Herrn Dipl.-Ing. Gerhard Gröger möchte ich für die langjährige Weiterentwicklung des Programms GWSTATIK meinen Dank sagen.

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Ella Schmitz
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1 Vorwort Stahlbau-Praxis erscheint in zwei Bänden. Im ersten Band werden die Grundlagen besprochen, die für die Tragwerksplanung von Stahltragwerken in Verbindung mit den Nachweisen nach der Stahlbaugrundnorm DIN (November 2008) notwendig sind. Das Teilsicherheitskonzept, die elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit und der Nachweis ausreichender Beulsicherheit werden ausführlich dargestellt. Auf die Fließgelenktheorie und die Torsion sowie die stabilisierende Wirkung von Drehbettungen und Schubfeldsteifigkeiten für das Biegedrillknicken wird besonders eingegangen. Die Berechnung nach Theorie II. Ordnung wird erklärt. Zugstäbe, Druckstäbe, Biegeträger, Stäbe mit Biegung und Normalkraft, mehrteilige Druckstäbe, rahmenartige Tragwerke und Verbände werden behandelt. Im vorliegenden zweiten Band wird ausführlich auf die Konstruktion und die Nachweise der Konstruktionsdetails eingegangen. Zunächst werden die Schraubenverbindungen und Schweißverbindungen erklärt. Dann werden die typischen Anschlüsse und Stöße des Stahlbaus besprochen, wie Anschlüsse des Normalkraftstabes, gelenkiger Anschluss, Rippen und rippenlose Krafteinleitung, biegesteife Stöße und Anschlüsse sowie die Konstruktion der Stützenfüße. Der Ermüdung und dem Plattenbeulen wird ein eigener Abschnitt gewidmet. Von den Stahlbauteilen wird der Fachwerkträger behandelt. Besonders hervorzuheben ist das didaktische Konzept dieses Buches. Zunächst werden die Grundlagen der Statik und Festigkeitslehre angegeben, die für das Verständnis der Nachweise nach der Stahlbaugrundnorm erforderlich sind. Nach den Erläuterungen der entsprechenden Abschnitte der Norm folgen ausführliche Beispiele, wobei die Formeln der Nachweise angegeben werden. Eine Auswahl von Tabellen erleichtert die Berechnung. Die Anwendung von Programmen in der täglichen Praxis wird auch hier beispielhaft aufgezeigt. Das hier angewendete Programm GWSTATIK kann als Vollversion für Studierende von der Internetadresse Fachbereich Bauwesen, Fachgebiet Stahl- und Verbundbau, Lehre, Skripte heruntergeladen werden. Dieses Buch wendet sich an Studierende des Faches Bauingenieurwesen und an Ingenieurinnen und Ingenieure, die sich in der Baupraxis mit der Tragwerksplanung von Stahltragwerken befassen. In der 2. Auflage dieses Bandes wurde ein Abschnitt über den Einfluss planmäßig vorgespannter Schraubenverbindungen auf die Rotationssteifigkeit von Stirnplattenstößen aufgenommen, da bei der Berechnung der Rotationssteifigkeit im EC 3 nicht zwischen nicht vorgespannten und planmäßig V

2 vorgespannten Schrauben unterschieden wird. Im Abschnitt Stützenfüße wurde der Bemessungsvorschlag für eingespannte Stützen überarbeitet und ergänzt. Weiterhin wurden Fehler in den Gleichungen und Beispielen, die trotz aller Sorgfalt aufgetreten sind, verbessert. Gießen, Dezember 2008 Gerd Wagenknecht Dank Im Jahre 1987 wurde ich als Professor für das Fachgebiet Stahlbau an die Fachhochschule Gießen-Friedberg berufen. Herrn Prof. Wolfgang Lindenborn danke ich sehr dafür, dass ich sein Stahlbaukolleg, das er in seiner 30-jährigen Tätigkeit als Dozent und dann als Professor an der Fachhochschule Gießen- Friedberg erarbeitet hat, übernehmen durfte. Besonderen Wert legte er auf die Konstruktion und die Nachweise der Konstruktionsdetails, auf die in diesem Band ausführlich eingegangen wird. Das didaktische Konzept, den Aufbau des Kollegs, viele Ideen und praktische Beispiele habe ich in mein eigenes Kolleg und in dieses Buch übernommen. Für die anregenden Gespräche und die Hinweise zum Manuskript möchte ich ihm herzlich danken. Herrn Prof. Dr.-Ing. Wilfried Zwanzig von der Fachhochschule Koblenz danke ich für die langjährige Zusammenarbeit auch in der Weiterbildung und die wertvollen Hinweise und Anregungen für das Manuskript dieses Buches. Herrn Dipl.-Ing. Helmut Mankel gilt mein besonderer Dank für die Durchsicht des Manuskriptes, die praktischen Hinweise und die Überprüfung der Beispiele. Herrn Dipl.-Ing. Gerhard Gröger möchte ich für die langjährige Weiterentwicklung des Programms GWSTATIK meinen Dank sagen. Meinem Sohn, Herrn Dipl.-Ing. Frank Wagenknecht, möchte ich besonders danken. Er hat alle Zeichnungen dieses Buches angefertigt und das Layout gestaltet. Ohne seine ständige Mitarbeit und seine Geduld bei den vielen Änderungen wäre dieses Buch nicht zustande gekommen. Die Zeichnungen wurden mit dem Programm ArchiCAD erstellt, wofür ich der Firma GRAPHISOFT herzlich danke. Dem Bauwerk Verlag und besonders Herrn Prof. Klaus-Jürgen Schneider möchte ich für die gute Zusammenarbeit bei der Herausgabe dieses Buches meinen Dank aussprechen. VI

3 1 Schraubenverbindungen Allgemeines Schraubenarten Schraubenwerkstoffe Schraubenform und Bezeichnungen Art der Vorspannung Art der Beanspruchung Wirkungsweise der Schrauben Querschnittswerte der Schrauben Konstruktive Gestaltung Planmäßig vorgespannte Schraubenverbindung Grenztragfähigkeit der Schraubenverbindung Versagensarten Grenzabscherkraft Grenzlochleibungskraft Grenzzugkraft Zug und Abscheren Grenzgleitkraft Beanspruchung der Schraubenverbindung Elastische Berechnung Plastische Berechnung Beispiele Schweißverbindungen Herstellung Symbole für Schweißverbindungen Grenztragfähigkeit der Schweißverbindung Beanspruchung der Schweißverbindung Stumpfnaht Kehlnaht Linienquerschnitt Beispiele Anschlüsse des Normalkraftstabes Konstruktion Knotenblechanschlüsse IX

4 3.3 Knotenblechnachweis Ausgeschnittene Knotenbleche Beispiele Rippen und rippenlose Krafteinleitung Problemstellung Rippenlose Krafteinleitung Rippen Beispiele Gelenkige Anschlüsse Tragwerksplanung Doppelwinkelanschluss Konstruktion Nachweise Typisierte Anschlüsse Stirnplattenanschluss Konstruktion Nachweise Anschluss mit Anschlussblech Anschluss mit Knagge Trägerauflager Wandriegel Beispiele Biegesteife Stöße Konstruktive Lösungen Geschweißter Stoß Laschenstoß Stirnplattenstoß Konstruktion Äquivalenter T-Stummel Trägerflansch auf Druck Trägersteg auf Zug Momententragfähigkeit Verformbare Verbindungen Planmäßig vorgespannte Stirnplattenverbindungen Allgemeines Erläuterungsbeispiel X XII

5 6.6.3 Zweigelenkrahmen Beispiele Biegesteife Anschlüsse Konstruktive Lösungen Geschweißter Anschluss Geschraubter Anschluss Schubfeld in der Stütze Schubfeld im Riegel Scheibe in der Rahmenecke Beispiele Stützenfüße Allgemeines Grenzpressung des Betons Zentrisch belastete Stützenfüße Elastische Bettung Plattentheorie T-Stummel Bündige Platte Fast bündige Platte Fußplatte für quadratisches Hohlprofil Fußplatte für rechteckiges Hohlprofil Anschluss an die Fußplatte Übertragung von Scherkräften Übertragung von Zugkräften Fußeinspannung Konstruktive Lösungen Fußriegeleinspannung Köcherfundament Beispiele Fachwerke Anwendungen Systemwahl Profilwahl Fachwerkknoten Berechnung der Schnittgrößen Knicklängen der Fachwerkstäbe XI

6 9.7 Nachweise der Fachwerkstäbe Ermüdung Allgemeines Begriffe und Bezeichnungen Wöhlerlinie Einflussfaktoren für die Ermüdungsfestigkeit Dauerfestigkeitsdiagramm Spannungskollektiv Schädigungsberechnung Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN Ermüdungsnachweis nach Eurocode Allgemeines Ermüdungsfestigkeitskurve Ermüdungsnachweis mit der Schädigungsberechnung Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite Klassifizierung in Anwendungsnormen Plattenbeulen Nachweiskonzept Verzweigungslast Ausgesteifte Platten Grenzbeulspannungen Gurtbreite gedrückter Steifen Gurtbreite gedrückter Längssteifen Gurtbreite gedrückter Randsteifen Gurtbreite nicht gedrückter Steifen Gurtbreite von Quersteifen Knickstabähnliches Verhalten Nachweis der Quersteifen Nachweise nach DIN Beispiele Tabellen Literaturverzeichnis Stichwörterverzeichnis XII

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