Stahlbau, Teil 2 E-Book

Rolf Kindmann

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Bauingenieur-Praxis
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Seitenzahl: 731

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:
- 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.

Leseprobe

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

End User License Agreement

Pages

I

II

III

IV

V

VI

XIV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382

383

384

385

386

387

388

389

390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

415

416

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

428

429

430

431

432

433

434

435

436

437

438

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450

451

452

453

454

455

456

457

458

459

460

461

462

463

464

465

466

467

468

469

470

471

472

473

474

475

476

477

478

479

480

481

482

483

484

485

486

487

488

489

490

491

492

493

494

495

496

497

498

499

500

501

502

503

504

505

506

507

508

509

510

511

512

513

514

515

516

517

518

519

520

521

522

523

524

525

526

527

528

529

530

531

532

533

534

535

536

537

538

539

540

541

542

543

544

545

546

547

548

549

550

551

552

553

554

555

556

557

558

559

560

561

562

563

564

565

566

567

568

569

570

571

572

573

574

575

576

577

578

579

580

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.

Bibliografische Information derDeutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.

© 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.