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- Herausgeber: Ernst, Wilhelm & Sohn
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Serie: Bauingenieur-Praxis
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2023
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: - Einleitung und Übersicht - Tragverhalten, Berechnungs- und Nachweisverfahren - Nachweise zum Biegeknicken mit Abminderungsfaktoren - Stabilitätsproblem Biegeknicken - Nachweise zum Biegedrillknicken mit Abminderungsfaktoren - Stabilitätsproblem Biegedrillknicken - Theorie II. Ordnung mit Ersatzimperfektionen - Theorie II. Ordnung für Biegung mit Normalkraft - Theorie II. Ordnung für beliebige Beanspruchungen - Aussteifung und Stabilisierung - Fließzonentheorie ? Berechnungen, Tragverhalten, Nachweise - Stabilitätsproblem Plattenbeulen und Beulnachweise Das Buch enthält zahlreiche Berechnungsbeispiele mit Tragfähigkeitsnachweisen nach DIN EN 1993-1-1 und DIN EN 1993-1-5.
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Seitenzahl: 731
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Inhaltsverzeichnis
Abdeckung
Titelblatt
Copyright-Seite
Vorwort
Autor
1 Einleitung und Übersicht
1.1 Einführung
1.2 Grundsätzliches
1.3 Bezeichnungen und Annahmen
1.4 Grundlegende Beziehungen nach Theorie I. Ordnung
1.5 Stabilität und Theorie II. Ordnung
1.6 Buchinhalt (Übersicht)
1.7 Berechnungsbeispiele (Übersicht)
1.8 Downloads/Software
1.9 Hinweise zum Norm-Entwurf DIN EN 1993-1-1:2020-08
2 Tragverhalten, Berechnungs- und Nachweisverfahren
2.1 Lineares und nichtlineares Tragverhalten
2.2 Nachweisverfahren
2.3 Werkstoff Stahl
2.4 Teilsicherheitsbeiwerte
γ
M
2.5 Querschnittsklassen
2.6 Definition der Stabilitätsfälle
2.7 Nachweise für stabilitätsgefährdete Tragwerke
2.8 Weitere Erläuterungen zum Verständnis
2.9 Berechnungen nach der Fließzonentheorie
2.10 Geometrisch nichtlineare Berechnungen
2.11 Baustatisches Lehrbeispiel Zweigelenkrahmen
2.12 Genauigkeit der Nachweisverfahren
3 Nachweise zum Biegeknicken mit Abminderungsfaktoren
χ
3.1 Übersicht
3.2 Druckstäbe – Abminderungsfaktoren
χ
3.3 Druckstäbe mit Biegemomenten – Biegeknicken
3.4 Hinweise zum Nachweis von Stäben und Stabwerken
3.5 Knickzahlen ω nach DIN 4114
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 Euler‘sche Knickspannung
4.7 Hinweise zur Berechnung von N
cr
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 zum Biegedrillknicken mit Abminderungsfaktoren
5.1 Übersicht
5.2 Planmäßige Biegemomente – Abminderungsfaktoren
5.3 Planmäßige Biegemomente und Druckkräfte
5.4 Allgemeines Nachweisverfahren für Bauteile
5.5 Nachweis von Druckgurten als Druckstab
5.6 Hinweise zur Nachweisführung
6 Stabilitätsproblem Biegedrillknicken
6.1 Übersicht
6.2 Berechnung von M
cr,y
6.3 Aufteilung in Teilsysteme
6.4 Träger mit Randmomenten
6.5 Kragträger
6.6 Träger mit einfachsymmetrischen I-Querschnitten
6.7 Seitlich abgestützte Träger
6.8 Drill- und Biegedrillknicken bei Druckstäben
6.9 Herleitung von Berechnungsformeln
7 Theorie II. Ordnung mit Ersatzimperfektionen
7.1 Grundsätzliches
7.2 Nachweisführung
7.3 Ersatzimperfektionen
7.4 Schnittgrößen nach Theorie II. Ordnung
7.5 Nachweis ausreichender Querschnittstragfähigkeit
7.6 Berechnungsbeispiele
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 Differentialgleichungen
8.6 Weggrößenverfahren
8.7 Vergrößerungsfaktoren
8.8 Iterative Berechnungen
8.9 Tragverhalten nach Theorie II. Ordnung
8.10 Ersatzbelastungsverfahren für verschiebliche Rahmen
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 Berechnungsablauf und Lösungsmethoden
9.8 Hinweise zum Tragverhalten
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 Fließzonentheorie – Berechnungen, Tragverhalten, Nachweise
11.1 Einführung
11.2 Auswirkungen von Fließzonen auf die Tragfähigkeit
11.3 Berechnungen mit dem Programm FE-STAB-FZ
11.4 Berechnungsbeispiele
12 Stabilitätsproblem Plattenbeulen und Beulnachweise
12.1 Problemstellung
12.2 Grundlagen für Beulnachweise
12.3 Plattenbeulnachweise nach DIN EN 1993-1-5
12.4 Rechteckplatten ohne Steifen
12.5 Ausgesteifte Beulfelder
12.6 Wichtige Konstruktionsdetails
12.7 Überkritisches Tragverhalten
12.8 Berechnungsbeispiele zum Plattenbeulen
Literaturverzeichnis
Stichwortverzeichnis
Guide
Abdeckung
Inhaltsverzeichnis
Titelblatt
Copyright-Seite
Beginnen Sie mit dem Lesen
Stichwortverzeichnis
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Rolf Kindmann
Stahlbau
Teil 2: Stabilität und Theorie II. Ordnung
5., überarbeitete und ergänzte Auflage
Autor
Rolf KindmannIngenieursozietätSchürmann – Kindmann und PartnerPrinz-Friedrich-Karl-Str. 3644135 Dortmund
Titelbild: Parkhaus in DortmundFoto: SKP Dortmund
Alle Bücher von Ernst & Sohn werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung.
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© 2021 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany
Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind.
Print ISBN 978-3-433-03219-0
Umschlaggestaltung Petra Franke/Ernst & Sohn unter Nutzung eines Entwurfs von Sophie Bleifuß, BerlinDruck und Bindung
Gedruckt auf säurefreiem Papier.
Vorwort
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 das Verständnis für das Tragverhalten, der Zusammenhang mit den theoretischen Grundlagen und die Durchführung zweckmäßiger Tragfähigkeitsnachweise. Besonderer Wert wird auf die Vermittlung von Methoden, Verfahren und Vorgehensweisen gelegt, die mit zahlreichen Bildern und Berechnungsbeispielen veranschaulicht werden.
Die letzte Auflage aus dem Jahre 2008 wurde vollständig überarbeitet und dem Stand der Technik entsprechend aktualisiert. Dies betrifft sowohl die theoretischen Grundlagen als auch die normengerechte Bemessung von Tragwerken und Bauteilen. Alle Berechnungsbeispiele wurden an die Bemessungsregeln der europäischen Normen, d. h. an DIN EN 1993-1-1:2010 und DIN EN 1993-1-5:2010, angepasst. Darüber hinaus wurde der Umfang des Buches mit 150 Seiten beträchtlich erweitert. Die Erweiterungen betreffen im Wesentlichen Folgendes:
In
Kapitel 2
wird ein Zweigelenkrahmen als „baustatisches Lehrbeispiel“ für den Nachweis ausreichender Tragfähigkeit eines stabilitätsgefährdeten Tragwerks aus Baustahl behandelt. Dabei geht es um die Wahl sinnvoller Nachweisverfahren, die Vorgehensweisen bei der Nachweisführung und um Hinweise auf wissenswerte Details und Hintergrundinformationen, die zum Verständnis des Tragverhaltens und der Berechnungsmethoden beitragen. Die bewusst breit angelegten Ausführungen gehen weit über die üblichen Nachweise für einen Zweigelenkrahmen hinaus, weil sie auch die fachliche Basis für andere Tragwerke bilden sollen.
Kapitel 7
„Theorie II. Ordnung mit Ersatzimperfektionen“ wurde im Hinblick auf die Art der Nachweisführung, den Ansatz der Ersatzimperfektionen und den Nachweis ausreichender Querschnittstragfähigkeit fast vollständig neu geschrieben. Darüber hinaus wurden weitere Berechnungsbeispiele ergänzt.
In einem neuen
Kapitel 11
werden Berechnungen nach der Fließzonentheorie und entsprechende Tragfähigkeitsnachweise behandelt. Damit kann das tatsächliche Tragverhalten sehr realitätsnah erfasst werden und die Ursachen für das Erreichen der Grenztragfähigkeit sind erkennbar, sodass das Verständnis für die Stabilität von Tragwerken gefördert wird. Vorteilhaft ist auch, dass bei vielen baupraktischen Anwendungsfällen höhere Tragfähigkeiten als mit allen anderen Verfahren nachgewiesen werden können.
Zurzeit liegt ein Norm-Entwurf DIN EN 1993-1-1:2020-08 vor. Abschnitt 1.9 enthält einige Erläuterungen und Kommentare, die Änderungen gegenüber der derzeit gültigen Norm betreffen. Mit der Einführung der Norm ist 2022 zu rechnen.
Aktuelle Hinweise zum Buch werden unter www.kindmann.de bekannt gegeben.
Dortmund, März 2021
R. Kindmann
Autor
Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Rolf Kindmann
studierte Bauingenieurwesen an der Ruhr-Universität Bochum. Von 1974 bis 1989 war er für sechs Jahre als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ruhr-Universität Bochum und für zehn Jahre in verschiedenen Positionen bei Thyssen Engineering tätig, zuletzt als Hauptabteilungsleiter aller technischen Büros. Im Jahre 1990 wurde er zum Ordinarius des Lehrstuhls für Stahl- und Verbundbau an der Ruhr-Universität Bochum ernannt und im Jahre 1991 gründete er die Ingenieursozietät Schürmann – Kindmann und Partner SKP in Dortmund, in der er als Beratender Ingenieur, Prüfingenieur für Baustatik (Fachrichtungen Metall- und Massivbau) sowie als Gutachter wirkte. Seit Beendigung seiner Tätigkeit als Gesellschafter ist Herr Prof. Kindmann der Ingenieursozietät SKP weiterhin eng verbunden.
