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Zum Tragverhalten geklebter Träger aus Stahl und Glas

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[Quelle: http://d-nb.info]

In der modernen Architektur werden immer häufiger transparente Tragelemente aus Glas verwendet, mit denen Konstruktionen mit einem außergewöhnlich leichten Erscheinungsbild und hoher Transparenz geschaffen werden. Als tragende Elemente kommen zunehmend Glasträger zum Einsatz. Die Biegetragfähigkeit von Glasträgern kann durch Kombination der Werkstoffe Glas und Stahl in einem I-förmigen Querschnitt deutlich erhöht werden. Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Tragfähigkeit und Steifigkeit der geklebten Verbindung zwischen Glassteg und Stahlflansch. Die Verformbarkeit der geklebten Verbindung bestimmt maßgebend den Lastabtrag des Verbundträgers. Steife geklebte Verbindungen bewirken eine hohe Biegetragfähigkeit von Stahl-Glas-Trägern. Andererseits muss die geklebte Verbindung ausreichend weich sein, um unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen den Querschnittsteilen auszugleichen. Die Dimensionierung optimaler Querschnitte erfordert daher sowohl Kenntnisse zum Tragverhalten unter Biegung als auch unter Temperaturbeanspruchung. Hier setzt die Arbeit an. Zum einen wird das Biegetragverhalten geklebter Stahl-Glas-Träger auf Basis experimenteller Untersuchungen an Großversuchen und numerischen sowie analytischen Berechnungen analysiert. Die Untersuchungen zeigen, dass die Erfassung des Lastabtrags in Abhängigkeit der geklebten Verbindung mit bestehenden, teils angepassten Berechnungsverfahren des nachgiebigen Verbunds in guter Genauigkeit erfolgen kann. Zum anderen erfolgt eine theoretische Analyse des Tragverhaltens unter Temperaturbeanspruchung. Das analytisch hergeleitete und numerisch bestätigte Berechnungsverfahren ermöglicht die rechnerische Erfassung von Spannungen bei Erwärmung unter Berücksichtigung der nachgiebigen Verklebung. Kritische Querschnittsbereiche mit hohen auftretenden Spannungen werden identifiziert und Gleichungen zur vereinfachten Berechnung hergeleitet. Mit den gewonnenen Forschungsergebnissen können die Querschnittsteile des Stahl-Glas-Trägers unter Berücksichtigung von architektonischen Anforderungen sinnvoll dimensioniert und geeignete geklebte Verbindungen entwickelt werden.

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Bücher, Broschüren

Stahlbau-Kalender 2019
Stahlbau-Kalender
Schwerpunkte: Verbindungen; Digitales Planen und Bauen
2019, X, 792 S., 741 SW-Abb., 209 Tabellen. 248 x 173 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

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 verlässlich den aktuellen Stand des deutschen Stahlbauregelwerkes. Das Buch ist ein Wegweiser für die richtige Berechnung und Konstruktion im gesamten Stahlbau mit neuen Themen in jeder Ausgabe. Herausragende Autoren aus der Industrie, aus Ingenieurbüros und aus der Forschung vermitteln Grundlagen und geben praktische Hinweise.

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Weiterbauen in Stahl
Architektur der Aufstockung
2018, 168 S., 52 farb. u. 75 schw.-w. Abb. 24 cm, Softcover
Park Books

 

 

Die Begriffe Aufstockung und Stahlbau sind seit jeher eng miteinander verbunden. Die enorme Leistungsfähigkeit von Stahl ermöglichte seit seiner Einführung als Baustoff vor mehr als 100 Jahren Konstruktionen von ungeahnter Leichtigkeit und Spannweite und stellte tradiertes Bauwissen infrage. Das vertikale "Weiterbauen" historistischer Ordnungsprinzipien zu Beginn des 20. Jahrhunderts konnte durch den Stahlbau überhaupt erst verwirklicht werden. Die Aufstockung steht dabei exemplarisch für ein Spannungsverhältnis zwischen technischem Fortschritt und architektonischem Ideal. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts wiederum diente die Zurschaustellung stählerner Konstruktionen der Loslösung vom Bestand. Mit der Jahrtausendwende schließlich führte die Wiederentdeckung der Metamorphose von Bauwerken zurück zu Konzepten der Reformierung und Prinzipien der Komplettierung. Das neue Buch des Instituts für Konstruktives Entwerfen an der ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften präsentiert ein interdisziplinäres Projekt von Architekten, Ingenieuren und Studierenden, das eine einzigartige, bislang wenig beachtete Thematik des Bauens untersucht und theoretische und bautechnische Grundlagen erarbeitet. Theoretische und bautechnische Betrachtungen und herausragende Beispiele verdeutlichen die Möglichkeiten der Stahlbauweise zum Weiterbau bestehender Gebäude.

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Alfredo Boracchini
Design and Analysis of Connections in Steel Structures
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2018, 380 S., 12 SW-Abb., 50 Tabellen. 244 mm, Softcover
Ernst & Sohn

 

 

Dieses Buch führt in alle Aspekte der sicheren Berechnung, Bemessung und Konstruktion von wirtschaftlichen modernen Verbindungen im Stahlbau ein. Die Hintergrunderläuterungen sind nicht an eine spezifische Norm gekoppelt, sondern es werden unterschiedliche Normen und Methoden verglichen, die in der Praxis zur Anwendung kommen, wie z. B. Eurocode, AISC, DIN, BS. Anhand einer Reihe von Beispielen werden Problemlösungen detailliert beschrieben und illustriert. Damit erhält der Leser alle notwendigen Werkzeuge an die Hand, um auch komplexe Probleme bei der Konstruktion von Verbindungen zu lösen. Das Buch ist für Berufseinsteiger, für erfahrene Praktiker sowie auch für Stahlbaufachleute eine Arbeitshilfe, denn es werden einfache und komplexe Beanspruchungen an Verbindungen abgebildet. Weniger ausführlich werden Erdbebenauslegung, Schweißnähte, die Wechselwirkung mit anderen Materialien (Beton, Holz) und kalt geformte Verbindungen behandelt.

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Raban Siebers, Manfred Helmus, Alexander Malkwitz, Anica Meins-Becker
Baubetrieb im Stahlbau
Praxis
2018, 330 S., 170 x 240 mm, Softcover
Beuth

 

 

Mit Baubetrieb im Stahlbau liegt erstmalig ein umfassendes Standardwerk für die Bauausführung mit dem Baustoff Stahl vor. Der Beuth-Praxis-Band deckt alle relevanten Bereiche ab, die für das Managen von Stahlbauprojekten erforderlich sind, so z. B.: Stahl und seine Anwendungsgebiete; Ausschreibung, Vergabe, Abrechnung und Kalkulation; Bauvertrag; Verantwortung und Haftung; Ablauf- und Terminplanung; Arbeitsvorbereitung; Fertigung; Montage; Bauausführung und Baufertigstellung; Qualitätssicherung und -kontrolle; Nachtragsmanagement und Zahlungsminderung; IT im Stahlbau. Die Kapitel sind unabhängig voneinander konzipiert, so dass sie bei Interesse auch einzeln gelesen werden können. Verweise auf weiterführende Kapitel, Beispiele und anschauliche Grafiken und Bilder erleichtern das Verständnis der Inhalte und unterstützen den Praktiker bei der Problemlösung. Die praxisorientierte Darstellung aller wichtigen Fakten ist sowohl für den projektplanenden Ingenieur als für den Projektbeteiligten eine solide Grundlage und ein gutes Nachschlagewerk für das Bauen mit Stahl.

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Stahlbau-Kalender 2018
Stahlbau-Kalender
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Ernst & Sohn

 

 

Die erfolgreiche Verbreitung der Verbundbauweise aus Stahl und Stahlbeton im Hochhaus- und Geschossbau ist den zahlreichen Vorteilen dieser Bauweise geschuldet: wirtschaftliche Fertigung durch kurze Montagezeiten mit innovativer Anschlusstechnik, mehr Gestaltungsfreiraum mit großen Spannweiten und geringen Bauhöhen. Gegenüber dem reinen Stahlbau ermöglicht der Verbundbau außerdem intelligente ganzheitliche Lösungen durch integrierten Brandschutz. Der Stahlbau-Kalender 2018 enthält alles rund um den Verbundbau auf neuestem Stand der Technik, von der Kommentierung des Eurocode 4 bis hin zur Konstruktion und Bemessung von Trägern, Stützen, Deckensystemen und Anschlüssen. Auf die Bemessung von Verbundstützen im Brandfall wird speziell eingegangen. Außerdem werden die Verbundbrücken mit kurzer Spannweite behandelt. Der aktuelle Überblick über die Stahlbaunormung berücksichtigt die neue Musterverwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB). Der Stahlbau-Kalender ist ein Wegweiser für die richtige Berechnung und Konstruktion im gesamten Stahlbau, er dokumentiert und kommentiert verlässlich den aktuellen Stand der Stahlbauregelwerke. Zur bauaufsichtlichen Einführung von Eurocode 3 werden seit der Ausgabe 2011 systematisch alle Teile der Norm mit ihren Nationalen Anhängen kommentiert.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Richard Stroetmann, Lars Sieber, Hans-Werner Viehrig, Mario Houska, Birgit Vetter, Veneta Schubert
Beurteilung der Sprödbruchgefährdung gelochter Stahltragwerke - Weiterentwicklung der Analysemethoden
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2972
2015, 133 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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.

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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
Verbesserung der Praxistauglichkeit der Baunormen durch pränormative Arbeit - Teilantrag 3: Stahlbau. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau , Band F 2964
2015, 130 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Gerhard Sedlacek
Ausarbeitung eines Entwurfs für den deutschen Nationalen Anhang zu EN 1993-1-1 und seiner wissenschaftlichen Begründung
Bauforschung , Band T 3239
2010, 19 S., 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Ulrike Kuhlmann, Benjamin Braun
Bestimmung der Sicherheitselemente für die Anwendung von DIN EN 1993-1-5 "Plattenförmige Bauteile". Teil 1. Schlussbericht
Bauforschung , Band T 3234
2010, 29 S., 13 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Schlussbericht zu diesem Forschungsvorhaben werden der Inhalt und der Hintergrund des deutschen Nationalen Anhangs zu DIN EN 1993-1-5:2006 erläutert. Neben den nationalen Festlegungen umfasst der Nationale Anhang eine Reihe von so genannten konfliktfreien nationalen Ergänzungen, die die zukünftige Bemessungspraxis erleichtern und das bisherige Sicherheitsniveau auch in der Zukunft sicherstellen sollen. Der vorliegende Teil 1 des Schlussberichts stellt Inhalte und Vorschläge zu allen nationalen Festlegungen und konfliktfreien nationalen Ergänzungen vor. Die Festlegungen und Ergänzungen werden dabei so begründet, dass sie auch als Vorlage für eine europäische Harmonisierung dienen können. Die Vorschläge werden im Detail begründet, dabei wird in Teil II zu einigen einzelnen nationalen Festlegungen gesondert Stellung genommen.

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H. Pasternak, A. Marosi
Tragverhalten von Hallen mit Flanschstreben
Bauforschung , Band T 3206
2009, 71 S., 69 Abb., 26 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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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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Heinrichs, Walter
Aufmaß mit Laserscanner. Arbeiten mit der Punktwolke
Metallbau, 2019

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Wessely, Heide
Zukunftslabor für Technik und Kunst
Detail, 2019

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Symposium Baudichtstoffe. Bewegungsfugen in der Fassade
Metallbau, 2019

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Manger, Stefanie; Zimmer, Karsten
Karsten Zimmer zur EN 1090-2. "Für kleine Betriebe wurde viel erreicht."
Metallbau, 2019

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Mehl, Robert
New Marburg University Library. A completely welded facade
Metallbau, 2019

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