Im Mittelpunkt des Stahlbau-Kalenders 2017 stehen die Schwerpunkte Ingenieurtragwerke und Dauerhaftigkeit. Zu den behandelten Ingenieurtragwerken zählen Hallentragwerke, Kranbahnen, Türme und Maste, Freistehende Stahlschornsteine sowie Silos und Tanks sowie auch Brücken. Ingenieurtragwerke spielen im Stahlbau seit jeher eine große Rolle und in einigen Bereichen ist Stahl der dominierende Werkstoff. Umso wichtiger ist es, hier die aktuellen Entwicklungen in der Normung und sich verändernde Anforderungen in der Praxis zu verfolgen. Nicht zuletzt gehört zu den gestiegenen Anforderungen die Dauerhaftigkeit, die für zyklisch beanspruchte Tragwerke wie Kranbahnen und Brücken die Ermüdungsbeanspruchung betrifft; auch ergeben sich für Tragwerke, die entsprechenden Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. Der Themenbogen der verschiedenen Beiträge spannt sich deshalb von der Werkstoffwahl über Fragen der Konstruktion und Ermüdung, Prüfung und Bewertung im Bestand bis hin zum Korrosionsschutz.

Daneben steht, nicht weniger wichtig, die erneut abgedruckte Grundnorm DIN EN 1993-1-8: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten, Bemessung von Anschlüssen mit Nationalem Anhang sowie ergänzenden, an den jeweiligen Stellen eingearbeiteten Kommentaren und Erläuterungen von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Ungermann, Technische Universität Dortmund, und Dipl.-Ing. Stephan Schneider, construct.ING – Büro für Bauwesen. Diese regelmäßige Aktualisierung gerade auch der Kommentare ermöglicht es, jeweils auf aktuell entstandene Fragen und Klärungsbedarf einzugehen. Aufgrund eines Urteils des Europäischen Gerichtshofs vom 16. Oktober 2014, wodurch zusätzliche, in den Bauregellisten geregelte Anforderungen an bestimmte Bauprodukte nicht mehr rechtens sind, weil sie bereits in harmonisierten Normen erfasst sind und eine CE-Kennzeichnung haben, wurde die Musterbauordnung (MBO) durch Beschluss der Bauministerkonferenz vom 13.05.2016 entsprechend novelliert. Weitergehend werden die Regelungen der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen (MLTB), der Teile II und III der Liste der Technischen Baubestimmungen sowie der Bauregellisten angepasst und umstrukturiert in die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) überführt. Dies wird von Dr.-Ing. Karsten Kathage und Dipl.-Ing. Christoph Ortmann, Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Berlin im Beitrag Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB), Normen und Zulassungen im Stahlbau dargestellt. Da zum Zeitpunkt der Drucklegung die Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) jedoch nur als Entwurf vorlag und noch Einsprüche verhandelt werden, wird in dieser Ausgabe des Stahlbau-Kalenders auf eine Zusammenstellung der den Stahlbau betreffenden Regelungen verzichtet. Der Beitrag gibt aber neben einer Liste aller geltenden Normen und Richtlinien für den Stahlbau auch die für den Stahl- und Verbundbau wichtigen gültigen Zulassungen (Stand: Oktober 2016) sowohl auf nationaler wie auf europäischer Ebene wieder.

Das oben genannte Urteil des Europäischen Gerichtshofs wird ausdrücklich von Ministerialrat Dr. Gerhard Scheuermann, Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, und von Regierungsdirektorin Dr. Susanna Thielecke, Regierungspräsidium Stuttgart, in ihrem Beitrag Europäische Regeln für Bauprodukte und Umsetzung in Deutschland – das neue bauaufsichtliche Konzept aufgegriffen. Sie erläutern die Umsetzung dieses Konzeptes in Deutschland, was vor allem eine Anpassung des nationalen Rechts umfasst, um die Europarechtskonformität sicherzustellen, ohne dabei die Gewährleistung der Bauwerkssicherheit infrage zu stellen. Es werden im Beitrag Inhalt und Struktur der neuen Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen dargelegt und Hinweise zu Übergangsregelung und Verantwortung der am Bau Beteiligten gegeben.

Zur Vermeidung von Sprödbruch und zur Sicherstellung plastischer Umverteilungen, die bei Erreichen der Tragfähigkeit in Anspruch genommen werden, ist eine Grundanforderung an Baustähle die ausreichende Zähigkeit. „Zähigkeit“ kann dabei verschieden definiert werden; so wird sie technisch zum Beispiel als Kerbschlagarbeit AVT einer gekerbten Normprobe bei verschiedenen Temperaturen verstanden. Im Beitrag Zähigkeitsbasierte Stahlsortenwahl in DIN EN 1993 – Stand der Normung und neue Entwicklungen von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Dipl.-Ing. Simon Schaffrath und Sandro Citarelli, M.Sc., RWTH Aachen, Prof. Dr.-Ing. Bertram Kühn, Technische Hochschule Mittelhessen, und Dr.-Ing. Björn Eichler, Terex MHPS GmbH, Düsseldorf, werden die verschiedenen Aspekte eines normengerechten Zähigkeitsnachweises behandelt. Nach allgemeinen Erläuterungen zum Zähigkeitsverhalten ferritischer Stähle wird zunächst der Stand der europäischen Normung, insbesondere die Anwendung von DIN EN 1993-1-10 und Erfahrungen damit, erläutert. Während zur Vermeidung spröden Materialversagens DIN EN 1993 eine vereinfachte, auf bruchmechanischen Ansätzen basierte Methode zur Verfügung stellt, mit der Zähigkeitsanforderungen im Tieflagenbereich abgeleitet werden können, gibt es derzeit im Hinblick auf die plastische Bemessung noch keine zufriedenstellende Methode zur Bestimmung der Zähigkeitsanforderungen im Hochlagenbereich. Im Beitrag werden deshalb auch neue Entwicklungen insbesondere hinsichtlich der Anwendung schädigungsmechanischer Verfahren zur Quantifizierung von verbesserten Zähigkeitsanforderungen für die Hochlage vorgestellt.

Neben der Zähigkeit des Materials spielt die Ermüdung für die Gewährleistung ausreichender Dauerhaftigkeit eine besondere Rolle. Sie ist nicht selten mit der Ausbildung von Rissen an geschweißten Details in häufig wechselnd beanspruchten Stahlkonstruktionen verknüpft. Um diese während der Nutzungsdauer erfassen zu können, kommen vor allem Methoden der zerstörungsfreien Prüfung zur Anwendung. Ein Verfahren, das sich bereits in vielen Anwendungsfällen bewährt hat, ist das Ultraschall-Verfahren. Im Beitrag Moderne bildgebende Ultraschall-Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißnähten im Stahlbau geben die Autoren, Dr. rer. nat. Ralf Steinhausen, Dr. rer. nat. Christoph Pientschke, Forschungszentrum Ultraschall, Halle (Saale), und Alexander Strauß, Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt gGmbH, Halle, einen Überblick über die physikalischen Grundlagen und die Anwendung verschiedener Ultraschall-Prüfverfahren. Hierbei wird auf die Bewertung von Echoanzeigen bei klassischen Verfahren eingegangen und neuere bildgebende Verfahren der Beugungslaufzeittechnik (ToFD-Technik (Time of Flight Diffraction)) und der Phased-Array-Methode erläutert. An einem Praxisbeispiel werden diese Methoden mit herkömmlichen Prüfverfahren verglichen.

Hallentragwerke sind vielfältig in ihrer Ausführung und Konstruktionsweise und wohl die am häufigsten vorkommenden Ingenieurtragwerke. Dr.-Ing. Ralf Egner, Ingenieurgruppe Bauen, Karlsruhe, und Dipl.-Ing. Ronald Kocker, bauforumstahl e. V., Düsseldorf, geben in ihrem Beitrag Industriehallen aus Stahl einen Überblick über die am Markt üblichen typischen Hallenkonstruktionen. Es werden die einwirkenden Lasten u. a. aus Photovoltaik-Anlagen und die statischen Systeme insbesondere hinsichtlich der Aussteifung erläutert. Dach- und Wandverkleidungen, Brandschutz und Gründungen sind weitere Themen. Die vorgestellten Lösungen zu wesentlichen Konstruktionsdetails können gerade für die Umsetzung in der Praxis hilfreich sein.

Für die Bemessung von Kranbahnträgern sind nicht zuletzt wegen der Kraneinwirkungen die Fragen der Radlasteinleitung, der Stabilität und der Ermüdung relevant. Im Beitrag Bemessung von Kranbahnen nach DIN EN 1993-6 von Dipl.-Ing. Mathias Euler und Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Universität Stuttgart, wird die Anwendung von Eurocode 3, insbesondere DIN EN 1993-6, in Verbindung mit praktischen Beispielen erläutert. Die Informationen umfassen den kompletten Anwendungsbereich einschließlich Kranbahnen von Brückenlaufkranen und Hängekranen sowie Einschienenkatzbahnen. Für die Tragwerksberechnung wird u. a. eine Übersicht gegeben, wann die einzelnen lokalen Beanspruchungen aus Radlasteinleitung zu berücksichtigen sind. Bei der Erläuterung zum Ermüdungsnachweis, der in der Praxis seit der Einführung von Eurocode 3 wohl zu den größten Schwierigkeiten führt, wird dargestellt, welche Änderungen, Korrekturen und Vorschläge zu einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit führen können. Dies betrifft vor allem Vorschläge für eine Überarbeitung oder Neuaufnahme kranbahnspezifischer Details in die Kerbfalltabellen von DIN EN 1993-1-9.

Türme und Maste sind funktionale, schlanke Ingenieurtragwerke und wichtiger Teil unserer modernen Infrastruktur. Prof. Dr.-Ing. Frank Kemper, Dipl.-Ing. Nicole Schillo, Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, RWTH Aachen, Prof. Dr.-Ing. Dieter Ungermann und Dipl.-Ing. Alena Patschin, Technische Universität Dortmund beleuchten in diesem Beitrag einige Besonderheiten, die für die Planung von Turm- und Mastbauwerken relevant sind, wie Lastansätze (vor allem Windlasten), die Bemessungsmodelle und Nachweiskriterien. Hierbei werden gezielt auch strittige Regelungen aufgegriffen und, soweit möglich, hierzu Stellung genommen, indem aktuelle Forschungsarbeiten des Institutes für Stahlbau sowie des Centers for Wind and Earthquake Engineering (CWE) der RWTH Aachen herangezogen werden. Auf die novellierten Regeln für Türme, Maste und Schornsteine (Eurocode 3-3-1 bzw. 3-3-2) wird an den passenden Stellen Bezug genommen. Für die verschiedenen Einsatzgebiete, wie zum Beispiel als Maste für Windkraftanlagen oder Maste für Freileitungen, gibt es zum Teil parallele Normungsregelungen und spezielle technische Anforderungen aus der Nutzung.

Als Ergänzung zu den Türmen und Masten behandelt Georg W. Berger, Geschäftsführer Industrie-Verband Stahlschornsteine e. V. Nürnberg und Obmann des DIN-Arbeitsausschusses für freistehende Schornsteine, in seinem Beitrag Freistehende Stahlschornsteine. Darin erläutert er nach einem kurzen Überblick über die Entwicklung von Stahlschornsteinen auch im Hinblick auf die Normung die aktuelle Situation. Während die Stahlkonstruktion wie das Tragrohr im Wesentlichen nach DIN EN 1993-3-2 „Türme, Maste und Schornsteine – Schonsteine“ bemessen wird, gilt zusätzlich die Normenreihe DIN EN 13084 und darin für das Innenrohr DIN EN 13084-6. Außerdem werden Hinweise zur Bestimmung der Art des Schornsteins und der Auslegung des Abgaswegs der freistehenden Schornsteine gegeben. Der Beitrag liefert Empfehlungen und Informationen für den Entwurf, die Bemessung und Ausführung von freistehenden Stahlschornsteinen und soll den Praktikern auch bei der Zustandsüberwachung eine Hilfestellung bieten.

Der Beitrag Silos und Tanks von Prof. Dr.-Ing. Peter Knödel, Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, Karlsruher Institut für Technologie und Dr.-Ing. Cornelius Ruckenbrod, SMP Ingenieure im Bauwesen GmbH, Karlsruhe, gibt einen Überblick über diese typischen Industrietragwerke und ihre Auslegung. Nach einer Einführung in die verschiedenen Bauarten, Werkstoffe und geltenden Regelwerke wird ein besonderer Fokus auf die Einwirkungen gelegt, wie zum Beispiel die Einwirkungen aus Schüttgütern. Weiterhin werden übliche Berechnungsmodelle und ihre Anwendung für die verschiedenen Bestandteile der Silos und Tanks, wie Dächer, Mantel, Stützen und Böden, behandelt. Da hier immer wieder die Regelwerke, das sind neben Eurocode 3 Teil 4-1 für Silos und Teil 4-2 für Tanks auch spezifische Produktnormen, in Bezug genommen werden und die Darstellung durch eine umfangreiche Literarturliste ergänzt ist, ist dieser Beitrag eine wichtige Referenz für die Praxis.

Im Beitrag Bewertung und Instandsetzung von Altstahlkonstruktionen behandeln Univ.-Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann, Technische Universität Dresden, Dr.-Ing. Lars Sieber und Univ.-Prof. Dr. techn. Andreas Taras, Universität der Bundeswehr München, Dipl.-Ing. Jürgen Anders, Institut für Schweißtechnik und Ing.- Büro Dr.-Möll GmbH, Darmstadt, sowie Prof. Dr.-Ing. Gerd Kuscher, Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH, Hannover, die Grundlagen zu Altstahlkonstruktionen, die für deren Bewertung, Modernisierung und Instandsetzung von Interesse sind. Nach einer Beschreibung der zeitlichen Entwicklung der Herstellungsverfahren und der frühen Normung für Baustähle wird auf die metallurgischen Besonderheiten aus der Herstellung, die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften alter Baustähle eingegangen. Eine häufig bei Altstahlkonstruktionen anzutreffende Verbindungstechnik stellen Nietverbindungen dar, die hier vorgestellt werden. Ein wichtiger Aspekt ist die Bewertung der Sprödbruchneigung genieteter Stahlkonstruktionen aus Flussstahl. Bei der Beurteilung der Sicherheit bestehender Konstruktionen und der Entscheidung über notwendige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen ist der Nachweis ausreichender Werkstoffzähigkeit von wesentlicher Bedeutung. Schließlich rundet ein Abschnitt zur Ermüdungsfestigkeit und Restlebensdauer genieteter Altstahlkonstruktionen den Beitrag ab.

Aufgrund fehlender Grundlagenkenntnisse zum Verhalten stückverzinkter Elemente unter zyklischer Belastung war bisher eine Anwendung der Feuerverzinkung für tragende Komponenten im Brückenbau nicht zulässig. In den letzten Jahren wurden aber vielfältige Untersuchungen zur Klärung der Wirkung einer Zinkschicht auf das Ermüdungsverhalten von Stahlbaudetails durchgeführt. Prof. Dr.-Ing. Dieter Ungermann, Svenja Holtkamp, M.Sc., Technische Universität Dortmund, Dipl.-Ing. Dennis Rademacher, Dr.-Ing. Oliver Hechler, ArcelorMittal Europe, Esch-sur-Alzette, Luxembourg und Dr.-Ing. Thomas Pinger, ZINQ Technologie GmbH, Gelsenkirchen legen in ihrem Beitrag Anwendung der Feuerverzinkung im Brückenbau die Grundlagen zum Stückverzinken von Brückenbauteilen dar. Sie stellen Anwendungsregeln und Empfehlungen für die Planung, Bemessung und Ausführung von feuerverzinkten Stahl- und Verbundbrücken bereit und erläutern dies näher anhand von Beispielen einzelner Detailausführungen. Zudem zeigen sie die Auswirkungen der Feuerverzinkung als Korrosionsschutz auf Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit im Brückenbau auf.

Ergänzt und komplettiert wird dies durch den Beitrag von Dipl.-Ing. Mark Huckshold, Industrieverband Feuerverzinken e. V., Düsseldorf, der in Anwendung der Feuerverzinkung im Brückenbau – Praxisbeispiele Erfahrungen mit feuerverzinkten Brückenbauwerken in Deutschland, aber vor allem auch im Ausland zusammenfasst. Interessant ist die Anwendung nicht nur für die Brücke selbst, sondern auch für Fahrbahnübergänge, die meist besonderem Korrosionsangriff ausgesetzt sind. Die Anwendung der Feuerverzinkung im Brückenbau stellt somit eine attraktive Methode dar, unter Berücksichtigung unterschiedlicher Anforderungen einen dauerhaften Korrosionsschutz zu gewährleisten.

Die Beiträge zu den verschiedenen Industrietragwerken zeigen einmal mehr, wie vielfältig die Anwendungen im Stahlbau sind. Gemeinsam ist ihnen der Anspruch, durch Maßnahmen wie Werkstoffwahl, Konstruktion und Bemessung und Korrosionsschutz dauerhaft nutzbar zu sein. Die Beiträge in diesem Stahlbau-Kalender geben interessante und wichtige Hinweise zu den beiden Schwerpunktthemen, auch in Hinblick auf die Normung. Normung ist nicht statisch, sondern kann beeinflusst werden, gerade zurzeit, wo eine grundlegende Überarbeitung der Eurocodes erfolgt. Es wird appelliert, an diesem Prozess aktiv teilzunehmen. Bei den Autoren im diesjährigen Stahlbau-Kalender ist das der Fall, viele der Beiträge enthalten Hinweise zur Fortentwicklung der Normen.

Ich darf mich auch im Namen des Verlags Ernst & Sohn bei allen Autoren ganz herzlich für ihre qualitativ hochwertige Arbeit bedanken. Den Mitarbeitern des Verlags und im Institut danke ich besonders für ihren großen Einsatz, der trotz aller Schwierigkeiten ein pünktliches Erscheinen des Kalenders möglich macht. Am Freitag, 23. Juni 2017 wird wieder der Stahlbau-Kalender-Tag in Stuttgart stattfinden, zu dem ich alle Interessenten herzlich einladen möchte. Dabei werden die Autoren dieser Ausgabe zu ihren Themen vortragen und für Diskussionen zur Verfügung stehen.

Stuttgart, Februar 2017
Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann