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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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Wolfram Lohse, Jörg Laumann, Christian Wolf
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Das zweibändige Standardwerk liefert umfassend kompaktes Grundlagenwissen zum Thema Stahlbau. Band 2 vermittelt dabei wichtiges Know-how zu allen Konstruktions- und Bemessungsregeln und wurde für die bereits 21. Auflage aktualisiert und den Normen angepasst. Neben der ausführlichen Darstellung der Zeichnungen werden die zugehörigen Nachweise anhand zahlreicher Berechnungsbeispiele praxisgerecht erläutert.

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Konrad Merz, Anne Niemann, Stefan Torno
Bauen mit Laubholz
Detail Praxis
Laubholz in der Tragkonstruktion
2020, 112 S., Abbildungen und Zeichnungen, Hardcover
Detail

 

 

Der weltweit boomende Holzbau und dessen rasante Entwicklung bis über die Hochhausgrenze hinaus verlangt Hochleistungswerkstoffe, die durch Laubholz möglich werden. Durch neue Produktionsmethoden und Verarbeitungsprozesse entstehen wirtschaftlich konkurrenzfähige Produkte, die dem Bausektor völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Nicht ohne Grund wurde bis ins 18. Jahrhundert im konstruktiven Bereich vorwiegend Laubholz eingesetzt. "Bauen mit Laubholz" fokussiert auf dessen Einsatz in der Tragkonstruktion. Die Publikation liefert das nötige Fachwissen für den sicheren Umgang mit Laubholz im Hochbau und zeigt gelungene Architekturbeispiele aus der Praxis für die Praxis.

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Stahlbau-Kalender 2020
Stahlbau-Kalender
Schwerpunkte: Neue Normung im Hochbau; Leichtbau
2020, X, 990 S., 675 SW-Abb., 250 Tabellen. 244 mm, Hardcover
Ernst & Sohn

 

 

Der Stahlbau-Kalender dokumentiert verlässlich und aus erster Hand den aktuellen Stand der Stahlbau-Regelwerke. Seit der Ausgabe 2011 werden systematisch alle Teile von Eurocode 3 mit ihren Nationalen Anhängen kommentiert. In dieser Ausgabe werden neben der Aktualisierung von Teil 1-1 "Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau" auch Erläuterungen für die neuen Regeln der zukünftigen Eurocode-Generation präsentiert. Außerdem wird für den Metallleichtbau auf die sich abzeichnenden Änderungen und Ergänzungen in Eurocode 3 Teil 1-3 für kaltgeformte Bauteile und Bleche und in Eurocode 9 Teil 1-4 eingegangen. Der Stahlbau ist in grundlegender Weise mit dem Leichtbau und der Anwendung von faserverstärkten Kunststoffen verbunden. Die funktionalen und wirtschaftlichen Vorteile, wie z.B. geringes Eigengewicht, hohe mechanische Festigkeit, einfache Montage, niedrige thermische Leitfähigkeit und vielfältige architektonische Gestaltungsmöglichkeiten, werden für Sandwichelemente, im Membranbau, für temporäre und für fliegende Bauten bis hin zu Leichtbaubrücken genutzt. Zu diesen Themen enthält das Buch Beiträge über die ingenieurmäßige Auslegung von Bauteilen mit Erläuterungen zu den Konstruktionsregeln. Bei Leichtbau-Konstruktionen gilt es, ein besonderes Augenmerk auf das Schwingungsverhalten zu legen. Dieses wird in zwei Beiträgen, neben der Erdbebenbemessung, besonders vertieft. Ein weiteres grundlegendes Thema des Stahlbaus - der Korrosionsschutz - wird in zwei ausführlichen Beiträgen mit allen Aspekten und Möglichkeiten umfassend und aktuell behandelt. Das Buch ist ein Wegweiser für die richtige Berechnung und Konstruktion im gesamten Stahlbau mit neuen Themen in jeder Ausgabe. Es stellt anwendungsbereites Wissen mit zahlreichen Beispielen zur Verfügung. Herausragende Autoren aus der Industrie, aus Ingenieurbüros und aus der Forschung vermitteln Grundlagen und geben praktische Hinweise.

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Peter Hammacher, Ralf Steinmann
Stahlbauarbeiten und Metallbauarbeiten
Kommentar Bauwesen
Kommentar zu VOB/C: ATV DIN 18335 und ATV DIN 18360
2., Aufl. 2020
2020, 350 S., 210 mm, Softcover
Beuth

 

 

Stahlbauarbeiten und Metallbauarbeiten lassen sich bei Ausschreibungen auf Basis der VOB mitunter schwer voneinander trennen. Deshalb wurde hier erstmals eine gemeinsame Kommentierung von Stahlbauarbeiten (ATV DIN 18335) und Metallbauarbeiten (ATV DIN 18360) vorgenommen. Die Ausführungen unterstützen den Anwender, die relevanten Vertragsbedingungen schnell zu erfassen und in der Praxis richtig umzusetzen. Auch für diejenigen, die Ansprüche aus Verträgen stellen, prüfen oder abwehren möchten, ist dieses Buch eine nützliche Arbeitshilfe.

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Silke Haps, Alexandra Apfelbaum
Von "Stahlschachteln" und Bausystemen
Zum Umgang mit Stahlbauten zur Nachkriegszeit
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Verlag Kettler

 

 

Architektonische Experimentierfreude und eine neue, auch technische Aufbruchsstimmung führten ab den 1950er-Jahren zur Entstehung zahlreicher Stahlbauten und neuartiger Konstruktionssysteme. In der aktuellen Debatte um Erhalt, Schutz und Umnutzung des Nachkriegserbes vor allem im Ruhrgebiet nehmen diese Bauten, neben den weit verbreiteten Betonarchitekturen, eine besondere und bislang kaum beachtete Position ein. Das Buch ist der Versuch, eine breite öffentliche und fachliche Auseinandersetzung mit diesem Themenfeld anzuregen. Die Autoren informieren über architekturgeschichtliche Entwicklungen zum Stahlbau und zu Bausystemen der Nachkriegszeit, über besondere Bauten in NRW wie die Hoesch-Bungalows oder über die Entwicklung konstruktiver Systeme, in denen zahlreiche Bauten nach 1945 entstanden sind. Die Publikation versteht sich auch als Impulsgeber für ein Weiterdenken und einen Ausblick auf die Chancen und Potenziale für eine Nachhaltigkeit des Stahlbaus. So bündeln die ausgewählten Beiträge regionalgeschichtliches, bauhistorisches, baukonstruktives und denkmalpflegerisches Wissen mit dem Ziel, diese Nische der Nachkriegsarchitektur näher zu beleuchten, den häufig nicht nach außen in Erscheinung tretenden Stahlbau in einen breiteren Kontext zu stellen und die Diskussion über den Umgang mit diesen Bauten zu eröffnen.

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Forschungsberichte

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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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Wilde, Elmar; Schäfers, Matthias; Braun, Norman
Wehranlage Viereth: Vorteile einer durchgängigen Bearbeitung mit der BIM-Methode im komplexen Stahlwasserbau
Stahlbau, 2020

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Lüthi, Thomas; Dubs, Rafael
Passerelle Bahnhof Rotkreuz
Stahlbau, 2020

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Alles auf Zucker. Brown Sugar Factory, Xing Village, Songyang (CHN)
Steeldoc, 2020

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Reminiszenz der Industrie- und Baugeschichte
Steeldoc, 2020

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Sonnenstrahl auf Glas und Stahl. Cortes Metalurgicos Oviedo, Valladolid (E)
Steeldoc, 2020

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