Stahlbau E-Book

Rolf Kindmann

• Herausgeber: Ernst, Wilhelm & Sohn
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Bauingenieur-Praxis
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Seitenzahl: 439

Beschreibung

Zentrale Themen des Buches sind die Stabilität von Stahlkonstruktionen, die Ermittlung von Beanspruchungen nach Theorie II. Ordnung und der Nachweis ausreichender Tragfähigkeit. Das tatsächliche Tragverhalten wird erläutert und die theoretischen Grundlagen werden hergeleitet, zweckmäßige Nachweisverfahren empfohlen und die erforderlichen Berechnungen mit Beispielen veranschaulicht. Der Inhalt des Buches ist wie folgt gegliedert: - Tragverhalten und Nachweisverfahren, - Stabilitätsproblem Biegeknicken und vereinfachte Nachweise, - Stabilitätsproblem Biegedrillknicken und vereinfachte Nachweise, - Nachweise unter Ansatz von geometrischen Ersatzimperfektionen, - Theorie II. Ordnung für Biegung mit Normalkraft, - Theorie II. Ordnung für beliebige Beanspruchungen, - Aussteifung und Stabilisierung, - Stabilitätsproblem Plattenbeulen und Beulnachweise.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1: Einleitung und Übersicht

1.1 Einführung

1.2 Grundsätzliches

1.3 Bezeichnungen und Annahmen

1.4 Inhalt und Gliederung

1.5 Berechnungsbeispiele (Übersicht)

2: Tragverhalten, Berechnungs- und Nachweisverfahren

2.1 Lineares und nichtlineares Tragverhalten

2.2 Nachweisverfahren

2.3 Definition der Stabilitätsfälle

2.4 Nachweisführung bei Theorie II. Ordnung

2.5 Erläuterungen zum Verständnis

2.6 Fließzonentheorie

2.7 Geometrisch nichtlineare Berechnungen

3: Nachweise für das Biegeknicken mit Abminderungsfaktoren

3.1 Vorbemerkungen

3.2 Planmäßig mittiger Druck

3.3 Einachsige Biegung mit Druckkraft

3.4 Zweiachsige Biegung mit Druckkraft

3.5 Nachweis von Stäben und Stabwerken

3.6 Knickzahlen ω nach DIN 4114

3.7 Modifizierte Abminderungsfaktorenκ

4: Stabilitätsproblem Biegeknicken

4.1 Ziele

4.2 Stabiles Gleichgewicht

4.3 Knickbedingungen

4.4 Eulerfälle I und IV

4.5 Knickbiegelinien und Knicklängen

4.6 Eulersche Knickspannung

4.7 Hinweise zur Berechnung von NKi

4.8 Ersatz von Tragwerksteilen durch Federn

4.9 Druckstäbe mit Federn an den Enden

4.10 Lösen von Knickbedingungen

4.11 Druckstab mit Wegfeder in Feldmitte

4.12 Elastisch gebettete Druckstäbe

4.13 Poltreue Normalkräfte/Pendelstützen

4.14 Knicklängen für ausgewählte Systeme

5: Nachweise für das Biegedrillknicken mit Abminderungsfaktoren

5.1 Vorbemerkungen

5.2 Stäbe ohne Biegedrillknickgefahr

5.3 Planmäßig mittiger Druck

5.4 Einachsige Biegung ohne Normalkraft

5.5 Druckgurt als Druckstab

5.6 Einachsige Biegung mit Drucknormalkraft

5.7 Zweiachsige Biegung mit Drucknormalkraft

5.8 Planmäßige Torsion

5.9 Abminderungsfaktoren nach Eurocode 3

5.10 Genauigkeit der Abminderungsfaktoren

5.11 Hinweise zur Nachweisführung

5.12 Stütze mit planmäßiger Biegung

6: Stabilitätsproblem Biegedrillknicken

6.1 Vorbemerkungen

6.2 Einführungsbeispiel

6.3 MKi,y für vier Basissysteme

6.4 NKi für Biegedrillknicken

6.5 Aufteilung in Teilsysteme

6.6 Träger mit Randmomenten

6.7 Herleitung von Berechnungsformeln

6.8 MKi,y für einfachsymmetrische I-Querschnitte

6.9 Seitlich abgestützte Träger

6.10 Kragträger

6.11 Träger mit Drehbettung

7: Nachweise unter Ansatz von Ersatzimperfektionen

7.1 Nachweisführung

7.2 Geometrische Ersatzimperfektionen

7.3 Schnittgrößen nach Theorie II. Ordnung

7.4 Nachweis ausreichender Querschnittstragfähigkeit

8: Theorie II. Ordnung für Biegung mit Normalkraft

8.1 Problemstellung und Ziele

8.2 Grundlegende Zusammenhänge

8.3 Prinzip der virtuellen Arbeit

8.4 Differentialgleichungen und Randbedingungen

8.5 Lösung der Differentialgleichung

8.6 Weggrößenverfahren

8.7 Vergrößerungsfaktoren

8.8 Iterative Berechnungen

8.9 Tragverhalten nach Theorie II. Ordnung

8.10 Ersatzbelastungsverfahren für verschiebliche Rahmen

8.11 Berechnungsbeispiel Zweigelenkrahmen

9: Theorie II. Ordnung für beliebige Beanspruchungen

9.1 Vorbemerkungen

9.2 Spannungen und Dehnungen

9.3 Verschiebungen u, v und w

9.4 Virtuelle Arbeit

9.5 Differentialgleichungen und Randbedingungen

9.6 Schnittgrößen

9.7 Lösungsmethoden

9.8 Beispiele zum Tragverhalten und zur Tragfähigkeit

10: Aussteifung und Stabilisierung

10.1 Aussteifende Bauteile

10.2 Aussteifung von Gebäuden

10.3 Stabilisierung durch Abstützungen

10.4 Stabilisierung durch Behinderung der Verdrehungen

10.5 Stabilisierung durch konstruktive Details

10.6 Ausführungsbeispiel Sporthalle

10.7 Ausführungsbeispiel eingeschossige Halle

11: Stabilitätsproblem Plattenbeulen und Beulnachweise

11.1 Problemstellung

11.2 Nachweise bei beulgefährdeten Konstruktionen

11.3 Linearisierte Beultheorie

11.4 Beulen unausgesteifter Rechteckplatten

11.5 Ausgesteifte Beulfelder

11.6 Beulnachweise nach DIN 18800 Teil 3

11.7 Nachweise mit b/t-Verhältnissen

11.8 Beulnachweise nach DIN Fachbericht 103

11.9 Methode der wirksamen Querschnitte

11.10 Konstruktionsdetails

11.11 Überkritisches Tragverhalten von Platten

11.12 Berechnungsbeispiele

Literaturverzeichnis

Sachverzeichnis

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann Prüfi ngenieur für Baustatik Ruhr-Universität Bochum Lehrstuhl für Stahl- und Verbundbau Universitätsstraße 150 D-44801 Bochum

Titelbild: Stadthaus Münster (Foto: Dipl.-Ing. J. Haddick, Ingenieursozietät Schürmann-Kindmann und Partner GbR, Dortmund)

Bibliografi sche Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografi e; detaillierte bibliografi sche Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

ISBN 978-3-433-01836-1

© 2008 Ernst & Sohn

Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin

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Umschlaggestaltung: eiche.eckert° | Werbeagentur, Achern

Druck: Strauss GmbH, Mörlenbach

Bindung: Litges & Dopf Buchbinderei GmbH, Heppenheim

Vorwort des Verlages

Mit dem vorliegenden Werk wurde die 4. Auflage von Stahlbau Teil 2 in der Reihe Bauingenieur-Praxis fertig gestellt – nunmehr neu bearbeitet durch Herrn Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann.

Der Begründer des zweiteiligen Werkes Stahlbau in der Reihe Bauingenieur-Praxis Herr Prof. Dr.-Ing. Ulrich Krüger überarbeitete seinerzeit für die 1. Auflage seine als Skripten für die Studierenden an der FH Karlsruhe herausgegebenen Unterlagen. Von 1998 bis 2004 sind die Bücher Stahlbau Teil 1: Grundlagen und Stahlbau Teil 2: Stabilitätslehre, Stahlhochbau und Industriebau in jeweils drei Auflagen erschienen. Bei Studenten, Berufsanfängern und Bauingenieuren mit langjähriger Berufspraxis gleichermaßen fanden die Bücher großen Anklang – sie schlossen eine Lücke in der Fachliteratur.

Für die Fortführung des erfolgreichen Werkes konnte in enger Abstimmung zwischen Autoren und Verlag Herr Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann gewonnen werden. Auf diese Weise erschien die 4. Auflage von Stahlbau Teil 1: Grundlagen im Dezember 2007, aktualisiert durch Herrn Prof. Krüger. Die vollständige Neubearbeitung des vorliegenden Werkes Stahlbau Teil 2: Stabilität und Theorie II. Ordnung durch Herrn Prof. Kindmann schlägt sich auch im geänderten Titel nieder.

Der Verlag Ernst & Sohn dankt Herrn Professor Krüger für die vertrauensvolle Zusammenarbeit und sein großes Engagement bei der stetigen, verlässlichen Aktualisierung und Ergänzung seines Werkes. Die Leser mögen Kontinuität und Neubearbeitung dieses Fachbuches gleichermaßen zu schätzen wissen.

Berlin, im Februar 2008

Verlag Ernst & Sohn

Vorwort des Verfassers

Die Stabilitätsfälle Biegeknicken, Biegedrillknicken und Plattenbeulen sowie Berechnungen nach Theorie II. Ordnung sind zentrale Themen des Stahlbaus. Aus Gründen der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit muss sie jeder in der Praxis tätige Ingenieur beherrschen und die zweckmäßigen Nachweisverfahren kennen. Das vorliegende Buch ist als Lehrbuch für Studierende an Technischen Hochschulen, Universitäten und Fachhochschulen sowie für Ingenieure in der Baupraxis konzipiert. Im Vordergrund stehen daher das Verständnis für das Tragverhalten, der Zusammenhang mit den theoretischen Grundlagen und die Durchführung zweckmäßiger Tragsicherheitsnachweise. Besonderer Wert wird auf die Vermittlung von Methoden, Verfahren und Vorgehensweisen gelegt, die mit zahlreichen Berechnungsbeispielen veranschaulicht werden.

Das Buch ist in bewährter Weise am Bochumer Stahlbaulehrstuhl entstanden. Ich danke Frau Habel für die druckfertige Erstellung des Manuskriptes, Herrn Steinbach für die Anfertigung der Bilder und den Herren Dr.-Ing. Kraus und Dr.-Ing. Wolf für die wertvollen Hinweise, Kontrollen und fachlichen Diskussionen. Mein besonderer Dank gilt Herrn Dipl.-Ing. Vette, der mich weit über das übliche Maß hinaus mit Anregungen, Berechnungen, dem Entwurf von Bildern und eingehenden Kontrollen unterstützt hat. Aktuelle Hinweise zum Buch werden unter www.kindmann.de und www.rub.de/stahlbau veröffentlicht.

Bochum, im Februar 2008

R. Kindmann