Baustatik in Beispielen

Transkript

1 Konstantin Meskouris Christoph Butenweg Erwin Hake Stefan Holler Baustatik in Beispielen mit 241 Abbildungen und mit Rechenprogrammen auf CD-ROM 4y Springer

2 1 Stabtragwerke Theoretische Grundlagen Einleitung Kraftgrößenverfahren Weggrößenverfahren Drehwinkelverfahren Matrizielles Weggrößenverfahren Einflusslinien Kondensationstechniken Allgemeines Statische Kondensation und Substrukturtechnik Kinematische Kondensation Nichtlineares Verhalten von Stabtragwerken Geometrische Nichtlinearität Physikalische Nichtlinearität Nichtlineare Iterationsverfahren Beispiele für Linienträger Einfeldträger Gerberträger Momenteneinflusslinie eines Durchlaufträgers Zustandsgrößen eines gevouteten Trägers Zustandsgrößen eines Durchlaufträgers mit Vouten Gevouteter Durchlaufträger unter Temperaturänderung Durchlaufträger auf WINKLER-Bettung Durchlaufträger auf Einzelfedern Beispiele für ebene Systeme Ebenes Fachwerk Weggrößenverfahren am Beispiel eines Rahmens Einfeldrahmen mit schrägen Stielen Unverschieblicher Hallenrahmen Einflusslinie eines Kastenquerschnitts Hallenrahmen mit starren Riegelbereichen 82

3 VIII Stabwerk mit gekrümmtem Teilsystem Kreisbogen bei Temperaturbelastung Bauzustand bei einer Balkenbrücke Beispiele für räumliche Systeme Einfaches räumliches Fachwerk Größeres räumliches Fachwerk Trägerrost Räumlicher Rahmen Beispiele zur geometrischen Nichtlinearität Einführungsbeispiel: Lineare Stabilität Lineare Stabilität eines ebenen Stabtragwerks Geometrisch nichtlineares Seilsystem Beispiele zur physikalischen Nichtlinearität Hallenrahmen Zweistöckiger Hallenrahmen Physikalisch nichtlineares ebenes Fachwerksystem Physikalisch nichtlineares Stabsystem Beispiele zur statischen Kondensation Statische Kondensation nach dem Weggrößenverfahren Primär-und Sekundärkonstruktion Rechnergestützte statische Kondensation Anhang Abkürzungen und Definitionen Transformation Ebener Fachwerkstab Räumlicher Fachwerkstab Beidseitig eingespanntes Stabelement Stabelement mit Momentengelenk rechts Stabelement mit Momentengelenk links Gevoutetes Stabelement Trägerrostelement Beidseitig eingespanntes Stabelement (Theorie II. Ordnung) Stabelement mit Momentengelenk rechts (Theorie II. Ordnung) Stabelement mit Momentengelenk links (Theorie II. Ordnung) Programmbeschreibungen 170 Literatur zum Kapitel Stabtragwerke 186

4 IX 2 Seile Einleitung Mechanische Eigenschaften von Seilen Seilarten Dehnverhalten von Seilen Grundlagen der Seilstatik Annahmen Differentialgleichungen für das ebene Seil Allgemeine Form der Seilgleichung Seil unter Eigengewicht (Kettenlinie) Seil unter beliebiger Belastung Vertikale und horizontale Belastungen Genaue Seilgleichung Approximation der Seilgleichung Kombinierte vertikale und horizontale Belastung Genaue Seilgleichung Approximation der Seilgleichung Matrizielle Formulierung von Seilelementen Ebenes Seilelement mit zwei Knoten Kinematik, Gleichgewicht und Werkstoffgesetz Elementmatrizen Räumliches Seilelement mit zwei Knoten Anwendung der matriziellen Formulierungen Berechnungsbeispiele Horizontales Einzelseil Lastfall 1: Eigengewicht und Eislast Lastfall 2: Gleichstreckenlast Lastfall 3: Gleichstreckenlast mit variabler Seilausgangslänge Lastfall 4: Trapezlast und Einzellast Lastfall 5: Gleichstreckenlast und Federlagerung Schräges Einzelseil Lastfall 1: Eigengewicht und Eislast Lastfall 2: Gleichstreckenlast, Vorspannung, Temperatur Lastfall 3: Quadratische Streckenlast Lastfall 4: Kombinierte Streckenlasten Lastfall 5: Kombinierte Einzellasten Bestimmung der Seilausgangslänge 244

5 X Beispiel 1: Horizontales Seil unter Eigengewicht Beispiel 2: Horizontales Seil unter Streckenlast Berechnungen mit dem Programm InfoCAD Beschreibung des Programms SEIL Programmstart und Hauptfenster Dateneingabe Geometrie und Material Auflagerbedingungen Lastfälle Steuerparameter Berechnung Ergebnisdarstellung 252 Literatur zum Kapitel Seile 254 Variablenverzeichnis zum Kapitel Seile Flächentragwerke Grundlagen Mechanische und mathematische Grundlagen Das HOOKEsche Gesetz Die Dehnungs-Verschiebungs-Beziehungen Beziehungen zwischen kartesischen und Polarkoordinaten Scheibe Idealisierungen und Annahmen Herleitung der Scheibengleichung Kreisscheibe unter rotationssymmetrischer Belastung Platte Kreisring Zylinderschale Kugelschale Kegelschale Das Kraftgrößenverfahren zur Berechnung zusammengesetzter rotationssymmetrischer Flächentragwerke Einführende Beispiele Scheibe Kreisringscheibe mit aufgezwungener Verformung Kreisscheiben unter Temperaturbeanspruchung. 282

6 XI Platte Kreisringplatte mit Randlast Kreisringplatte mit Zwischenlagerung Kreisring Kreisring mit Radiallast Kreisringe mit Vertikallast Zylinder Zylinderschale mit Einzelspannglied Silo mit Wasserfüllung Kugel Kugeldach Gasdruckbehälter Kegel Kegel unter Temperatufbeanspruchung Kegel mit Wasserfüllung und unterschiedlichen Lagerungen Zusammengesetzte Tragwerke Kreisplatte mit Randlagerung auf Kreisring Zylinder mit kalter Teilfüllung Zylindrischer Wasserbehälter mit hängendem, kegelförmigem Boden Zylindrisches Bauwerk mit Kuppeldach und federnd gelagerter Bodenplatte Zylindrisches Bauwerk mit Deckplatte und Mittelstütze Zylindrischer Wasserbehälter mit stehendem, kegelförmigem Boden Zylindrischer Turm mit Deckplatte und drei Kreisringplatten Kugelförmiger Behälter für Flüssiggas unter Überdruck Kuppel in Form einer Kugelschale und einer zweiteiligen Kegelschale Kegelstumpfförmiger Wasserbehälter auf zylindrischem Schaft Hängender, wassergefüllter Kegel mit Randlagerung auf Kreisringplatte Ringträger mit Hohlkastenquerschnitt unter Innendruck Programmbeschreibung ftw r Hilfstafeln für rotationssymmetrische Flächentragwerke 369 Literatur zum Kapitel Flächentragwerke 402