Stahlhochbau

Manfred A. Hirt, Bauingenieurstudium ETH Zürich. Praxis bei Basler&Hofmann Zürich. Promotion Lehigh University USA. Praxis bei HNTB in New York City. 1993 -2007 Professor für Stahlbau an der EPF Lausanne sowie Direktor des ICOM. Seit 1972 Mitglied der Internationalen Vereinigung für Brücken und Hochbau IVHB, 2005 - 2007 Präsident IVBH. Ehem. Vorsitzender der EKS TK6 Ermüdung. 2006 EKS Preis Charles Massonnet. Michel Crisinel, Bauingenieurstudium EPF Lausanne, Praxis in einem Ingenieurbüro in Neuenburg, 1976 Abteilungsleiter des Stahlbauinstituts ICOM der EPF Lausanne, ehem. Vorsitzender der EKS TK11 Verbundbauten. Alain Nussbaumer, Bauingenieurstudium EPF Lausanne. Promotion Lehigh University USA. Ingénieur CTICM in Paris. Titularprofessor am Stahlbauinstitut der EPFL, seit 2016 am Resilient Steel Structures Laboratory ReSSLab der EPFL. 1998-2005 Vorsitzender der EKS TK6 Ermüdung. Mitglied verschiedener Arbeitsgruppen der CEN/TC250/SC3 sowie der SIA Kommissionen 261 Einwirkungen auf Tragwerke und 263 Stahlbau.

• Über Die Autoren xiiiVorwort xvBezeichnungen xvii1 Einleitung 11.1 Grundlagen, Hochbau, Brückenbau 11.2 Aufbau und Inhalt 11.3 Dokumente und Referenzen 21.3.1 Normen und Empfehlungen 21.3.2 Andere Referenzen 41.4 Konventionen 61.4.1 Terminologie und Typologie 61.4.2 Achsen 61.4.3 Verständigung und Vorzeichen 71.4.4 Einheiten 71.5 Kurzer historischer Abriss des Stahlhochbaues 71.5.1 18. und 19. Jahrhundert 71.5.2 Erste Hälfte des 20. Jahrhunderts 111.5.3 Zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts 141.6 Literaturverzeichnis 202 Entwurf und Stabilisierung von Hallen und Geschossbauten 212.1 Einleitung 212.2 Aus Ebenen gebildete Tragstrukturen 212.2.1 Form von Strukturen 212.2.2 Kraftverlauf und Zerlegung der Struktur 232.2.3 Rahmen aus Doppel-T-Profilen 252.2.4 Fachwerkbinder 322.2.5 Andere Binderformen 332.2.6 Rahmenstützen 342.3 Stabilisierung von Hallen 372.3.1 Windverbandsysteme 372.3.2 Abtragung der Horizontalkräfte 402.3.3 Begrenzung der Deformationen 412.3.4 Stabilisierung der Tragelemente 442.3.5 Stabilisierungselemente 462.3.6 Windverbände in geneigten Dächern 502.4 Shedkonstruktionen 522.4.1 Von der Haupttragstruktur unabhängige Shedkonstruktionen 532.4.2 In der Tragstruktur integrierte Shedkonstruktionen 542.4.3 Stabilisierung von Shedhallen 552.5 Typische Tragstrukturen von Geschossbauten 592.5.1 Gelenkige Strukturen 592.5.2 Tragstrukturen mit zentralem Kern 602.5.3 Konstruktionen mit steifen Rahmen 642.5.4 Strukturen mit rohrförmigem Grundriss 682.5.5 Anordnung vertikaler Tragelemente 702.5.6 Windverbände 722.5.7 Systeme von Balkenlagen 742.6 Räumliche Strukturen 772.6.1 Trägerroste 782.6.2 Raumfachwerke 782.6.3 Gekrümmte Oberflächen 812.6.4 Faltwerke 842.7 Sonderkonstruktionen 852.7.1 Hängekonstruktionen 852.7.2 Gespannte Konstruktionen 862.7.3 Membranstrukturen 882.8 Rechenbeispiel 892.8.1 Tragsystem einer Industriehalle 892.8.2 Einwirkungen und Reaktionen auf die Industriehalle 922.9 Literaturverzeichnis 96A2 Anhang 97A2.1 Empirische Regeln für die Vordimensionierung 973 Pfetten und Fassaden-Unterkonstruktionen 993.1 Einleitung 993.2 Pfetten 993.2.1 Funktion der Pfetten 993.2.2 Einwirkungen und Gefährdungsbilder 1003.2.3 Statische Systeme 1023.2.4 Berechnung der Auswirkungen und Deformationen 1043.2.5 Querschnittswiderstände 1053.2.6 Tragsicherheit 1073.2.7 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 1133.3 Fassaden-Unterkonstruktionen 1133.3.1 Funktion der Fassaden-Unterkonstruktionen 1133.3.2 Zu betrachtende Lasten 1153.3.3 Statische Systeme 1173.3.4 Nachweis der Tragsicherheit 1173.3.5 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 1193.4 Rechenbeispiele 1193.4.1 Bemessung einer Pfette 1193.4.2 Bemessung eines Riegels 1243.4.3 Bemessung eines Kassettenprofils 1293.5 Literaturverzeichnis 1314 Blechverbunddecken 1334.1 Einleitung 1334.1.1 Profilbleche 1344.1.2 Verbindung zwischen Blech und Beton 1344.1.3 Zu berücksichtigende Einwirkungen 1364.2 Bemessung des Profilbleches 1374.2.1 Berechnung der Auswirkungen 1374.2.2 Widerstand und Steifigkeit der Querschnitte 1384.2.3 Nachweise der Profilbleche 1384.3 Bemessung der Blechverbunddecke 1404.3.1 Berechnung der Auswirkungen 1404.3.2 Querschnittswiderstände 1414.3.3 Nachweis der Tragsicherheit 1494.3.4 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 1514.4 Rechenbeispiel: Bemessung einer Blechverbunddecke 1554.5 Literaturverzeichnis 1635 Haupt- und Deckenträger 1655.1 Einführung 1655.2 Verbindungen 1655.2.1 Gelenkige Verbindungen 1665.2.2 Biegesteife Verbindungen 1685.3 Träger aus Walzprofilen und Vollwandträger 1705.3.1 Zu berücksichtigende Einwirkungen 1705.3.2 Statische Systeme und Berechnung der Auswirkungen 1705.3.3 Wirkungsweise einer Verbindung mit teilweiser Einspannung 1715.3.4 Einleitung konzentrierter Kräfte 1735.3.5 Nachweis der Tragsicherheit 1775.3.6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 1815.4 Träger mit Stegöffnungen 1845.4.1 Querkraftwiderstand 1855.4.2 Biegewiderstand 1875.4.3 Verstärkungen 1885.4.4 Berechnung der Durchbiegungen 1885.5 Stahl-Beton-Verbundträger 1895.5.1 Einführung 1895.5.2 Querschnittswiderstand 1915.5.3 Tragverhalten von Verbundträgern 1925.5.4 Ermittlung der Auswirkungen 1975.5.5 Verbindung Stahl-Beton 2025.5.6 Widerstand der Verbindungsmittel 2115.5.7 Abscheren längs in der Betondecke 2145.5.8 Nachweis der Tragsicherheit 2175.5.9 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 2215.5.10 Methode zur Bemessung eines Verbundträgers mit halbsteifen Knoten 2275.6 Deckenschwingungen 2315.6.1 Menschliche Wahrnehmung 2325.6.2 Schwingungsfrequenz 2335.6.3 Maximale Beschleunigung 2345.6.4 Dämpfung 2355.6.5 Nachweise 2355.7 Rechenbeispiele 2365.7.1 Bemessung der Deckenträger 2365.7.2 Bemessung eines Unterzuges als einfachen Balken 2445.7.3 Bemessung eines Unterzuges als Dreifeldträger 2525.7.4 Rechenbeispiel eines Unterzuges mit halbsteifen Knoten 2645.7.5 Nachweis der Schwingung eines Bodens 2675.8 Literaturverzeichnis 2706 Statik der Hallenrahmen 2716.1 Einführung 2716.2 Strukturelles Verhalten eines Rahmens 2726.2.1 Einfluss der Steifigkeit der Elemente 2726.2.2 Grundlegende Zustände eines Rahmens 2736.2.3 Imperfektionen 2756.2.4 Einflüsse der Nichtlinearität 2796.2.5 Klassifizierung von Rahmen 2816.3 Statik von Rahmen 2856.3.1 Einwirkungen und Gefährdungsbilder 2856.3.2 Bemessungsmethoden 2866.3.3 Elastische Methode 2896.3.4 Plastische Methode 2906.3.5 Wahl einer Bemessungsmethode 2996.4 Elastische Stabilität von Rahmen 3006.4.1 Einführung 3006.4.2 Wiederholung der Knicktheorie 3016.4.3 Idealer Rahmen mit Knotenlasten 3036.4.4 Idealer Rahmen ohne Knotenlasten 3056.4.5 Bestimmung der Knicklängen 3076.4.6 Wirkung von Dachverbänden 3116.4.7 Einfluss der geometrischen Imperfektionen 3176.5 Bemessungsvorgang 3176.5.1 Vordimensionierung 3176.5.2 Methoden zur Bestimmung der Auswirkungen 3186.5.3 Berechnung der Auswirkungen erster Ordnung 3206.5.4 Berechnung der Auswirkungen zweiter Ordnung 3206.5.5 Nachweis der Tragsicherheit 3246.5.6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 3256.6 Statik und Knicklängen von Geschossrahmen 3266.6.1 Globales System 3266.6.2 Aneinanderreihung von Tragelementen 3266.6.3 Knicklängen von Geschossrahmen 3276.7 Rechenbeispiel zur Bemessung eines Rahmens 3316.7.1 Randbedingungen des Rahmens 3316.7.2 Berechnung der Auswirkungen 3366.8 Literaturverzeichnis 3407 Rahmenelemente 3437.1 Einführung 3437.2 Riegel aus Doppel-T-Profilen 3447.2.1 Typen von Riegeln 3447.2.2 Tragsicherheit 3447.2.3 Gebrauchstauglichkeit 3507.3 Fachwerkbinder 3517.3.1 Typen von Fachwerkbindern 3517.3.2 Innere Kräfte 3527.3.3 Tragsicherheit 3597.3.4 Gebrauchstauglichkeit 3667.3.5 Nachweis der Knoten 3687.4 Stützen von Hallenrahmen 3747.4.1 Stützen mit konstantem Querschnitt 3747.4.2 Zusammengesetzte Stützen 3797.4.3 Stützen mit variablem Querschnitt 3857.5 Rahmenecken 3917.5.1 Grundsätze 3917.5.2 Gelenkige Rahmenecken 3937.5.3 Biegesteife Rahmenecken 3947.6 Stützenfüsse 4027.6.1 Grundlagen 4027.6.2 Abtragung der Kräfte in den Beton 4047.6.3 Gelenkige Stützenfüsse 4097.6.4 Eingespannte Stützenfüsse 4107.7 Rahmen mit halbsteifen Knoten 4167.7.1 Verhalten der Knoten 4167.7.2 Modellierung des Knotens 4187.7.3 Klassifikation der Knoten 4217.7.4 StatischeBerechnungvonRahmenmithalbsteifenKnoten 4227.8 Rechenbeispiele 4237.8.1 Nachweis eines Binders 4237.8.2 Nachweis einer Stütze 4307.8.3 Nachweis einer Rahmenecke 4357.8.4 Nachweis eines gelenkigen Stützenfusses mit Zentrierleiste 4417.8.5 Nachweis einer eingespannten Stütze 4437.9 Literaturverzeichnis 4468 Windverbände 4478.1 Einleitung 4478.2 Windverbandsysteme 4488.2.1 Einwirkungen und statische Systeme 4488.2.2 Kraftfluss der Horizontalkräfte 4498.3 Fachwerkverbände 4568.3.1 Ebene Fachwerke 4568.3.2 Nicht in einer Ebene liegende Fachwerke 4598.3.3 Exzentrische Stabanschlüsse 4608.3.4 Temperatureinwirkung 4618.3.5 Äquivalentes Trägheitsmoment 4628.4 Windaussteifung mit Profilblechen 4638.4.1 Scheibenwirkung 4638.4.2 Scheibenelemente 4668.4.3 Scheibenwirkung ohne Interaktion mit den Rahmen 4728.4.4 Scheibenwirkung mit Interaktion mit den Rahmen 4758.4.5 Stabilisierung der Pfetten 4798.5 Rechenbeispiele 4828.5.1 Bemessung eines Dachlängsverbandes mit Andreaskreuzen 4828.5.2 Bemessung eines Dachverbandes mittels Profilblechen 4888.6 Literaturverzeichnis 494A8 Anhänge 494A8.1 Koeffizient α zur Berücksichtigung der Wirkung der Zwischenpfetten 494A8.2 Koeffizient β zur Berücksichtigung der Anzahl Befestigungen Blech-Pfette auf der Baubreite einer Blechtafel 495A8.3 Konstante K zur Berücksichtigung der Befestigungsart des Bleches 4969 Kranbahnträger für Laufkrane 4999.1 Einleitung 4999.1.1 Krananlagen 4999.1.2 Laufkrane 5009.1.3 Klassifikation von Laufkranen 5039.2 Konstruktionsdetails und Toleranzen 5049.2.1 Kranschienen 5049.2.2 Trägerstösse 5069.2.3 Toleranzen 5079.3 Kraftverläufe 5099.3.1 Vertikallasten 5099.3.2 Horizontale Lasten quer 5129.3.3 Horizontalkräfte längs 5139.4 Gebrauchstauglichkeitsnachweis der Kranbahnträger 5149.4.1 Berechnung der Verformungen des Kranbahnträgers 5159.4.2 Richtwerte für Deformationen und Nachweise 5169.5 Tragsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern 5179.5.1 Spannungen im Kranbahnträger 5179.5.2 Mitwirkung der Kranschiene 5209.5.3 Berechnung der Schienenbefestigung 5209.5.4 Wirkung der konzentrierten Lasten 5229.6 Ermüdungssicherheit 5259.6.1 Nachweisprinzip 5259.6.2 Berechnung der Auswirkungen und Spannungen 5269.6.3 Ermüdungswiderstand 5279.7 Rechenbeispiel eines Kranbahnträgers 5299.7.1 Vordimensionierung 5319.7.2 Nachweis der Tragsicherheit 5329.7.3 Ermüdungsnachweis 5379.7.4 Bemessung der Schienenbefestigung 5409.7.5 Krafteinleitungen 5419.8 Literaturverzeichnis 544Stichwortverzeichnis 545