Stahlbau

Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Rolf Kindmann studierte Bauingenieurwesen an der Ruhr-Universität Bochum. Von 1974 bis 1989 war er sechs Jahre als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ruhr-Universität Bochum und zehn Jahre in verschiedenen Positionen bei Thyssen Engineering in Dortmund tätig, zuletzt als Prokurist und Hauptabteilungsleiter der technischen Büros. Im Jahre 1990 wurde er zum Ordinarius des Lehrstuhls für Stahl- und Verbundbau an der Ruhr-Universität Bochum ernannt und im Jahre 1991 gründete er die Ingenieursozietät Schürmann - Kindmann und Partner SKP in Dortmund, in der er als Beratender Ingenieur, Prüfingenieur für Baustatik (Fachrichtungen Metall- und Massivbau) sowie als Gutachter wirkte. Seit Beendigung seiner Tätigkeit als Gesellschafter ist Herr Prof. Kindmann der Ingenieursozietät SKP weiterhin eng verbunden.

Neben besonderen didaktischen Fähigkeiten zur Aufbereitung der Problematik besitzt der Autor aus seiner Tätigkeit als Beratender Ingenieur eine genaue Kenntnis der Anforderungen an Detailwissen in der Praxis.

VORWORT
1 ALLGEMEINES
2 BEMESSUNG UND KONSTRUKTION VON BAUTEILEN
2.1 Vorbemerkungen
2.2 Werkstoff Stahl
2.3 Stahlerzeugnisse
2.4 Teilsicherheitsbeiwerte
2.5 Querschnittsklassen
2.6 Tragfähigkeitsnachweise
2.7 Querschnittswerte
2.8 Spannungsermittlung und Nachweise
2.9 Plastische Querschnittstragfähigkeit
2.10 Stabilität und Theorie II. Ordnung
3 STABTHEORIE UND QUERSCHNITTSWERTE
3.1 Vorbemerkungen
3.2 Stabtheorie
3.3 Schwerpunkt, Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente
3.4 Schubmittelpunkt und weitere Querschnittswerte
3.5 Profiltabellen
4 SPANNUNGSNACHWEISE
4.1 Anwendungsbereiche
4.2 Nachweise
4.3 Spannungsermittlung
5 PLASTISCHE QUERSCHNITTSTRAGFÄHIGKEIT
5.1 Einführung - Rechteckquerschnitt
5.2 Anwendungshinweise
5.3 Lineare Interaktionsbeziehungen
5.4 Doppelt-symmetrische I-Querschnitte
5.5 I-Querschnitte mit beliebigen Schnittgrößen
5.6 Kreisförmige Hohlprofile
5.7 Quadratische und rechteckige Hohlprofile
5.8 Drei- und Zweiblechquerschnitte (TSV)
6 STABILITÄTSNACHWEISE FÜR BAUTEILE
6.1 Übersicht
6.2 Druckstäbe
6.3 Ideale Verzweigungslasten Ncr
6.4 Biegebeanspruchte Stäbe
6.5 Ideale Biegedrillknickmomente Mcr,y
6.6 Biege- und druckbeanspruchte Bauteile
6.7 Allgemeines Nachweisverfahren für Bauteile
7 THEORIE II. ORDNUNG MIT IMPERFEKTIONEN
7.1 Grundsätzliches
7.2 Nachweisführung
7.3 Imperfektionen
7.4 Schnittgrößenermittlung zum Biegeknicken
7.5 Nachweise zum Biegedrillknicken
8 BEMESSUNG UND KONSTRUKTION VON VERBINDUNGEN
8.1 Übersicht
8.2 Grundsätzliches
8.3 Verbindungen mit scherbeanspruchten Schrauben
8.4 Verbindungen mit zugbeanspruchten Schrauben
8.5 Verbindungen mit Schweißnähten
9 VERBINDUNGEN MIT SCHRAUBEN
9.1 Einleitung
9.2 Orientierungshilfen
9.3 Darstellung auf Zeichnungen
9.4 Kategorien nach DIN EN 1993-1-8
9.5 Löcher für Schrauben - Lochdurchmesser
9.6 Kraftübertragung und Tragverhalten
9.7 Bemessung nach DIN EN 1993-1-8
9.8 Schrauben, Muttern und Scheiben
10 VERBINDUNGEN MIT SCHWEISSNÄHTEN
10.1 Einleitung
10.2 Nahtarten und Darstellung
10.3 Spannungen in Schweißnähten
10.4 Kehlnähte
10.5 Andere Nahtarten
11 STATISCHE BERECHNUNGEN FÜR STAHLBAUTEN
11.1 Allgemeines
11.2 Statische Berechnungen
11.3 Zeichnungen
11.4 Werkstattgebäude mit Pultdach
11.5 Lagerhalle mit Zweigelenkrahmen
12 TRAGFÄHIGKEIT UND STABILITÄT - NACHWEISVERFAHREN
12.1 Alte, neue und modifizierte Nachweisverfahren
12.2 Vergleiche für ausgewählte Basissysteme
12.3 Nachweise mit Abminderungsfaktoren (ESV)
12.4 Ersatzimperfektionsverfahren (EIV)
12.5 Berechnungen nach der Fließzonentheorie (FZT)
12.6 Neues Nachweisverfahren SIGMA+
12.7 Stäbe aus gewalzten I-Profilen
12.8 Stäbe aus geschweißten I-Profilen
12.9 Modifizierte Nachweisverfahren
13 STABILITÄTSNACHWEISE - VERSTÄNDNIS
13.1 Einleitung
13.2 Genaue Nachweisverfahren und Näherungen
13.3 Grundlegende Erkenntnisse für Basissysteme
13.4 Biegeknicken einer Stütze (Druckstab)
13.5 Biegedrillknicken eines Trägers
13.6 Biegedrillknicken eines Trägers mit Drucknormalkraft
13.7 Biegedrillknicken eines Zweifeldträgers
14 TRAGFÄHIGKEITSNACHWEISE FÜR KRANBAHNTRÄGER
14.1 Einleitung
14.2 Nachweise zur Tragfähigkeit und Stabilität
14.3 Durchführung der Berechnungen
14.4 Berechnungsbeispiele
14.5 Eigenspannungen in Kranbahnträgern
14.6 Nachweise nach der Fließzonentheorie (FZT)
14.7 Neues Nachweisverfahren SIGMA+
14.8 Modifizierte Ersatzimperfektionsverfahren
14.9 Modifizierte Ersatzstabverfahren
ANHANG: PROFILTABELLEN
Literatur
Sachverzeichnis
VERZEICHNIS DER BERECHNUNGSBEISPIELE
KAPITEL 2 - Querschnittswerte
Vier Beispiele zu den Stabilitätsfällen bei Stäben
Geschweißter I-Querschnitt und vergleichbares Walzprofil
Kastenquerschnitt
Einfach-symmetrischer I-Querschnitt
Zusammengesetzter Querschnitt aus einem HEB 300 und einem UPE 200
Querschnitt aus vielen Einzelteilen ¿ Fußgängerbrücke
Unsymmetrischer T-Querschnitt
Z-Querschnitt
Einfeldträger mit einfach-symmetrischem Querschnitt
KAPITEL 2 - Spannungsermittlung und Nachweise
Walzprofil IPE 240
Walzprofil HEM 600
Rechteckiges Hohlprofil
Hohlkastenträger
Winkelprofil als Träger
H-Bahn-Träger
Fußgängerbrücke
Profil UPE 180
KAPITEL 2 - Plastische Querschnittstragfähigkeit
Einfeldriger Deckenträger
Zweifeldträger
HEA 300 mit Standardbeanspruchungen
I-Querschnitt mit ungewöhnlichen Beanspruchungen
Rechteckiges Hohlprofil
Kastenquerschnitt
Kreisförmiges Hohlprofil
KAPITEL 2 - Stabilität und Theorie II. Ordnung
Einfeldträger IPE 330
Zweifeldträger IPE 400
Einfeldträger IPE 300 mit Druckkraft und Biegebeanspruchung
Eingespannte Rohrstütze
Stütze HEA 140 mit planmäßiger Biegung
Stütze IPE 300 und Erfassung von drei Stabilitätsfällen
Zweifeldrige Giebelwandeckstütze
Einfeldträger IPE 450 mit Kragarm
Zweigelenkrahmen
Einhüftiger Rahmen mit Pendelstütze
Fachwerkträger
KAPITEL 3 - Stabtheorie und Querschnittswerte
Einführungsbeispiel Einfeldträger
Beispiel zur Aufteilung in vier Beanspruchungsfälle und Ergebnisse für die
lineare Stabtheorie (finite Elemente)
Querschnitt für das Beispiel zur Anwendung der Methoden A und B
Wölbordinate für vier verschiedene Querschnitte
KAPITEL 5 Plastische Querschnittstragfähigkeit
Berechnungsbeispiel zur N-My-Interaktion
Berechnungsbeispiel zur N-Mz-Interaktion
Berechnungsbeispiel zur N-My-Mz-Interaktion
Walzprofil IPE 400, Schnittgrößen My, Mz und M¿
KAPITEL 6 - Stabilitätsnachweise für Bauteile
Biegeknicken einer Stütze
Biegedrillknicken eines Trägers
Bemessungshilfen (Diagramme und Tabellen)
Biegedrillknicken Dreifeldträger
Biegeknicken Druckstab mit Querbelastung
Einfeldträger IPE 300 mit Druckkraft und Biegemomentenbeanspruchung
KAPITEL 7 - Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen
Baustatische Systeme für drei Beispiele zur Schnittgrößenermittlung mit
Vergrößerungsfaktoren
Beispiel zur Anwendung des Weggrößenverfahrens
Nachweise zum Biegedrillknicken
Walzprofilträger
Träger mit einfach-symmetrischem I-Querschnitt
KAPITEL 8 und 10 - Geschraubte und geschweißte Verbindungen
Flachblechstoß zur Übertragung von N
Walzprofilstoß zur Übertragung von N
Trägerstoß für M, V und N
Gelenkiger Trägeranschluss mit Winkeln
Trägerstoß mit überstehenden Stirnplatten
Trägerstoß mit bündigen Stirnplatten
Geschraubte Rahmenecke mit Stirnplatte
Halsnähte eines I-Querschnitts
Halsnähte eines Kastenquerschnitts
Trägerstoß mit Stirnplatte
Zentrisch und exzentrisch beanspruchte Anschlüsse mit Doppelkehlnähten
KAPITEL 11 - Statische Berechnungen für Stahlbauten
Werkstattgebäude mit Pultdach (21 Abschnitte mit Nachweisen für Bauteile und Verbindungen)
Lagerhalle mit Zweigelenkrahmen (12 Abschnitte mit Nachweisen für Bauteile und Verbindungen)
Berechnungsbeispiele in den Kapiteln 12, 13 und 14
KAPITEL 12 - Tragfähigkeit und Stabilität - Nachweisverfahren
Drei Basisbeispiele für Vergleichsrechnungen zur Stabilität (Walzprofile)
Ergebnisse für die Basisbeispiele (Stütze, Träger und Träger mit N)
Berechnungsbeispiel Kranbahnträger (Fließzonentheorie)
Berechnungsbeispiel Druckstab (Stütze)
Berechnungsbeispiele mit Tragfähigkeitsvergleichen (Verfahren SIGMA+)
Verfahren SIGMA+ mit Fließzonen ? Basisbeispiel Träger
Berechnungsbeispiel geschweißte Stütze
Berechnungsbeispiel geschweißter Träger
Berechnungsbeispiel geschweißter Träger mit ungleichen Gurten
KAPITEL 13 - Tragfähigkeit und Stabilität Verständnis
Biegeknicken einer Stütze (Druckstab HEA 200)
Biegedrillknicken eines Trägers (HEA 400)
Biegedrillknicken eines Trägers mit Drucknormalkraft ( IPE 300)
Biegedrillknicken eines Zweifeldträgers (IPE 400)
KAPITEL 14 - Tragfähigkeitsnachweise für Kranbahnträger
Kranbahnträger HEA 400 (Einfeldträger, L = 7 m)
Kranbahnträger HEB 300 (Zweifeldträger, L je 6 m)
Kranbahnträger mit Dreiblechquerschnitt (L = 10 m)
Kranbahnträger mit Dreiblechquerschnitt (L = 14 m)
Kranbahnträger HL 1100 B mit Winkeln 250x18 (Einfeldträger, L = 16 m)
Kranbahnträger IPE 600 mit Winkeln 100x10 (Zweifeldträger, L je 7 m)