Post on 18-Sep-2018
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Stahlbau Grundlagen
Einführung
Prof. Dr.-Ing. Uwe E. Dorka
Stahl hat Tradition und Zukunft
Prof. Dr.-Ing. Dorka | Fachgebiet Stahl- & Verbundbau 2
Die Hohenzollernbrücke und das Dach des Kölner Doms sind beides Stahlkonstruktionen, die auch nach über 100 Jahren noch die Kühnheit und Kunst der Stahlbauer dieser Epoche spüren lassen.
Stahl hat Tradition und Zukunft
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Sie setzt sich heute ungebrochen fort. Ausnahmebauwerke und Stahlbau waren und sind eine gute Paarung.
Stahl hat Tradition und Zukunft
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Dieser Anspruch verlangt kreative Ingenieure mit sehr guten Kenntnissen, denn der Stahlbau ist etwas Besonderes.
Stahl hat Tradition und Zukunft
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Die spannendsten Konstruktionen sind aus Stahl !!
Ziel dieser Grundlagenveranstaltung ist jedoch erst einmal:
Die Konstruktion und Berechnung einfacher Stahltragwerke
Etwas, was jeder Bauingenieur können sollte.
Konstruktion
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Eine einfache Industriehalle aus Stahl dient dabei als Leitbauwerk und wird uns durch die Veranstaltung begleiten.
Konstruktion
Am Anfang steht das konstruktive Konzept, das die Tragfähigkeit des gesamten Bauwerks integral gewährleisten muss.
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Architektur und Funktion bestimmen die konstruktive Lösung
Selbst so einfache Tragwerke sind räumliche Strukturen, die aber i.d.R. aus ebenen Teiltragwerken zusammengesetzt sind, hier:
•Pfette
•Rahmen
•Dachscheibe
•Wandscheibe
Konstruktion
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Jedes Teiltragwerk übernimmt dabei eine bestimmte Aufgabe in der Lastabtragung
Die Teiltragwerke bestehen wiederum aus Bauteilen, wie Stützen, Trägeroder Diagonalen, die durch ihre hauptsächliche Lastabtragung gekennzeichnet sind.
Diese wiederum werden durch Anschlüsse miteinander verbunden.
Konstruktion
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• Beispiel: Pfette
Bemessung
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Sie trägt die von der Dachhaut weitergeleiteten Lasten auf die Rahmen ab.
• Es entsteht ein statisches System mit Lasten
Bemessung
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Durch die Dachneigung entsteht eine 2-axiale Belastung.
Damit werden Schnittgrößen als Beanspruchung E berechenbar
Bemessung
V-FlächeDies ist die Domäne der Statik
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Das räumliche System mit Lasten und Auflagerreaktionen wird für die Hauptlastrichtung zu einem einfachen, ebenen Stabwerk, hier ein 2-Feldsystem.
M-Fläche
• Die Beanspruchbarkeit R wird durch wissenschaftliche Untersuchungen ermittelt, z.B. die Tragfähigkeit eines plastizierenden Einfeldträgers
Bemessung
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Daraus entstehen Ingenieurmodelle, die Grenzzustände leicht
berechenbar machen, hier das Modell der Gelenkkette mit
„plastischen Gelenken“.
Bemessung
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Durch Vergleich von Beanspruchung E und Beanspruchbarkeit R
wird der Tragsicherheitsnachweis geführt: E<R
In dieser Veranstaltung beschäftigen wir uns mit wichtigen Grenzzuständen im Stahlbau.Bereits vorgestellt ist der plastische Grenzzustand am Beispiel der Pfette:
Grenzzustände
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Grenzzustand „Einzelstabknicken“ am Beispiel Dachfachwerk
Grenzzustände
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Grenzzustände
Grenzzustand „Einzelstabknicken“ am Beispiel Dachfachwerk
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Dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!
Grenzzustände
Grenzzustand „Systemknicken“ am Beispiel Wandaussteifung
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Grenzzustände
Grenzzustand „Systemknicken“ am Beispiel Wandaussteifung
Antimetrisch Symmetrisch
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Auch dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!
Grenzzustand Biegedrillknicken am Beispiel Rahmen:
Grenzzustände
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Auch dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!
Versagen von Anschlüssen, hier Schraubenanschluss einer Diagonalen
Grenzzustände
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Ein möglicher Grenzzustand ist der Bruch im Nettoquerschnitt
Grenzzustände
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Einige Ingenieurmodelle für wichtige Grenzzustände
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Daraus werden praxisfähige Nachweismethoden entwickelt.
• Wir zeigen Ihnen in den Vorträgen die grundlegenden Ingenieurmodelle für den Stahlbau, ohne deren Verständnis keine tragfähige Konstruktion möglich ist.
• Sie erfahren ebenfalls in den Vorträgen, wie daraus die heutigen Nachweisverfahren in ihren Grundzügen entstanden sind, damit Sie sie korrekt
Was wir machen:
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Grundzügen entstanden sind, damit Sie sie korrekt anwenden können.
• Dann lernen Sie in den Übungen und Seminaren mit diesen Nachweisverfahren so umzugehen, dass Sie am Ende ein einfaches Stahltragwerk, wie unsere Halle, praxisgerecht konstruieren und nach Norm nachweisen können.
• Gute Kenntnisse sind insbesondere gefordert in:
– Mathematik
– Mechanik
– Statik
– Darstellungstechnik
Was Sie mitbringen müssen:
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– Räumliches Vorstellungsvermögen
• Interesse an Konstruktionen
• Eigeninitiative
• Vorträge (V)
– Zur Erlangung des erforderlichen Verständnisses
• Beispielrechnungen (Ü)
– Herausgelöst aus dem Leitbauwerk zur Demonstration der Berechnungsverfahren
Aufbau der Veranstaltung
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• Konstruktion und Nachweis einer eigenen Halle (S)
– Tragwerksplanung und Erstellung von Konstruktionszeichnungen zur praxisgerechten Einübung und Erprobung des Gelernten
Der aktuelle Fahrplan ist auf der Homepage des Fachgebiets zu finden.
Fahrplan20.10.10 V • Einführung in den Stahlbau
• Einführung Halle und Ausgabe der Aufgabenstellung
27.10.10 V + Ü • Plastische Grenzlast: Querschnittstragfähigkeit
03.11.10 V + Ü • Plastische Grenzlast: Plastische Ketten
10.11.10 V + Ü • Knicken
17.11.10 S • Halle: Lastermittlung und Pfettenstatik
01.12.10 V + Ü • Theorie II. Ordnung
08.12.10 V + Ü • Biegedrillknicken
15.12.10 S • Testat: Lasten und Pfetten
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Legende: V VortragÜ ÜbungsbeispieleS Seminar Leitobjekt „Stahlhalle“ E Exkursion, Besichtigung
15.12.10 S • Testat: Lasten und Pfetten
• Halle: Rahmenstatik
12.01.1114:00 Uhr
E • Besichtigung der Fa. Stahlbau LamparterPflichtveranstaltung, Testat
19.01.11 SV + Ü
• Testat: Rahmen
• Verbindungen
26.01.11 VS
• Gastvortrag „Korrosionsschutz“, Dipl.-Ing. Patrick Düren-Rost
• Halle: Aussteifungsverbände, Verbindungen
02.02.11 S • Tutorium: Häufig gestellte Fragen zur Klausur
09.02.11 S • Testat: Aussteifungsverbände und Verbindungen
• Halle: Konstruktionszeichnungen
Änderungen vorbehalten!
Externe Pflicht-Veranstaltung
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Stahlbau LamparterAnwesenheit wird überprüft!
Termin: 16.12.2009 – 14:00 Uhr
• 1/3 Theorie 90 Min Prüfung (Verständnis)
• 1/3 Verfahren 90 Min Prüfung (Umgang)
• PRÜFUNG zusammen in einem Termin, aber getrennte Bearbeitung
Prüfung und Wertungen
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• 1/3 Konstruktion und Tragwerksplanung (Praxis)
– Hausübung mit Partner
– Zeitlich begrenzt!
– Testate!
1. Diese Normen brauchen Sie zumindest auszugsweise:
– DIN EN 1993-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten
– DIN 1055-1: Einwirkungen auf Bauwerke
2. Das können Sie von unserer Webseite bekommen:
– Übungen, Beispiele
Hilfen für Sie
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– Hallenstatik und Konstruktionspläne
3. ACCESS STEEL: Das Online-Portal für moderne Stahlbaunachweise mit Beispielen
und interaktiver Statik www.access-steel.com
4. Lesen bildet und schärft den Verstand:
– Für konstruktive Ingenieure ist der „Petersen“ ([3] in der Referenzliste)
immer noch ein „Muß“!
[1] DIN EN 1993-1-1:
Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten
Beuth Verlag, 2005
[2] DIN 1055-1:
Einwirkungen auf Tragwerke
Beuth Verlag, 2002
[3] Petersen –
Stahlbau
Referenzen
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Stahlbau
Vieweg, 3. Auflage, 2001
[4] Petersen –
Statik und Stabilität der Baukonstruktionen
Vieweg, 2. Auflage, 1982
[5] Roik –
Vorlesungen über Stahlbau
Verlag Ernst und Sohn, 2., überarbeitete Auflage, 1983
[6] Videos: European Steel Design Education Programme ESDEP
Stahl-Informations-Zentrum Düsseldorf