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A method to assess the progressive collapse vulnerability of frame structures

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[Quelle: http://d-nb.info]

Jede Struktur kann einen lokalen Schaden aus unvorhergesehenen Ereignissen erleiden. Dieser lokale Schaden kann entweder begrenzt bleiben oder sich weiter ausbreiten. Der zweite Fall wird im Allgemeinen als Progressiver Kollaps bezeichnet und kann erhebliche Folgen haben. Seit mehr als vierzig Jahren fordern Konstruktionsnormen, dieses Phänomen zu vermeiden oder einzuschränken. Verschiedene Möglichkeiten zur Reduzierung der Konsequenzen aus diesem Phänomen sind seither ermittelt worden. Trotzdem ist die Forschung über die Verminderung von Progressivem Kollaps noch am Anfang. Im Einzelnen gibt es noch keine verlässliche und praktische Methode, um die Anfälligkeit einer bestimmten Struktur gegenüber Progressivem Kollaps zu bestimmen, sowie eine akzeptable Größe dieser Anfälligkeit zu quantifizieren. Mit anderen Worten, die Instrumente zur Reduzierung sind vorhanden, aber eine verlässliche und praktische Methodologie zur Bestimmung, ob und in welchem Umfang sie angewendet werden müssen, ist nicht verfügbar. In dieser Arbeit wird der Versuch unternommen, dieses Problem durch Einbeziehung des Progressiven Kollaps in den Rahmen einer Risikobetrachtung zu lösen. Der erste Teil der Arbeit behandelt die Problemstellung und gibt nötige Informationen, um den vorgeschlagenen Lösungsansatz zu verstehen. Der zweite Teil behandelt den vorgeschlagenen Ansatz und durchgeführte Anwendungen sowie einen Ausblick für weitere Entwicklungen. Die Ergebnisse der Analysen stellen die Gültigkeit des gewählten Ansatzes nicht in Frage. Es wird herausgearbeitet, dass die Arbeit ein erster Schritt zur Erreichung des ausgegebenen Ziels ist und die entwickelten Methodologien als Prototypen anzusehen sind, die noch weiter verbessert werden müssen, um in der Praxis angewendet werden zu können. Es werden Aspekte dieser notwendigen weiteren Entwicklungen zur Verbesserung der Methodologien aufgezeigt und diskutiert. ibTeX, MODS, MARCXML, RIS, ISI, PICA, CSV, DC

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Bücher, Broschüren

Raimond Dallmann
Baustatik, 1, Berechnung statisch bestimmter Tragwerke
Lehrbücher des Bauingenieurwesens
6., aktualis. Aufl.
2020, 210 S., zweifarbig. 230 mm, Hardcover
Hanser Fachbuchverlag

 

 

Die Baustatik bildet die Grundlage für alle konstruktiven Lehrgebiete des Ingenieurbaus. Der vorliegende Band 1 vermittelt auf anschauliche Weise die Methoden zur Berechnung statisch bestimmter Tragwerke. Inhaltlicher Schwerpunkt ist die Ermittlung von Schnittgrößen, weiterhin werden mechanische Grundlagen, das Prinzip der virtuellen Verschiebungen, die Ermittlung von Einflusslinien für Schnittgrößen sowie räumliche Systeme behandelt. Die theoretischen Zusammenhänge werden durch zahlreiche Berechnungsbeispiele ausführlich erläutert. Eine Vielzahl von Aufgaben mit Lösungen ermöglichen die eigenständige Übung des Lehrstoffes. Das Buch wendet sich an Studienanfänger des Bauwesens und ist durch die Eignung zum Selbststudium eine wichtige Ergänzung zur Lehrveranstaltung sowie eine wertvolle Hilfe zur Prüfungsvorbereitung. Für die sechste Auflage wurde das Lehrbuch aktualisiert und korrigiert.

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Adriano Oprandi
Angewandte Differentialgleichungen, Band 3. Baudynamik
De Gruyter Studium
2020, 208 S., 67 b/w ill. 240 mm, Softcover
De Gruyter

 

 

Das sechsbändige Werk befasst sich mit den Anwendung von Differentialgleichungen in diversen Bereichen der Physik, Ingenieurwesen, Mathematik, Biologie und Soziologie. In jedem Buch wird die Theorie einleitend behandelt, dann werden die verschiedenen Anwendungen und Beispiele im Detail erklärt und diskutiert. Der 3. Band fokussiert auf die klassische Statik: Saiten, Balken und Platten.

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Erläuterungen zu DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 600
2., Aufl.
2020, 246 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

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Werner Kirsch
Statik im Bauwesen, .2. Festigkeitslehre
Praxis
20., Aufl.
2019, 252 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Band 2 des insgesamt vierbändigen Lehrbuches "Statik im Bauwesen" enthält die Grundlagen der Festigkeitslehre, gegliedert nach Festigkeitsarten und Stabilitätsfällen. Vor dem Hintergrund der Vorgaben durch Eurocode 3 werden Beanspruchungen der Querschnitte durch Schnittgrößen und Formänderungen erörtert.

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Helmut Nikolay
Einführung in die Statische Berechnung von Bauwerken
WIT
3., Aufl.
2019, 530 S., 240 mm, Softcover
Reguvis Fachmedien

 

 

Dieses Buch bietet eine ganzheitliche, inhaltlich zusammenhängende Einführung in das Thema Statische Berechnung von Bauwerken. Die Frage ?Wie berechnet man ein einfaches Bauwerk?? soll anhand einfacher, alltäglich vorkommender Beispiele veranschaulicht und didaktisch reduziert beantwortet werden. Der Überblick über die Inhalte, den Aufbau und die Zusammenhänge der Statischen Berechnung soll als erster Einstieg in das komplexe Thema dienen. Die Themen sind an den Inhalten der Statischen Berechnung angelehnt, die Reihenfolge der Kapitel in diesem Buch erfolgt analog dem ? nachfolgend geschilderten ? Ablauf der Statischen Berechnung mit der konventionellen Methode, wobei nicht als Gesamttragwerk, sondern die einzelnen tragenden Bauteile sukzessive berechnet werden. Nach dem Erarbeiten und Zeichnen der Positionspläne wird jedes tragende Bauteil des zu berechnenden Bauwerks einzeln untersucht. Nach der Vorstellung des zu berechnenden Bauteils und dessen Idealisierung als statisches System, werden die das Bauteil belastenden Einwirkungen und anschließend die zugehörigen Schnittgrößen, also Kräfte und Momente, ermittelt. Anschließend erfolgt die Bemessung: ein Baustoff wird gewählt, das Bauteil wird dimensioniert und die entsprechenden Nachweise werden mit den zuvor ermittelten Schnittgrößen an diesem tragenden Bauteil durchgeführt. Letztlich wird gezeigt, wie die Ergebnisse der Statischen Berechnung für die Baustelle in Zeichnungen ?übersetzt? werden und die Massen für die Kostenermittlung ermittelt werden. Berechnungen und zugehörige Zeichnungen sowie die Massenermittlungen werden exemplarisch an sehr einfachen Beispielen aufzeigt. Besonderen Wert wird bei den Beispielen und Übungen auf die leicht verständliche Darlegung komplizierter Sachverhalte, auf die Beachtung methodisch-didaktischer Grundsätze und auf die Anschaulichkeit sowie Praxis- und Projektbezogenheit gelegt.

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Wolfram Jäger, Hassan Youssef, Fabian Meyer
Faseranker und -nadeln (FaAnNa) - Einsatz von Ankern und Nadeln aus Faserwerkstoffen bei der Sanierung historischer Bauwerke
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3187
2020, 174 S., 163 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Verankerung und Vernadelung von Mauerwerk mit Stabstahl wird heute bei der Sanierung historischer Bauwerke häufig angewendet. Der Nachteil dabei ist, dass ein Korrosionsschutz bei schwarzem Stahl bzw. Edelstahl zum Einsatz kommen müssen. Verpressmörtel auf Zementbasis führen bei sulfathaltigem Mauerwerk zu Verträglichkeitsproblemen. Der Einsatz von Edelstahl ist mit hohen Kosten verbunden. Faserverstärkte Kunststoffe stellen hier eine Alternative dar. Mit dem Forschungsvorhaben sollten wesentliche Grundlagen für den Einsatz von Faserverbundbewehrung zur Verankerung und Vernadelung von historischem Mauerwerk erforscht und für die Praxis die entsprechenden Daten und Bemessungsalgorithmen bereitgestellt werden. Die Untersuchung wurde bei den wesentlichen Materialien, dem Faserverbundwerkstoff, dem Mauerwerk und dem Injektionsgut begonnen. Aus den Erkenntnissen zum Verhalten von unterschiedlichem historischem Mauerwerk ist das Anforderungsprofil an das Anker- und Nadelmaterial auf der Basis einer umfangreichen Werkstoffanalyse festgelegt worden. Im Anschluss an die theoretischen Untersuchungen sind experimentelle Untersuchungen angeschlossen worden. Die technologische Erprobung erfolgte an zwei konkreten Objekten in der Praxis, dem Schloss Steinort in Polen und der Sicherung des westlichen Iwans in der Weltkulturerbestätte Tahkt-e Soleyman im Iran.

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Jaroslav Novak, Martin Heßler, Wolfgang Jehl, Norbert Sack
Fenstermontage in hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk
Erarbeitung eines Leitfadens zur Befestigung von energieeffizienten Fenstern in hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3087
2019, 166 S., 128 Abb. u. 88 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Um die Anforderungen an den gestiegenen Wärmeschutz von Wänden zu erfüllen, wurde die Wärmeleitfähigkeit von Ziegelmauerwerk in den letzten Jahren deutlich reduziert. Mit der entsprechenden Verbesserung der wärmetechnischen Eigenschaften ging jedoch gleichzeitig eine Reduzierung der mechanischen Festigkeiten einher. Zur Reduzierung des Wärmdurchgangskoeffizienten U von Fenstern und anderen transparenten Bauelementen wird der Einsatz von 3-fach Glas in Zukunft Standard werden. Der Trend des Transparenten Bauens führt zu Bauelementen und somit auch zu größeren Glasflächen. Die Anforderungen an den Komfort (z. B. Schallschutz) sowie an die Sicherheit (z. B. Einbruchhemmung) werden auch in Zukunft steigen. Hierdurch wird vermehrt Isolierglas mit Verbundscheiben eingesetzt werden. Durch diese Entwicklungen ergeben sich heute und auch in Zukunft deutlich höhere Gewichte von transparenten Bauelementen. Ziel des Forschungsvorhabens war die Erarbeitung von praxisnahen Handlungsempfehlungen zur Fensterbefestigung in hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk. Im Rahmen des Projektes sollten gesamtheitliche praxistaugliche Lösungen erarbeitet werden. Zur Erreichung der Ziele waren umfangreiche experimentelle Untersuchungen vorgesehen. Im Rahmen der Untersuchungen sollten die Belastungsgrenzen für Befestigungslösungen in hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk herausgearbeitet werden sowie baupraktische Lösungsvorschläge erarbeitet werden, die auch spezielle Einbausituationen (z. B. untere Befestigung bei Hochlochziegeln) berücksichtigen. Die Erkenntnisse sollten sowohl durch Untersuchungen an Kleinproben, als auch durch komplette Bauteilversuche erarbeitet werden.

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C.-A. Graubner, Tilo Proske, Jochen Zeier
Entwicklung einer thermischen Entkoppelung von Stahlbetonwänden im Wand-Deckenknoten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3134
2019, 152 S., 87 Abb. u. 48 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gegenwärtig werden Wände im Übergangsbereich von unbeheizten zu beheizten Räumen nicht oder nur in Teilbereichen gedämmt. Dadurch entstehen erhebliche Wärmebrücken. Durch einen innovativen Wand-Decken-Anschluss könnte eine Verbesserung der wärmedämmenden Eigenschaften des Gebäudes erreicht werden. Derzeit gibt es für Wand-Decken-Anschlüsse im Stahlbetonbau kein geeignetes integrales System mit Dämmwirkung und lastabtragender Funktion. Daher sollten im Forschungsvorhaben die wissenschaftlichen Grundlagen für Anschlüsse zur thermischen Entkoppelung zwischen Stahlbetonwänden und Decken erarbeitet werden. Hinsichtlich der Methodik gliedert sich das Vorhaben in drei Teilbereiche: den theoretischen Teil, den experimentellen Teil sowie den analytischen Teil. Grundlage zur Anwendbarkeit des Wandanschlusses bildet die Erfüllung der bauphysikalischen Einflüsse. Wesentlich ist hierbei die Vorgabe aus dem Brandschutz, dass kraftübertragende Bereiche nur aus nichtbrennbaren Materialien bestehen dürfen. Mithilfe einer numerischen Berechnung zur Bestimmung des Wärmeflusses am Wand-Decken-Knoten konnte die einzuhaltende Wärmeleitfähigkeit für den Wandanschluss bestimmt werden.

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Jörg Lange, Alexander Engel
Tragfähigkeit von direkt befestigten Sandwichelementen unter zyklischer Beanspruchung. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3365
2019, 214 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Abminderung der Tragfähigkeit von direkten Befestigungen unter zyklischer Beanspruchung anhand eines umfangreichen Versuchsprogramms zu bestimmen und ggf. gegenüber der bisherigen Zulassungspraxis zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden Durchknöpfversuche gemäß prEN 14509-2 an kleinformatigen Sandwichelementen verschiedener Hersteller, Kernmaterialien, Elementhöhen und Deckblechdicken sowie Schrauben verschiedener Hersteller am Mittel- und Endauflager durchgeführt und ausgewertet. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse des Forschungsvorhabens, dass die zyklische Tragfähigkeit direkt befestigter Sandwichelemente von einer Vielzahl an Faktoren abhängt, die nicht ausreichend durch Versuche an Bügelproben abgebildet werden können. Die ermittelten zyklischen Abminderungsfaktoren unterscheiden sich hinsichtlich des verwendeten Kernmaterials und der Lage im Bauteil. Die Angabe eines pauschalen Abminderungsfaktors ist aufgrund der vielzähligen Einflüsse nicht zweckmäßig und unwirtschaftlich. Eine Differenzierung des Faktors wird empfohlen.

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Oliver Fischer, Roland Niedermeier, Sebastian Schmidt
Erarbeitung von materialspezifischen Widerstandskennwerten für die Verbundfugenbemessung von Stahlfaserspritzbetonergänzungen im Hinblick auf das nationale Anwendungsdokument zu DIN EN 14487 und DIN EN 14488. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3364
2019, 104 S., 45 Abb. u. 32 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen der Forschungsarbeit wird die Tragfähigkeit der Verbundfuge von unbewehrten Stahlfaserspritzbetonergänzungen experimentell sowie numerisch untersucht. Die Bewertung der Schubfestigkeit der unbewehrten Verbundfuge erfolgt durch kleinformatige Probekörper ohne Fugennormalspannung und mit Fugennormalspannung. Dabei wird der Einfluss der Oberflächenvorbehandlung, des Betonuntergrundes und des Fasergehaltes bei verschiedenen Rautiefen unter Verwendung von verschiedenen, praxisüblichen Spritzbetonmischungen untersucht. Des Weiteren werden die zwangsspannungsinduzierenden Schwindverformungen für unterschiedliche Spritzbetonmischungen ermittelt. Die statistische Auswertung der durchgeführten Kleinkörperversuche ohne Fugennormalspannung zeigt, dass bei der verwendeten Fasergeometrie mit den Bemessungsansätzen der Adhäsionstragfähigkeit nach (DIN EN 1992-1-1:2011-01) in Verbindung mit (DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04) für Bauteile, die nachträglich mit Spritzbeton bzw. unbewehrten Stahlfaserspritzbeton ergänzt werden, unter sorgfältiger Nachbehandlung ein ausreichendes Sicherheitsniveau für Fugen der Rauheitskategorie rau, verzahnt und spritzrau erreicht wird.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Kuhnhenne, Markus; Pyschny, Dominik; Pauli, Gesa
Zur Ermittlung der Grenzstützweiten der Begehbarkeit von Stahltrapezprofilen
Stahlbau, 2020

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Claus, Timo; Seim, Werner
Zapfenverbindungen im Holzbau - bruchmechanische Analyse und Vorschlag eines Berechnungsmodells
Bautechnik, 2020

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Willers, Kerstin; Gerlach, Lutz; Herrmann, Nico; Dehn, Frank
Ermüdungscharakteristika eines hochfesten Betons bei sehr hohen Lastwechselzahlen
Beton- und Stahlbetonbau, 2020

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Seidel, Marc; Wegener, Filip; Van Dijk, Ingmar
Influence of flange dimensions and geometrical imperfections on stress concentrations at welded flange necks
Stahlbau, 2020

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Li, Zheng; Loebjinski, Maria; Pasternak, Hartmut
Statistischer Maßstabseffekt und seine Bedeutung für die Zuverlässigkeit im Stahlbau. Teil 2 - Zuverlässigkeitsanalyse
Bautechnik, 2020

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