Erwin Piechatzek Eva-Maria Kaufmann. Formeln und Tabellen Stahlbau

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1 Erwin Piechatzek Eva-Maria Kaufmann Formeln und Tabellen Stahlbau

2 Aus dem Programm Bauingenieurwesen Baubetriebslehre - Grundlagen von Kh. Stark und W. Brecheler Baubetriebslehre - Projektmanagement von P. Greiner, P. Mayer und Kh. Stark Baubetriebslehre - Kosten und Leistungsrechnung - Bauverfahren von W. Brecheler, 1. Friedrich, A. Hilmer und R. Weiß Massivbau von P. Bindseil Stahlbau von Ch. Petersen Formeln und Tabellen Stahlbau von E. Piechatzek und E.-M. Kaufmann Stahlbau von R. Fritsch und H. Pasternak Statik von K. Wohlhart Dynamik von K. Wohlhart Bauchemie von H. Cammenga u. a. Geotechnik von K. Kuntsche vieweg

3 Erwin Piechatzek Eva-Maria Kaufmann Formeln und Tabellen Stahlbau Nach DIN (1990) Mit 146 Tabellen und 18 vollständig durchgerechneten Beispielen ~ vleweg

4 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Piechatzek, Erwin: Formeln und Tabellen Stahlbau: nach DIN (1990); mit 146 Tabellen und 18 vollständig durchgerechneten Beispielen/Erwin Piechatzek; Eva-Maria Kaufmann. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1999 (Viewegs Fachbücher der Technik) ISBN ISBN (ebook) DOI / Alle Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig/Wiesbaden, 1999 Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Bertelsmann Fachinformation GmbH. Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtiich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und stratbar. Das gilt insbesondere für VervieWiltigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Konzeption und Layout des Umschlags: Ulrike Weigel, Gedruckt auf säurefreiem Papier ISBN

5 v Vorwort Die Zusammenstellung der gebräuchlichsten Formeln und Tabellen für den Stahlbau dient als Arbeitshilfe für alle, die sich mit dem Stahlbau befassen. Angesprochen sind insbesondere Studenten des Bauingenieurwesens, Statiker, Konstrukteure und Techniker. Neben dem klassischen Stahlbau sind auch Themen des gültigen Baurechts in Stichworten beschrieben. Die Neufassung der DIN (1990), ersetzt seit 1997 endgültig die Fassung aus dem Jahre Tragwerke des allgemeinen Stahlhochbaues dürfen nicht mehr nach DIN (1981) berechnet werden. Eine Ausnahme bilden Tragwerke für den Kran- und Brückenbau. Die DIN (1990) ist dabei auf einem ganz neuen Sicherheitskonzept nach EC 3 aufgebaut. Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 3 (EC 3) stehen dem Stahlbauer nun 2 Regelwerke für die Auslegung und Berechnung von Stahlbauten zur Verfügung. Im Rahmen der Globalisierung der Märkte in der Europäischen Gemeinschaft wurden auch andere technische Regeln überarbeitet und eingeführt. Die neuen Regelwerke verwenden neue, bisher unbekannte Begriffe, einige werden hier kurz erläutert. Der Stahlbauer muß sich heute mit solchen Begriffen auseinandersetzen wie Bauprodukte, Ü-Zeichen usw. Allgemein bekannte Bezeichnungen von Stahlsorten wie St37, St52 sind nicht mehr gültig. Mit dieser Formel- und Tabellensammlung wird dem Anwender eine, in systematischer Reihenfolge aufgelistete Zusammenstellung der wichtigsten Regeln, Begriffe, Bezeichnungen und Formeln nach DIN (1990) und anderen gültigen Regelwerken zur Verfügung gestellt. Es sind ausgewählte Bereiche und es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit für den gesamten Stahlbaubereich. Die Anwendung der neuen Regelwerke wird anhand von Zahlenbeispielen vorgestellt. Der Aufbau der einzelnen Kapitel ist methodisch so angelegt, dass sie für alle Anwender eine praktische Arbeitshilfe darstellen. Der Griff zur Norm ist nur in Randbereichen erforderlich, die zugehörigen Normen sind in jedem Kapitel aufgelistet. Die vorliegende Bearbeitung kann jedoch nicht die vorhandenen Lehrbücher des Stahlbaues ersetzen. Die Kenntnis der Grundlagen der Statik, der Festigkeitslehre, des Stahlbaues, sowie der geltenden Normen und Vorschriften ist Voraussetzung zur Anwendung. Alle Kapitel wurden sorgfältig bearbeitet, dennoch sind Fehler oder Irrtümer nicht ganz auszuschließen, und somit sind wir für jeden Hinweis bzw. Stellungnahme sehr dankbar. Es ist darauf hinzuweisen, dass jeder bei einem Bauvorhaben tätige Ingenieur für seine Arbeit selbst voll verantwortlich ist. Insbesonders muss er die zum Zeitpunkt der Arbeit gültigen technischen Baubestimmungen einhalten. Für die weitgehende Hilfestellung bei der Erstellung dieser Formel- und Tabellensammlung möchten wir uns bei den Damen und Herren im Lektorat Technik des Verlages Vieweg bedanken, insbesondere bei Frau Ehl für die Anregungen und Hinweise die zur Entstehung dieses Werkes beigetragen haben. Köln im Sommer 1999 Die Autoren.

6 VI Inhaltsverzeichnis 1 Der bauaufsichtliche Kontext EG-Bauproduktenrichtlinie und nationales Recht Bauproduktenrichtlinie und Grundlagendokumente Landesbauordnungen LBO Technische Baubestimmungen Venvendbarkeit von Bauprodukten Venvendbarkeitsnachweise für Bauprodukte Ubereinstimmungsnachweise Bauregelliste Eingeführte Technische Regeln für den Metallbau nach Bauregelliste A Korrosionsschutz Korrosionsarten Konstruktiver Korrosionsschutz Korrosionsschutzverfahren Vorbereitung der Stahloberflächen Brandschutz Allgemein Brandschutzplanung Bauaufsichtliche Brandschutzforderungen Brandschutzmaßnahmen Maß- und Modulordnung, Toleranzen Maßordnung Modulordnung Bauwerksmaße, Bezugssystem Koordinaten- und Bezugssystem ToleranzenimHochbau Prüfstatik, Anforderungen, Aufbau Allgemein Ausgabe Sicherheits-und Bemessungskonzept Regelwerke für den Stahlbau Grundbegriffe Bemessungs- und NachweiSkonzept nach DIN ( )... 32

7 Inhaltsverzeichnis VII 2.4 Beanspruchungen Beanspruchungen aus direkten Einwirkungen Beanspruchungen aus indirekten Einwirkungen Kombinationsregeln fiir die Bemessung Beanspruchungen durch Imperfektionen Beanspruchbarkeit Widerstandsgrößen fiir Werkstoffe Widerstandsgrößen fiir Profile Teilsicherheitsbeiwerte Nachweis der Tragsicherheit Abgrenzungskriterien... '" Verfahren Elastisch-Elastisch Verfahren Elastisch-Plastisch Verfahren Plastisch-Plastisch Nachweis der Lagesicherheit Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Nachweis der Dauerhaftigkeit Formeln für Bemessung und Nachweise Formelzeichen, Bezeichnungen und Darstellungen BemessungundNachweise Grenzbeanspruchbarkeiten, FormelnnachDIN Beanspruchungen und Nachweise nach dem Verfahren El.-E Nachweise nach dem Verfahren El.-Pl., Pl.-P Nachweis ausreichender Bauteildicke Wertevorh(b/t) Stabilitätsnachweise, einteilige Stäbe Systemgrößen bei Druckbeanspruchung Querschnittswerte fiir das Biegedril1knicken Planmäßig mittiger Druck Einachsige Biegung ohne Normalkraft Einachsige Biegung mit Normalkraft Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft Stabilitätsnachweise, mehrteilige einfeldrige Stäbe System- und Querschnittsgrößen fiir mehrteilige Stäbe Schnittgrößen am Gesamtstab Nachweis Gesamtstab... 96

8 VIII Inhaltsverzeichnis Nachweis der Einzelstäbe Nachweis der Bindebleche Mehrteilige Rahmenstäbe mit geringer Spreizung Stabwerke Fachwerke Rahmen und Durchlaufträger mit unverschieblichen Knotenpunkten Knicklängenbeiwerte für freistehende Rahmen Plattenbeulen Beulfe1der Maßgebende Beulfeldbreite Beanspruchungen Systemgrößen für Plattenbeulen Beulsteifen Beulwerte und Abminderungsfaktoren für Beulfelder Nachweise, Abgrenzungskriterien Vereinfachter Nachweis Grenzspannungen und Nachweise Herstellungsbedingte Abweichungen von der Sollform Schraubenveibindungen Allgemeine Regeln für Verbindungen Regeln für Verbindungen mit Schrauben Ausführungsformen von Schraubenverbindungen Nachweise Beanspruchungen und Nachweise von Schrauben verbindungen Darstellung von Schraubveibindungen Augenstäbe Beanspruchungen und Nachweise von Bolzen Schweißveibindungen Allgemeine Grundsätze Ausführung von Stößen Beanspruchungen und Nachweise von Schweißnähten Wahl der Stahlgütegruppen für geschweißte Stahlbauten Verankerungen, Lagesicherheit Gleiten Umkippen Abheben

9 Inhaltsverzeichnis IX Beanspruchungen und Nachweise von Verankerungen Berübrungsdruck für Lagerteile und Gelenke Statik und Festigkeitslehre Formeln für ausgewählte Bereiche der Statik Formeln für ausgewählte Bereiche der Festigkeitslehre Träger mit I-förmigem Querschnitt T-Profil I-Träger einfachsymmetrisch Rechteckige Hohlprofile Runde Hohlprofile Zusammengesetzte Stützen profile, einfachsymmetrisch Zusammengesetzte Stützenprofile, doppeltsymmetrisch Aus Walzprofilen zusammengesetzte Stützenprofile, doppeltsymmetr Berechnungsbeispiele Berechnungsabläufe für Tragsicherheitsnachweise Berechnungsabläufe - Struktogramme Tragsicherheitsnachweise Einfeldträger Kragträger Biegedrillknicken, Nachweis nach DIN T2 (1990) Stabilitätsnachweis; Stütze mit planmäßig mittigem. Druck Stabilitätsnachweis; Fachwerkstab mit planmäßig mittigem Druck Stabilitätsnachweis; Stütze mit einachsiger Biegung und mittigem Druck Stabilitätsnachweise, Stütze mit zweiachsiger Biegung und Druck Mehrteilige Rahmenstütze Rippenlose Kra:fteinleitung, Träger auf Träger Stoß eines Zugstabes Kopfplattenanschluß Trägerstoß, Nachweis im Grundquerschnitt Trägerstoß, Nachweis der Schraubenverbindung Anschluss Träger-Stütze mit Knagge Knotenblechanschluss Diagonalstab-Stütze Nachweis der Halsnähte eines geschweißten Vollwandträgers Geschweißter Anschluss Kragträger-Stütze Unversteiftes Beulfeld. Beulnachweis nach Näherungsverfahren...,

10 x Inhaltsverzeichnis 6 Profiltabellen Walzerzeugnisse für den Stahlbau Schmale I -Träger mit geneigten Flanschen Mittelbreite und breite I -Träger U-Stahl Winkelstahl T-Stahl Halbierte I-Träger Walzprofile, Anreißmaße und Lochdurchmesser Hohlprofile für den Stahlbau, Auswahl Andere Walzerzeugnisse Zusammengesetzte Querschnitte I-Träger, doppeltsymmetrisch I-Träger einfachsymmetrisch mit unterschiedlichen Gurtbreiten T -Profile aus Flachstahl Stützenprofile einfachsymmetrisch Stützenprofile gekreuzt, doppeltsymmetrisch Rechteckige Hohlprofile geschweißt (Kasten) Tabellen, Verbindungsmittel Schrauben, Muttern und Scheiben Klemmlängen Literatur Sachwortverzeichnis 291