Tragwerksentwurf III. prof. schwartz Tragwerksentwurf III 1 Stahlbau - Haus R 128 von Werner Sobek

Transkript

1 Tragwerksentwurf III prof. schwartz Tragwerksentwurf III 1

2 Tragwerksentwurf III Kraft - Form - Material Modellbildung Modellapplikation 1 Gleichgewicht Bogen- und Seiltragwerke, Material 2 Bogenseil- Tragwerke Fachwerke 3 Balken Variation Traglast 4-5 Stahlbetonbau Stahlbau Holzbau Studio in Locarno Haus R 128 Ziegelwies Livio Vacchini Werner Sobek Burkhalter Sumi Mauerwerk Stadttor Isny Peter Zumthor 3. Semester im Überblick prof. schwartz Tragwerksentwurf III 2 Einführung

3 Haus R 128 von Werner Sobek in Stuttgart prof. schwartz Tragwerksentwurf III 3

4 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 4

5 Situation und Ansicht mit Erschliessung/Versorgung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 5

6 Gartenansicht prof. schwartz Tragwerksentwurf III 6

7 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 7

8 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 8

9 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 9

10 Längsschnitt, Grundriss des untersten Geschosses und perspektivische Darstellung des Tragwerks ohne Fassade prof. schwartz Tragwerksentwurf III 10

11 Innenraumaufnahmen und Deckentragwerk-Deckenelement im Grundriss prof. schwartz Tragwerksentwurf III 11

12 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 12

13 Rechts: Bodenaufbau und Deckenauflager seitlich Links oben: Beanspruchung der Stahlträger Links unten: Bodenaufbau und Deckenauflager mittig prof. schwartz Tragwerksentwurf III 13

14 Innere Kräfte im Stahlträger prof. schwartz Tragwerksentwurf III 14

15 Links: Die Diagonalen im Steg im Auflagerbereich Rechts: Kraftausbreitung in den Flanschen prof. schwartz Tragwerksentwurf III 15

16 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 16

17 Links: Belastung der Mittelstütze Rechts: Grundriss mit Einflusszone prof. schwartz Tragwerksentwurf III 17

18 Knickkurven von Stahlstützen prof. schwartz Tragwerksentwurf III 18

19 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 19

20 Links: Windeinwirkung in Gebäude Querrichung Mitte und Rechts: Beanspruchung der Verbände prof. schwartz Tragwerksentwurf III 20

21 Windverbände prof. schwartz Tragwerksentwurf III 21

22 Innere Kräfte im Querverband unter Windlasten in Gebäudequerrichtung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 22

23 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 23

24 Verhalten eines geschraubten Stahlträgers prof. schwartz Tragwerksentwurf III 24

25 Oben l.: Aussteifung der Decken und Fassade (partiell dargestellt) Oben r.: Schraubverbindung Träger-Decke-Bodenaussteifung Unten: Kraftübertragung des Stosses prof. schwartz Tragwerksentwurf III 25

26 Oben: Innere Kräfte in den Schrauben Unten: Materialkennwerte von Schrauben prof. schwartz Tragwerksentwurf III 26

27 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 27

28 Schweissverbindung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 28

29 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 29

30 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 30

31 Darstellung verschiedener Schweissverbindungen prof. schwartz Tragwerksentwurf III 31

32 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 32

33 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 33

34 Dicke t in [mm] Stahlsorte t 40 mm 40 mm t 100 mm f y [N/mm 2 ] f t [N/mm 2 ] f y [N/mm 2 ] f t [N/mm 2 ] S S S S S 460 S 355 S 235 Oben: Festigkeitseigenschaften der Baustähle Unten: Spannungs-Dehnungs-Kurven verschiedener Stahlsorten prof. schwartz Tragwerksentwurf III 34

35 Oben: Kubisch-raumzentriertes Gitter Mitte: Kubisch-flächenzentriertes Gitter Unten: Hexagonal-dichtgepacktes Gitter prof. schwartz Tragwerksentwurf III 35

36 prof. schwartz Tragwerksentwurf III 36

37 Scherspannung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 37

38 Schematische Darstellung möglicher Gitterfehler prof. schwartz Tragwerksentwurf III 38

39 σ 2 (N/mm 2 ) σ 1 (N/mm 2 ) Fliessbedingungen nach Tresca Fliessbedingungen nach Mises Fliesbedingungen für Stahl unter zweiachsiger Beanspruchung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 39

40 Ermüdungsverhalten eines Bauteils anhand einer Wöhlerkurve prof. schwartz Tragwerksentwurf III 40

41 Inhalt Entwurfskonzept Decken Stützen Wind und Erdbeben Schraubverbindungen Schweissverbindungen Eigenschaften des Baustahls Profilarten und deren Anwendung prof. schwartz Tragwerksentwurf III 41

42 HEA, HEB und HEM INP und UNP IPE, UPE und IPET quadratisch, rechteckig oder rund RND und VKT Doppel-T-Profile Normalprofile Profile mit // Flanschen Hohlprofile Rund und Vierkantprofil HEA leichte Reihe HEA mm x 100 mm 16,7 kg/m HEA mm x 300 mm 272,0 kg/m HEB normale Reihe HEB mm x 100 mm 20,4 kg/m bis HEB mm x 300 mm 314,0 kg/m HEM verstärkte Reihe HEM mm x 106 mm 41,8 kg/m HEM mm x 302 mm 349,0 kg/m Oben: Walzprofilarten Unten: HEA, HEB und HEM prof. schwartz Tragwerksentwurf III 42

43 Schulhaus in Losone, 1975, Livio Vacchini und Aurelio Galfetti prof. schwartz Tragwerksentwurf III 43

44 HEA, HEB und HEM INP und UNP IPE, UPE und IPET quadratisch, rechteckig oder rund RND und VKT Doppel-T-Profile Normalprofile Profile mit // Flanschen Hohlprofile Rund und Vierkantprofil INP INP mm x 42 mm 5,9 kg/m INP mm x 200 mm 166,0 kg/m bis UNP UNP mm x 42 mm 7,1 kg/m UNP mm x 110 mm 71,8 kg/m IPE IPE mm x 46 mm 6,0 kg/m IPE mm x 220 mm 122,0 kg/m IPET IPET mm x 46 mm 3,0 kg/m bis IPET mm x 220 mm 61,2 kg/m UPE UPE mm x 50 mm 7,9 kg/m UPE mm x 115 mm 72,2 kg/m INP, UNP, IPE, IPET und UPE prof. schwartz Tragwerksentwurf III 44

45 Seagram Building, New York, 1958, Arch. Mies van der Rohe prof. schwartz Tragwerksentwurf III 45

46 HEA, HEB und HEM INP und UNP IPE, UPE und IPET quadratisch, rechteckig oder rund RND und VKT Doppel-T-Profile Normalprofile Profile mit // Flanschen Hohlprofile Rund und Vierkantprofil RRW/RRK quadratisch RRW 40 x mm x 40 mm 3,4 kg/m RRW 400 x mm x 400 mm RRW/RRK rechteckig RRW 50 x mm x 30 mm 3,6 kg/m bis RRW 400 x mm x 200 mm 191 kg/m 141 kg/m ROR rund ROR 21,3 Ø 21,3 mm 0,9 kg/m ROR 813 Ø 813 mm 159 kg/m RRW, RRK und ROR prof. schwartz Tragwerksentwurf III 46

47 Haus R128 von Werner Sobek, IPE-Träger und Hohlprofile als Stützen prof. schwartz Tragwerksentwurf III 47

48 Guggenheim Museum, Bilbao, 1997, Arch. Frank O. Gehry prof. schwartz Tragwerksentwurf III 48

49 Zentrum Paul Klee, Bern, 2005, Architekt Renzo Piano prof. schwartz Tragwerksentwurf III 49

50 HEA, HEB und HEM INP und UNP IPE, UPE und IPET quadratisch, rechteckig oder rund RND und VKT Doppel-T-Profile Normalprofile Profile mit // Flanschen Hohlprofile Rund und Vierkantprofil RND RND 10 Ø 10 mm 0,6 kg/m RND 500 Ø 500 mm 1540,0 kg/m VKT VKT 10 6 mm x 6 mm 0,3 kg/m bis VKT mm x 200 mm 314,8 kg/m RND und VKT prof. schwartz Tragwerksentwurf III 50

51 Pompidou Center, Paris, 1977, Arch. Renzo Piano & Richard Rogers prof. schwartz Tragwerksentwurf III 51

52 Vordach des Schulhauses Eschenbach, 2003, Arch. Christian Kerez, Ing. J. Schwartz prof. schwartz Tragwerksentwurf III 52

53 Schulhaus Leutschenbach, 2009, Arch. Christian Kerez, Ing. Joseph Schwartz und Walter Kaufmann prof. schwartz Tragwerksentwurf III 53

54 Winkel - rundkantig, gleichschenklig 2 Winkel - rundkantig, ungleichschenklig 3 T-Stahl - rundkantig, hochstegig 4 U-Stahl 5 Z-Stahl - Normalprofil 6 Flachstäbe 7 Winkel - scharfkantig, gleichschenklig 8 Winkel - scharfkantig, ungleichschenklig 9 T-Stahl - scharfkantig 10 Coulissenstahl 11 Z-Stahl - scharfkantig 12 Geländerrohr 13 Winkelprofil - kaltgerollt, gleichschenklig 14 Winkelprofil - kaltgerollt, ungleichschenklig 15 U-Profil - kaltgerollt 16 Z-Profil - kaltgerollt 17 Hut-Profil - kaltgerollt 18 C-Profil - kaltgerollt Winkel und Kleinprofile prof. schwartz Tragwerksentwurf III 54