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Stahlbau-Kalender 2017 - Schwerpunkte - Dauerhaftigkeit, Ingenieurtragwerke
Ulrike Kuhlmann
Verlag Ernst & Sohn, 2017
ISBN 9783433607664 , 852 Seiten
Format PDF
Kopierschutz DRM
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