Stahlbau Grundlagen - Universität Kassel: Aktuelles hat Tradition und Zukunft Prof. Dr.-Ing. Dorka...

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.



Sie setzt sich heute ungebrochen fort. Ausnahmebauwerke und Stahlbau waren und sind eine gute Paarung.



Dieser Anspruch verlangt kreative Ingenieure mit sehr guten Kenntnissen, denn der Stahlbau ist etwas Besonderes.



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


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.


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


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


• Beispiel: Pfette

Bemessung


Sie trägt die von der Dachhaut weitergeleiteten Lasten auf die Rahmen ab.

• Es entsteht ein statisches System mit Lasten

Bemessung


Durch die Dachneigung entsteht eine 2-axiale Belastung.

Damit werden Schnittgrößen als Beanspruchung E berechenbar

Bemessung

V-FlächeDies ist die Domäne der Statik


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


Daraus entstehen Ingenieurmodelle, die Grenzzustände leicht

berechenbar machen, hier das Modell der Gelenkkette mit

„plastischen Gelenken“.

Bemessung


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


Grenzzustand „Einzelstabknicken“ am Beispiel Dachfachwerk

Grenzzustände


Grenzzustände

Grenzzustand „Einzelstabknicken“ am Beispiel Dachfachwerk


Dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!

Grenzzustände

Grenzzustand „Systemknicken“ am Beispiel Wandaussteifung


Grenzzustände

Grenzzustand „Systemknicken“ am Beispiel Wandaussteifung

Antimetrisch Symmetrisch


Auch dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!

Grenzzustand Biegedrillknicken am Beispiel Rahmen:

Grenzzustände


Auch dies ist ein unangekündigtes, plötzliches Versagen!

Versagen von Anschlüssen, hier Schraubenanschluss einer Diagonalen

Grenzzustände


Ein möglicher Grenzzustand ist der Bruch im Nettoquerschnitt

Grenzzustände


Einige Ingenieurmodelle für wichtige Grenzzustände


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:


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:


– 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


• 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


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


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


• 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


– 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


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

Stahlbau Grundlagen - Universität Kassel: Aktuelles hat Tradition und Zukunft Prof. Dr.-Ing. Dorka...

Documents

Transcript of Stahlbau Grundlagen - Universität Kassel: Aktuelles hat Tradition und Zukunft Prof. Dr.-Ing. Dorka...