Fakultät 2 Lehrstuhl Massivbau Lehrstuhl Stahl- und Holzbau Lehrstuhl Statik und Dynamik. Aufgabenstellung Modul (BDGI32) Ingenieurbau

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1 Seite 1 Aufgabenstellung Modul (BDGI32) Bearbeiter im WS2014/15 Name: Name: Name: Name: Vorname: Matr.-Nr.: _ Vorname: Matr.-Nr.: _ Vorname: Matr.-Nr.: _ Vorname: Matr.-Nr.: _ Hinweise zum Ablauf: Am Semesterbeginn erfolgt eine Einführung in das Projekt. In dieser Veranstaltung findet auch eine Einteilung in Gruppen von max. 4 Personen statt. Die weitere Bearbeitung erfolgt in den Gruppen mit Pflichtkonsultationen zu verschiedenen Arbeitsständen. Jede Gruppe erhält individuelle Parameter. Es ist jeweils einen Teil Massivbau, Stahlbau und Statik und Dynamik zu bearbeiten. Die Modulnote setzt sich zu je 33% aus den Noten zu den Teilleistungen Massiv-, Stahlbau und Statik und Dynamik zusammen, wobei alle Teile jeweils mindestens bestanden sein müssen. Ansprechpartner Massivbau: Stahlbau: Statik und Dynamik: N.N Prof. Dr.-Ing. habil H. Pasternak Gastprof.Dr.-Ing. M. Firl Dipl.-Ing. (FH) H. Schulz M. Moradi, M.Sc Dipl.-Ing. (FH) M. Simon Erklärung zur Bearbeitung und Kontrolle des Projekts Hiermit erklären wir, dass das Projekt von uns selbständig bearbeitet wurde Datum Unterschriften der Studierenden

2 Seite 2 Zielstellung der Projektarbeit: Die vorliegende Projektarbeit beinhaltet die Herangehensweise bei der Tragwerksplanung eines Hallenbauwerks von der Entwurfsplanung (HOAI Leistungsphase 3) über die Genehmigungsplanung (HOAI LP 4) bis zur Ausführungsplanung (HOAI LP 5). Dabei werden statische Systeme untersucht, Einwirkungen ermittelt und der Lastabtrag bis zur Gründung verfolgt. Wesentliche tragende Elemente und Verbindungen in den Werkstoffen Stahl und Stahlbeton werden bemessen, konstruktiv durchgebildet und zeichnerisch dargestellt. Projektbeschreibung: In einem Gewerbegebiet ist der Neubau einer Produktionshalle (Rahmen in Stahlbauweise auf einem massiven Unterbau) geplant. Der Standort befindet sich innerhalb einer mit weiteren Gebäuden bzw. Hallen bebauten Gewerbefläche. Die Produktionshalle kann entsprechend EC1 als "Werkstätte mit mittlerem bis schwerem Betrieb" eingeordnet werden. Gabelstaplerverkehr ist nicht vorgesehen. Die Objektgeometrie liegt bereits in Form von Entwurfsplänen vor (siehe Anlage). Die Hauptmaße sind entsprechend den individuellen Parametern anzusetzen und weitere Maße sind sinnvoll anzunehmen. Die Halle soll als allseitig geschlossener Warmbau mit einer Hülle aus Sandwichelementen ausgeführt werden. Das Erd- und 1. Obergeschoß sind in Massivbauweise aus Stahlbeton und Mauerwerk geplant. Die Decke im Erdgeschoß wird auf ein Stützen-Riegel-System aufgelagert. Die Decke im 1. Obergeschoß ist als punktförmig gestützte Flachdecke ausgebildet. Die Stützen in 1. OG sind mit 20/20 cm vorgegeben. Nach den Angaben im Baugrundgutachten steht als Baugrund ein mitteldicht gelagertes Kies-Sand-Gemisch mit ausreichender Tragfähigkeit an, so dass mit dem Ansatz des Sohlwiderstandes nach DIN 1054:2010 gerechnet werden darf. Der Grundwasserstand wurde bei 4 m unter Gelände angetroffen. Das Gebäude wird in Hanglage errichtet, so dass sich die Außenwand Achse A bis zur Oberkannte der Decke über EG im Erdreich befindet. Randbedingungen: Bauteilabmessungen sind im Rahmen einer Vorbemessung zu ermitteln. Die Baustoffe der Bauteile sind vorgegeben bzw. sinnvoll anzunehmen. Bearbeitungsumfang: Grundlage zur Bearbeitung der Tragwerksplanung sind die Eurocodes. Die Bearbeitung erfolgt in Gruppen von bis zu 4 Personen. Bei weniger als vier Bearbeitern erfolgt keine Anpassung der Aufgabenstellung an die Anzahl der Bearbeiter. In Projekt sind folgende Teile zu bearbeiten: Meilenstein 1 Grundlagen/Allgemeines Meilenstein 2 Schnittgrößenermittlung und Bemessung Meilenstein 3 Ausführungszeichnungen Meilenstein 4 Abgabe & Abschlussgespräch

3 Seite 3 Meilenstein 1 - Grundlagen Meilenstein 2 - Bemessung Meilenstein 3 - Zeichnungen Meilenstein 4 - Abschlussgespräch Termine 44. KW 48. KW 03. KW 10. KW Unterschrift Betreuer Die Arbeitsfortschritte und Ergebnisse stellt jede Gruppe in Pflichtkonsultationen zu folgenden Terminen vor: Pflichtkonsultationen: Meilenstein 1 Termin Pflichtkonsultation (44. KW) Mi Meilenstein 2 Termin Pflichtkonsultation (48. KW) Mi Meilenstein 3 Termin Pflichtkonsultationen (03. KW) Mi Meilenstein 4 Termin Pflichtkonsultation (10. KW) Die Abgabe erfolgt bei den jeweiligen Betreuern. Bewertung: Es werden nur prüffähige Arbeiten anerkannt. Bewertet wird jeder Projektteil (Massivbau, Stahlbau, Statik und Dynamik) anteilig mit je 33 % als Teilleistung für jeden Meilenstein. Die Teilnoten der Meilensteine ergeben mit folgenden Anteilen die Modulnote: Meilenstein 1 10% Meilenstein 2 20% Meilenstein 3 30% Meilenstein 4 40% Zu bearbeitende Aufgaben in den Projektteilen Meilenstein 1: Grundlagen/Allgemeines Modellbildung/statische Systeme Festlegung zur Gebäudeaussteifung Lastannahmen Vordimensionierung von Bauteildicken, Teil Massivbau Festlegung zu Expositionsklassen und Baustoffen, Teil Massivbau Meilenstein 2: Schnittgrößenermittlung und Bemessung Teil Stahlbau: Schnittkraft- und Auflagerkraftberechnung Bemessung der Trapezprofiltafeln des Daches

4 Seite 4 Bemessung des gevouteten Riegels in Reihe 2 (Dreh- und Schubbettung des Trapezprofils sind zu berücksichtigen) Nachweis der Stützen in Reihe 2 Konstruktive Durchbildung und Bemessung der Rahmenecke Konstruktive Durchbildung und Bemessung der Stützenfüße Teil Statik und Massivbau: Vorschlag zur Aufgabenverteilung in der Gruppe Berechnungen/Nachweise Zeichnungen (Meilenstein 3) Student 1 - Deckenplatte über 1. OG - Durchstanznachweis Achse B/4 - Mauerwerk Achse A EG - Schal- und Bewehrungsplan Decke über 1. OG 1. Bauabschnitt - Detail Durchstanzbewehrung Achse B/4 Student 2 - Deckenplatte über 1. OG - Durchstanznachweis Achse C/3 - Mauerwerk Achse C EG - Schal- und Bewehrungsplan Decke über 1. OG 2. Bauabschnitt - Detail Durchstanzbewehrung Achse C/3 Student 3 - Deckenplatte über EG - Unterzug Achse B EG - Mauerwerk Achse 6 EG - Schal- und Bewehrungsplan Decke über EG 1. Bauabschnitt - Detail Bewehrungsführung Stütze Unterzüge Achse B/4 Student 4 - Deckenplatte über EG - Unterzug Achse 4 EG - Mauerwerk Achse E EG - Schal- und Bewehrungsplan Decke über EG 2. Bauabschnitt - Detail Bewehrungsführung Stütze Unterzüge Achse B/4 Inhalt Statik: Decke über dem EG und 1.OG Stellen Sie Lasten, Teilsicherheitsbeiwerte und Kombinationsbeiwerte für die Grenzzustände der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit zusammen. Der Treppenlauf wird als nicht mit der Geschossdecke verbunden angenommen. Die Schnittgrößen der Treppenpodeste und -läufe werden im Folgenden nicht berechnet. Legen Sie Lagerungsbedingungen, Spannrichtungen, Durchlaufwirkungen und eventuelle Unterpositionen fest. Zeichnen Sie einen Positionsplan M 1:100. Berechnen Sie maßgebende Feld- und Stützmomente sowie Quer- und Auflagerkräfte mittels geeigneter Handrechenverfahren. Stellen Sie die Verläufe qualitativ dar. Berechnen Sie Schnittgrößen und Auflagerreaktionen mittels FEM. Untersuchen und Dokumentieren Sie den Einfluss der Elementgröße und - typ, den Einfluss der Querdehnzahl, die Unterschiede bei Berücksichtigung nachgiebiger Auflager und den Einfluss der Torsionssteifigkeit auf die Ergebnisse Stellen Sie die Ergebnisse von Hand- und Programmrechnung gegenüber und erläutern Sie signifikante Unterschiede. Legen Sie fest, welche Ergebnisse in Teil Massivbau verwendet werden.

5 Seite 5 Inhalt Massivbau: Stahlbetonbau Geschossdecke EG: Biege- und Querkraftbemessung als EDV-Rechnung zulässig; Nachweise des GZG mit Handrechnung; Ausführung der Bewehrungslagen in Stabstahl; Unterzug im EG: Nachweise im GZT und GZG mit Handrechnung; Abstufung der Längs- und Querkraftbewehrung; Flachdecke über dem 1. OG: Biegebemessung als EDV-Rechnung zulässig; Nachweise des GZG mit Handrechnung; Durchstanznachweis an der benannten Stütze mit Handrechnung; Ausführung der Bewehrungslagen in Stabstahl; Mauerwerksbau Nachweis der angegebenen Außen- bzw. Innenwände nach dem genauen Verfahren Nachweis der Außenwand im EG unter Beachtung des Erddrucks Nachweis der Auflagerpressung an der maßgebenden Position Meilenstein 3: Ausführungszeichnungen Die Zeichnungskonsultation erfolgt auf Grundlage fertig bearbeiteter Konstruktions-, Schal- und Bewehrungspläne. Die Zeichnungen sind in praxisüblicher Form (geplottet oder handgezeichnet auf Formaten DIN A0 bis DIN A2) vorzulegen. Meilenstein 4: Abgabe & Abschlussgespräch Prüfungsähnliche Situation mit Fragen zu allen bearbeiteten Aufgabenteilen als Vorbereitung auf die schriftliche Prüfung. Zu erbringende Leistungen zur Endabgabe: Statische Berechnung mit folgender Struktur Grundlagen/Allgemeines: Deckblatt und Aufgabenstellung, Statisch-konstruktiver Erläuterungsbericht (1...2 Seiten) Systembildung, Lastannahmen Positionsübersicht (i.d.r. im M 1:100; mit Kennzeichnung von Spannrichtung und Bereichen)

6 Seite 6 Schnittgrößenberechnung Dokumentation und Vergleich der verschiedenen FEM Berechnungen mit der Handrechung Stahlbau: Bemessung und Nachweis der Trapezprofiltafeln Bemessung und Nachweis des gevouteten Riegels Bemessung und Nachweis der Stützen Bemessung und Nachweis der Rahmenecke Bemessung und Nachweis der Stützenfüße Positionsplan Detailzeichnung im M 1:5 Rahmenecke und Stützenfüße Massivbau Bemessung/Nachweisführung der einzelnen Positionen (inkl. Darstellung stat. System, Belastung und Schnittgrößenermittlung, baustoffspezifische Nachweise) Schal- und Bewehrungspläne der geforderten Bauteile (i.d.r. im M 1:50; Detailschnitte auch 1:10/1:20)

7 Seite 7 Allgemeine Projektparameter: Standort: Cottbus München Passau Siegen (Geländehöhen abrufbar unter " Dachneigung: 10% 15% 20% Hallenbreite b: 18m 20m 22m Binderabstand a: 4m 5m 6m lichte Hallenhöhe hl: 5m 6m 7m

8 Seite 8 Grundrisse, Ansicht, Schnitt

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11 Seite 11 Hinweise zu Inhalt und Form Einwirkungen: Ungleichförmig verteilte Schneelast, Temperaturlasten, Lasten infolge geometrischer Imperfektionen, z.b. Stützenschiefstellung, und außergewöhnliche Einwirkungen werden nicht berücksichtigt Lastabtrag: Durchlaufwirkung der Sandwichelemente ist bei der Lastermittlung der Pfetten, nicht aber der Binder zu berücksichtigen. Eine eventuelle Durchlaufwirkung der Pfetten ist bei den Einwirkungen auf die Binder zu berücksichtigen. Mitwirkung der Pfetten, Binder und Stützen in den Verbänden ist eventuell zu beachten. Bemessung und Nachweise: Das für die Bemessung maßgebende Element (Grundwerkstoff oder Verbindungsmittel) ist mit mindestens 80 % auszulasten. Nachweise sind für die Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit zu führen. Stabilitätsnachweise werden auf Biegeknicknachweise beschränkt. Der Erläuterungsbericht muss mindestens enthalten: Eine eindeutige Beschreibung des Bauwerkes, Angabe der eingesetzten Grundwerkstoffe, Profiltypen und Verbindungsmittel, alle Angaben, die zu einer eindeutigen Bestimmung der Lasten erforderlich sind, Angaben zu Gründung und Korrosionsschutz. Form: Das Projekt ist prüfbar abzugeben. Die Dokumentation besteht aus Deckblatt, Aufgabenstellung, Inhaltsverzeichnis, Zeichnungsverzeichnis, Erläuterungsbericht, Angaben zur verwendeten Literatur, Statikteil / Bemessungsteil und Zeichnungen. Die statische Berechnung ist so aufzubauen, dass sie ohne die geforderten Zeichnungen nachvollziehbar ist (mit Skizzen arbeiten). Zahlenwerte aus vorangegangenen Abschnitten sind mit Seitenverweisen zu belegen. Die Schnittkraftberechnung und Nachweise sind einmal exemplarisch als vollständige Handrechnung zu dokumentieren, weitere gleichartige Nachweise dürfen in zusammengefasster Form wiedergegeben werden (z.b. Tabellen). In Formeln sind grundsätzlich auch die entsprechenden Zahlen darzustellen. Skizzen der statischen Systeme müssen die Abmessungen, die Belastungen mit Richtung, Bezeichnung und Wert, korrekte Lagersymbole und den Vorzeichenbezug bei Biegebeanspruchung (gestrichelte Faser) enthalten. Grüneinträge durch die Bearbeiter sind nicht zulässig.