgeführten Forschungsprojekts entwickelt. Dabei werden das Zusammenspiel der Umformverfahren sowie die Simulation der Formbildung und Herangehensweise zur Optimierung des Verfahrens behandelt. Einführend werden verschiedene Formungsverfahren für räumlich gekrümmte Baukomponenten betrachtet.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"4 1","pages":"717"},"PeriodicalIF":0.2,"publicationDate":"2023-11-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139299602","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}
Abstract Runde Hohlprofile unter Zugbelastung werden üblicherweise auch durch runde Endplatten miteinander verbunden. Eine einfach zu fertigende Alternative stellen polygonale Endplatten mit 4, 6, 8, 12 Ecken bzw. Schrauben dar. Zur Bemessung kann das sog. T‐Stummel‐Modell der EN 1993‐1‐8 verwendet werden. Allerdings fehlen in der Norm die hierfür erforderlichen effektiven Längen der Fließlinien. Im vorliegenden Beitrag werden die Traglasten und die kinematischen Versagensmechanismen solcher Verbindungen mit der Discontinuity Layout Optimization (DLO) Methode ermittelt. Die Mechanismen werden analytisch aufgearbeitet und die effektiven Längen der Fließlinien in Form eines praxistauglichen Bemessungsmodells angegeben. Ein Vergleich des Bemessungsvorschlags mit den Traglasten der DLO‐Methode zeigt eine gute Übereinstimmung, mit vereinzelten Abweichungen von maximal 10 % zur unsicheren Seite.
{"title":"Bemessungsvorschlag für geschraubte, polygonale Endplatten bei runden Hohlprofilen unter Zug","authors":"Ralph Timmers, Robert Lang","doi":"10.1002/stab.202300039","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300039","url":null,"abstract":"Abstract Runde Hohlprofile unter Zugbelastung werden üblicherweise auch durch runde Endplatten miteinander verbunden. Eine einfach zu fertigende Alternative stellen polygonale Endplatten mit 4, 6, 8, 12 Ecken bzw. Schrauben dar. Zur Bemessung kann das sog. T‐Stummel‐Modell der EN 1993‐1‐8 verwendet werden. Allerdings fehlen in der Norm die hierfür erforderlichen effektiven Längen der Fließlinien. Im vorliegenden Beitrag werden die Traglasten und die kinematischen Versagensmechanismen solcher Verbindungen mit der Discontinuity Layout Optimization (DLO) Methode ermittelt. Die Mechanismen werden analytisch aufgearbeitet und die effektiven Längen der Fließlinien in Form eines praxistauglichen Bemessungsmodells angegeben. Ein Vergleich des Bemessungsvorschlags mit den Traglasten der DLO‐Methode zeigt eine gute Übereinstimmung, mit vereinzelten Abweichungen von maximal 10 % zur unsicheren Seite.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"128 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135870206","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}
Abstract Im Dezember des Jahres 2023 blicken wir zurück auf den 100. Geburtstag von Prof. Dr.‐Ing. habil. Peter Hofmann, einen Wissenschaftler, Hochschullehrer und Praktiker der alten Schule. In einer Zeit der Diskussionen über außerordentliche Belastungen und komplizierter werdende Lebensverhältnisse ist es interessant, einen Blick zurückzuwerfen auf eine Lebenswelt, die sich in ihren Anforderungen und Umständen deutlich von den heutigen Erfahrungen, Ansichten und Lebensplanungen unterschieden hat. Nach dem Studium und Diplom an der TU Dresden arbeitete er als Assistent am dortigen Lehrstuhl für Stahlbau, promovierte und habilitierte. Im Jahre 1967 erfolgte die Berufung als ordentlicher Professor an die Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar. Hier arbeitete er bis zu seiner Emeritierung im August 1989. Seine Forschungsarbeiten umfassten ein weites Spektrum. Im Zuge der Einführung der neuen Generation von Stahlbaunormen begründete Prof. P. Hofmann im Jahre 1971 die Informationstagung Metallbau, die bis in die 1990er‐Jahre durchgeführt wurde. Prof. P. Hofmann konnte auf eine umfangreiche Publikationstätigkeit zurückblicken. Hervorzuheben ist die zielgerichtete Betreuung seiner Mitarbeiter. An der Weimarer Hochschule wurden von ihm 28 Promotionen intensiv betreut und erfolgreich abgeschlossen. Prof. Dr.‐Ing. habil. Peter Hofmann verstarb im Mai 2015.
{"title":"Bauingenieur der ersten Nachkriegsgeneration","authors":"Frank Werner, Hans‐Reinhard Hunger","doi":"10.1002/stab.202300058","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300058","url":null,"abstract":"Abstract Im Dezember des Jahres 2023 blicken wir zurück auf den 100. Geburtstag von Prof. Dr.‐Ing. habil. Peter Hofmann, einen Wissenschaftler, Hochschullehrer und Praktiker der alten Schule. In einer Zeit der Diskussionen über außerordentliche Belastungen und komplizierter werdende Lebensverhältnisse ist es interessant, einen Blick zurückzuwerfen auf eine Lebenswelt, die sich in ihren Anforderungen und Umständen deutlich von den heutigen Erfahrungen, Ansichten und Lebensplanungen unterschieden hat. Nach dem Studium und Diplom an der TU Dresden arbeitete er als Assistent am dortigen Lehrstuhl für Stahlbau, promovierte und habilitierte. Im Jahre 1967 erfolgte die Berufung als ordentlicher Professor an die Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar. Hier arbeitete er bis zu seiner Emeritierung im August 1989. Seine Forschungsarbeiten umfassten ein weites Spektrum. Im Zuge der Einführung der neuen Generation von Stahlbaunormen begründete Prof. P. Hofmann im Jahre 1971 die Informationstagung Metallbau, die bis in die 1990er‐Jahre durchgeführt wurde. Prof. P. Hofmann konnte auf eine umfangreiche Publikationstätigkeit zurückblicken. Hervorzuheben ist die zielgerichtete Betreuung seiner Mitarbeiter. An der Weimarer Hochschule wurden von ihm 28 Promotionen intensiv betreut und erfolgreich abgeschlossen. Prof. Dr.‐Ing. habil. Peter Hofmann verstarb im Mai 2015.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"64 4","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136263894","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}
Thorsten Weimar, Henrik Reißaus, Helmut Hachul, Daniela Ridder‐Weßels, Yesim Tekinbas
Abstract Die vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) stellt in der modernen Architektur eine bewährte Fassadenkonstruktion dar, die durch die technische Trennung von Witterungs‐ und Wärmeschutz bauphysikalische Vorteile verbunden mit hervorragenden Eigenschaften bei Rückbau und Rezyklierung zeigt. Nachteilig auf die Energieeinsparung wirken sich die Wärmebrücken aus, die durch die Wandhalter in der Dämmebene gebildet werden. Die Reduzierung der Wärmeverluste von vorgehängten hinterlüfteten Fassaden hängt insbesondere von der Gestaltung der Wandhalter ab, die bereits in Teil 1 dieses Aufsatzes vorgestellt werden. Die numerische Simulation der mechanischen und der thermischen Eigenschaften für Wandhalter aus feuerverzinktem Stahl im vorliegenden Teil 2 des Aufsatzes zeigt, dass aus beiden Bereichen unterschiedliche Anforderungen resultieren. Mit einem kombinierten Ansatz, der über die erforderliche Anzahl der Wandhalter die Wärmeverluste über die Fassade für eine definierte Last bestimmt, lassen sich grundsätzliche Aussagen für die günstigste Gestaltung treffen.
{"title":"Unterkonstruktionen für vorgehängte hinterlüftete Fassaden aus feuerverzinktem Stahl – Teil 2","authors":"Thorsten Weimar, Henrik Reißaus, Helmut Hachul, Daniela Ridder‐Weßels, Yesim Tekinbas","doi":"10.1002/stab.202300041","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300041","url":null,"abstract":"Abstract Die vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) stellt in der modernen Architektur eine bewährte Fassadenkonstruktion dar, die durch die technische Trennung von Witterungs‐ und Wärmeschutz bauphysikalische Vorteile verbunden mit hervorragenden Eigenschaften bei Rückbau und Rezyklierung zeigt. Nachteilig auf die Energieeinsparung wirken sich die Wärmebrücken aus, die durch die Wandhalter in der Dämmebene gebildet werden. Die Reduzierung der Wärmeverluste von vorgehängten hinterlüfteten Fassaden hängt insbesondere von der Gestaltung der Wandhalter ab, die bereits in Teil 1 dieses Aufsatzes vorgestellt werden. Die numerische Simulation der mechanischen und der thermischen Eigenschaften für Wandhalter aus feuerverzinktem Stahl im vorliegenden Teil 2 des Aufsatzes zeigt, dass aus beiden Bereichen unterschiedliche Anforderungen resultieren. Mit einem kombinierten Ansatz, der über die erforderliche Anzahl der Wandhalter die Wärmeverluste über die Fassade für eine definierte Last bestimmt, lassen sich grundsätzliche Aussagen für die günstigste Gestaltung treffen.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"10 6","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135316068","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}
Abstract Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts wurde die Performance von Fassadenelementen in Metallleichtbauweise bei Erdbebenbelastung in der Ebene experimentell untersucht, um das zyklische Verhalten, das Dissipationsvermögen und die Funktionsfähigkeit bei seismischen Ereignissen zu beurteilen. Wie Voruntersuchungen zeigten, tragen Wand‐ und Dachelemente aus Metall zur Aussteifung des Gesamttragwerks bei, und damit zur Änderung der Eigenperiode im Vergleich zur Primärtragstruktur, was zu einer Erhöhung der anzusetzenden Erdbebenlasten nach dem Antwortspektrumverfahren führen kann. Davon ausgehend lässt sich ein neuer, verhaltensbasierter Ansatz mit Berücksichtigung des Beitrags der Gebäudehüllen in Metallleichtbauweise entwickeln, mit dem die verbesserte Widerstandsfähigkeit der Bauwerke und die Auswirkung eines Schadenserdbebens auf die Funktionsfähigkeit der Fassade bestimmt werden können. Dieser Aufsatz beinhaltet: (i) einen kurzen Stand der Technik, (ii) eine Vorstellung des Forschungsprojekts, (iii) das Versuchsprogramm, (iv) den detaillierten Versuchsaufbau, (v) die Systemantwort unter monotoner und zyklischer Beanspruchung, (vi) die wichtigsten Ergebnisse, (vii) einen Überblick über die numerischen Untersuchungen sowie laufende und zukünftige Forschungsaktivitäten.
{"title":"Experimentelle Untersuchungen an Sandwichfassaden als Grundlage für deren Erdbebenauslegung","authors":"Lara Bittner, Benno Hoffmeister, Markus Kuhnhenne","doi":"10.1002/stab.202300059","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202300059","url":null,"abstract":"Abstract Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts wurde die Performance von Fassadenelementen in Metallleichtbauweise bei Erdbebenbelastung in der Ebene experimentell untersucht, um das zyklische Verhalten, das Dissipationsvermögen und die Funktionsfähigkeit bei seismischen Ereignissen zu beurteilen. Wie Voruntersuchungen zeigten, tragen Wand‐ und Dachelemente aus Metall zur Aussteifung des Gesamttragwerks bei, und damit zur Änderung der Eigenperiode im Vergleich zur Primärtragstruktur, was zu einer Erhöhung der anzusetzenden Erdbebenlasten nach dem Antwortspektrumverfahren führen kann. Davon ausgehend lässt sich ein neuer, verhaltensbasierter Ansatz mit Berücksichtigung des Beitrags der Gebäudehüllen in Metallleichtbauweise entwickeln, mit dem die verbesserte Widerstandsfähigkeit der Bauwerke und die Auswirkung eines Schadenserdbebens auf die Funktionsfähigkeit der Fassade bestimmt werden können. Dieser Aufsatz beinhaltet: (i) einen kurzen Stand der Technik, (ii) eine Vorstellung des Forschungsprojekts, (iii) das Versuchsprogramm, (iv) den detaillierten Versuchsaufbau, (v) die Systemantwort unter monotoner und zyklischer Beanspruchung, (vi) die wichtigsten Ergebnisse, (vii) einen Überblick über die numerischen Untersuchungen sowie laufende und zukünftige Forschungsaktivitäten.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"30 8","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-23","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135322900","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}
Abstract Zum Erwärmungsverhalten von Anschlüssen ungeschützter feuerverzinkter Stahlkonstruktionen im Brandfall liegen bisher keine normativen Regelungen vor, sodass aktuell auf die in DIN EN 1993‐1‐2 enthaltenen wenigen Angaben für nicht feuerverzinkte Stahlkonstruktionen zurückgegriffen wird. In der Norm fehlen außerdem Angaben, wie der thermische Einfluss eines ungeschützten Bauteils auf ein damit verbundenes geschütztes Bauteil zu berücksichtigen ist. Forschungsergebnisse zeigen, dass durch Feuerverzinken die Feuerwiderstandsdauer von Stahl verbessert werden kann. Für den Fall, dass eine Feuerverzinkung bei einem Teil der Konstruktion nicht ausreicht, um den erforderlichen Feuerwiderstand sicherzustellen, könnte ein Teil der Konstruktion feuerverzinkt und ein anderer Teil mit einem reaktiven Brandschutzsystem geschützt werden. Die zusätzliche Erwärmung in einem Anschlussdetail, die aus dem feuerverzinkten Bauteil resultiert, muss beim Tragfähigkeitsnachweis des mit einem reaktiven Brandschutzsystem geschützten Bauteils berücksichtigt werden. Der Einfluss auf das Erwärmungsverhalten von Anschlüssen zwischen feuerverzinkten Sekundärträgern und mit reaktiven Brandschutzsystemen geschützten Hauptträgern wird daher mithilfe von Brandversuchen an unterschiedlichen Anschlussdetails untersucht. Ziel dieser Untersuchung ist die Gewinnung von thermischen Daten im Anschlussbereich von Trägern mit I‐Profil, weshalb die Brandversuche ohne mechanische Belastung durchgeführt werden.
{"title":"Erwärmung des Anschlusses eines feuerverzinkten Sekundärträgers an einen mit reaktivem Brandschutzsystem geschützten Hauptträger im Brandfall","authors":"Martin Mensinger, Maria‐Mirabela Firan","doi":"10.1002/stab.202200072","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/stab.202200072","url":null,"abstract":"Abstract Zum Erwärmungsverhalten von Anschlüssen ungeschützter feuerverzinkter Stahlkonstruktionen im Brandfall liegen bisher keine normativen Regelungen vor, sodass aktuell auf die in DIN EN 1993‐1‐2 enthaltenen wenigen Angaben für nicht feuerverzinkte Stahlkonstruktionen zurückgegriffen wird. In der Norm fehlen außerdem Angaben, wie der thermische Einfluss eines ungeschützten Bauteils auf ein damit verbundenes geschütztes Bauteil zu berücksichtigen ist. Forschungsergebnisse zeigen, dass durch Feuerverzinken die Feuerwiderstandsdauer von Stahl verbessert werden kann. Für den Fall, dass eine Feuerverzinkung bei einem Teil der Konstruktion nicht ausreicht, um den erforderlichen Feuerwiderstand sicherzustellen, könnte ein Teil der Konstruktion feuerverzinkt und ein anderer Teil mit einem reaktiven Brandschutzsystem geschützt werden. Die zusätzliche Erwärmung in einem Anschlussdetail, die aus dem feuerverzinkten Bauteil resultiert, muss beim Tragfähigkeitsnachweis des mit einem reaktiven Brandschutzsystem geschützten Bauteils berücksichtigt werden. Der Einfluss auf das Erwärmungsverhalten von Anschlüssen zwischen feuerverzinkten Sekundärträgern und mit reaktiven Brandschutzsystemen geschützten Hauptträgern wird daher mithilfe von Brandversuchen an unterschiedlichen Anschlussdetails untersucht. Ziel dieser Untersuchung ist die Gewinnung von thermischen Daten im Anschlussbereich von Trägern mit I‐Profil, weshalb die Brandversuche ohne mechanische Belastung durchgeführt werden.","PeriodicalId":49479,"journal":{"name":"Stahlbau","volume":"184 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-23","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135412309","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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