Massivbau II Übung SS 2008

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1 0 Massivbau II Übung SS 2008 Einführung in die Tragwerksplanung und Gebäudeaussteifung

2 1 1 Massivbau II Allgemeines Terminübersicht Massivbau II, SS2008 Termine: siehe Aushang, Zeiten beachten! Beachte: Wechsel Vorlesung/Übung Betreuer: Guido Bertram Mazen Ayoubi Carsten Siburg Beratung: nach Absprache mit Tutor Hausübung: Montag und Donnerstag Uhr, Raum 612a Umdrucke: siehe Hausübung Montag: 8.15 bis 9.45 (BS I, idr Übung) Donnerstag: 8.30 bis (BS I, idr Vorlesung) KW Termin Vorlesung Übung Sonstiges 14 Montag frei Vorlesungsbeginn Donnerstag frei 15 Montag frei Donnerstag Einführung, Aussteifung Heg 16 Montag Balken Heg Donnerstag Balken Heg 17 Montag Aussteifung Be Donnerstag Christi Himmelfahrt 18 Montag Unterzug Be Donnerstag Platten Heg 19 Montag Pfingsten Donnerstag Exkursionswoche 20 Montag Dachdecke Be Donnerstag Fronleichnam 21 Montag Dachdecke/Platte Be/Ay Donnerstag Platten Heg 22 Montag Platte Ay Donnerstag Spannbeton Si 23 Montag Spannbeton Heg Donnerstag Spannbeton Heg 24 Montag Spannbeton Si Donnerstag Spannbeton/Stabilität Heg 25 Montag Stützen Ay Donnerstag Stabilität Heg Ferienbeginn 26 Montag Stützen Ay Donnerstag Stabilität/Fundamente Heg 27 Montag Fundamente Si Donnerstag Fundamente Heg 28 Montag Rahmen / Fachwerke Ay Donnerstag Klausurvorbereitung Si 29 Freitag VORLESUNGSENDE

3 2 2 Vorstellung der Hausübung A: Bürogebäude B: Produktionshalle 1. Decke über 1. OG Position D/ Unterzug Position U/ Decke über EG, 2 Positionen 4. Stütze Position S/ Fundament Position F/05 6. Dachbinder Position BH/ Randstütze Position SH/ Fundament Position FH/001 C: Bewehrungszeichnungen 9. Positionen D/101 und U/101, M 1: Positionen S/005 und F/05, M 1:25

4 3 3 Termine der Hausübung Übungstermine: Ausgabe bei Frau Bergrath Tutor eintragen Übungsbegleitend: Zwei Aufgaben entfallen Kolloquium entfällt Abgabe jeweils bis 12:00 Uhr! Klausurtermin

5 4 4 Ablauf der Vortragsübung Turnhalle Vorstellung der statischen Systeme und der Bemessung (A) Aussteifung (B) Unterzug (E) (C) Decke einachsig (D) Decke zweiachsig (C) (B) (F) (E) Vorgespannte Fertigteilbinder (F) Stützen (D) (G) (B) (G) Fundamente (F) siehe Übungsumdruck!

6 5 5 Bauteile der Vortragsübung Turnhalle Pos. E1-E6: Decke über EG (+3,50 m) Position D1: Decke über OG (+9,00 m) Position D2: Unterzug in Achse 8 (+9,00 m) Pos. S1: Innenstütze Achse B/8 1.OG Pos. S1: Innenstütze Achse B/8 EG Pos. H1: Hallenbinder Pos. F1: Fundament Achse B/8 Pos. H2: Hallenstütze Pos. H3: Fundament der Hallenstütze siehe Übungsumdruck!

7 6 6 Tragwerksplanung Konstruktionsunterlagen Erforderlichenfalls Abstimmung des Entwurfs Architekt Entwurfspläne Erforderlichenfalls Abstimmung Ingenieur Statische Berechnungen Positionspläne Schalpläne Bewehrungspläne Tragwerksplaner Fertigteilwerk Verlegepläne Bauzeichner Prüfingenieur/ Bauamt Geprüfte Unterlagen Bauausführung Vergleiche dazu MB II Umdruck, Anhang 4, Konstruktionsunterlagen

8 7 6.1 Aufgaben der Tragwerksplanung Erkennen Standsicherheit Lastabtrag Gesamttragwerk Statische Berechnungen Positionspläne Einbinden ins Gesamttragwerk Konstruktive Durchbildung Zerlegen DIN Statische Systeme wählen Bemessung der Bauteile Berechenbare Querschnitte wählen Bauteile Lasten und Schnittgrößen ermitteln

9 8 6.2 Statische Berechnung Allgemeiner Teil: Deckblatt zur Statik Inhaltsverzeichnis Verwendeten Unterlagen und Hilfsmittel Kurzbeschreibung des Objektes

10 9 6.2 Statische Berechnung Allgemeiner Teil: Deckblatt zur Statik Inhaltsverzeichnis Verwendeten Unterlagen und Hilfsmittel Kurzbeschreibung des Objektes

11 Statische Berechnung Allgemeiner Teil: Deckblatt zur Statik Inhaltsverzeichnis Verwendeten Unterlagen und Hilfsmittel Baustoffe Kurzbeschreibung des Objektes

12 Statische Berechnung Hauptteil (eigentliche statische Berechnung): Pos. D1 Stahlbetonbalken Tragwerksplaner Anschrift Telefon Fax Ständige und vorübergehende Bemessungsituation Seite: Pos. D1 α = 0,85 Kap ) Baustoffe Beton: C35/45 f cd = 19,83 N/mm² E = N/mm² Betonstahl: BSt500 (A) f yd = 435 N/mm² 2) System Feldlänge: 6,00 m 3) Expositionsklasse h = 29,0 cm b f = 100,0 cm XC1 min c = 10 mm c = 10 mm nom c = 20 mm 4) Brandschutz u = 50 mm u s = 55 mm n = 3 h f = 14,0 cm b w = 40,0 cm 5) Belastung ständig: g = 5,00 kn/m Eigengewicht g 1 = 3,00 kn/m g d = 10,8 kn/m G 1 = 10,00 kn G 1d = 13,50 kn veränderlich: q = 2,80 kn/m q d = 4,2 kn/m Q 1 = 20,00 kn Q 1d = 30,00 kn Ziel: Nachweis der Standsicherheit der einzelnen Positionen Gliederung: Angabe der Baustoffe Darstellung des statischen Systems Expositionsklassen Zusammenstellung der Lasten Bemessung der Bauteile Zu beachten: Platz für Skizzen und Querverweise lassen handschriftlich, aber gut lesbar Herkunft der Lasten angeben

13 Positionsplan (Beispiel) Angaben im Positionsplan: Spannrichtung plattenartiger Bauteile Positionsbezeichnungen 24 Baustoffe Expositionsklassen Maßstab (1:100 i. d. R.)

14 Positionsplan (Beispiel) Alle Stahlbetonbauteile XC2 Angaben im Schriftfeld und sonstige Angaben: Tragwerksplaner Bauherr Bauvorhaben Planinhalt Baustoffe Expositionsklassen Maßstab (1:100 i. d. R.) Datum Plannummer, Index Unterschrift Prüfvermerke und Stempel

15 Schalplan (Beispiel) Angaben im Schalplan: Alle relevanten Abmessungen der Bauteile Achsbezeichnungen Baustoffe Einbauteile (z.b. Ankerplatten) Aussparungen Maßstab (1:50) Wichtig: Die Abmessungen der Schalpläne sind grundlegend für die Ausführung

16 Schalplan - Bemaßung Alle zur Klarstellung erforderlichen Maße sind einzutragen > 1m: Meterangabe < 1m: Zentimeterangabe Millimeter hochgestellt Maßzahlen in Hauptleserichtung der Zeichnung: von unten bzw. von rechts lesbar Höhen in Schnitten, Ansichten und Grundrissen mit gleichseitigen Dreiecken - leere Dreiecke = fertige Höhenlagen - volle Dreiecke = Rohbauhöhen

17 Bewehrungsplan (Beispiel)

18 Bewehrungsplan (Beispiel) Angaben im Bewehrungsplan: Bezeichnung der Bauteile oder statischen Pos. Lage der Bewehrung Positionsnummern der Biegeformen Stabstahl: 3 21 Ø10/15 Matten: 3 Q513A 6,00x2,15 Auszug der Biegeform mit Bemaßung und Stückzahl Maßstab je nach Bauteil und Bewehrungsgrad 1:50 für große, übersichtliche Bauteile 1:25 für Schnitte 1:5 für Details 1:1 Einbau- und Betonierbarkeit

19 Bewehrungsplan (Beispiel) Schnitte: Pfeile zeigen in Blickrichtung Details: Lage einkreisen und bezeichnen Aufgehende Bauteile: Gestrichelte Darstellung Übergreifungsstöße: An den Stahlpositionen vermaßen Auszug der Biegeformen: Separat möglich (Stahlliste zur Bestellung)

20 Bewehrungsplan (Beispiel) Bsp. Balken A A 5 36 Bü Ansicht oder Draufsicht der Bügelbewehrung: Angabe des Verlegebereichs Bügellage vereinzelt darstellen Anzahl, Stabdurchmesser, Abstände Bsp. Randunterzug A - A 5 36 Bü L = Schnittdarstellung: Lage im Querschnitt

21 Bewehrungsplan (Beispiel) XC3 XC1 Angaben im Schriftfeld: Baustoffe Expositionsklasse Betondeckung Biegerollendurchmesser Wichtig: Die Bewehrung der Bewehrungspläne sind grundlegend für die Ausführung

22 Bemessung - Einwirkungen Lasten Zwang Vertikal: Eigengewicht Vertikal: Verkehr Vertikal: Schnee Horizontal: Wind Horizontal: Imperfektionen Horizontal: Erdbeben Temperatur Stützensenkung Hydratation Schwinden Brand

23 Bemessung - Lotabweichung DIN , 7.2: Imperfektionen Einfluss der Tragwerksimperfektionen durch Ansatz geometrischer Ersatzimperfektionen Schiefstellung des Tragwerks: 1 α 1 a1 = 100 h 200 ges Abminderung bei Lastabtrag durch mehrere nebeneinander liegende Bauteile: α = n 1+ 1 n 2

24 Bemessung - Lastabtragung Vertikale Lastabtragung Decken, Unterzüge, Stützen, Wände, Fundamente Horizontale Lastabtragung = Aussteifung Deckenscheiben Ringanker Eingespannte Stützen Rahmen Wandscheiben (mindestens 3) Kern (biege- bzw. torsionssteif)

25 24 8 Aussteifung - Anordnung Wände Mindestens 3 Wände, die sich nicht in einem Punkt schneiden und nicht parallel sind

26 25 8 Aussteifung - Anordnung Kerne biegesteif bzw. torsionssteif

27 26 8 Aussteifung - Entwurfsbeispiele Frankfurter Hochhäuser Trianon, 186 m 3 Innenkerne, 3 Außenkerne Lochfassade Dresdner Bank, 166 m Mischbau, 2 Außenkerne Messe-Torhaus, 115 m Lochfassaden

28 Aussteifung des Turnhallenanbaus D Variante 1: Ansatz der Treppenhauswände Wind vereinfacht ohne Ausmitte C B W x b = 18,0 m A W y a = 12,0 m

29 Aussteifung des Turnhallenanbaus Variante 1: Wind in x-richtung Horizontales System (Scheibe) Statisch bestimmt Auflagerreaktionen: W x ΣF x = 0 S 2 = W x S 1 S 3 9,0 m ΣF y = 0 S 1 = - S 3 ΣM = 0 S 1 = W x 9,0/6,0 S 2 S 1 = 1,5 W x S 3 = - 1,5 W x 6,0 m

30 Aussteifung des Turnhallenanbaus Variante 1: Wind in y-richtung Horizontales System (Scheibe) Statisch bestimmt Auflagerreaktionen: ΣF x = 0 S 2 = 0 S 1 S 2 S 3 9,0 m ΣF y = 0 S 1 = - S 3 -W y ΣM = 0 S 1 = W y 0/6,0 S 1 = 0 6,0 m W y S 3 = - W y

31 Aussteifung des Turnhallenanbaus D Variante 2: 3 einzelne Wandscheiben Wind vereinfacht ohne Ausmitte C B W x b = 18,0 m A W y a = 12,0 m

32 Aussteifung des Turnhallenanbaus S 4 9,0 m Variante 2: Wind in x-richtung Horizontales System (Scheibe) Statisch bestimmt Auflagerreaktionen: W x ΣF x = 0 S 4 = W x S 1 S 5 ΣF y = 0 S 1 = - S 5 ΣM = 0 S 1 = W x 9,0/12,0 S 1 = 0,75 W x S 5 = - 0,75 W x 12,0 m

33 Aussteifung des Turnhallenanbaus S 4 Variante 2: Wind in y-richtung Horizontales System (Scheibe) Statisch bestimmt S 1 S 5 Auflagerreaktionen: ΣF x = 0 S 4 = 0 ΣF y = 0 S 1 + S 5 + W y = 0 ΣM = 0 S 1 = S 5 S 1 = - 0,5 W y 6,0 m W y S 5 = - 0,5 W y

34 Aussteifung des Turnhallenanbaus Wandbemessung: M Fuß = S i (+3,5 m) 3,5 + S i (+9,0) 9 N Fuß = Deckenlasten + Eigengewicht N Fuß = 0,375 (6m 6m 5kN/m²) + 9m 6m 0,3m 25kN/m³ = 473 kn Variante 2: Vertikales System (Kragarm) Biegung / Querkraft Zugkeildeckung σ = M/W + N/A S 1 = ± max(0,5 W y ; 0,75 W x ) S 4 = ± max(0; W x ) S 5 = ± max(0,5 W y ; 0,75 W x ) h 2 = 5,5 m h 1 = 3,5 m W x (3,5) = 18m (1,75m + 2,75m) 1,3 0,5 kn/m² = 52,7 kn W x (9) = 18m (2,75m 1,3 0,5 kn/m² + 1 1,3 0,8 kn/m²) = 51 kn

35 Aussteifung des Turnhallenanbaus Wandbemessung: Variante 2: S 1 (3,5) = ± 39,5 kn S 4 (3,5) = ± 52,7 kn S 5 (3,5) = ± 39,5 kn S 1 (9,0) = ± 38 kn S 4 (9,0) = ± 51 kn S 5 (9,0) = ± 38 kn M 4,Fuß = 52,7 3, = 643 σ l = M/W + N/A = 1,5 643kNm/1,2m³ - 1,0 473kN/1,2m² = 804 kn/m² kn/m² = 0,41 N/mm² σ r = kn/m² - 1,0(!) 394 kn/m² = - 1,2 N/mm² F sd = 0,41 0,3 6,0 0,41/(0,41+1,2) 0,5 10³ = 94 kn σ l + - σ r erf A s = 94 kn / 43,5 kn/cm² = 2,16 cm² 2Ø12 erf a s,min = 0,15% A c = 0,15% = 4,5 cm² Q257A Steckbügel Ø8/15 M N + - -

36 Aussteifung Hochhaus M N σ GOK -