Bachelorarbeit. Das Ersatzstabverfahren nach Eurocode 3. Vereinfachungsmöglichkeiten

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Stanislaus Kopp
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1 Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg Fakultät Bauingenieurwesen Fachgebiet Stahlbau Prof. Dr.-Ing. Othmar Springer Sommersemester 2014 Das Ersatzstabverfahren nach Eurocode 3 Regensburg, 30.Juni 2014 Osterbachstraße Gammelsdorf Matrikelnummer Semester B7a BauerReinhard@gmx.de

2 Aufgabenstellung und Überblick Aufgabenstellung Die ursprüngliche Zielsetzung des Ersatzstabverfahrens, die Stabilitätsnachweise im Stahlbau einer Handrechnung zugänglich zu machen, wurde nach Ansicht des Aufgabenstellers im Eurocode 3 durch die Vielzahl der zu ermittelnden Bei-, Hilfswerte und Abminderungsfaktoren, die zudem noch nach zwei alternativen Verfahren ermittelt werden dürfen, nahezu völlig verfehlt. In der Literatur existieren vereinzelt Ansätze für vereinfachte Nachweiskonzepte, auch der AufgabensteIler hat ein bisher unveröffentlichtes, vereinfachtes Nachweisverfahren entwickelt. Selbst das Verfahren nach der nicht mehr geltenden DIN war hier deutlich einfacher zu handhaben. Im Zuge der vorliegenden Arbeit sollen zunächst die existierenden Ansätze gesammelt und grundsätzlich miteinander verglichen werden. Anschließend sollen anhand ausgewählter Beispiele die Ergebnisse miteinander verglichen und so ein sinnvolles vereinfachtes Nachweiskonzept erarbeitet werden. Überblick Um einen ersten Einblick und ein wenig Gespür für die gegebene Problemstellung zu erlangen, wurde am Anfang der Ersatzstabnachweis an einem Zweigelenkrahmen sowohl für den Rahmenriegel, als auch für die Stiele geführt. Die gewählte Vorgehensweise war dabei strikt aus dem Eurocode 3 entnommen. Im nächsten Schritt wurde dasselbe Beispiel nochmals nach der alten Norm, der DIN berechnet, um die Unterschiede der beiden Regelwerke besser zu verdeutlichen. Nachdem die von den Normen vorgeschlagenen Verfahren klar waren, konnte damit begonnen werden, nach Vereinfachungen zu recherchieren. Dabei fanden sich einige sehr gute Ansätze, vor allem in der 20. Auflage der Schneider Bautabellen und im Skriptum zur Vorlesung Stahlbau, welches von Herrn Prof. Dr.-Ing. Othmar Springer an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg verwendet wird. Auch in der Vornorm DIN V ENV , welche in dem Werk Einführung in den Eurocode 3 von Dipl.-Ing. Erwin Piechatzek ausführlich erklärt ist, konnte eine interessante Vorgehensweise entdeckt werden. Für jede der gefundenen Vereinfachungen wurde erneut das Beispiel des Zweigelenkrahmens durchgeführt, um die Schwächen und Stärken beurteilen zu können. Abschließend wurden neben dem erwähnten Rahmensystem noch weitere Beispiele mit einem EDV-Programm behandelt. Da die Software die genauen Ergebnisse der Systeme lieferte und dies nicht nur für das Ersatzstabverfahren, sondern auch für einen Nachweis nach Theorie II. Ordnung, konnten diese Resultate abermals den Vereinfachungen gegenübergestellt werden. Somit war es schließlich möglich mehrere Ergebnisse zu bewerten und ein praxistaugliches Verfahren darzustellen.

3 Inhalt 1 Ersatzstabverfahren Vergleich Eurocode 3 - DIN Einführendes Beispiel nach Eurocode System und Lasten Auflagerkräfte und Schnittgrößen Querschnittswerte Knicklängen Ersatzstabverfahren Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Vergleichsrechnung nach DIN Ersatzstabverfahren Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Vereinfachungen Schneider Bautabellen Vergleichsrechnung Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Bewertung Vorlesungsskript von Othmar Springer Vergleichsrechnung Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Bewertung Einführung in den Eurocode 3 von Erwin Piechatzek Vergleichsrechnung Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Bewertung Zusammenfassung und Auswertung Berechnung des Zweigelenkrahmens mit EDV Ersatzstabverfahren... 46

4 Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Berechnung nach Theorie II. Ordnung Nachweis des Rahmenriegels Nachweis der Rahmenstiele Auswertung Ergebnisse des Rahmenriegels Ergebnisse der Rahmenstiele Berechnung weiterer Tragwerke Kragstütze Ersatzstabnachweis Berechnung mit Vereinfachungen Berechnung nach Theorie II. Ordnung Auswertung Pendelstütze Ersatzstabnachweis Berechnung mit Vereinfachungen Berechnung nach Theorie II. Ordnung Auswertung Einseitig eingespannte Stütze Ersatzstabnachweis Berechnung mit Vereinfachungen Berechnung nach Theorie II. Ordnung Auswertung Beidseitig eingespannte Stütze Ersatzstabnachweis Berechnung mit Vereinfachungen Berechnung nach Theorie II. Ordnung Auswertung Pendelstütze mit erhöhter Normalkraft Ersatzstabnachweis Berechnung mit Vereinfachungen Berechnung nach Theorie II. Ordnung Auswertung Gesamtbeurteilung der Ergebnisse... 81

5 4.4 Darstellung eines sinnvollen vereinfachten Nachweiskonzepts Fazit Literatur... 89

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