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Stahlbau-Kalender 2017 - Schwerpunkte - Dauerhaftigkeit, Ingenieurtragwerke

Ulrike Kuhlmann

 

Verlag Ernst & Sohn, 2017

ISBN 9783433607664 , 852 Seiten

Format PDF

Kopierschutz DRM

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133,99 EUR

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Cover

1

Titelseite

3

Copyrightseite

4

Vorwort

5

Inhaltsübersicht

9

Verzeichnis der Autoren und Herausgeber

11

1. Stahlbaunormen DIN EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen

13

Inhaltsverzeichnis

14

Anmerkung zum Abdruck von DIN EN 1993-1-8

17

DIN EN 1993-1-8 Eurocode 3 : Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8 : Bemessung von Anschlüssen

17

Nationales Vorwort

17

Hintergrund des Eurocode-Programms

17

Status und Gültigkeitsbereich der Eurocodes

18

Nationale Fassungen der Eurocodes

18

Verbindung zwischen den Eurocodes und den harmonisierten Technischen Spezifikationen für Bauprodukte (EN und ETAZ)

19

Nationaler Anhang zu EN 1993-1-8

19

1. Allgemeines

19

1.1 Anwendungsbereich

19

1.2 Normative Verweisungen

19

1.2.1 Bezugsnormengruppe 1: Schweißgeeignete Baustähle

19

1.2.2 Bezugsnormengruppe 2: Toleranzen, Maße und technische Lieferbedingungen

20

1.2.3 Bezugsnormengruppe 3: Hohlprofile

20

1.2.4 Bezugsnormengruppe 4: Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben

20

1.2.5 Bezugsnormengruppe 5: Schweißzusatzmittel und Schweißen

21

1.2.6 Bezugsnormengruppe 6: Niete

21

1.2.7 Bezugsnormengruppe 7: Bauausführung von Stahlbauten

21

1.3 Unterscheidung nach Grundsätzen und Anwendungsregeln

21

1.4 Begriffe

21

1.4.1 Grundkomponente (eines Anschlusses)

21

1.4.2 Verbindung

21

1.4.3 angeschlossenes Bauteil

21

1.4.4 Anschluss

22

1.4.5 Anschlusskonfiguration

22

1.4.6 Rotationskapazität

22

1.4.7 Rotationssteifigkeit

22

1.4.8 Kennwerte (eines Anschlusses)

22

1.4.9 ebener Anschluss

22

1.5 Formelzeichen

23

2. Grundlagen der Tragwerksplanung

26

2.1 Annahmen

26

2.2 Allgemeine Anforderungen

26

2.3 Schnittgrößen

27

2.4 Beanspruchbarkeit von Verbindungen

27

2.5 Annahmen für die Berechnung

27

2.6 Schubbeanspruchte Anschlüsse mit Stoßbelastung, Belastung mit Schwingungen oder mit Lastumkehr

27

2.7 Exzentrizitäten in Knotenpunkten

27

3. Schrauben-, Niet- und Bolzenverbindungen

28

3.1 Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben

28

3.1.1 Allgemeines

28

3.1.2 Vorgespannte Schrauben

29

3.2 Niete

29

3.3 Ankerschrauben

29

3.4 Kategorien von Schraubenverbindungen

29

3.4.1 Scherverbindungen

29

3.4.2 Zugverbindungen

31

3.5 Rand- und Lochabstände für Schrauben und Niete

31

3.6 Tragfähigkeiten einzelner Verbindungsmittel

33

3.6.1 Schrauben und Niete

33

3.6.2 Injektionsschrauben

37

3.7 Gruppen von Verbindungsmitteln

38

3.8 Lange Anschlüsse

39

3.9 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten 8.8 oder 10.9 Schrauben

39

3.9.1 Gleitwiderstand

39

3.9.2 Kombinierte Scher- und Zugbeanspruchung

39

3.9.3 Hybridverbindungen

40

3.10 Lochabminderungen

40

3.10.1 Allgemeines

40

3.10.2 Blockversagen von Schraubengruppen

40

3.10.3 Einseitig angeschlossene Winkel und andere unsymmetrisch angeschlossene Bauteile unter Zugbelastung

41

3.10.4 Anschlusswinkel für indirekten Anschluss

41

3.11 Abstützkräfte

42

3.12 Kräfteverteilung auf Verbindungsmittel im Grenzzustand der Tragfähigkeit

42

3.13 Bolzenverbindungen

42

3.13.1 Allgemeines

42

3.13.2 Bemessung der Bolzen

42

4. Schweißverbindungen

44

4.1 Allgemeines

44

4.2 Schweißzusätze

44

4.3 Geometrie und Abmessungen

45

4.3.1 Schweißnahtarten

45

4.3.2 Kehlnähte

45

4.3.3 Schlitznähte

46

4.3.4 Stumpfnähte

46

4.3.5 Lochschweißungen

46

4.3.6 Hohlkehlnähte

46

4.4 Schweißen mit Futterblechen

46

4.5 Beanspruchbarkeit von Kehlnähten

46

4.5.1 Schweißnahtlänge

46

4.5.2 Wirksame Nahtdicke

47

4.5.3 Tragfähigkeit von Kehlnähten

48

4.6 Tragfähigkeit von Schlitznähten

48

4.7 Tragfähigkeit von Stumpfnähten

50

4.7.1 Durchgeschweißte Stumpfnähte

50

4.7.2 Nicht durchgeschweißte Stumpfnähte

50

4.7.3 T-Stöße

50

4.8 Tragfähigkeit von Lochschweißungen

50

4.9 Verteilung der Kräfte

50

4.10 Steifenlose Anschlüsse an Flansche

51

4.11 Lange Anschlüsse

51

4.12 Exzentrisch belastete einseitige Kehlnähte oder einseitige nicht durchgeschweißte Stumpfnähte

52

4.13 Einschenkliger Anschluss von Winkelprofilen

52

4.14 Schweißen in kaltverformten Bereichen

52

5. Tragwerksberechnung, Klassifizierung und statische Modelle

53

5.1 Tragwerksberechnung

53

5.1.1 Allgemeines

53

5.1.2 Elastische Tragwerksberechnung

53

5.1.3 Starr-plastische Tragwerksberechnung

55

5.1.4 Elastisch-plastische Tragwerksberechnung

56

5.1.5 Berechnung von Fachwerkträgern

56

5.2 Klassifizierung von Anschlüssen

57

5.2.1 Allgemeines

57

5.2.2 Klassifizierung nach der Steifigkeit

57

5.2.3 Klassifizierung nach der Tragfähigkeit

59

5.3 Statisches Modell für Träger-Stützenanschlüsse

60

6. Anschlüsse mit H- oder I-Querschnitten

63

6.1 Allgemeines

63

6.1.1 Geltungsbereich

63

6.1.2 Kenngrößen

63

6.1.3 Grundkomponenten eines Anschlusses

63

6.2 Tragfähigkeit

64

6.2.1 Schnittgrößen

64

6.2.2 Querkräfte

68

6.2.3 Biegemomente

68

6.2.4 Äquivalenter T-Stummel mit Zugbeanspruchung

69

6.2.5 Äquivalenter T-Stummel mit Druckbeanspruchung

74

6.2.6 Tragfähigkeit der Grundkomponenten

75

6.2.7 Biegetragfähigkeit von Träger-Stützenanschlüssen und Stößen

86

6.2.8 Tragfähigkeit von Stützenfüßen mit Fußplatten

90

6.3 Rotationssteifigkeit

91

6.3.1 Grundmodell

91

6.3.2 Steifigkeitskoeffizienten für die Grundkomponenten eines Anschlusses

96

6.3.3 Stirnblechanschlüsse mit zwei oder mehr Schraubenreihen mit Zugbeanspruchung

96

6.3.4 Stützenfüße

97

6.4 Rotationskapazität

98

6.4.1 Allgemeines

98

6.4.2 Geschraubte Anschlüsse

98

6.4.3 Geschweißte Anschlüsse

98

7. Anschlüsse mit Hohlprofilen

98

7.1 Allgemeines

98

7.1.1 Geltungsbereich

98

7.1.2 Anwendungsbereich

99

7.2 Berechnung und Bemessung

101

7.2.1 Allgemeines

101

7.2.2 Versagensformen von Anschlüssen mit Hohlprofilen

101

7.3 Schweißnähte

102

7.3.1 Tragfähigkeit

102

7.4 Geschweißte Anschlüsse von KHP-Bauteilen

105

7.4.1 Allgemeines

105

7.4.2 Ebene Anschlüsse

105

7.4.3 Räumliche Anschlüsse

111

7.5 Geschweißte Anschlüsse von KHP- oder RHP-Streben an RHP-Gurtstäbe

111

7.5.1 Allgemeines

111

7.5.2 Ebene Anschlüsse

112

7.5.3 Räumliche Anschlüsse

120

7.6 Geschweißte Anschlüsse von KHP- oder RHP-Streben an I- oder H-Profil Gurtstäbe

120

7.7 Geschweißte Anschlüsse von KHP- oder RHP-Streben an U-Profil Gurtstäbe

124

Anhang NA.A (normativ )

129

Ergänzende Vorspannverfahren zu DIN EN 1090-2

129

Anhang NA.B (normativ)

131

Gussteile, Schmiedeteile und Bauteile aus Vergütungsstählen

131

Literatur zu den Kommentaren

135

2. Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB), Normen und Zulassungen im Stahlbau

137

Inhaltsverzeichnis

138

1. Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB)

139

2. Normen und Richtlinien für den Stahlbau

140

3. Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik DIBt (Stand: Oktober 2016)

146

3.1 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen

146

3.1.1 Verzeichnis Sachgebiet Verbundbau

146

3.1.2 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau – Werkstoffe

148

3.1.3 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau und Metallbauarten

152

3.1.4 Verzeichnis Sachgebiet Gerüste

176

3.2 Europäische Technische Zulassungen

184

3.3 Europäische Technische Bewertungen

196

3. Europäische Regeln für Bauprodukteund Umsetzung in Deutschland – das neue bauaufsichtliche Konzept

197

Inhaltsverzeichnis

198

1. Einleitung

199

2. Die neuen Bauproduktvorschriften der Musterbauordnung

199

2.1 Das den Anpassungen zugrunde liegende Regelungskonzept

199

2.1.1 Herstellung der Europarechtskonformität

199

2.1.2 Gewährleistung der Bauwerkssicherheit

200

2.1.3 Ausschöpfung der in der BauPVO vorgesehenen nationalen Regelungsvorbehalte

200

2.2 Die Umsetzung der Änderungen

200

2.2.1 Schaffung einer klareren Differenzierung zwischen Bauwerks- und Bauproduktregelungen

200

2.2.2 § 3 MBO – die baupolizeiliche Generalklausel

201

2.2.3 Die neue Regelung für die Bauarten

201

2.2.4 § 16b ff MBO: Die neuen Produktvorschriften

201

2.2.4.1 Die Struktur der neuen Produktvorschriften

201

2.2.4.2 § 16c MBO: Die Regelung zur Verwendbarmachung CE-gekennzeichneter Bauprodukte

202

2.2.4.3 Die Regelungen für die Verwendung nicht CE-gekennzeichneter Bauprodukte

203

2.2.5 Rechtsgrundlagen für das Tätigwerden der Bauaufsichtsbehörden

204

2.2.6 Die Ermächtigungsgrundlage des § 85a MBO

204

2.2.7 Übergangsvorschrift

205

3. Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen

205

3.1 Grundsätzliche Anmerkungen zum Inhalt

205

3.1.1 Allgemeine Anmerkungen

205

3.1.2 Fehlende Produkteigenschaften, Abgrenzung der Bauart zum Bauprodukt

205

3.2 Struktur und Aufbau der VV TB

207

3.2.1 Allgemeines

207

3.2.2 Inhalt und Struktur von Teil A

208

3.2.3 Inhalt und Struktur von Teil B

211

3.2.4 Zum Inhalt von Teil C

211

3.2.5 Zum Inhalt von Teil D

212

4. Übergangsregelung, Verantwortung der am Bau Beteiligten

212

4.1 Regelung nach dem 16. Oktober 2015

212

4.1.1 Übergang zum neuen bauaufsichtlichen Konzept

212

4.1.2 Vollzugshinweise der obersten Bauaufsichtsbehörden

213

4.1.3 Abschluss des Notifizierungsverfahrens

213

5. Zusammenfassung

214

6. Literatur

214

4. Zähigkeitsbasierte Stahlsortenwahl nach DIN EN 1993 – Stand der Normung und neue Entwicklungen

215

Inhaltsverzeichnis

216

1. Einleitung

217

2. Zähigkeitsverhalten ferritischer Stähle

218

2.1 Materialzähigkeit

218

2.2 Versagensmechanismen

220

2.3 Temperaturabhängigkeit des Bruchverhaltens

221

2.4 Bruchmechanische Methoden

224

2.5 Schädigungsmechanische Methoden

226

2.5.1 Allgemeines

226

2.5.2 Gurson-Tvergaard-Needleman-Modell

227

2.5.3 Johnson-Cook-Modell

227

2.5.4 Bai-Wierzbicki-Modell

228

3. Tieflagenorientierte Regelungen in DIN EN 1993

229

3.1 Stahlsortenauswahl gemäß DIN EN 1993-1-10

229

3.1.1 Allgemeines

229

3.1.2 Änderungen und Neuerungen im Teil 1-10

230

3.2 Ergänzende Regeln für den Hochbau

240

3.3 Ergänzende Regeln für Hohlprofile

240

4. Hochlagenorientierte Regelungen in DIN EN 1993

241

4.1 Einleitung

241

4.2 Duktilitätsanforderungen gemäß DIN EN 1993

241

4.3 Aufschweißbiegeversuch nach SEP 1390

244

4.4 Äquivalentes AUBI-Ersatzkriterium

245

5. Neue Entwicklungen

247

5.1 Sprödbruch bei Bauteilen mit komplexer geometrischer Struktur

247

5.1.1 Einleitung

247

5.1.2 Beispiel aus einem Eisenbahnbrückenbauwerk

248

5.1.3 Wesentliche Randbedingungen

248

5.1.4 Bruchmechanische Annahmen für den vorliegenden Fall

248

5.1.5 Ermittlung der erforderlichen Mindestzähigkeit

249

5.1.6 Schlussfolgerung

250

5.2 Weitere Überlegungen zum Sprödbruch für den Hochbau

250

5.2.1 Allgemeines

250

5.2.2 Alternatives Sprödbruchkonzept für den Hochbau

251

5.2.3 Fazit

251

5.3 Optimierte Festigkeitskriterien für den Einsatz höherfester Stähle

252

5.3.1 Bemessungskonzept nach DIN EN 1993

252

5.3.2 Einfluss der Hochlageneigenschaften auf die Bauteilfestigkeit

253

5.3.3 Schädigungsmechanisch geführte Bemessung von Baukonstruktionen

255

5.3.3.1 Allgemeines

255

5.3.3.2 Beispiel: Berstdruckvorhersage bei unbefeuerten Druckbehältern

256

5.3.3.3 Beispiel: Traglastvorhersage für Stahlbauteile und -details (hier: gelochter oder gerissener Zugstab)

258

5.4 Weiterentwicklung und Verbesserung des AUBI-Ersatzkriteriums

261

5.4.1 Einleitung

261

5.4.2 Hybrides Schädigungsmodell

263

5.4.3 Ausblick

267

5.5 Hochlagenmodell zur Stahlgütewahl für die plastische Bemessung

268

5.5.1 Einleitung

268

5.5.2 Prinzipien des Hochlagenmodells

268

5.5.3 Globale Anforderungen aus globalen Verformungsgrößen

270

5.5.4 Zur numerischen Umsetzung

271

5.5.5 Bruchmechanischer Ansatz über J

272

5.5.6 Schädigungsmechanischer Ansatz

273

5.5.7 Konsequenzen für die Stahlgütewahl gemäß [45, 99]

275

5.5.8 Ausblick

278

6. Zusammenfassung und Ausblick

278

7. Literatur

278

5. Moderne bildgebende Ultraschall-Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißnähten im Stahlbau

283

Inhaltsverzeichnis

284

1. Einführung

285

2. Ultraschallprüfung im Kontext der zerstörungsfreien Prüfverfahren

285

2.1 Schweißnähte

285

2.2 Verfahrensüberblick

285

2.3 Ultraschallprüfung

286

3. Grundlagen der Ultraschallprüfung

287

3.1 Ultraschall als Wellenerscheinung

287

3.1.1 Schallwellen

287

3.1.2 Wellenarten

288

3.2 Ultraschallausbreitung

289

3.2.1 Allgemeines

289

3.2.2 Ausbreitungsgeschwindigkeit

289

3.2.3 Akustische Impedanz

290

3.2.4 Reflexion und Transmission an Grenzschichten

290

3.2.5 Reflexion und Brechung

291

3.2.6 Modenkonversion

292

3.2.7 Interferenz, Beugung und Streuung

293

3.2.8 Schallschwächung

293

3.3 Ultraschallerzeugung und -detektion

294

3.3.1 Erzeugung von Ultraschall

294

3.3.2 Schallwandler und ihr Schallfeld

294

3.4 Fehlstellenerkennung

295

3.4.1 Echohöhen

295

3.4.2 Vorgehen bei der klassischen Schweißnahtprüfung

296

3.5 Verfahrensüberblick

296

3.5.1 A-Bilder

296

3.5.2 B-Bilder

297

3.5.3 C-Bilder

297

3.5.4 D-Bilder

297

3.5.5 E-Bilder

297

3.5.6 S-Bilder

297

3.5.7 Fehlstellenbewertung aus A-Bildern

297

3.6 Beispiele für die Bildgebung

298

4. ToFD-Prüfung

301

4.1 Funktionsweise

301

4.2 Nachweisbare Fehler in Schweißnähten

303

4.3 Normgerechtes Prüfen

303

4.4 Anwendungsbeispiele

304

4.4.1 Beispiele fehlerhafter ToFD-Bilder

305

4.4.2 Ungänzendetektion mit ToFD

307

5. Prüfung mit Phased-Array

309

5.1 Funktionsweise

309

5.2 Normgerechtes Prüfen

310

6. Verfahrensvergleich

314

6.1 Röntgenprüfung der Schweißnaht

314

6.2 Konventionelle Ultraschallprüfung der Schweißnaht

314

6.3 ToFD-Prüfung der Schweißnaht

316

6.4 Phased-Array-Prüfung der Schweißnaht

316

6.5 Zusammenfassung

317

7. Luftgekoppelte Ultraschallprüfung

318

7.1 Besonderheiten und Grenzen

318

7.1.1 Die Herausforderung des Impedanzsprungs

318

7.1.2 Messprinzipien

319

7.1.3 Detektion von Fehlstellen

320

7.2 Anwendungsbeispiel: Prüfung einer Stoßschweißnaht

320

8. Literatur

323

6. Industriehallen aus Stahl

325

Inhaltsverzeichnis

326

1. Einleitung

327

2. Einteilung der Hallen

327

2.1 Landwirtschaftliche Hallen und Hallen für Kleinbetriebe (Spannweiten bis 20 m,Traufhöhen bis ca. 5 m)

327

2.2 Hallen für Industriebetriebe (Spannweiten 15 m bis 30 m, Traufhöhen bis 7 m)

328

2.3 Lager- und Logistikhallen

328

2.4 Hochregallager

330

2.5 Mehrschiffige Hallen

331

3. Einwirkende Lasten bei Hallen

331

3.1 Eigengewicht

331

3.2 Schneelasten

331

3.3 Windlasten

331

3.4 Lasten aus Erdbeben

332

3.5 Lasten aus Photovoltaik-Anlagen

332

3.5.1 Lasten aus PV-Anlagen auf geneigten Dächern

332

3.5.2 Lasten aus PV-Anlagen auf Flachdächernmit oder ohne Begrünung (aufgeständerte Systeme)

332

3.6 Lasten aus Gebäudetechnik

333

4. Statische Systeme und Bauweisen?Aussteifung

333

4.1 Allgemeines

333

4.2 Grundlagen der Berechnung

333

4.3 Hallen mit Rahmen und Verbänden

334

4.4 Hallen mit Pendelstützen

335

4.5 Mehrschiffige Systeme

335

4.6 Hallen mit eingespannten Stützen

336

4.7 Aussteifung über Schubfelder

336

4.8 Pfettenlose Hallen

337

5. Dach- und Wandverkleidungen

337

5.1 Allgemeines

337

5.2 Unterkonstruktionen

337

5.2.1 Allgemeines

337

5.2.2 Pfetten

338

5.2.3 Wandriegel

339

5.3 Trapezblech-Verkleidungen

339

5.4 Sandwich-Verkleidungen

340

5.5 Fassaden aus Stahlblech-Kassetten mit Außenschale

341

6. Brandschutz

341

6.1 Allgemeines

341

6.2 Brandschutzbeschichtungssysteme (Dämmschichtbildner)

343

6.3 Verkleidungen

344

6.4 Sprinkler

344

7. Gründung

344

7.1 Gründung mit Streifen- und Einzelfundamenten

344

7.2 Gründung auf elastischer Bodenplatte

345

7.3 Köcherfundamente

345

8. Konstruktionsdetails und Hinweise zur Berechnung

346

8.1 Stützenfüße und Verankerungen

346

8.1.1 Gelenkige Fußpunkte mit geringen Horizontallasten

346

8.1.2 Gelenkige Fußpunkte mit großen Horizontallasten

347

8.1.3 Eingespannte Fußpunkte

349

8.2 Rahmenecken

349

8.3 Verbände

351

9. Arbeitshilfe „Musterstatik“ von bauforumstahl

352

9.1 Beweggründe

352

9.2 Konstruktive Merkmale und Anwendungshinweise

352

9.3 Bisherige Nutzer und Fazit

352

10. Literatur

353

7. Bemessung von Kranbahnen nach DIN EN 1993-6

355

Inhaltsverzeichnis

356

1. Einleitung

359

1.1 Vorbemerkung

359

1.2 Begriffsbestimmung

359

1.3 Abgrenzung von Kran und Kranbahn

360

1.4 Normensituation

361

1.4.1 Bautechnische Bestimmungen

361

1.4.2 Sicherheitstechnische Bestimmungen

362

1.5 Anwendungsbereich von DIN EN 1993-6

362

2. Allgemeine Konstruktionsgrundsätze für Kranbahnen

362

2.1 Vorbemerkung

362

2.2 Querschnitte von Kranbahnträgern

362

2.2.1 Gewalzte Querschnitte mit und ohne Verstärkung

362

2.2.2 Zusammengesetzte Querschnitte

363

2.3 Auswahl von Kranschienen

364

2.4 Schienenstöße

366

2.5 Schienenbefestigung

367

2.5.1 Überblick

367

2.5.2 Starre Schienenbefestigung

367

2.5.3 Halbelastische Schienenbefestigung

367

2.5.4 Elastische Schienenbefestigung

367

2.6 Kranbahnträgerauflager

368

2.7 Queraussteifung von Kranbahnen

370

2.8 Längsaussteifung von Kranbahnen

371

2.9 Hinweise zu Kranbahnen von Hängekranen und Katzbahnen

372

3. Sicherheits- und Nachweiskonzept von Eurocode 3

374

3.1 Semi-probabilistisches Sicherheitskonzept

374

3.2 Eingangsgrößen und Nachweisformat

374

3.3 Überleitung zu nachfolgenden Abschnitten

375

4. Werkstoffkennwerte

375

4.1 Charakteristische Festigkeits- und Steifigkeitswerte

375

4.2 Anforderungen an Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung

376

4.3 Teilsicherheitsbeiwerte der Beanspruchbarkeit

377

5. Einwirkungen auf Kranbahnträger

377

5.1 Überblick

377

5.2 Ständige Einwirkungen

378

5.3 Veränderliche Einwirkungen aus Kranbetrieb

378

5.3.1 Vorbemerkung

378

5.3.2 Begriffsdefinitionen

378

5.3.3 Dynamische Vergrößerungsfaktoren

380

5.3.4 Vertikale Einwirkungen (Radlasten)

381

5.3.5 Massenkräfte infolge Beschleunigen und Bremsen beim Kranfahren

384

5.3.6 Massenkräfte infolge Beschleunigen und Bremsen beim Katzfahren

386

5.3.7 Horizontale Kräfte aus Schräglauf des Krans

386

5.3.8 Horizontalkräfte für Einschienenkatzbahnen

390

5.3.9 Horizontalkräfte für Kranbahnen von Hängekranen

390

5.3.10 Prüflasten

390

5.4 Sonstige veränderliche Einwirkungen

390

5.4.1 Nutzlasten

390

5.4.2 Temperaturänderungen

390

5.4.3 Wind

391

5.4.4 Schnee

391

5.5 Außergewöhnliche Einwirkungen aus Kranbetrieb

391

5.5.1 Pufferanprall

391

5.5.2 Kippen der Laufkatze

393

6. Einwirkungskombination

393

6.1 Lastgruppen für Einzelkran

393

6.1.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit (ohne Ermüdung)

393

6.1.2 Grenzzustand der Ermüdung

393

6.1.3 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

394

6.1.4 Kranprüfung

394

6.2 Einwirkungen mehrerer Krane

395

6.2.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit (ohne Ermüdung)

395

6.2.2 Grenzzustand der Ermüdung

396

6.2.3 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

396

6.3 Einwirkungskombinationen

396

6.3.1 Vorbemerkung

396

6.3.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit (ohne Ermüdung)

397

6.3.3 Grenzzustand der Ermüdung

398

6.3.4 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

399

6.4 Beispiel

399

6.4.1 Vorbemerkung

399

6.4.2 Allgemeine Angaben

399

6.4.3 Dynamische Vergrößerungsfaktoren

401

6.4.5 Horizontale Einwirkungen aus Kranbetrieb

403

6.4.6 Pufferkräfte infolge Anprall des Krans

405

6.4.7 Zusammenstellung

405

7. Tragwerksberechnung

407

7.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit

407

7.1.1 Art der Berechnung

407

7.1.2 Querschnittsklassifizierung

407

7.2 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

408

7.3 Grenzzustand der Ermüdung

408

7.4 Annahmen zum statischen System

408

7.4.1 Imperfektionen und Exzentrizitäten

408

7.4.2 Räumliche Tragwerksberechnung

409

7.4.3 Vereinfachte Tragwerksberechnung bei offenen Querschnitten

409

7.4.4 Vereinfachte Tragwerksberechnung bei Kastenquerschnitten

411

7.4.5 Mitwirkung und Abnutzung der Kranschienen

411

7.5 Schnittgrößen und Verformungen aus globaler Biegung und Querkraftschub

412

7.5.1 Vorbemerkung

412

7.5.2 Schnittgrößen von Einfeldträgern

413

7.5.3 Schnittgrößen von Zwei- und Mehrfeldträgern

413

7.5.4 Durchbiegungen

414

7.6 Lokale Spannungen aus Radlasteinleitung in Stegen

414

7.6.1 Überblick

414

7.6.2 Zentrische Radlasteinleitung

414

7.6.3 Exzentrische Radlasteinleitung

416

7.6.4 Berücksichtigung der lokalen Spannungen

418

7.7 Lokale Spannungen aus Radlasteinleitung in Unterflanschen

419

7.7.1 Vorbemerkung

419

7.7.2 Radlasten mit großer Entfernung vom Trägerende

419

7.7.3 Radlasten nahe dem Trägerende

420

8. Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ohne Ermüdung)

421

8.1 Überblick

421

8.2 Querschnittsnachweise

421

8.2.1 Vorbemerkung

421

8.2.2 Schubspannungen

422

8.2.3 Längsnormalspannungen aus Längskraft, Biegung und Torsion

424

8.2.4 Zusammengesetzte Spannungen

425

8.2.5 Maßgebende Nachweisstellen von I-Querschnitten

425

8.3 Bauteilnachweise gegen Biegedrillknicken

426

8.3.1 Vorbemerkung

426

8.3.2 Vereinfachter Nachweis des Druckflanschs als Druckstab

426

8.3.3 Ersatzstabnachweis

427

8.3.4 Nachweis nach Theorie II. Ordnung

430

8.4 Beulnachweise des Stegs infolge konzentrierter Lasteinleitung

430

8.4.1 Überblick

430

8.4.2 Methode der wirksamen Breiten

431

8.4.3 Methode der reduzierten Spannungen

433

8.4.4 Flanschinduziertes Stegbeulen

436

8.5 Nachweise für Katzbahnträger und Kranbahnträger von Hängekranen

436

8.5.1 Überblick

436

8.5.2 Plastische Bemessung

436

8.6 Weitere Nachweise

437

8.7 Beispiel

437

8.7.1 Allgemeines

437

8.7.2 Querschnittswerte

437

8.7.3 Beanspruchungen

440

8.7.4 Schnittgrößen

441

8.7.5 Querschnittsklassifizierung

443

8.7.6 Elastischer Nachweis der Schubspannungen

443

8.7.7 Elastischer Nachweis der Längsspannungen

444

8.7.8 Elastischer Nachweis bei zusammengesetzten Spannungen

445

8.7.9 Beulnachweis des Stegs am Auflager

446

8.7.10 Beulnachweis des Stegs infolge konzentrierter Lasteinleitung

447

8.7.11 Alternativer Beulnachweis des Stegs infolge konzentrierter Lasteinleitung

449

8.7.12 Flanschinduziertes Stegbeulen

451

8.7.13 Biegedrillknicknachweis

451

8.7.14 Zusammenfassung

454

9. Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

455

9.1 Schutzziele

455

9.2 Einwirkungskombination

455

9.3 Begrenzung der Verformungen und Verschiebungen

455

9.3.1 Vertikale Verformungen

455

9.3.2 Horizontale Verformungen

455

9.4 Gewährleistung elastischen Verhaltens

459

9.4.1 Allgemein

459

9.4.2 Kranbahnen von Brückenlaufkranen

459

9.4.3 Katzbahnen und Kranbahnen von Hängekranen

460

9.5 Begrenzung des Stegatmens

460

9.6 Schwingungen des Unterflanschs

460

9.7 Beispiel

461

9.7.1 Allgemeines

461

9.7.2 Begrenzung der Verformungen

461

9.7.3 Spannungsbegrenzung zur Gewährleistung elastischen Verhaltens

461

9.7.4 Stegatmen

462

9.7.5 Schwingungen des Unterflanschs

462

9.7.6 Zusammenfassung

462

10. Bemessung bei Ermüdung

462

10.1 Einführung

462

10.2 Ermüdung metallischer Werkstoffe

462

10.3 Überblick über Bemessungskonzepte

463

10.4 Ermüdungsfestigkeit für Nennspannungskonzept

465

10.4.1 Einflussgrößen der Ermüdungsfestigkeit

465

10.4.2 Beschreibung und Ermittlung der Wöhlerkurve

469

10.4.3 Konzept der normierten Wöhlerkurven

471

10.5 Betriebsfestigkeitsnachweis

472

10.6 Schädigungshypothese

473

10.6.1 Hypothese der linearen Schadensakkumulation

473

10.6.2 Modifizierte Hypothese der linearen Schadensakkumulation

474

10.6.3 Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite

475

10.7 Betriebsbeanspruchung von Kranen und Kranbahnen

476

10.8 Ermüdungsnachweis nach Eurocode 3

480

10.8.1 Anwendungsbereich

480

10.8.2 Bemessungskonzepte für Ermüdung

481

10.8.3 Teilsicherheitsbeiwerte

481

10.8.4 Entbehrlichkeit des Ermüdungsnachweises

482

10.8.5 Ermüdungslasten

482

10.8.6 Ermittlung der Nennspannungen

483

10.8.7 Korrigierte Nennspannungen

483

10.8.8 Spannungen in Schweißnähten

484

10.8.9 Lokale Spannungen aus Radlasteinleitung

486

10.8.10 Nachweis der Spannungskomponenten

486

10.8.11 Nachweis der kombinierten Beanspruchung

486

10.8.12 Ermüdungsnachweis bei zwei oder mehreren Kranen

487

10.9 Anmerkungen zum Kerbfallkatalog von DIN EN 1993-1-9

488

10.9.1 Vorbemerkung

488

10.9.2 Durchgeschweißte Längsnähte mit Schubbeanspruchung

488

10.9.3 Flansch-Steg-Verbindung mit Radlasteinleitung

488

10.9.4 Schienenschweißnähte

490

10.9.5 Aufgeschweißte Schienenklemmplatten

491

10.9.6 Aufgeschraubte Schienenklemmplatten

491

10.10 Berechnungsbeispiel

491

10.10.1 Vorbemerkung

491

10.10.2 Beanspruchungsklasse

491

10.10.3 Teilsicherheitsbeiwerte

491

10.10.4 Ermüdungsbelastung

491

10.10.5 Ermüdungsnachweis der Schienenbefestigung mit Klemmplatten

492

10.11 Berechnungsbeispiel zu aufgeschweißten Flachschienen

498

11. Zusammenfassung

501

12. Literatur

502

12.1 Normen und Richtlinien

502

12.2 Ältere oder zurückgezogene Normen und Richtlinien, Normenentwürfe

503

12.3 Hilfsmittel

504

12.4 Stahlbau, Statik, Stabilität

504

12.5 Kranbahnen

505

12.6 Kransicherheit

506

12.7 Sicherheitstheorie

507

12.8 Krane und Kraneinwirkungen

507

12.9 Ermüdung

507

8.Türme und Maste

511

Inhaltsverzeichnis

512

1. Einleitung

513

2. Begriffe, Einsatzgebiete, Relevanz und Regelungsbereiche

514

2.1 Allgemeines

514

2.2 Regelwerke

514

2.3 Verkehrsinfrastruktur

515

2.4 Industrieller Bedarf

515

2.5 Kommunikationsinfrastruktur

515

2.6 Energieversorgung

515

2.6.1 Freileitungsmasten

515

2.6.2 Windenergieanlagen

516

3. Konstruktionsformen

517

3.1 Gittertürme und -maste

517

3.1.1 Allgemeines

517

3.1.2 Maste für Windkraftanlagen

518

3.1.3 Maste für Freileitungen

518

3.2 Rohrtürme und -maste

529

3.2.1 Allgemeines

529

3.2.2 Verbindungen der Sektionen

529

3.2.3 Maste für Windkraftanlagen

530

3.2.4 Maste für Freileitungen

531

3.3 Abgespannte Maste

532

4. Lasteinwirkungen

533

4.1 Windlastniveau am Bauwerksstandort

533

4.2 Aerodynamische Beiwerte

534

4.2.1 Kraftbeiwerte für Gittermaste

534

4.2.2 Kraftbeiwerte für Rohrtürme

537

4.2.3 Kraftbeiwerte für Anbauten an Maste

537

4.3 Bewertung der Schwingungsanfälligkeit für böenerregte Schwingungen

538

4.3.1 Beschreibung des Phänomens

538

4.3.2 Kurzfassung der Regelung nach EC 1-4 und früherer DIN 4131

538

4.3.3 Vereinfachte Berechnung des dynamischen Faktors für freistehende Türme und Maste

539

4.3.4 Berechnungsbeispiel

540

4.4 Wirbelerregte Querschwingungen

541

4.4.1 Beschreibung des Phänomens

541

4.4.2 Vergleich von normativen Verfahren

542

4.4.3 Allgemeine Formulierung

543

4.5 Selbstinduzierte Schwingungsphänomene

544

4.5.1 Beschreibung des Phänomens

544

4.5.2 Praxisbeispiel

545

4.6 Eislasten

546

4.7 Betriebslasten

546

4.7.1 Seilzug bei Freileitungsmasten

546

4.7.2 Betriebszustände von Windkraftanlagen

547

4.8 Lastfälle und Lastkombinationen nach DIN EN 50341

548

4.8.1 Lastarten

548

4.8.2 Lastfälle

550

5. Besonderheiten zur Standsicherheitsbewertung

550

5.1 Bemessung von Querschnitten

550

5.1.1 Allgemeiner Spannungsnachweis

550

5.1.2 Querschnittsnachweis auf Schnittgrößenebene

550

5.1.3 Zusätzliche Anforderungen für zugbeanspruchte Bauteile

551

5.2 Zur Stabilität von Winkelprofilen

552

5.2.1 Allgemeines

552

5.2.2 Technische Regeln

552

5.2.3 Numerische Berechnungsmethoden

554

5.2.4 Ansatz von Imperfektionen

555

5.2.5 Beispielrechnungen

558

5.2.6 Vergleich der vorgestellten Berechnungsansätze

558

5.2.7 Zusammenfassung

560

5.3 Optimale Form von Gittermasten

561

5.4 Betriebsfestigkeitsnachweise

563

5.4.1 Einleitung

563

5.4.2 Ermittlung der Zyklenhäufigkeiten

564

5.4.3 Bestimmung der Strukturantwort infolge des böigen Winds

564

5.4.4 Frequenzbasierter Ansatz zur Zyklenzählung

566

5.4.5 Generelle Anwendung des Konzepts und Bemessungsmodell

566

5.4.6 Allgemeine Empfehlungen

568

5.4.7 Anwendungsbeispiel

569

5.5 Maßnahmen zur Reduktion von winderregten Schwingungen

570

5.5.1 Allgemeines

570

5.5.2 Beispiel

571

6. Sicherheitskonzept und vollständig probabilistische Sicherheitsmarge

571

6.1 Vergleich der Teilsicherheitsbeiwerte in unterschiedlichen Normenwerken

571

6.2 Vollständig probabilistische Bemessung

572

6.3 Grenzzustände von Gittermaststrukturen

572

6.3.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit

573

6.3.2 Grenzzustand der Ermüdungsfestigkeit

573

6.4 Vollständig probabilistische Nachweisführung

573

6.5 Modellierung der Einwirkungsseite

573

6.6 Modellierung des Tragverhaltens

574

6.7 Modellierung der Widerstandsseite

574

6.8 Grenzzustandsfunktionen

574

6.8.1 Einzelne Tragglieder

574

6.8.2 Systemversagen

574

6.9 Kompatibilität zum semi-probabilistischen Konzept

574

7. Zusammenfassung und normative Perspektive

575

8. Literatur

575

9.Freistehende Stahlschornsteine

579

Inhaltsverzeichnis

580

1. Geschichtliches

581

2. Höhenbestimmung

583

3. Lichter Querschnitt

583

4. Freistehende Schornsteine

584

5. Einwirkungen

585

6. Innenrohr (DIN EN 13084-6 = Konstruktionsnorm)

587

7. Tragrohr (für Schornstein, zylindrischen Mast, zylindrische Teile von Masten)

590

8. Flanschverbindungen

593

9. Verankerung

594

10. Blitzschutz

595

11. Besteigen

598

12. Fertigung von Stahlschornsteinen

599

13. Zustandsüberwachung

601

14. Literatur

604

10.Silos und Tanks

607

Inhaltsverzeichnis

608

1. Einleitung

611

1.1 Inhaltlicher Rahmen und Zielgruppe

611

1.2 Weitere Festlegungen

611

2. Begriffe (alphabetisch)

611

2.1 Lateinische Buchstaben

611

2.2 Griechische Buchstaben

617

3. Bauarten

617

3.1 Behälter mit glatten Wänden

617

3.2 Behälter aus Wellblech

617

3.3 Mehrkammersilos

619

3.4 Weitere Bauformen

619

4. Werkstoffe

620

4.1 Stähle

620

4.2 Aluminium

620

5. Regelwerke

620

5.1 Allgemeines

620

5.2 EN 1090 – Herstellung

620

5.3 EN 1990 – EC0 Sicherheitskonzept

620

5.4 EN 1991 – EC1 Lasten

620

5.5 EN 1993-1-1 – EC3-1-1 Grundnorm Stahlbau

620

5.6 EN 1993-1-6 – EC3-1-6 Grundnorm Schalentragwerke

620

5.7 EN 1993-4-1 – EC3-4-1 Anwendungsnorm Silos

621

5.8 EN 1993-4-2 – EC3-4-2 Anwendungsnorm Tanks

621

5.9 EN 1998-1 – EC8-1 Grundnorm Erdbeben

622

5.10 EN 1998-4 – EC8-4 Anwendungsnorm Silos und Tanks

623

5.10.1 Allgemeines

623

5.10.2 Spezielle Regelungen für Silos

624

5.10.3 Spezielle Regelungen für Tanks

625

5.11 EN 1999-1-1 – EC9-1-1 Grundnorm Aluminium

626

5.12 EN 1999-1-5 – EC9-1-5 Grundnorm Schalentragwerke

626

5.13 DIN 4119 Flachbodentanks

626

5.14 DIN 4149 Erdbeben

626

5.15 EN 12285 Werksgefertigte Tanks

626

5.16 EN 14015 Flachbodentanks

626

5.17 EN 14620 Tieftemperaturtanks

627

6. Schadensfolgeklassen

627

6.1 Allgemeines

627

6.2 Silos

628

6.3 Tanks

629

7. Einwirkungen aus Schüttgütern

630

7.1 Allgemeines

630

7.2 Allgemeine Zusammenhänge und Grundlagen

630

7.2.1 Mechanisch-statisches Verhalten von Schüttgütern

630

7.2.2 Basisgleichung zur Berechnung der Schüttgutlasten

631

7.2.3 Schüttgutkennwerte

633

7.2.4 Schüttgutmechanisches Verhalten

633

7.2.5 Fließprobleme

634

7.3 Schüttgutlasten nach DIN EN 1991-4

636

7.3.1 Anforderungsklassen nach DIN EN 1991-4

636

7.3.2 Bemessungssituationen

636

7.3.2.1 Füllen

636

7.3.2.2 Entleeren

636

7.3.3 Einwirkungen nach DIN EN 1991-4 auf die vertikalen Silowände

637

7.3.3.1 Symmetrische Einwirkungen

637

7.3.3.2 Teilflächenlasten

638

7.3.3.3 Entleerung mit großen Exzentrizitäten nach DIN EN 1991-4, 5.2.4

640

7.3.4 Einwirkungen nach DIN EN 1991-4 auf ebene Siloböden

642

7.3.4.1 Schlanke Silos

642

7.3.4.2 Niedrige Silos und Silos mittlerer Schlankheit

643

7.3.5 Lasten in Trichtern und auf Trichterwände

643

7.4 Einwirkungen unter speziellen Bemessungssituationen

645

7.4.1 Nicht frei fließende Schüttgüter

645

7.4.2 Einfluss der Steifigkeit der Silowände

645

7.4.3 Über- und Unterdrücke

645

7.4.4 Füll-, Entleerungs- und Austragshilfen

645

7.4.5 Einbauten

646

7.4.6 Trocknungssilos

647

7.4.7 Ring- und Mehrkammerzellensilos

647

7.4.8 Zentralkegel

648

7.4.9 Asymmetrische Trichtergeometrien und exzentrische Entleerung von Trichtern

648

7.4.10 Gärfuttersilos

648

7.4.11 Stützwandsilos

648

8. Einwirkungen auf Behälter

649

8.1 Allgemeines

649

8.2 Eigengewicht

649

8.3 Füllung – Lasten aus körnigen Gütern

649

8.4 Flüssigkeit

649

8.5 Betriebliche Über- und Unterdrücke

650

8.6 Temperaturlasten

650

8.7 Verkehrs- und Betriebslasten

651

8.7.1 Begehen des Daches

651

8.7.2 Rührwerke

651

8.8 Wind

652

8.8.1 Allgemeines

652

8.8.2 Druckverteilung am Zylinder

652

8.8.3 Druckverteilung am Dach

652

8.8.4 Druckverteilung bei offenen Behältern

652

8.8.5 Leersaugen aus Wind

652

8.8.6 Summe der horizontalen Windlasten

653

8.8.7 Summe der vertikalen Windlasten

654

8.8.8 Dynamik

654

8.9 Schnee

654

8.10 Schiefstellung

654

8.11 Ungleichförmige Setzung

654

8.12 Erdbeben

655

8.13 Staubexplosion

655

8.14 Anprall

659

8.15 Teilsicherheitsbeiwerte

659

9. Zuverlässigkeit

660

10 Berechnungsmodelle

662

10.1 Allgemeines

662

10.2 Anforderungen

663

10.3 Membran – Schale

664

10.3.1 Umfangsspannungen

664

10.3.2 Meridianspannungen

664

10.3.3 Verformungen

665

10.4 Biegestörungen und Fließgelenke

665

10.4.1 Eingespannter Behälterfuß

665

10.4.2 Gelenkiger Behälterfuß

668

10.4.3 Teileingespannter Behälterfuß

668

10.4.4 Fließgelenke

670

10.5 FE-Modellierung

671

10.5.1 Elementierung und Genauigkeit

671

10.5.2 Abbildung von Imperfektionen

671

10.5.3 Werkstoffmodellierung

672

10.6 Trennwände bei Mehrkammersilos

675

10.6.1 Ebene Wände

675

10.6.2 Gewölbte Wände

675

10.7 Mittragende „Breite“

676

10.7.1 Allgemeines

676

10.7.2 Die Meridianlänge ist begrenzt

677

10.7.3 Die Wanddicke ist veränderlich

678

10.7.4 Krempen

681

11. Dächer

683

11.1 Flache Kegelschalendächer

683

11.2 Rippendächer

683

11.3 Kronenring

684

11.4 Klöpperböden

684

12. Mantel

685

12.1 Glatte zylindrische Wände

685

12.1.1 Stabilitätsnachweise

685

12.1.2 Abgestufte Wanddicken

686

12.1.3 Aluminiumsilos

687

12.2 Entscheidungskriterien für Ringsteifen

687

12.3 Wellblechsilos und -tanks

688

12.4 Behälterfuß

690

12.5 Montagezustand

691

13. Stützen

691

13.1 Aufgeständerte Silos

691

13.2 Erweiterung des Rotterschen Ringträger Kriteriums

692

13.3 Wellblechsilos

692

14. Böden

693

14.1 Flachböden

693

14.2 Trichter

693

14.3 Klöpperböden

693

15. Stutzen und Öffnungen

694

16. Sonderfragen

694

16.1 Zuganker

694

16.2 Austragshilfen

694

17. Offene Fragen

694

18. Danksagung

694

19. Literatur

695

19.1 (Bau-)Rechtliche Vorschriften

695

19.2 Normen und Regelwerke

695

19.3 Fachliteratur

699

19.4 Sonstige

704

11.Bewertung und Instandsetzung von Altstahlkonstruktionen

705

Inhaltsverzeichnis

706

1. Allgemeines

707

2. Verfahren zur Stahlherstellung und Entwicklung der Normung

708

2.1 Roheisenerzeugung und Verwendung von Koks

708

2.2 Industrielle Stahlerzeugung mit dem Puddelverfahren

709

2.3 Flussstahlerzeugung nach dem Bessemer-Verfahren

711

2.4 Flussstahlerzeugung nach dem Thomas-Verfahren

711

2.5 Siemens-Martin-Verfahren

712

2.6 Linz-Donawitz-Verfahren

713

2.7 Verfahrensanteile der Stahlproduktion

714

2.7.1 Weltstahlproduktion

714

2.7.2 Deutschland vor dem 2. Weltkrieg

715

2.7.3 Das geteilte Deutschland nach dem 2. Weltkrieg

715

2.8 Entwicklung der Normung für Baustähle in Deutschland

717

3. Werkstoffeigenschaften alter Baustähle

717

3.1 Metallurgische Besonderheiten aus dem Herstellungsverfahren

717

3.2 Chemische Zusammensetzung

718

3.3 Mechanisch-technologische Kennwerte

719

4. Verbindungstechnik

724

4.1 Nietverbindungen

724

4.1.1 Allgemeines

724

4.1.2 Normen und Stahlsorten für Niete

725

4.1.3 Abmessungen genormter Niete

727

4.1.4 Herstellen der Nietverbindungen

729

4.1.5 Arbeits- und Verfahrensprüfungen an ein- und mehrschnittigen Verbindungen

731

4.1.6 Alternativen zur Niettechnik

733

4.2 Schweißen alter Baustähle

734

4.2.1 Schweißeignung

734

4.2.2 Untersuchungen zur Schweißbarkeit

736

4.2.3 Schweißtechnische Empfehlungen bei ermittelter Schweißeignung

738

5. Bewertung der Sprödbruchneigung genieteter Stahlkonstruktionen aus Flussstahl

739

5.1 Einführung

739

5.2 Sprödbruchsicherheit von Bauteilen

740

5.2.1 Wahl der Stahlgütegruppe nach der DASt-Richtlinie 009 von 1973

740

5.2.2 Sprödbruchsicherheit nach EN 1993-1-10

740

5.2.3 Bewertung der Sprödbruchneigung von Bauteilen in Stahlgitter-Freileitungsmasten

741

5.3 Bruchmechanische Sicherheitsanalyse

742

5.3.1 Grundlagen bruchmechanischer Nachweiskonzepte

742

5.3.2 Spannungsintensitätsfaktoren für Lochstäbe

743

5.3.3 Plastische Grenzlasten von Bauteilen mit Querschnittsschwächungen durch Risse

746

5.3.4 Annahme eines rissartigen Fehlers in alten Stahlkonstruktionen

746

5.4 Bruchzähigkeit alter Baustähle

747

5.4.1 Bruchmechanische Zähigkeit –Referenztemperatur nach dem Master-Curve-Konzept

748

5.4.2 Vergleich mit Werkstoffdaten früherer Untersuchungen

749

5.4.3 Zusammenhang zwischen Werkstoffzähigkeit und Stahlgüte

749

5.4.4 Korrelationen der Werkstoffzähigkeit

750

5.5 Anwendungsbeispiele

752

5.5.1 Allgemeines

752

5.5.2 Anschlüsse in einem Stahlgittermast

752

5.5.3 Geschweißter Anschluss des Zuggurts eines Fachwerkträgers

753

6. Ermüdungsfestigkeit und Restlebensdauer genieteter Bauteile

757

6.1 Allgemeines und Inhalt des Abschnitts

757

6.2 Gleitwiderstand genieteter Verbindungen

758

6.3 Ermüdungsfestigkeit genieteter Bauteile

760

6.3.1 Einflussfaktoren

760

6.3.2 Versuchsergebnisse und statistische Auswertung

762

6.3.3 Statistische Auswertung

764

6.3.4 Kerbfallkatalog

765

6.4 Vorgehensweise bei der Ermittlung der Restlebensdauer auf Basis des Kerbfallkatalogs

767

6.4.1 Grundlegendes

767

6.4.2 Schadensäquivalentes Spannungsspiel ??E – Anwendungsfall Eisenbahnbrücken

768

6.4.3 Nachweisformat und Berechnungsschritte

771

7. Literatur

772

12.Anwendung der Feuerverzinkungim Brückenbau

779

Inhaltsverzeichnis

780

1. Einführung

781

2. Korrosionsschutz – Feuerverzinkung

781

2.1 Grundlagen der Stückverzinkung

781

2.1.1 Herstellung

781

2.1.2 Charakteristik der Zinkschicht

781

2.2 Auslegung des Korrosionsschutzes in Bezug auf die Dauerhaftigkeit

782

2.3 Duplex-Systeme

784

2.4 Kontakt mit Beton

784

3. Grundlagen zur verzinkungsspezifischen Bemessung und Konstruktion

785

3.1 Allgemeines

785

3.2 Werkstoffwahl

785

3.3 Bemessungsrelevante Besonderheiten bei der Verzinkung

786

3.3.1 Allgemeines zu Entwurf, Bemessung und Konstruktion

786

3.3.2 Bemessung von Schraubverbindungen (GV-Verbindungen) für feuerverzinkte Bauteile

786

3.3.3 Nachweise der Ermüdungsfestigkeit

787

3.4 Konstruktionsrelevante Besonderheiten bei der Verzinkung

791

3.4.1 Grundlegende Aspekte

791

3.4.2 Grundlagen des feuerverzinkungsgerechten Konstruierens

791

3.4.3 Vermeidung von eigenspannungsbedingtem Verzug

792

3.4.4 Vermeidung von Verzug infolge unterschiedlichen Abkühlungsverhaltens

793

3.4.5 Transport

793

4. Detailausbildung für verzinkte Stahlund Verbundbrücken

793

4.1 Allgemeines

793

4.2 Allgemeine Hinweise zur beanspruchungsrelevanten Detailausbildung für die Verzinkung

794

4.3 Standarddetails von Verbundbrücken mit kleinen und mittleren Spannweiten

794

4.3.1 Allgemeines

794

4.3.2 Stahlquerträger über Endauflagern und Mittelstützen

795

4.3.2.1 Geschweißter Anschluss eines I-Querträgers am Auflager

795

4.3.2.2 Geschraubter Anschluss eines I-Querträgers am Auflager

795

4.3.3 Betonquerträger über dem Endauflager

797

4.3.4 Betonquerträger über Mittelstützen

797

4.3.5 Stahlquerträger im Feld

801

4.3.5.1 Allgemeines

801

4.3.5.2 Geschraubter Anschluss eines I-Querträgers mit T-Rippe im Feld

801

4.3.5.3 Geschraubter Anschluss eines I- oder U-Querträgers mit Aussteifungsblech im Feld

801

4.3.5.4 Geschweißter Anschluss eines I- oder U-Querträgers an Aussteifungsblech im Feld

801

4.3.5.5 Direkter Schraubanschluss eines I-Querträgers an den Hauptträgersteg

802

4.3.5.6 Geschweißter Anschluss eines I-Querträgers direkt an den Hauptträgersteg

803

4.3.6 Verbunddübelleiste

804

4.3.6.1 Allgemeines

804

4.3.6.2 Feuerverzinkte Verbunddübelleiste

805

4.4 Ausführung verzinkungsspezifischer Montagestoßdetails

805

4.4.1 Allgemeine Vorüberlegungen

805

4.4.2 Arbeitsproben

806

4.4.3 Detail geschweißter Stumpfstoß

806

4.4.3.1 Montageablauf und Detailausbildung

806

4.4.3.2 Korrosionsschutz des Montagestoßes

806

4.4.4 Detail geschraubter Laschenstoß

808

5. Prüfung, Überwachung, Qualitätssicherung

809

5.1 Prüfung der Stahlkonstruktion

809

5.2 Prüfung der Zinkschichtdicke

809

5.3 Qualitätssicherung der Spritzmetallisierung

810

6. Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Feuerverzinkung als Korrosionsschutz

810

6.1 Wirtschaftliche Betrachtung

810

6.1.1 Allgemeines

810

6.1.2 Auswirkungen der Kerbfall-Abminderung am konkreten Beispiel

810

6.1.3 Kostenquellen

811

6.1.4 Kosten für den Korrosionsschutz über die Nutzungsdauer von 100 Jahren

812

6.2 Nachhaltigkeitsbetrachtung

813

6.2.1 Allgemeines zur Verzinkung

813

6.2.2 Studien

813

6.2.2.1 Studie der TU Berlin

813

6.2.2.2 Studie der BASt

813

6.2.3 Umwelt-Produktdeklaration (EPD)

814

7. Erkenntnisse aus Erstanwendungen der Forschungsergebnisse

816

7.1 Feuerverzinkte PreCoBeam-Brücke Halle-Osendorf

816

7.1.1 Bauwerksbeschreibung

816

7.1.2 Herstellung und Verzinkung

817

7.1.3 Einbau auf der Baustelle

818

7.1.4 Erfahrungen und Bewertung

818

7.2 Erfahrungen mit Montageschweißstößen feuerverzinkter Brücken-Bauteile

818

7.3 Ausblick: Feuerverzinkte Hilfsbrücken

820

8. Zusammenfassung

820

9. Danksagung

821

10. Literatur

821

13. Anwendung der Feuerverzinkung im Brückenbau – Praxisbeispiele

825

Inhaltsverzeichnis

826

1. Einführung

827

2. Historische feuerverzinkte Brücken

827

2.1 Allgemeines

827

2.2 Ölbrücke bei Hademstorf (BJ 1977) – Deutschlands dienstälteste feuerverzinkte Stahlbrücke

827

2.3 Höllmecke-Brücke (BJ 1987) – ohne Korrosion

828

2.4 Lydlinch-Brücke (BJ 1942) – ein „alter“ Veteran

828

2.5 Ehzer-Brücke (BJ 1945) – Potenzial zu mehr als 100 Jahren

829

2.6 Lier-Brücke (BJ 1993) – wie neu

829

2.7 Shin-Nukui-Brücke (BJ 1964) – mehr als 50 Jahre alt

830

3. Neue Anwendungsbeispiele feuerverzinkter Brückenkonstruktionen

830

3.1 Demonstrationsvorhaben – feuerverzinkte Stahlverbundbrücke über die BAB 44 bei Kassel

830

3.1.1 Auswahl des Pilotprojekts

830

3.1.2 Der Bauwerksentwurf

831

3.1.2.1 Allgemeines

831

3.1.2.2 Herstellung

832

3.1.2.3 Kosten

833

3.1.3 Ausblick

834

3.2 Neuere feuerverzinkte Brückenbauten außerhalb Europas

834

3.2.1 Allgemeines

834

3.2.2 Wegweisend dauerhaft – feuerverzinkte Stahlverbundbrücke in Kanada

834

3.2.3 Feuerverzinkte Bogenbrücke in Borneo

835

3.3 Temporäre Brückenkonstruktionen mit feuerverzinktem Stahl

835

3.3.1 Ertüchtigung von Brücken mit feuerverzinktem Stahl

835

3.3.2 Feuerverzinkte Behelfsbrücken

836

3.4 Anwendungsperspektiven für feuerverzinkte Fahrbahnübergänge

838

3.4.1 Allgemeines

838

3.4.2 Normung für Fahrbahnübergänge in Europa

839

3.4.3 Baupraktische Erfahrungen im In- und Ausland

839

3.5 Zusammenfassung und Ausblick

839

4. Literatur

840

EULA

855