Aufsatz: Ausführung (nicht) standardisierter Verschraubungen im Stahlbau – Fraunhofer IRB

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Ausführung (nicht) standardisierter Verschraubungen im Stahlbau

Autor: Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Afzali, Nariman
Quelle: Stahlbau-Kalender 2019. Verbindungen. Digitales Planen und Bauen. 21.Jg.; Stahlbau-Kalender
Seiten: 225-264
2019

aus dem Buch

Stahlbau-Kalender 2019
Schwerpunkte: Verbindungen; Digitales Planen und Bauen
Stahlbau-Kalender
Hrsg.: Ulrike Kuhlmann
2019, X, 792 S., 741 SW-Abb., 209 Tabellen. 248 x 173 mm, Hardcover
Ernst & Sohn
ISBN 978-3-433-03266-4

zurzeit nicht lieferbar

Inhalt

Zentrale Themen des Stahlbau-Kalenders 2019 sind Verbindungen im Stahlbau sowie digitales Planen und Bauen. Verbindungen sind ein Innovationstreiber im Stahlbau. Die richtige Auswahl und Detailausbildung kann die Wirtschaftlichkeit von Stahlkonstruktionen erhöhen. Das Buch stellt anwendungsbereites Wissen mit zahlreichen Beispielen zur Verfügung. Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung verschiedener Verbindungsarten wird in sechs Beiträgen ausführlich eingegangen. Die Verwendung vorgefertigter Zugstabsysteme bei filigranen Stahl-Glas-Konstruktionen für Fassaden, Dachtragwerke oder Fußgängerbrücken hat in den letzten Jahren zugenommen. Besonders wichtig für die Praxis sind z. B. die neuen Entwicklungen bei vorgespannten geschraubten Verbindungen. Auch Setzbolzen und Metallschrauben weisen eine breite Anwendungspalette im Stahlbau und Metallleichtbau auf. Gussknoten ermöglichen aufgrund der freien Formbarkeit den optimalen Einsatz von Hohlprofilen, auch bei geometrisch komplizierten Tragstrukturen. Mit tragenden Klebverbindungen werden neuartige Konstruktionen und Mischbauweisen im konstruktiven Ingenieurbau hervorgebracht. Damit einher geht das Erfordernis des werkstoffgerechten Konstruierens als Voraussetzung für dauerhafte und wirtschaftliche Tragwerke. Was digitales Planen und Bauen konkret für den Stahlbau und die Werkstattfertigung bedeutet, wird in drei praxisbezogenen Beiträgen dargestellt. Der Stahlbau-Kalender dokumentiert und kommentiert den aktuellen Stand des deutschen Stahlbauregelwerkes.

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Publikationslisten zum Thema:
Verbindung, Verschraubung, Vorspannen, Richtlinie, Durchmesser, Anziehmoment, Schraubenkopf, Schmierung, Handlungsanweisung, Parameter, Nichtrostend, Forschung, Scherverbindung, Zug, Vorspannkraft, Prüfkörper, Haftreibung, Versuch, Schraube, connection, threaded connection, pretension, guideline, diameter, tightening torque, lubrication, instructions for use, parameter, stainless, research, shear connection, tension, prestressing force, test specimen, static friction, test, Stahlbau, Stahlkonstruktion, Werkstoffeigenschaft, Norm, Euronorm, Technische Baubestimmung, Feuerverzinkung, Brückenbau, Tragwerk, Eurocode 3, DIN EN 1993, Regelwerk, Bauprodukt, Bemessung, Konstruktion, Verbindung, Verbindungsmittel, Setzbolzen, Zugstab, Stahl-Glas-Konstruktion, Gussknoten, Metallleichtbau, Kleben, Klebeverbindung, Hohlprofil, Schraube, Schweißverbindung, Schweißverfahren, Stahlguss, Stahlgussknoten, BIM, Building Information Modeling, Digitalisierung, Industrie 4.0, Robotereinsatz, Kalender, Jahrbuch,

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Aluminium besitzt eine Reihe von einmaligen Eigenschaften und wird somit zunehmend zum geeigneten Material für bestimmte, auch wirtschaftlich effektive Ingenieurkonstruktionen. Anwendungsgebiete im Bauwesen und darüber hinaus sind Tragkonstruktionen und -elemente sowie Ausbauelemente, der Silo- und Behälterbau, das Transportwesen, der Waggonbau und Tankfahrzeugbau. Das Buch enthält detaillierte Angaben für Entwurf, Planung und Ausführung von Bauteilen und Tragwerken aus diesem Baustoff für die vielseitige Anwendung von Aluminium: zu den verfügbaren Werkstoffen, deren Vor- und Nachteile, Beständigkeit, Dauerhaftigkeit, Korrosionsverhalten, zur Farbgebung und Gestaltung und zu den Festigkeiten und Verformungseigenschaften. Nach der Einführung werden die Werkstoffe besprochen, gefolgt von den Grundlagen des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts der europäischen Normen. Das Konzept zur Berechnung der einzelnen Bauteile wie Zugstab, Druckstab, Biegestab einschließlich der Knick- und Biegedrillknicknachweise für Stäbe mit kompakten bis schlanken Querschnitten wird ausführlich behandelt. Dazu gehören auch die plastischen Berechnungsverfahren für Querschnitte aus Aluminium. Die Paneelbauweise mit nichtausgesteiften und ausgesteiften Blechtafeln ist im Aluminiumbau eine sehr verbreitete Bauweise. Dünnwandigkeit und Schlankheit können zu frühzeitigem Beulversagen führen. Deshalb nehmen die Beuluntersuchungen einen breiten Raum ein. Abschließend werden die Schrauben-, Schweiß- und Klebeverbindungen behandelt, die sehr oft über die Wirtschaftlichkeit einer Konstruktion entscheiden. Daher ist diesen Verbindungen besondere Aufmerksamkeit gewidmet worden.

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Die Eurocodes sind seit 2012 auch in Deutschland gültig und sorgen für eine Vereinheitlichung des Bauwesens und der Ausschreibungen im europäischen Raum. Der Eurocode 3 - die Norm EN 1993 - regelt die Bemessung und Konstruktion im Stahlbau mit zwanzig Teilnormen, in denen die Anforderungen und Verfahren festgelegt sind, die auf europäischem Boden gelten. Darüber hinaus wurden die so genannten Nationalen Anhänge erarbeitet, welche die länderspezifischen Besonderheiten beinhalten. Band 2 des Eurocodes 3 beinhaltet unter anderem die Themen Schraub- und Schweißverbindungen, Anschlüsse, Fachwerke, Brandschutz u. v. m. Eurocode 3 Band 2 enthält die Teile 1-6 bis 1-12 der DIN EN 1993, sowie die Nationalen Anhänge. Formeln, Tabellen und Beispiele sind gut übersichtlich aufbereitet. Das Buch ist optimal geeignet als Nachschlage- und Lehrwerk und leistet gute Dienste in der beruflichen Stahlbaupraxis.

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Die Eurocodes sind der bislang bedeutendste Beitrag zur Vereinheitlichung des Baugewerbes im gesamteuropäischen Raum. Sie setzen verbindliche Maßstäbe für ganz Europa und ermöglichen dadurch einfachere Ausschreibungen und Kooperationen. Anforderungen werden standardisiert und sorgen als gemeinsame Normen für mehr Sicherheit im Bauwesen. Doch es existieren auch nationale Besonderheiten, denen Rechnung getragen werden muss. Diese möglichen Abweichungen von den Eurocodes sind in den so genannten Nationalen Anhängen geregelt. Sie definieren die Ausnahmen, die länderspezifisch von den Vorgaben der Eurocodes gemacht werden dürfen. Damit beide Regelwerke korrekt angewendet werden können, gibt der Beuth Verlag eine konsolidierte Fassung heraus, in der beide Dokumente gegenübergestellt werden. Der Anwender sieht so die Nationalen Anhänge in die entsprechenden Passagen des Eurocodes eingebettet und hat alles auf einen Blick. In der vorliegenden 6. Auflage von "Stahlbau-Praxis nach Eurocode 3" sind die 5 Teile der Norm inklusive der zugehörigen 5 Nationalen Anhänge in den aktuellen Versionen enthalten. Drei nationale Anhänge und ein Eurocode-Teil wurden seit der letzten Auflage überarbeitet. Das Buch beinhaltet auch Berichtigungen und Änderungsdokumente.

Handbuch Eurocode 3 - Stahlbau
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Das Normen-Handbuch führt die Normentexte der nachfolgenden Eurocode-Teile mit den entsprechenden Nationalen Anhängen zu einem in sich abgeschlossenen Werk, mit fortlaufend lesbarem Text, anwenderfreundlich zusammen: - DIN EN 1993-4-1:2010-12, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 4-1: Silos; Deutsche Fassung EN 1993-4-1:2007 + AC:2009 einschließlich DIN EN 1993-4-1 /NA:2010-1 2, Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter; - DIN EN 1993-4-2:2010-12, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 4-2: Tankbauwerke; Deutsche Fassung EN 1993-4-2: 2007 + AC:2009 einschließlich DIN EN 1993-4-2/NA:2011-05, Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter; - DIN EN 1993-4-3:2010-12, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 4-3: Rohrleitungen; Deutsche Fassung EN 1993-4-3: 2007 + AC:2009 einschließlich DIN EN 1993-4-3/NA:2010-12, Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter. Es wurde im Normenausschuss Bauwesen (NABau) und im Normenausschuss Tankanlagen (NATank) im DIN Deutsches Institut für Normung e. V. zusammengestellt. Normen-Handbücher werden speziell für die Anwendung in der Praxis erstellt.

Gerhard Hanswille, Markus Schäfer, Marco Bergmann
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Der Kommentar zur DIN EN 1994-1-1 richtet sich an alle Fachleute, die sich planend, bauend, prüfend oder überwachend mit der Bemessung, Konstruktion und Ausführung von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton befassen. Er bietet eine Unterstützung bei der Auslegung und Anwendung der Norm in der Ingenieurpraxis. Besonderer Wert wird auf die Erläuterung der den Bemessungsregeln zugrunde liegenden mechanischen Modelle gelegt, um auch bei praktischen Fragestellungen, die nicht durch spezielle Anwendungsregeln im Eurocode 4 abgedeckt sind, eine sachgerechte Anwendung der Norm zu ermöglichen. Ergänzt wird das Buch durch eine Reihe typischer Beispiele aus dem Hochbau, sodass der Praktiker sich einfach und schnell in das Regelwerk einarbeiten kann. Darüber hinaus wird ein Einblick in den derzeitigen Diskussionsstand bei der Erarbeitung der Regelungen für die nächste Generation des Eurocode 4 gegeben und es wird auf wichtige, zu erwartende Änderungen und Ergänzungen hingewiesen.

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Forschungsberichte

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Beurteilung der Sprödbruchgefährdung gelochter Stahltragwerke - Weiterentwicklung der Analysemethoden

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Beurteilung der Sprödbruchgefährdung gelochter Stahltragwerke - Weiterentwicklung der Analysemethoden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2972
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Bei der Beurteilung bestehender Stahlkonstruktionen interessiert neben der Tragsicherheit ebenso die Sprödbruchgefährdung. Die normativen Regelungen in DIN EN 1993-1-10 sind für gelochte Konstruktionen aus alten Baustählen nicht anwendbar. Zur sachgerechten Beurteilung der Sprödbruchneigung wird ein Verfahren zum Nachweis ausreichender Zähigkeit quasi-statisch beanspruchter gelochter Bauteile aus Flussstahl auf bruchmechanischer Basis entwickelt. Als eine Grundlage des Nachweisverfahrens wurde ein umfangreiches Versuchsprogramm an Bauteilen aus bestehenden Stahltragwerken der Baujahre 1904 bis 1930 durchgeführt. Es wurden Werkstoffproben aus unterschiedlichen Bauwerken, verschiedenen Querschnittstypen und allen typischen Stahlherstellungsverfahren untersucht. Neben der Ermittlung der Werkstoffkennwerte im Zugversuch wurde vor allem die Werkstoffzähigkeit der Stähle analysiert.

Verbesserung der Praxistauglichkeit der Baunormen durch pränormative Arbeit - Teilantrag 3: Stahlbau. Abschlussbericht

K. Geißler, I. Prokop, A. Bubner, R. Egner, S. Heyde, M. Kempkes, B. Kühn, J. Laumann, P. Lieberwirth, J. Naumes, J. Ruga, S. Schilling, H. Schmidt, T. Ummenhofer
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Der umfangreiche Eurocode 3 für den Stahlbau rief in der Ingenieur- und Baupraxis teilweise heftige Kritik hervor. Kritisiert wurde neben der großen Seitenzahl die unzureichende Übersichtlichkeit und Konsistenz und damit verbunden eine mangelhafte Anwenderfreundlichkeit. Ziel des Vorhabens war daher die pränormative Forschung für eine praxisgerechte Überarbeitung und Weiterentwicklung des Eurocode 3. Für das Forschungsvorhaben wurden von den 20 Teilen des Eurocodes 3 die sechs Teile ausgewählt und untersucht, die für die Ingenieure in Planung und Ausführung die größte Relevanz und den größten Verbesserungsbedarf haben. Dies sind der Teil 1-1 (Bemessungsregeln für den Hochbau - "Grundlagenteil"), Teil 1-8 (Anschlüsse), Teil 1-5 (Plattenförmige Bauteile), Teil 1-9 (Ermüdung), Teil 1-2 (Heißbemessung) und Teil 6 (Kranbahnen). Da die Ausführungsnorm DIN EN 1090 Teil 2 in engem Zusammenhang mit dem Eurocode 3 steht, wurde sie ebenfalls in Bezug auf die Praxistauglichkeit überprüft. Gemäß Forschungsantrag wurden zunächst ähnlich einer Anamnese die Schwachstellen und Überregulierungen des Eurocode 3 zusammengetragen. Danach wurde in einer Diagnose geprüft, inwieweit diese Defizite in der Praxis zu Problemen führen. Besonderes Augenmerk wurde daher auf die praktische Anwendbarkeit und auf Unstimmigkeiten in den Bemessungsvorschriften gelegt. Dies und Unklarheiten in der sprachlichen Formulierung der Norm wurden in separaten Synopsen aufgezeigt. Im nächsten Schritt wurden praxisgerechte Verbesserungen und Vereinfachungen der Norm im Sinne einer Therapie erarbeitet. Bedarfsweise wurden die Auswirkungen der Verbesserungsvorschläge an konkreten Bauteilen in Vergleichsberechnungen untersucht und mit den Bemessungsergebnissen der jetzt gültigen Fassung des Eurocode 3 verglichen. Die Therapie wurde je Eurocode in einem Abschnitt "Lösungsvorschläge" erläutert. Die Lösungsvorschläge münden in überarbeiteten und praxistauglichen Entwürfen von Normentexten für den Eurocode 3. Diese Normentwürfe liegen in einzelnen Teilberichten vo

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Wie alle Eurocodes enthält die EN 1993 - Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau - Öffnungen für nationale Festlegungen, die im Rahmen der Bearbeitung des deutschen Nationalen Anhangs zu EN 1993-1-1 getroffen wurden. Beide, EN 1993-1-1 und der deutsche nationale Anhang dazu, sind Kompromisse zwischen verschiedenen Auffassungen und Expertenmeinungen, die in den internationalen Arbeitsgruppen zu EN 1993-1-1 und in der DIN Arbeitsgruppe zum deutschen Nationalen Anhang gefunden wurden. Die Aufgaben für die Herstellung dieses Berichtes sind: 1. eine Sicherheitsüberprüfung der EN 1993-1-1 und des deutschen Nationalen Anhangs zur wissenschaftliche Begründung der gewählten Kompromisse und 2. eine Überprüfung, ob die im Rahmen der Kompromisse gefundenen Alternativen nicht eine unnötige Komplexität der Regelwerks erzeugt haben, die durch "einfachere" und sicherheitsmäßig mindestens gleichwertige Lösungen beseitigt werden könnte.

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In der Studie werden drei Modelle von Stahlrahmen mit unterschiedlicher Spannweite (18-56 m) entwickelt, um das Biegedrillknicken bei Flanschstreben mit Finiten Elementen zu simulieren. Die Modelle umfassen lmperfektionen sowie geometrische und physikalische Nichtlinearität. Der Weg der Modellierung machte Änderung der Rahmendetails möglich, so dass mehr Parameter untersucht werden konnten. Analysiert werden: - die Schwachstelle "nachgiebige" Drehlagerung, - die Möglichkeit der konstruktiven Umsetzung "unendlicher" Drehsteifigkeit an den Lagerpunkten, - Abgrenzung des "normgerechten" Zustandes, - Hinweise zur rechnerischen Abbildung nachgiebiger Drehlagerungen, - die Notwendigkeit eines weiteren Forschungsbedarfes. Zunächst wird das numerische Modell der Struktur vorgestellt. Dazu werden zwei unterschiedliche Modelle analysiert: ein vereinfachtes Federmodell und ein Model mit Pfetten. Es stellte sich heraus, dass manche Imperfektionen vernachlässigbar waren, während andere entscheidend sind. Um akkurate Ergebnisse zu erhalten, wurde die Elementgröße (FE-Modellierung) variiert. Die durchgeführten Berechnungen zeigen, dass Flanschstreben In der Lage sind, Hallenrahmen auch bei ungünstigen Imperfektionen gegen seitliches Ausweichen zu sichern. Die Tragreserven sind allerdings teilweise außerordentlich gering.

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Diacu, Ioan
Potentially unsafe structural consequences in the design of composite beam shear connectors. A look at the background to some of the Eurocode 4-1-1 design rules
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An investigation into the factors influencing the cyclic behaviour of buckling?restrained steel plate shear walls
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Parametric design of steel structures. Fundamentals of parametric design using Grasshopper
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