Stahlbau: Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten
Gespeichert in:
| Späterer Titel: | Laumann, Jörg Petersen Stahlbau |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
2013
|
| Ausgabe: | 4., vollst. überarb. und aktualisierte Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturangaben |
| Beschreibung: | XXII, 1420 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783528388379 |
Internformat
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| adam_text | Titel: Stahlbau
Autor: Petersen, Christian
Jahr: 2013
Inhaltsverzeichnis
1 WerkstoffStahl - Werkstoffeigenschaften - Werkstoffprüfung l
1.1 Stahlherstellung 1
1.2 Grundlagen der Metallkunde 3
1.2.1 Kristalle, Mischkristalle, Phasen 4
1.2.2 Aufbau der Legierungen - Zustandsschaubilder 5
1.2.3 Eisen-KohlenstofF-Schaubild 9
1.2.4 Technologische Einstellung der Stahleigenschaften 11
1.2.4.1 Verhalten der Kristalle in Abhängigkeit vom Kristalltyp 11
1.2.4.2 Verhalten der Kristallite und des kristallinen Haufwerks 12
1.2.4.3 Begleit-und Legierungselemente 13
1.2.4.4 Desoxidation (Art der Beruhigung) 14
1.2.4.5 Legierung 15
1.2.4.6 Kaltverformung 16
1.2.4.7 Wärmebehandlung-Vergütung 17
1.3 Werkstoffprüfung - Mechanische Eigenschaften 18
1.3.1 Materialhärte 18
1.3.1.1 Messungen der Härte 18
1.3.1.2 Beispiel: Härteverlauf bei Stumpfnähten 19
1.3.2 Materialfestigkeit und -Zähigkeit 20
1.3.2.1 Elastizitätsmodul und Schubmodul 20
1.3.2.2 Messung der Festigkeit und Zähigkeit 22
1.3.2.3 Zur Deutung der Bruchform beim Zugversuch 24
1.3.2.4 Beispiel: Zugversuche an Flachproben 25
1.3.2.5 Beispiel: Zugversuche an Proben mit Stumpfnaht 29
1.3.2.6 Beispiel: Druckversuche zur Bestimmung der Stauchgrenze 30
1.3.2.7 Beispiel: Druckversuche an Flachproben mit Schraubenlöchern 31
1.3.3. Bauteilfestigkeit und Bauteilzähigkeit 33
1.3.3.1 Begriffder Bauteilfestigkeit 33
1.3.3.2 Beispiel: Zugversuche an Proben mit Außenkerbe 34
1.3.3.3 Beispiel: Zugversuche an Lochstäben ohne und mit Passbolzen , 36
1.3.3.4 Beispiel: Zugversuche an Flachproben mit versetzten Schraubenlöchern 36
1.3.4 Ermüdungsfestigkeit (Dauerfestigkeit) 40
1.3.4.1 Phänomenologie und Ursachen der Werkstoffermüdung 40
1.3.4.2 WÖHLER-Linie (Einstufungsversuch) 42
1.3.4.3 Dauerfestigkeitsschaubilder 45
1.3.4.4 Beispiel: Durchführung eines Dauerfestigkeitsversuches 47
1.3.4.5 Beispiel: Lochstäbe - Lochstäbe mit Passbolzen - Reibkorrosion 49
1.3.4.6 Beispiel: Lochstäbe mit unterschiedlichen Lochdurchmessern 50
1.3.4.7 Beispiel: Lohstäbe mit parallelen und versetzten Löchern 51
1.3.4.8 Beispiel: Lochstäbe mit Kreis-und Ellipsenloch 55
1.3.4.9 Beispiel: Stäbe mit stahlbau-typischen Kerbfallen 56
1.4 Kerbschlagzähigkeit 61
1.5 Stähle für den Stahlbau 63
1.5.1 Allgemeines - Bezeichnungssystem 63
1.5.2 Bezeichnungssystem für Baustähle (Lieferbedingungen) 64
1.5.3 Baustähle - DIN EN 10025 66
1.5.3.1 Anforderungen 66
http://d-nb.info/97689002X
VIII Inhaltsverzeichnis
1.5.3.2 Unlegierte Baustähle - DIN 10025-2: 2005 67
1.5.3.3 Feinkornbaustähle-DIN EN 10025-3/4: 2005 68
1.5.3.4 Hochfeste Feinkornbaustähle - DIN 10025-6: 2005 70
1.5.3.5 Wettereste Baustähle - DIN 10025-5: 2005 71
1.5.4 Nichtrostende Stähle-DIN EN 10088 71
1.5.4.1 Einteilung der Nichtrostenden Stähle - DIN EN 10088-1 71
1.5.4.2 Korrosionsbeständige Stähle - DIN EN 10088-4/5 72
1.5.5 Druckbehälterstähle-DIN EN 10028 74
1.5.6 Weitere Stahlsorten 75
1.5.7 Stahlguss 76
1.5.8 Eisenguss (Gusseisen) 77
1.5.9 Stahlerzeugnisse - Lieferformen - Begriffe 78
1.6 Korrosion - Korrosionsschutz 80
1.6.1 Elektrochemische Korrosion in der Atmosphäre 80
1.6.2 Fertigungsbeschichtung (FB) - Walzstahlkonservierung 83
1.6.3 Korrosionsschutz durch Beschichtungen 83
1.6.3.1 Vorbereitung der Stahloberfläche 83
1.6.3.2 Wirkung und Zusammensetzung der Beschichtung 84
1.6.3.3 Applikation und -Prüfung der Beschichtung 85
1.6.4 Korrosionsschutz durch metallische Überzüge 86
1.6.4.1 Vorbemerkung 86
1.6.4.2 Korrosionsschutz durch Zink 86
1.6.4.3 Verfahrenstechnik beim Stückverzinken 87
1.6.4.4 Korrosionsschutzwirkung 88
1.6.4.5 Einfluss der Feuerverzinkung aufdie mechanischen Eigenschaften 89
1.6.5 Spannungsrisskorrosion und Schwingungsrisskorrosion 89
Schrifttum 90
2 Elasto-statischer Festigkeitsnachweis 95
2.1 Vorbemerkungen 95
2.2 Normalspannungen infolge Zug/Druck und Biegung 98
2.2.1 Berechnungsformel 98
2.2.2 Nachweis der Zug-und Druckspannungen 99
2.2.3 Beispiele 101
2.2.4 Nachweis der Biegespannung 105
2.2.5 Beispiele 107
2.2.6 Zur Berechnung der Trägheitsmomente 108
2.2.7 - Aufteilung eines Biegemomentes aufdie Teile eines Querschnittes 110
2.3 Schubspannungen infolge Querkraft 111
2.3.1 Berechnungsformel 111
2.3.2 Nachweis der Schubspannungen 114
2.4 Herleitung einiger Berechnungsformeln - Beispiele/Ergänzungen 117
2.5 Mitwirkende Breite 125
2.6 Experimenteller Befund 128
2.7 Schubmittelpunkt 129
2.7.1 Problemstellung - Biegung von [-Profilen 129
2.7.2 Beispiele 132
2.7.3 Alternative Berechnungsform 133
2.8 Schubspannungen infolge Torsion 134
Inhaltsverzeichnis IX
2.8.1 Gegenüberstellung: Primärtorsion - Sekundärtorsion 134
2.8.2 Primärtorsion (ST-VENANTsche Torsion) 136
2.8.2.1 Stäbe mit offenem, dünnwandigen Querschnitt 137
2.8.2.2 Stäbe mit geschlossenem, dünnwandigen Querschnitt 140
2.8.2.3 Beispiel 141
2.8.3 Hinfuhrung in die Theorie der Sekundärtorsion 142
2.9 Nachweis kombinierter Normal- und Schubspannungszustände 144
2.9.1 Vergleichsspannung bei statischer Beanspruchung 144
2.9.2 Beispiele 147
2.9.3 Vergleichsspannung bei dynamischer Beanspruchung 152
Schrifttum - 153
3 Elasto-statische Berechnung der Stabtragwerke (Grundzüge) 155
3.1 Einführung 155
3.2 Kräfte und Momente 158
3 3 Grad der statischen Bestimmtheit 159
3.3.1 Ebene Stabtragwerke 159
3.3.2 Räumliche Stabtragwerke 164
3.4 Berechnung der Stabtragwerke 164
3.4.1 Statisch bestimmte Stabtragwerke 164
3.4.2 Statisch unbestimmte Stabtragwerke 164
3.4.3 Berechnung der Verformungen (Verschiebungen und Verdrehungen) 166
3.4.3.1 Arbeitssatz 166
3.4.3.2 Integraltafeln 167
3.4.3.3 Einfluss von Anschlussexzentrizitäten und Anschlussnachgiebigkeiten 169
3.4.3.4 Reduktionssatz 171
3.4.3.5 Grundaufgaben 171
3.4.3.6 Vertauschungssatz 172
3.4.4 Einflusslinien für Stütz-, Schnitt- und Verformungsgrößen 172
3.5 Allgemeine Hinweise zu den Berechnungsverfahren der Stabstatik 175
Schrifttum 176
4 Plasto-statische Berechnung der Stabtragwerke (Grundzüge) 179
4.1 Querschnittstragfähigkeit eines Zugstabes 179
4.1.1 Eigenspannungsfreier Querschnitt 179
4.1.2 Eigenspannungsbehafteter Querschnitt 179
4.1.3 Berücksichtigung der Verfestigung 181
4.2 FlieBzonentheorie 183
4.2.1 Exemplarische Darstellung am Einfeldbalken mit Rechteckquerschnitt 183
4.2.2 Verallgemeinerung 189
4.3 FlieBgelenktheorie 189
4.3.1 Querschnittstragfähigkeit eines Biegestabes 189
4.3.2 Fließgelenkhypothese 192
4.3.3 Be- und Entlastung 195
4.3.4 Einfeldträger - Durchlaufträger 197
4.3.4.1 Beidseitig eingespannter Träger 197
4.3.4.2 Einseitig eingespannter Träger 199
4.3.4.3 Träger mit veränderlicher Tragfähigkeit 201
4.3.4.4 Durchlaufträger 203
X Inhaltsverzeichnis
4.3.5 Tragkraftsätze 205
4.3.6 Rahmentragwerke 206
4.3.6.1 Elementarketten / Probierverfahren - Kombinationsverfahren 206
4.3.6.2 Einfeldrahmen 207
4.3.6.3 Zweifeldrahmen 210
4.3.6.4 Pultdachrahmen / Giebelrahmen / Trapezrahmen - Verschiebungspläne 211
4.3.7 Normalkraft-und Querkraftinteraktion 215
4.3.7.1 Interaktionsbegriff 215
4.3.7.2 M/Q-Interaktion bei I-Querschnitten 216
4.3.7.3 M/N/Q-Interaktion bei I-Querschnitten 217
4.3.7.4 Beispiele 219
4.4 Sicherheitsaspekte 227
4.4.1 Zur Entwicklung der Fließgelenktheorie (Traglastverfahren) 227
4.4.2 Zur Materialfrage 230
4.4.3 Einrechnung der Verfestigung 231
4.4.4 Rotationskapazität 233
4.4.4.1 Rotationswinkel 233
4.4.4.2 Versuche an Einfeldträgern 235
4.4.4.3 Rotationskapazität als Grenzzustandsgröße 239
4.4.4.4 Beispiel 240
4.4.5 Zur Frage der Systemeignung 242
4.4.6 Sicherheit gegen lokale Instabilität 243
4.4.7 Sicherheit gegen globale Instabilität 244
4.5 Regelwerke - Baupraktischer Tragsicherheitsnachweis 245
4.5.1 DIN 18800-1 und -2:2008-11 245
4.5.1.1 Sicherheitskonzept 245
4.5.1.2 Vereinfachte Berechnung 246
4.5.1.3 api --1,25-Regel 247
4.5.1.4 Verbindungsmittel in Fließgelenken 249
4.5.1.5 (b/t )-Grenzwerte 250
4.5.1.6 Doppelte Biegung bei I-Querschnitten 251
4.5.2 Eurocode 3 (DIN ENV 1993-1-1:2005-07) 253
4.6 FlieBlinientheorie 254
4.6.1 Hypothese der Fließlinientheorie 254
4.6.2 Dreieckplatte mit freiem Rand unter Gleichlast 257
4.6.3 Rechteckplatte unter Gleichlast 259
4.6.4 Kreisplatte unter Gleichlast 260
4.6.5.1 Allseits gelenkig gelagerte Rechteckplatte 260
4.6.5.2 Allseits eingespannte Rechteckplatte 261
4.6.5.3 Fließkegel in einer Platte 262
4.6.5.4 Rechteckplatte mit Fließkegelbereich 263
4.6.6 Anwendung der Fließlinientheorie aufSchraubenverbindungen 264
Schrifttum 266
5 Stabilitätsnachweise (Knicken - Kippen - Beulen) 273
5.1 Einführung in die Grundlagen der Stabilitätstheorie 273
5.1.1 Statisches und energetisches Stabi litätskriterium 273
5.1.2 System A (Zweistabsystem mit Drehfeder) 275
5.1.2.1 Statische Herleitung 275
Inhaltsverzeichnis XI
5.1.2.2 Energetische Herleitung 278
5.1.3 System B (Dreistabsystem mit Drehfedern) 279
5.1.3.1 Statische Herleitung 279
5.1.3.2 Energetische Herleitung 281
5.1.4 System C (Zweistabsystem mit Verschiebungsfeder) 283
5.1.4.1 Statische Herleitung 283
5.1.4.2 Energetische Herleitung 286
5.1.5 System D (Dreistabsystem mit Verschiebungsfedern) 286
5.1.5.1 Statische Herleitung 286
5.1.5.2 Energetische Herleitung 288
5.2 Stabtragwerke - Theorie II. Ordnung 289
5.2.1 Einführung: Theorie II. Ordnung - Verzweigungstheorie 289
52.2 Differentialgleichungsverfahren 1. Art 292
5.2.2.1 Grundlagen 292
5.2.2.2 Erstes Beispiel: EULER-Stab 293
5.2.2.3 Zweites Beispiel: EinhQftiger Rahmen 296
5.2.3 Differentialgleichungsverfahren 2. Art 300
5.2.3.1 Grundgleichung und Lösungssystem 300
5.2.3.2 Beispiele zur Knicktheorie 303
5.2.4 Verformungsgrößenverfahren Theorie II. Ordnung 305
5.2.4.1 Grundformeln 305
5.2.4.2 Einspannungsmomente 306
5.2.4.3 Gelenkfigur 308
5.2.4.4 Knoten- und Stockwerksgleichungen (Gleichgewichtsprinzip) 309
5.2.4.5 1. Beispiel: Rechteckrahmen 310
5.2.4.6 2. Beispiel: Einstieliger Rahmen mit Pendelstatzen 311
5.2.4.7 3. Beispiel: Einhilftiger Rahmen mit Kragstiel 315
5.2.4.8 4. Beispiel: Knickstab mit sprunghaft veränderlicher Biegesteifigkeit und Stiitzfeder 315
5.2.4.9 Netzgleichungen (Prinzip der virtuellen VerrUckung) 318
5.2.4.10 5. Beispiel: Giebelrahmen mit Zugband 319
5 J Tragsicherheitsnachweis der Stabwerke (Stützen und Tr9ger) 337
5.3.1 Anmerkungen zur Normensituation (2012) 337
5.3.2 Lokale und globale Instabilität 339
5.3.3 Zur normativen Festlegung der Sicherheitselemente 339
5.3.4 Europäische Knickspannungslinien 344
5.3.5 Rangordnung der Tragsicherheitsnachweise 350
5.3.5.1 Tragsicherheitsnachweis - Rang 1 350
5.3.5.2 Versagenspfad und Grenzzustände 354
5.3.5.3 Tragsicherheitsnachweise - Rang 2 360
5.3.5.4 Tragsicherheitsnachweise mittels Interaktionsformeln - Biegedrillkippen 364
5.3.6 Verzweigungslösungen für Stabwerke (Stäbe und Träger) 368
5.3.6.1 Vorbemerkungen 368
5.3.6.2 Verzweigungslösungen für den Biegeknicknachweis 369
5.3.6.3 Verzweigungslösungen für den Biegedrillknicknachweis 374
5.3.6.4 Verzweigungslösungen für den Biegedrillkippnachweis 379
5.3.7 Mehrteilige Druckstäbe 392
5.3.7.1 Rahmenstäbe - Gitterstäbe 392
5.3.7.2 Knickkraft und Knickschlankheit schubweicher Stäbe 394
5.3.7.3 Tragsicherheitsnachweis 398
XII Inhaltsverzeichnis
5.3.7.4 Beispiele 401
5.4 Tragsicherheitsnachweis der Platten und Plattentragwerke 406
5.4.1 Allgemeine Sicherheitsfragen 406
5.4.2 Einfache Lösungen der linearen Beultheorie 409
5.4.3 Tragsicherheitsnachweis unausgesteifter Platten 414
5.4.4 Beispiele 419
5.4.5 Ausgesteifte Rechteckplatten 424
5.4.6 Grenzverhältnis b/t dünnwandiger Teile von Druck- und Biegegliedern 425
5.4.7 Überkritische Tragfähigkeit 426
5.4.7.1 Wirksame Breite 426
5.5 Tragsicherheitsnachweis der Schalen und Schalentragwerke 431
5.5.1 Allgemeine Sicherheitsfragen - Nachweiskonzept 431
5.5.2 Ideale Beulspannung 434
Schrifttum 434
6 Verbindungstechnik I: Schweißverbindungen 437
6.1 Werkstoffe 437
6.1.1 Stähle - Grundwerkstoffe 437
6.1.2 Zusatzwerkstoffe 438
6.1.3 Bauaufsichtliche Regelung 438
6.2 SchweiBprozesse 438
6.2.1 Schmelzschweißen 439
6.2.1.1 Gasschweißen 439
6.2.1.2 Lichtbogenschweißen 443
6.3 Konstruktive Ausbildung der Schweißnähte 444
6.3.1 Brennschneiden 444
6.3.2 Nahtformen 445
6.4 Tragsicherheitsnachweis der Schweißverbindungen 446
6.4.1 Stumpfnähte 446
6.4.2 Kehlnähte 448
6.4.3 Kombination von Stumpf-und Kehlnähten 451
6.4.4 Zusammengesetzte (mehrachsige) Beanspruchung 451
6.4.5 Kennzeichnung und Sinnbilder der Schweißnähte 453
6.4.6 Berechnungsbeispiele 453
6.4.7 Zur Theorie der Kehlnähte 471
6.4.7.1 Verteilung der Schubkräfte in Kehlnähten 471
6.4.7.2 Experimenteller Befund 474
6.4.8 Zur Theorie, Berechnung und Ausbildung von Schweißverbindungen 476
6.5 Sicherheitsaspekte 477
6.5.1 Eigenspannungen (Schrumpfspannungen) 477
6.5.2 Wärmeeinflusszone - Gefugeumwandlung 487
6.5.3 Grobkornbildung 480
6.5.4 Seigerung - Bruch durch Dopplung 481
6.5.5 Terrassenbildung - Terrassenbruch 481
6.5.6 Alterung - Reckalterung 483
6.5.7 Rissarten beim Abkühlen der Schweißnaht 483
6.5.8 Sprödbruch 484
6.5.8.1 Vorbemerkung: Riss-und Bruchformen 484
6.5.8.2 Historische Anmerkung 485
Inhaltsverzeichnis xin
6.5.8.3 Ursachen des Sprödbruchs 486
6.5.8.4 Regelsetzung 488
6.6 Allgemeine Anhalte zur Konstruktion und Fertigung 490
6.7 Qualifikationsnachweis 491
Schrifttum 493
7 Verbindungstechnik III: Schrauben- und Nietverbindungen 497
7.1 SL- und GV-Verbindungen - Grundsätzliche Unterschiedsmerkmale (Bild 2) 497
7.2 Werkstoffe - Normung 499
7.2.1 Niete 499
7.2.2 Schrauben 499
7.3 SL- und SLP-Verbindungen 504
7.3.1 Fertigung der Nietverbindungen 504
7.3.2 Fertigung der SL- und SLP-Schraubenverbindungen 505
7.3.3 Durchmesser und Anordnung der Niete und Schrauben 508
7.3.4 Tragverhalten bei Scher-, Lochleibungs- und Zugbeanspruchung 510
7.3.5 Tragsicherheitsnachweise der SL- und SLP-Verbindungen 513
7.3.5.1 Nachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 513
7.3.5.2 Nachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 517
7.3.5.3 Bespiele zum Tagsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 517
7.3.5.4 Ergänzende Anmerkungen zum Tragsicherheitsnachweis 529
7.4 GV- und GVP-Verbindungen 533
7.4.1 Fertigung der GV- und GVP-Verbindungen 533
7.4.2 Tragverhalten und Versagensformen bei Scher- und Lochleibungsbeanspruchung 538
7.4.3 Tragverhalten und Versagensformen bei Zugbeanspruchung 539
7.4.4 Tragsicherheitsnachweis der GV-und GVP-Verbindungen 541
7.4.4.1 Nachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 541
7.4.4.2 Nachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 543
7.4.4.3 Beispiele zum Tragsicherheitsnachweis 544
7.5 Versuche zum Tragverhalten von Schraubenverbindungen 547
7.5.1 Vorbemerkungen 547
7.5.2 Projekt 1: Zug-und Scherversuche an Schraubenbolzen, Teil 1 547
7.5.3 Projekt 2: Zug- und Scherversuche an Schraubenbolzen, Teil II 548 ·
7.5.4 Projekt 3: Tragversuche an SL-und VSL-Verbindungen 549
7.5.5 Projekt 4: Vergleichende Tragversuche an SL-, SLP-, GV- und GVP-Verbindungen 553
7.5.6 Projekt 5: Abschertragfähigkeit mehrerer hintereinander liegender Schrauben [52] 558
7.5.7 Schraubenverbindung als diskontinuierliche Scherverbindung 560
7.5.7.1 Elasto-statische Theorie 560
7.5.7.2 Experimenteller Befund 561
7.6 Vorgespannte Schraubenverbindungen bei zentrischem und exzentrischem Zug 562
7.6.1 Vorbemerkung 562
7.6.2 Verspannungsdreieck 563
7.6.3 Federmodell bei vorgespannten Stoß- und Verankerungskonstruktionen 566
7.6.4 Stirnplatten- und Flanschverbindungen 567
7.6.4.1 Allgemeines 567
7.6.4.2 Elasto-statische Theorie des L-Modells 568
7.6.4.3 Plasto-statische Theorie des L-Modells 571
7.6.4.5 Anmerkungen und Ergänzungen zum exzentrischen Flanschstoß (L-Modell) 575
7.7 Ermüdungsfestigkeit auf Zug und Biegung beanspruchter Schraubenverbindungen 581
XIV Inhaltsverzeichnis
7.7.1 Ermüdungsfestigkeit axial zugbeanspruchter Schrauben 581
7.7.2 Beispiel: Kopfplattenstoß in einem Kranbahnträger 585
7.7.3 Ermüdungsfestigkeit von auf Zug und Biegung beanspruchter Schraubenverbindungen 587
Schrifttum 593
8 Verbindungstechnik III: Bolzenverbindungen mit Augenlaschen 599
8.1 Einsatzbereicbe - Allgemeine Hinweise 599
8.2 Statische Grenztragfähigkeit von Augenstab und Bolzen 601
8.2.1 Vorbemerkungen 601
8.2.2 Ehemalige Bemessungsansätze für Augenbleche 603
8.2.3 Bemessungsansatz für Bolzen 603
8.2.4 Statische Tragversuche - Bezug zum ehemaligen Nachweisformat 604
· 8.2.5 Tragsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 606
8.2.6 Beispiel zum Tragsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 608
8.2.7 Statische Tragversuche an Laschen mit DIN - Auge 609
8.2.8 Ergänzende Hinweise zur konstruktiven und rechnerischen Auslegung 611
8.2.9 Augenstabformen im Stahlwasserbau 613
8 J Ermüdungsfestigkeitsnachweis 614
8.3.1 Kerbfaktoren für Augenstäbe 614
8.3.2 Ermüdungsversuche an Laschen mit DIN-Auge 616
8.3.3 Nachweisformat 617
Schrifttum 618
9 Verbindungstechnik IV: Sondertechniken 621
9.1 Vorbemerkungen 621
9.2 Punktschweißen 621
9 J BolzenschweiBen 623
9.4 SchweiBen von KranschienenstöBen 625
9.5 SchlieBringbolzen 626
9.6 Blindniete 626
9.7 Blechschrauben - Setzbolzen 627
9.8 Dübel / Anker 627
9.9 Trägerklemmen 629
9.10 Metallkleben 629
9.10.1 Klebetechnik 629
9.10.2 Einführung in die Theorie der Klebeverbindung 631
Schrifttum 636
10 Ausgewählte Kapitel aus dem Stahlhochbau 641
10.1 Toleranz- und Modulordnung - Bewegungsfugen 641
10.1.1 Toleranzordnung im Maschinenbau 641
10.1.2 Toleranzordnung im Stahlbau - Ausführung 643
10.1.3 Toleranzordnung im Hochbau - Ausführung 643
10.1.4 Maß- und Modulordnung 644
10.1.5 Bewegungsfugen 646
10.2 Dauerhaftigkeit - Korrosionsschutz 647
10.3 Baulicher Brandschutz 647
10.3.1 Allgemeine Hinweise 647
10.3.2 Brandverlauf und Brandbelastung 649
Inhaltsverzeichnis X V
10.3.3 Verhalten ungeschützter und geschützter Bauteile und Systeme bei Brandeinwirkung 650
10.3.4 · DIN 4102-Bauordnungen · 655
10.3.5 Baulicher Brandschutz durch klassifizierte Maßnahmen 656
10.4 Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit 659
10.4.1 Nachweis der Tragfähigkeit 659
10.4.2 Imperfektionen 661
10.4.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 661
10.5 Vorspannung 665
10.6 Stützen 668
10.6.1 Stutzenarten - Querschnittsformen 668
10.6.2 Stützenstöße 670
10.6.3 Stützenfußkonstruktionen 672
10.6.3.1 Konstruktive Ausbildung 672
10.6.3.2 Druckpressung - Druck- und Ankerkräfte 677
10.6.3.3 Fußplatten - Rippen/Steifen 680
10.6.3.4 Beispiele: Zentrisch belastete Fußplatten 686
10.6.3.5 Montageanker 690
10.6.3.6 Zuganker - Beispiel 692
10.6.3.7 Verankerung ohne und mit Vorspannung-Beispiele 697
10.6.4 Köcherfundamente 705
10.6.4.1 Konstruktive Ausbildung 705
10.6.4.2 Berechnungsansatz: Kontinuierliche Pressung . 706
10.6.4.3 Berechnungsansatz: Elastische Bettung 710
10.6.4.4 Tragversuche und Folgerungen 712
10.7 Vollwandträger 717
10.7.1 Konstruktive Ausbildung 717
10.7.2 Nachweis der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit 723
10.7.3 Trägerstöße 726
10.7.3.1 Allgemeines 726
10.7.3.2 Geschweißte Trägerstöße 727
10.7.3.3 Geschraubte Trägerstöße - Beispiel 730
10.8 Querkraftbeaospruchte 0gelenkige1
) Trägeranschlüsse 738
10.8.1 Allgemeine Konstruktionshinweise 738
10.8.2 Beispiele - Ergänzungen 746
10.9 Querkraft- und momentenbeanspruchte Trägeranschlüsse - Rahmenecken 750
10.9.1 Allgemeine Konstruktionshinweise 750
10.9.2 Beispiel - Ergänzungen 758
10.9.3 Biegesteife Stirnplattenanschlüsse mit vorgespannten hochfesten Schrauben 764
10.9.4 Berechnungsanweisung - Beispiel 765
Schrifttum 769
11 Stahlleichtbau 773
11.1 Einführung 773
11.2 Zum Tragverhalten dünnwandiger Bauteile im überkritischen Bereich 773
11J Herstellung der Trapezbleche-Profiltypen 777
11.4 Statische Funktion der Stahltrapezprofile 782
11.5 Verwendung der Trapezprofile als lastabtragende Biegelieder 783
11.5.1 Optimierung der Profilform 783
11.5.2 Bestimmung der zulässigen Tragfähigkeiten mittels Versuchen 784
XVI Inhaltsverzeichnis
11.5.2.1 Tragsicherheits- und Gebrauchtauglichkeitsnachweis unter Verwendung zulässiger
Stütz- und Schnittgrößen 784
11.5.2.2 Ergänzende Angaben zum Tragsicherheitsnachweis mit zulässigen Auflagerkräften und
zulässigen Biegemomenten sowie zur baulichen Ausbildung 786
11.5.2.3 Durchbiegungsnachweis 788
11.5.3 Tragsicherheits- und Gebrauchtauglichkeitsnachweis nach dem neuen Sicherheitskonzept 790
11.6 Verwendung derTrapezprofile als Schubfelder 791
11.6.1 Tragwirkung und konstruktive Ausbildung der Schubfelder 791
11.6.2 Einfuhrung in die Schubfeldtheorie 792
11.6.3 Anwendung der Schubfeldtheorie aufStahltrapezprofile 796 ,
11.6.4 Beispiele 798
11.7 Kaltprofile 806
Schrifttum 808
12 Seile und Seilwerke 813
12.1 Seile, Bündel und Kabel 813
12.1.1 Seildraht 813
12.1.2 Seilarten 814
12.1.3 Seilendverbindungen 815
12.1.4 Korrosionsschutz 818
12.1.5 Querschnittsfläche, Gewicht und Tragkraft von Seilen 818
12.1.6 Tragsicherheitsnachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 820
12.1.7 Tragsicherheitsnachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 821
12.1.7.1 Allgemeine Hinweise 821
12.1.7.2 Versuchsbefund 821
12.1.7.3 Nachweisform nach DIN 1073 / DIN 18809 822
12.1.8 Dehnverhälten der Seile - Verformungsmodul 824
12.2 Stangen als Zugglieder 826
12.3 Seilstatik 827
12.3.1 Herleitung der Seilgleichung 827
12.3.2 Parabel 829
12.3.2.1 Allgemeine Lösung der Grundgleichung 829
12.3.2.2 Gleichhohe Aufhängepunkte 829
12.3.2.3 Ungleichhohe Aufhängepunkte 831
12.3.3 ICatenoide (Kettenlinie) 835
12.3.3.1 Allgemeine Lösung der Grundgleichung 835
12.3.3.2 Gleichhohe Aufhängepunkte 836
12.3.3.3 Zur Annäherung der Katenoide duch eine Parabel 838
12.3.3.4 Ungleichhohe Aufhängepunkte 839
12.3.4 Beispiele und Ergänzungen 841
12.3.4.1 Polygonalseile unter Einzellasten 842
12.3.4.2 Flach gespannte Seile unter symmetrischer Belastung 845
12.3.4.3 Flach gespannte Seile unter unsymmetrischer Belastung 848
12.3.4.4 Zustandsgieichung des straff gespannten Seiles mit gleich hohen Aufhängepunkten 849
12.3.4.5 Zustandsgieichung des straff gespannten Seiles mit ungleich hohen Aufhängepunkten 851
12.3.4.6 Hinweise zur Berechnung von Freileitungen 852
12.3.4.7 Hinweise zur Berechnung von Fahrleitungen 855
12.3.4.8 Halte- und Abspannseile von Kranen (Fördertechnik) 855
12.3.4.9 Schrägseile mit Einzellasten 856
Inhaltsverzeichnis xvn
12.3.4.10 Hinweise zur Berechnung von Seilbahnen 858
Schrifttum 866
13 Türme und Masten 871
13.1 Einsatzgebiete der Türme und Mäste - Begriffe 871
13.1.1 Allgemeines - 871
13.1.2 Turmartige Bauwerke für funktechnische Zwecke (Antennenträger) 874
13.1.3 Turmartige Bauwerke für andere wie funktechnische Zwecke 876
13.2 Lastannahmen für Antennentragwerke 881
13.2.1 Allgemeine Hinweise 881
13.2.2 Ungleichförmigkeit des Staudrucks 882
13.2.3 Aerodynamischer Beiwert für Fachwerktürme und -mäste 883
13.2.4 Aerodynamischer Beiwert für Einbauten und Antennenausrüstungen 885
13.2.5 Aerodynamischer Beiwert für Antennen 886
13.2.6 Windbelastung bei Montagezuständen - 887
13.2.7 Lastannahmen bei Vereisung 888
13.3 Turm- und Mastausfachung 889
13.4 Statische Berechnung der Türme und Mäste 891
13.4.1 Allgemeine Berechnungshinweise 891
13.4.2 Zur Frage der kinematischen Stabilität der Turmfachwerke 897
13.4.3 Ergänzende Hinweise 900
13.5 Berechnung abgespannter Mäste 900
13.5.1 Vorbemerkungen 900
13.5.2 Unmittelbare Belastung der Seile 904
13.5.3 Seilgleichung 905
13.5.4 Federcharakteristik des dreiseiligen Abspannbündels 906
13.5.5 Hinweise zur Mastberechnung 910
13.5.6 Federcharakteristik von Abspannungen geringer Höhe 911
13.6 Dynamische Auslegung 914
13.6.1 Vorbemerkungen 914
13.6.2 Hinweise zur Eigenfrequenzberechnung einfacher Mast- und Turmstrukturen 914
13.6.3 Eigenfrequenzen und Eigenformen des Einzelseiles 919
13.6.4 Eigenfrequenzen und Eigenformen abgespannter Mäste 922
13.6.5 Böenreaktionsfaktor bei abgespannten Masten 924
13.7 Berechnungsansätze nach EN 1993-3-1 (Eurocode für Türme und Mäste) 926
13.8 Zur konstruktiven Ausbildung 927
13.9 Windenergieanlagen 930
13.9.1 Bauarten - Betriebsformen 930
13.9.2 Zur physikalisch-technischen Auslegung von Windkraftanlagen 933
13.10 Blitzschutz 937
Schrifttum 940
14 Stahlschornsteine 947
14.1 Allgemeine Hinweise zur konstruktiven Auslegung 947
14.1.1 Tragrohr und Rauchrohr 947
14.1.2 Immissions- und rauchgastechnische Auslegung 949
14.1.3 Korrosionsschutz 950
14.1.4 Ergänzende Hinweise 951
14.2 Statische Auslegung 951
xvni Inhaltsverzeichnis
14.2.1 Allgemeines 951
14.2.2 Windlastannahmen 952
14.2.3 Aerodynamische Beiwerte 952
14.2.4 Verförmungseinfluss Theorie II. Ordnung 955
14.2.5 Nachweis des Mantelrohres 959
14.2.5.1 Nennspannungsnachweis 959
14.2.5.2 Zylindrisch-konischer Übergangsbereich(Bild 17a) 960
14.2.5.3 Fuchs- und Einstiegsöffnungen 961
14.2.5.4 Zum Beulnachweis des Mantelrohres 964
14.2.6 Ringsteifen - Einflusslinien 964
14.2.7 Mantel- und Ringsteifenbeanspruchung infolge örtlichen Winddrucks 967
14.2.S Beispiele und Ergänzungen 971
14.2.9 Montagestöße 973
14.2.9.1 Laschenstöße - Flanschstöße 973
14.2.9.2 Beispiel: Montagestoß 975
14.2.10 Schornstein - Verankerung 981
14.2.10.1 Konstruktionsformen 981
14.2.10.2 Ankerkräfte 982
14.2.10.3 Nicht vorgespannte Verankerung 983
14.2.10.4 Vorgespannte Verankerung 990
143 Dynamische Auslegung 994
14.3.1 Vorbemerkungen 994
14.3.2 Hinweise zur Eigenfrequenzberechnung 994
14.3.3 Böeninduzierte Schwingungen 999
14.3.3.1 Windböigkeit 999
14.3.3.2 . Modell nach RAUSCH 1000
14.3.3.3 Modell nach SCHLAICH 1001
14.3.3.4 Modell nach PETERSEN 1001
13.4.4.5 Modell nach DAVENPORT 1002
14.3.4 Wirbelinduzierte Schwingungen 1004
14.3.4.1 Strömungsphänomen 1004
14.3.4.2 Querschwingungsnachweis - Näherungsverfahren 1006
14.3.4.3 Querschwingungsnachweis - Strenges Verfahren 1007
14.3.4.4 Beispiele 1008
14.3.4.5 Zum Problem der Selbststeuerung der Wirbelstraße 1012
14.3.4.6 Querschwingungsnachweis nach RUSCHEWEYH- DIN 1055-4:2005 1014
14.3.4.7 Ergänzende Hinweise zum Querschwingungsnachweis 1017
14.3.4.8 Aerodynamische Störmaßnahmen 1019
14.3.4.9 Schwingungsdämpfer 1020
Schrifttum 1029
15 Ausgewählte Kapitel aus dem Stahlbruckenbau 1033
15.1 Bauformen 1033
15.1.1 Gliederung - Systeme - Grundanforderungen 1033
15.1.2 EisenbahnbrUcken 1036
15.1.2.1 Fahrbahn 1036
15.1.2.2 Vollwandträgerbrücken 1041
15.1.2.3 Fachwerkträgerbrtlcken 1042
15.1.2.4 Neuzeitlicher Eisenbahnbrückenbau 1046
Inhaltsverzeichnis XIX
15.1.3 Straßenbrücken 1055
15.1.3.1 Fahrbahn 1055
15.1.3.2 Vollwandträgerbrücken - Balkenbrücken 1056
15.1.3.3 Großbrückenbau 1060
15.1.4 Fußgängerbrücken (Geh- und Radwegbrücken) 1064
1S.2 Nachweis der Tragsicberheit und der Gebrauchstauglichkeit 1068
15.2.1 Eisenbahnbrücken 1068
15.2.2 Straßenbrücken 1071
15.2.3 Fußgängerbrücken (Geh- und Radwegbrücken) 1073
15.2.4 Weitere Berechnungs- und Bemessungsansätze 1074
15.3 Ausgewählte Nachweise 1074
15.3.1 Ergänzende Hinweise 1074
15.3.2 Scheinbarer Elastizitätsmodul von Schrägseilen 1078
15.3.2.1 Problemstellung 1078
15.3.2.2 Herleitung des scheinbaren Elastizitätsmoduls 1079
15.3.3 Verbände 1082
15.3.4 Nebenspannungen in Fachwerkbrücken 1083
15.3.5 . Hängestangen von Stabbogenbrücken 1086
15.3.6 Hängebrücken - Grundlagen der Berechnung 1090
15.3.6.1 Vorbemerkungen 1090
15.3.6.2 Berechnungsmethode 1091
15.3.6.3 Berechnungsbeispiel: Hängebrücke mittlerer Spannweite 1094
15.3.6.4 Ergänzende Hinweise 1097
15.3.7 Dynamische Einflüsse beim Brückenbetrieb 1099
15.3.7.1 Stoßwirkungen 1099
15.3.7.2 Beanspruchung bei Ausfall eines Traggliedes 1101
15.3.7.3 Schwingfaktoren 1102
15.3.7.4 Weitere dynamische Einwirkungen 1104
15.3.8 Aeroelastische Einwirkung auf Brücken 1104
15.3.8.1 Einleitung 1104
15.3.8.2 Galopping-Biegeschwingungen 1105
15.3.8.3 Flatterschwingungen 1109
15.3.9 Personeninduzierte Schwingungen von Fußgängerbrücken 1113
15.3.9.1 Ursache und Art der Schwingungsanregung 1113
15.3.9.2 Schwingungstechnische Auslegung 1117
15.3.9.3 Beispiel 1119
15.4 BrUckenlager 1123
15.4.1 Vorbemerkungen 1123
15.4.2 Lageranordnung 1126
15.4.3 HERTZsche Pressung 1128
15.4.4 Pressungsverteilung gegen Anschlagflächen 1132
15.4.5 Abwälzkinematik 1134
15.4.6 Behelfe ftlr die Berechnung von Kreisplatten 1136
15.4.7 Berechnungsbeispiel 1140
15.4.8 Lagerplatten auf elastischem Halbraum 1045
15.4.9 Lagerformen 1151
15.4.9.1 Stählerne Punktkipplager 1151
15.4.9.2 Stählerne Linienkipplager 1152
15.4.9.3 Stählerne Rollenlager 1152
XX Inhaltsverzeichnis
15.4.9.4 PTFE (Polytetrafluoräthylen) als Gleitwerkstoff 1154
15.4.9.5 Elastomer als Lagerwerkstoff 1155
15.4.9.6 Topflager 1155
15.4.9.7 Kalottenlager 1157
15.4.9.8 Elastomer-Verformungslager 1157
15.4.9.9 Lagerung der Lager 1157
Schrifttum 1158
16 Elasto-statische Biegetheorie dünnwandiger Stäbe 1165
16.1 Vorbemerkungen 1165
16.2 Flächenmomente 1165
16.3 Stäbe mit dünnwandigem offenen Querschnitt 1166
16.3.1 Berechnung der Biege- und Schubspannungen ohne Kenntnis der Hauptachsen 1166
16.3.2 Berechnung der Biege-und Schubspannungen bei Kenntnis der Hauptachsen 1170
16.3.2.1 Rechnerische Ermittlung der Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente 1171
16.3.2.2 Zeichnerische Bestimmung der Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente 1172
16.3.3 Schubmittelpunkt 1173
16.3.4 Beispiel 1175
16.4 Stäbe mit dünnwandigem geschlossenen Querschnitt 1180
16.4.1 Stäbe mit einzelligem Querschnitt 1181
16.4.2 Stäbe mit mehrzelligem Querschnitt 1183
16.4.3 Beispiele 1184
16.4.3.1 Erstes Beispiel: Symmetrischer, gemischt offen-geschlossener Querschnitt 1184
16.4.3.2 Zweites Beispiel: Unsymmetr., gemischt offen-geschlossener, zweizeiliger Querschnitt 1190
16.5 Grundgleichung der Stabbiegung Theorie I. Ordnung 1196
16.6 Zur numerischen Berechnung der Flächenmomente 1197
16.7 Vollwandige Träger veränderlicher Höhe 1208
16.8 Berücksichtigung der Schubverzerrung bei der Stabbiegung 1211
16.8.1 Schubsteifigkeit S =GAG - Schubkorrekturfaktor 1211
16.8.2 Trägerdurchbiegung infolge Querkraft 1215
16.8.3 Beispiele und Ergänzungen 1216
16.8.4 Grundgleichung der Stabbiegung Theorie I. Ordnung einschließlich Schubverzerrung 1218
16.9 Stäbe mit starker Krümmung bei einachsiger Biegung und Normalkraft 1218
16.9.1 Biegespannungen 1218
16.9.2 Radialspannungen 1221
16.9.3 Formänderungen 1222
16.9.4 Beispiele und Ergänzungen 1223
16.9.5 Mitwirkende Breite und Gurtspannungen bei unausgesteiften I-Querschnitten 1227
16.9.6 Mitwirkende Breite und Gurtspannungen bei unausgesteiften Kastenquerschnitten 1229
16.9.7 Experimenteller Befund 1230
16.9.8 Hinweise zur praktischen Ausfuhrung 1233
16.9.9 Rohrkrümmer 1233
16.10 Berechnung der Randspannungen mit Hilfe des Querschnittskerns 1233
16.10.1 Bestimmung des Querschnittskerns 1233
16.10.2 Beispiele und Ergänzungen 1236
16.10.3 Maßgebende Wirkungsrichtung bei umlaufender Belastung 1238
16.11. Berechnung der Spannungen bei versagender Zugzone 1239
16.11.1 Bestimmung der klaffenden Fuge 1239
16.11.2 Beispiele 1241
Inhaltsverzeichnis XXI
16.12 Zugbiegung Theorie II. Ordnung 1245
16.13 Nichtlineare Zugbiegung schlanker Stäbe mit grSBerem Durchhang 1248
16.13.1 Einführung 1248
16.13.2 Dehnsteife Hängestäbe (Bild 118) 1248
16.13.3 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Näherungslösungen i 251
16.13.4 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Exakte Lösung fürp = konst. 1252
16.13.5 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Exakte Lösung für beliebige Belastungp(x) 1253
16.13.6 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Vereinfachte Lösung für/) = konst. 1257
Schrifttum 1260
17 Elasto-statische Torsionstheorie dünnwandiger Stäbe 1265
17.1 Vorbemerkungen 1265
17.2 Torsion gerader Stäbe mit dickwandigem Querschnitt 1265
17.2.1 Torsion ohne Behinderung der Querschnittsverwölbung (ST-VENANTsche Torsion) 1265
17.2.1.1 Torsionsmoment 1265
17.2.1.2 Gleichgewichtsgleichungen - Spannungsfunktion 0 1266
17.2.1.3 Formänderungsgleichungen 1267
17.2.1.4 Grundgleichung für 0 - Randbedingungen 1269
17.2.1.5 Torsionsträgheitsmoment/T dickwandiger Querschnitte 1270
17.2.1.6 Anmerkung zur Lösung der Grundgleichung 1274
17.2.1.7 Schubspannungslinien 1275
17.2.1.8 Seifenhautgleichnis 1276
17.2.1.9 Lösungen für verschiedene Querschnittsformen 1277
17.2.1.10 Beispiele und Ergänzungen 1289
17.2.1.11 Grundgleichung der ST-VENANTschen Torsion und Lösungssystem 1295
17.2.2 Torsion mit Behinderung der Querschnittsverwölbung 1299
17.3 Torsion gerader Stäbe mit dünnwandigem, offenen Querschnitt 1300
17.3.1 Torsion ohne Behinderung der Querschnittsverwölbung (Primärtorsion) 1300
17.3.1.1 Primäre Schubspannungen 1300
17.3.1.2 Verdrehung, Verdrillung (Verwindung) und Verwölbung - Einheitsverwölbung 1300
17.3.1.3 Transformation der Einheitsverwölbung bei Verlagerung der Drehachse 1303
17.3.2 Torsion mit Behinderung der Querschnittsverwölbung (Wölbkrafttorsion) 1305
17.3.2.1 Grundgleichung der Wölbkrafttorsion 1305
17.3.2.2 Lösungssystem - Rand- und Übergangsbedingungen 1308
17.3.2.3 Wölbkrafttorsion bei Stäben mit I-Querschnitt 1311
17.3.2.4 Schubmittelpunkt 1312
17.3.2.5 Beispiele 1317
17.3.2.6 Ergänzende Hinweise 1322
17.4 Torsion gerader Stäbe mit dünnwandigem, geschlossenen Querschnitt 1323
17.4.1 Stäbe mit einzelligem Querschnitt 1323
17.4.2 Beispiel: Einzelliger Kastenquerschnitt 1325
17.4.3 Stäbe mit mehrzelligem Querschnitt 1327
17.4.4 Stäbe mit gemischt offen-geschlossenem Querschnitt 1329
17.4.5 Beispiele und Ergänzungen 1331
17.4.5.1 Kreisrohrquerschnitt (dünn-und dickwandig) 1331
17.4.5.2 Unsymmetrischer zweizeiliger Querschnitt 1332
17.5 Rechenbehelfe 1336
17.6 Gebundene Biegung-Gebundene Torsion 1337
17.7 Ergänzende Hinweise 1343
XXII Inhaltsverzeichnis
17.8 Verzerrungseinfluss der sekundären Schubspannungen 1344
17.8.1 Allgemeine Hinweise 1344
17.8.2 Wölbkrafttorsion geschlossener Querschnitte ohne Verzerrungseinfluss der sekundären
Schubspannungen 1345
17.8.3 Wölbkrafttorsion geschlossener Querschnitte mit Verzerrungseinfluss der sekundären
Schubspannungen 1349
Schrifttum 1350
18 Anstrengungs- und Bruchtheorie 1357
18.1 Vorbemerkungen 1357
18.2 Ebener Spannungszustand 1358
18.2.1 Hauptspannungen 1358
18.2.2 Beispiele und Ergänzungen 1362
18.2.3 Verzerrungen des ebenen Spannungszustandes 1364
18.2.4 Vergleichsspannungen bei vorwiegend ruhender (statischer) Einwirkung 1365
18.2.5 Vergleichsspannungen bei nicht vorwiegend ruhender (zyklischer) Einwirkung 1368
18.3 Räumlicher Spannungszustand 1369
18.3.1 Formale Vereinbarungen 1369
18.3.2 Verschiebungstensor 1369
18.3.3 Verzerrungstensor 1370
18.3.4 Spannungstensor 1373
18.3.5 HOOKEsches Gesetz 1375 ·
18.3.6 Kugeltensor und Deviator 13 76
18.3.7 Beispiele und Ergänzungen 1377
18.3.8 Festigkeitshypothese von HUBER-MISES-HENCKY für zähe Metalle 1380
18.3.8.1 Vorbemerkungen 1380
18.3.8.2 Invariantentheorie nach v. MISES 1380
18.3.8.3 Oktaederschubspannung 1381
18.3.8.4 Hypothese der konstanten Gestaltänderungsarbeit 1382
18.3.8.5 Ergänzungen 1384
18.4 Experimente zur Problematik des Streckgrenzenansatzes 1385
18.4.1 Statische Streckgrenze 1385
18.4.2 Elastisch-plastische Hysterese - BAUSCHINGER-Effekt 1388
18.4.3 Bruchbilder statischer Zugversuche 1389
18.5 Bruchmechanik (Einführung) 1390
18.5.1 Vorbemerkungen 1390
18.5.2 Rissöffnungen - Spannungsintensitätsfaktor Äjc 1391
18.5.2.1 Elasto-statische Theorie des Spannungsfeldes vor einer Rissspitze 1391
18.5.2.2 Beispiele und Ergänzungen 1393
18.5.3 Risstheorie bei statischer Beanspruchung - Vorwiegend ruhende Beanspruchung 1396
18.5.3.1 GRIFFITH-Riss (1921) - G-Konzept 1396
18.5.3.2 IRWIN-Riss (1952) - ATIC-Konzept 1399
18.5.3.4 Konzepte der Fleißbruchmechanik 1401
18.5.4 Spannungsrisskorrosion 1402
18.5.5 Risstheorie bei zyklischer Beanspruchung-Vorwiegend nicht ruhende Beanspruchung 1403
18.5.5.1 Grundlagen 1403
18.5.5.2 Beispiele und Ergänzungen 1404
Schrifttum 1409
Sachwortverzeichnis 1413
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Titel: Stahlbau
Autor: Petersen, Christian
Jahr: 2013
Inhaltsverzeichnis
1 WerkstoffStahl - Werkstoffeigenschaften - Werkstoffprüfung l
1.1 Stahlherstellung 1
1.2 Grundlagen der Metallkunde 3
1.2.1 Kristalle, Mischkristalle, Phasen 4
1.2.2 Aufbau der Legierungen - Zustandsschaubilder 5
1.2.3 Eisen-KohlenstofF-Schaubild 9
1.2.4 Technologische Einstellung der Stahleigenschaften 11
1.2.4.1 Verhalten der Kristalle in Abhängigkeit vom Kristalltyp 11
1.2.4.2 Verhalten der Kristallite und des kristallinen Haufwerks 12
1.2.4.3 Begleit-und Legierungselemente 13
1.2.4.4 Desoxidation (Art der Beruhigung) 14
1.2.4.5 Legierung 15
1.2.4.6 Kaltverformung 16
1.2.4.7 Wärmebehandlung-Vergütung 17
1.3 Werkstoffprüfung - Mechanische Eigenschaften 18
1.3.1 Materialhärte 18
1.3.1.1 Messungen der Härte 18
1.3.1.2 Beispiel: Härteverlauf bei Stumpfnähten 19
1.3.2 Materialfestigkeit und -Zähigkeit 20
1.3.2.1 Elastizitätsmodul und Schubmodul 20
1.3.2.2 Messung der Festigkeit und Zähigkeit 22
1.3.2.3 Zur Deutung der Bruchform beim Zugversuch 24
1.3.2.4 Beispiel: Zugversuche an Flachproben 25
1.3.2.5 Beispiel: Zugversuche an Proben mit Stumpfnaht 29
1.3.2.6 Beispiel: Druckversuche zur Bestimmung der Stauchgrenze 30
1.3.2.7 Beispiel: Druckversuche an Flachproben mit Schraubenlöchern 31
1.3.3. Bauteilfestigkeit und Bauteilzähigkeit 33
1.3.3.1 Begriffder Bauteilfestigkeit 33
1.3.3.2 Beispiel: Zugversuche an Proben mit Außenkerbe 34
1.3.3.3 Beispiel: Zugversuche an Lochstäben ohne und mit Passbolzen , 36
1.3.3.4 Beispiel: Zugversuche an Flachproben mit versetzten Schraubenlöchern 36
1.3.4 Ermüdungsfestigkeit (Dauerfestigkeit) 40
1.3.4.1 Phänomenologie und Ursachen der Werkstoffermüdung 40
1.3.4.2 WÖHLER-Linie (Einstufungsversuch) 42
1.3.4.3 Dauerfestigkeitsschaubilder 45
1.3.4.4 Beispiel: Durchführung eines Dauerfestigkeitsversuches 47
1.3.4.5 Beispiel: Lochstäbe - Lochstäbe mit Passbolzen - Reibkorrosion 49
1.3.4.6 Beispiel: Lochstäbe mit unterschiedlichen Lochdurchmessern 50
1.3.4.7 Beispiel: Lohstäbe mit parallelen und versetzten Löchern 51
1.3.4.8 Beispiel: Lochstäbe mit Kreis-und Ellipsenloch 55
1.3.4.9 Beispiel: Stäbe mit stahlbau-typischen Kerbfallen 56
1.4 Kerbschlagzähigkeit 61
1.5 Stähle für den Stahlbau 63
1.5.1 Allgemeines - Bezeichnungssystem 63
1.5.2 Bezeichnungssystem für Baustähle (Lieferbedingungen) 64
1.5.3 Baustähle - DIN EN 10025 66
1.5.3.1 Anforderungen 66
http://d-nb.info/97689002X
VIII Inhaltsverzeichnis
1.5.3.2 Unlegierte Baustähle - DIN 10025-2: 2005 67
1.5.3.3 Feinkornbaustähle-DIN EN 10025-3/4: 2005 68
1.5.3.4 Hochfeste Feinkornbaustähle - DIN 10025-6: 2005 70
1.5.3.5 Wettereste Baustähle - DIN 10025-5: 2005 71
1.5.4 Nichtrostende Stähle-DIN EN 10088 71
1.5.4.1 Einteilung der Nichtrostenden Stähle - DIN EN 10088-1 71
1.5.4.2 Korrosionsbeständige Stähle - DIN EN 10088-4/5 72
1.5.5 Druckbehälterstähle-DIN EN 10028 74
1.5.6 Weitere Stahlsorten 75
1.5.7 Stahlguss 76
1.5.8 Eisenguss (Gusseisen) 77
1.5.9 Stahlerzeugnisse - Lieferformen - Begriffe 78
1.6 Korrosion - Korrosionsschutz 80
1.6.1 Elektrochemische Korrosion in der Atmosphäre 80
1.6.2 Fertigungsbeschichtung (FB) - Walzstahlkonservierung 83
1.6.3 Korrosionsschutz durch Beschichtungen 83
1.6.3.1 Vorbereitung der Stahloberfläche 83
1.6.3.2 Wirkung und Zusammensetzung der Beschichtung 84
1.6.3.3 Applikation und -Prüfung der Beschichtung 85
1.6.4 Korrosionsschutz durch metallische Überzüge 86
1.6.4.1 Vorbemerkung 86
1.6.4.2 Korrosionsschutz durch Zink 86
1.6.4.3 Verfahrenstechnik beim Stückverzinken 87
1.6.4.4 Korrosionsschutzwirkung 88
1.6.4.5 Einfluss der Feuerverzinkung aufdie mechanischen Eigenschaften 89
1.6.5 Spannungsrisskorrosion und Schwingungsrisskorrosion 89
Schrifttum 90
2 Elasto-statischer Festigkeitsnachweis 95
2.1 Vorbemerkungen 95
2.2 Normalspannungen infolge Zug/Druck und Biegung 98
2.2.1 Berechnungsformel 98
2.2.2 Nachweis der Zug-und Druckspannungen 99
2.2.3 Beispiele 101
2.2.4 Nachweis der Biegespannung 105
2.2.5 Beispiele 107
2.2.6 Zur Berechnung der Trägheitsmomente 108
2.2.7 - Aufteilung eines Biegemomentes aufdie Teile eines Querschnittes 110
2.3 Schubspannungen infolge Querkraft 111
2.3.1 Berechnungsformel 111
2.3.2 Nachweis der Schubspannungen 114
2.4 Herleitung einiger Berechnungsformeln - Beispiele/Ergänzungen 117
2.5 Mitwirkende Breite 125
2.6 Experimenteller Befund 128
2.7 Schubmittelpunkt 129
2.7.1 Problemstellung - Biegung von [-Profilen 129
2.7.2 Beispiele 132
2.7.3 Alternative Berechnungsform 133
2.8 Schubspannungen infolge Torsion 134
Inhaltsverzeichnis IX
2.8.1 Gegenüberstellung: Primärtorsion - Sekundärtorsion 134
2.8.2 Primärtorsion (ST-VENANTsche Torsion) 136
2.8.2.1 Stäbe mit offenem, dünnwandigen Querschnitt 137
2.8.2.2 Stäbe mit geschlossenem, dünnwandigen Querschnitt 140
2.8.2.3 Beispiel 141
2.8.3 Hinfuhrung in die Theorie der Sekundärtorsion 142
2.9 Nachweis kombinierter Normal- und Schubspannungszustände 144
2.9.1 Vergleichsspannung bei statischer Beanspruchung 144
2.9.2 Beispiele ' 147
2.9.3 Vergleichsspannung bei dynamischer Beanspruchung 152
Schrifttum - 153
3 Elasto-statische Berechnung der Stabtragwerke (Grundzüge) 155
3.1 Einführung 155
3.2 Kräfte und Momente 158
3 3 Grad der statischen Bestimmtheit 159
3.3.1 Ebene Stabtragwerke 159
3.3.2 Räumliche Stabtragwerke 164
3.4 Berechnung der Stabtragwerke 164
3.4.1 Statisch bestimmte Stabtragwerke 164
3.4.2 Statisch unbestimmte Stabtragwerke 164
3.4.3 Berechnung der Verformungen (Verschiebungen und Verdrehungen) 166
3.4.3.1 Arbeitssatz 166
3.4.3.2 Integraltafeln 167
3.4.3.3 Einfluss von Anschlussexzentrizitäten und Anschlussnachgiebigkeiten 169
3.4.3.4 Reduktionssatz 171
3.4.3.5 Grundaufgaben 171
3.4.3.6 Vertauschungssatz 172
3.4.4 Einflusslinien für Stütz-, Schnitt- und Verformungsgrößen 172
3.5 Allgemeine Hinweise zu den Berechnungsverfahren der Stabstatik 175
Schrifttum 176
4 Plasto-statische Berechnung der Stabtragwerke (Grundzüge) 179
4.1 Querschnittstragfähigkeit eines Zugstabes 179
4.1.1 Eigenspannungsfreier Querschnitt 179
4.1.2 Eigenspannungsbehafteter Querschnitt 179
4.1.3 Berücksichtigung der Verfestigung 181
4.2 FlieBzonentheorie 183
4.2.1 Exemplarische Darstellung am Einfeldbalken mit Rechteckquerschnitt 183
4.2.2 Verallgemeinerung 189
4.3 FlieBgelenktheorie 189
4.3.1 Querschnittstragfähigkeit eines Biegestabes 189
4.3.2 Fließgelenkhypothese 192
4.3.3 Be- und Entlastung 195
4.3.4 Einfeldträger - Durchlaufträger 197
4.3.4.1 Beidseitig eingespannter Träger 197
4.3.4.2 Einseitig eingespannter Träger 199
4.3.4.3 Träger mit veränderlicher Tragfähigkeit 201
4.3.4.4 Durchlaufträger 203
X Inhaltsverzeichnis
4.3.5 Tragkraftsätze 205
4.3.6 Rahmentragwerke 206
4.3.6.1 Elementarketten / Probierverfahren - Kombinationsverfahren 206
4.3.6.2 Einfeldrahmen 207
4.3.6.3 Zweifeldrahmen 210
4.3.6.4 Pultdachrahmen / Giebelrahmen / Trapezrahmen - Verschiebungspläne 211
4.3.7 Normalkraft-und Querkraftinteraktion 215
4.3.7.1 Interaktionsbegriff 215
4.3.7.2 M/Q-Interaktion bei I-Querschnitten 216
4.3.7.3 M/N/Q-Interaktion bei I-Querschnitten 217
4.3.7.4 Beispiele 219
4.4 Sicherheitsaspekte 227
4.4.1 Zur Entwicklung der Fließgelenktheorie (Traglastverfahren) 227
4.4.2 Zur Materialfrage 230
4.4.3 Einrechnung der Verfestigung 231
4.4.4 Rotationskapazität 233
4.4.4.1 Rotationswinkel 233
4.4.4.2 Versuche an Einfeldträgern 235
4.4.4.3 Rotationskapazität als Grenzzustandsgröße 239
4.4.4.4 Beispiel 240
4.4.5 Zur Frage der Systemeignung 242
4.4.6 Sicherheit gegen lokale Instabilität 243
4.4.7 Sicherheit gegen globale Instabilität 244
4.5 Regelwerke - Baupraktischer Tragsicherheitsnachweis 245
4.5.1 DIN 18800-1 und -2:2008-11 245
4.5.1.1 Sicherheitskonzept 245
4.5.1.2 Vereinfachte Berechnung 246
4.5.1.3 api --1,25-Regel 247
4.5.1.4 Verbindungsmittel in Fließgelenken 249
4.5.1.5 (b/t )-Grenzwerte 250
4.5.1.6 Doppelte Biegung bei I-Querschnitten 251
4.5.2 Eurocode 3 (DIN ENV 1993-1-1:2005-07) 253
4.6 FlieBlinientheorie 254
4.6.1 Hypothese der Fließlinientheorie 254
4.6.2 Dreieckplatte mit freiem Rand unter Gleichlast 257
4.6.3 Rechteckplatte unter Gleichlast 259
4.6.4 Kreisplatte unter Gleichlast 260
4.6.5.1 Allseits gelenkig gelagerte Rechteckplatte 260
4.6.5.2 Allseits eingespannte Rechteckplatte 261
4.6.5.3 Fließkegel in einer Platte 262
4.6.5.4 Rechteckplatte mit Fließkegelbereich 263
4.6.6 Anwendung der Fließlinientheorie aufSchraubenverbindungen 264
Schrifttum 266
5 Stabilitätsnachweise (Knicken - Kippen - Beulen) 273
5.1 Einführung in die Grundlagen der Stabilitätstheorie 273
5.1.1 Statisches und energetisches Stabi litätskriterium 273
5.1.2 System A (Zweistabsystem mit Drehfeder) 275
5.1.2.1 Statische Herleitung 275
Inhaltsverzeichnis XI
5.1.2.2 Energetische Herleitung 278
5.1.3 System B (Dreistabsystem mit Drehfedern) 279
5.1.3.1 Statische Herleitung 279
5.1.3.2 Energetische Herleitung 281
5.1.4 System C (Zweistabsystem mit Verschiebungsfeder) 283
5.1.4.1 Statische Herleitung 283
5.1.4.2 Energetische Herleitung 286
5.1.5 System D (Dreistabsystem mit Verschiebungsfedern) 286
5.1.5.1 Statische Herleitung 286
5.1.5.2 Energetische Herleitung 288
5.2 Stabtragwerke - Theorie II. Ordnung 289
5.2.1 Einführung: Theorie II. Ordnung - Verzweigungstheorie 289
52.2 Differentialgleichungsverfahren 1. Art 292
5.2.2.1 Grundlagen 292
5.2.2.2 Erstes Beispiel: EULER-Stab 293
5.2.2.3 Zweites Beispiel: EinhQftiger Rahmen 296
5.2.3 Differentialgleichungsverfahren 2. Art 300
5.2.3.1 Grundgleichung und Lösungssystem 300
5.2.3.2 Beispiele zur Knicktheorie 303
5.2.4 Verformungsgrößenverfahren Theorie II. Ordnung 305
5.2.4.1 Grundformeln 305
5.2.4.2 Einspannungsmomente 306
5.2.4.3 Gelenkfigur 308
5.2.4.4 Knoten- und Stockwerksgleichungen (Gleichgewichtsprinzip) 309
5.2.4.5 1. Beispiel: Rechteckrahmen 310
5.2.4.6 2. Beispiel: Einstieliger Rahmen mit Pendelstatzen 311
5.2.4.7 3. Beispiel: Einhilftiger Rahmen mit Kragstiel 315
5.2.4.8 4. Beispiel: Knickstab mit sprunghaft veränderlicher Biegesteifigkeit und Stiitzfeder 315
5.2.4.9 Netzgleichungen (Prinzip der virtuellen VerrUckung) 318
5.2.4.10 5. Beispiel: Giebelrahmen mit Zugband 319
5 J Tragsicherheitsnachweis der Stabwerke (Stützen und Tr9ger) 337
5.3.1 Anmerkungen zur Normensituation (2012) 337
5.3.2 Lokale und globale Instabilität 339
5.3.3 Zur normativen Festlegung der Sicherheitselemente 339
5.3.4 Europäische Knickspannungslinien 344
5.3.5 Rangordnung der Tragsicherheitsnachweise 350
5.3.5.1 Tragsicherheitsnachweis - Rang 1 350
5.3.5.2 Versagenspfad und Grenzzustände 354
5.3.5.3 Tragsicherheitsnachweise - Rang 2 360
5.3.5.4 Tragsicherheitsnachweise mittels Interaktionsformeln - Biegedrillkippen 364
5.3.6 Verzweigungslösungen für Stabwerke (Stäbe und Träger) 368
5.3.6.1 Vorbemerkungen 368
5.3.6.2 Verzweigungslösungen für den Biegeknicknachweis 369
5.3.6.3 Verzweigungslösungen für den Biegedrillknicknachweis 374
5.3.6.4 Verzweigungslösungen für den Biegedrillkippnachweis 379
5.3.7 Mehrteilige Druckstäbe 392
5.3.7.1 Rahmenstäbe - Gitterstäbe 392
5.3.7.2 Knickkraft und Knickschlankheit schubweicher Stäbe 394
5.3.7.3 Tragsicherheitsnachweis 398
XII Inhaltsverzeichnis
5.3.7.4 Beispiele 401
5.4 Tragsicherheitsnachweis der Platten und Plattentragwerke 406
5.4.1 Allgemeine Sicherheitsfragen 406
5.4.2 Einfache Lösungen der linearen Beultheorie 409
5.4.3 Tragsicherheitsnachweis unausgesteifter Platten 414
5.4.4 Beispiele 419
5.4.5 Ausgesteifte Rechteckplatten 424
5.4.6 Grenzverhältnis b/t dünnwandiger Teile von Druck- und Biegegliedern 425
5.4.7 Überkritische Tragfähigkeit 426
5.4.7.1 Wirksame Breite 426
5.5 Tragsicherheitsnachweis der Schalen und Schalentragwerke ' 431
5.5.1 Allgemeine Sicherheitsfragen - Nachweiskonzept 431
5.5.2 Ideale Beulspannung 434
Schrifttum 434
6 Verbindungstechnik I: Schweißverbindungen 437
6.1 Werkstoffe 437
6.1.1 Stähle - Grundwerkstoffe 437
6.1.2 Zusatzwerkstoffe 438
6.1.3 Bauaufsichtliche Regelung 438
6.2 SchweiBprozesse 438
6.2.1 Schmelzschweißen 439
6.2.1.1 Gasschweißen 439
6.2.1.2 Lichtbogenschweißen 443
6.3 Konstruktive Ausbildung der Schweißnähte 444
6.3.1 Brennschneiden 444
6.3.2 Nahtformen 445
6.4 Tragsicherheitsnachweis der Schweißverbindungen 446
6.4.1 Stumpfnähte 446
6.4.2 Kehlnähte 448
6.4.3 Kombination von Stumpf-und Kehlnähten 451
6.4.4 Zusammengesetzte (mehrachsige) Beanspruchung 451
6.4.5 Kennzeichnung und Sinnbilder der Schweißnähte 453
6.4.6 Berechnungsbeispiele 453
6.4.7 Zur Theorie der Kehlnähte 471
6.4.7.1 Verteilung der Schubkräfte in Kehlnähten 471
6.4.7.2 Experimenteller Befund 474
6.4.8 Zur Theorie, Berechnung und Ausbildung von Schweißverbindungen 476
6.5 Sicherheitsaspekte 477
6.5.1 Eigenspannungen (Schrumpfspannungen) 477
6.5.2 Wärmeeinflusszone - Gefugeumwandlung 487
6.5.3 Grobkornbildung 480
6.5.4 Seigerung - Bruch durch Dopplung 481
6.5.5 Terrassenbildung - Terrassenbruch 481
6.5.6 Alterung - Reckalterung 483
6.5.7 Rissarten beim Abkühlen der Schweißnaht 483
6.5.8 Sprödbruch 484
6.5.8.1 Vorbemerkung: Riss-und Bruchformen 484
6.5.8.2 Historische Anmerkung 485
Inhaltsverzeichnis xin
6.5.8.3 Ursachen des Sprödbruchs 486
6.5.8.4 Regelsetzung 488
6.6 Allgemeine Anhalte zur Konstruktion und Fertigung 490
6.7 Qualifikationsnachweis 491
Schrifttum 493
7 Verbindungstechnik III: Schrauben- und Nietverbindungen 497
7.1 SL- und GV-Verbindungen - Grundsätzliche Unterschiedsmerkmale (Bild 2) 497
7.2 Werkstoffe - Normung 499
7.2.1 Niete 499
7.2.2 Schrauben 499
7.3 SL- und SLP-Verbindungen 504
7.3.1 Fertigung der Nietverbindungen 504
7.3.2 Fertigung der SL- und SLP-Schraubenverbindungen 505
7.3.3 Durchmesser und Anordnung der Niete und Schrauben 508
7.3.4 Tragverhalten bei Scher-, Lochleibungs- und Zugbeanspruchung 510
7.3.5 Tragsicherheitsnachweise der SL- und SLP-Verbindungen 513
7.3.5.1 Nachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 513
7.3.5.2 Nachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 517
7.3.5.3 Bespiele zum Tagsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 517
7.3.5.4 Ergänzende Anmerkungen zum Tragsicherheitsnachweis 529
7.4 GV- und GVP-Verbindungen 533
7.4.1 Fertigung der GV- und GVP-Verbindungen 533
7.4.2 Tragverhalten und Versagensformen bei Scher- und Lochleibungsbeanspruchung 538
7.4.3 Tragverhalten und Versagensformen bei Zugbeanspruchung 539
7.4.4 Tragsicherheitsnachweis der GV-und GVP-Verbindungen 541
7.4.4.1 Nachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 541
7.4.4.2 Nachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 543
7.4.4.3 Beispiele zum Tragsicherheitsnachweis 544
7.5 Versuche zum Tragverhalten von Schraubenverbindungen 547
7.5.1 Vorbemerkungen 547
7.5.2 Projekt 1: Zug-und Scherversuche an Schraubenbolzen, Teil 1 547
7.5.3 Projekt 2: Zug- und Scherversuche an Schraubenbolzen, Teil II 548 ·
7.5.4 Projekt 3: Tragversuche an SL-und VSL-Verbindungen 549
7.5.5 Projekt 4: Vergleichende Tragversuche an SL-, SLP-, GV- und GVP-Verbindungen 553
7.5.6 Projekt 5: Abschertragfähigkeit mehrerer hintereinander liegender Schrauben [52] 558
7.5.7 Schraubenverbindung als diskontinuierliche Scherverbindung 560
7.5.7.1 Elasto-statische Theorie 560
7.5.7.2 Experimenteller Befund 561
7.6 Vorgespannte Schraubenverbindungen bei zentrischem und exzentrischem Zug 562
7.6.1 Vorbemerkung 562
7.6.2 Verspannungsdreieck 563
7.6.3 Federmodell bei vorgespannten Stoß- und Verankerungskonstruktionen 566
7.6.4 Stirnplatten- und Flanschverbindungen 567
7.6.4.1 Allgemeines 567
7.6.4.2 Elasto-statische Theorie des L-Modells 568
7.6.4.3 Plasto-statische Theorie des L-Modells 571
7.6.4.5 Anmerkungen und Ergänzungen zum exzentrischen Flanschstoß (L-Modell) 575
7.7 Ermüdungsfestigkeit auf Zug und Biegung beanspruchter Schraubenverbindungen 581
XIV Inhaltsverzeichnis
7.7.1 Ermüdungsfestigkeit axial zugbeanspruchter Schrauben 581
7.7.2 Beispiel: Kopfplattenstoß in einem Kranbahnträger 585
7.7.3 Ermüdungsfestigkeit von auf Zug und Biegung beanspruchter Schraubenverbindungen 587
Schrifttum 593
8 Verbindungstechnik III: Bolzenverbindungen mit Augenlaschen 599
8.1 Einsatzbereicbe - Allgemeine Hinweise 599
8.2 Statische Grenztragfähigkeit von Augenstab und Bolzen 601
8.2.1 Vorbemerkungen 601
8.2.2 Ehemalige Bemessungsansätze für Augenbleche 603
8.2.3 Bemessungsansatz für Bolzen 603
8.2.4 Statische Tragversuche - Bezug zum ehemaligen Nachweisformat 604
· 8.2.5 Tragsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 606
8.2.6 Beispiel zum Tragsicherheitsnachweis nach DIN 18800-1:2008 608
8.2.7 Statische Tragversuche an Laschen mit DIN - Auge 609
8.2.8 Ergänzende Hinweise zur konstruktiven und rechnerischen Auslegung 611
8.2.9 Augenstabformen im Stahlwasserbau 613
8 J Ermüdungsfestigkeitsnachweis 614
8.3.1 Kerbfaktoren für Augenstäbe 614
8.3.2 Ermüdungsversuche an Laschen mit DIN-Auge 616
8.3.3 Nachweisformat 617
Schrifttum 618
9 Verbindungstechnik IV: Sondertechniken 621
9.1 Vorbemerkungen 621
9.2 Punktschweißen 621
9 J BolzenschweiBen 623
9.4 SchweiBen von KranschienenstöBen 625
9.5 SchlieBringbolzen 626
9.6 Blindniete 626
9.7 Blechschrauben - Setzbolzen 627
9.8 Dübel / Anker 627
9.9 Trägerklemmen 629
9.10 Metallkleben 629
9.10.1 Klebetechnik 629
9.10.2 Einführung in die Theorie der Klebeverbindung 631
Schrifttum 636
10 Ausgewählte Kapitel aus dem Stahlhochbau 641
10.1 Toleranz- und Modulordnung - Bewegungsfugen 641
10.1.1 Toleranzordnung im Maschinenbau 641
10.1.2 Toleranzordnung im Stahlbau - Ausführung 643
10.1.3 Toleranzordnung im Hochbau - Ausführung 643
10.1.4 Maß- und Modulordnung 644
10.1.5 Bewegungsfugen 646
10.2 Dauerhaftigkeit - Korrosionsschutz 647
10.3 Baulicher Brandschutz 647
10.3.1 Allgemeine Hinweise 647
10.3.2 Brandverlauf und Brandbelastung 649
Inhaltsverzeichnis X V
10.3.3 Verhalten ungeschützter und geschützter Bauteile und Systeme bei'Brandeinwirkung 650
10.3.4 · DIN 4102-Bauordnungen · 655
10.3.5 Baulicher Brandschutz durch klassifizierte Maßnahmen 656
10.4 Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit 659
10.4.1 Nachweis der Tragfähigkeit 659
10.4.2 Imperfektionen 661
10.4.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 661
10.5 Vorspannung 665
10.6 Stützen 668
10.6.1 Stutzenarten - Querschnittsformen 668
10.6.2 Stützenstöße 670
10.6.3 Stützenfußkonstruktionen 672
10.6.3.1 Konstruktive Ausbildung 672
10.6.3.2 Druckpressung - Druck- und Ankerkräfte 677
10.6.3.3 Fußplatten - Rippen/Steifen 680
10.6.3.4 Beispiele: Zentrisch belastete Fußplatten 686
10.6.3.5 Montageanker 690
10.6.3.6 Zuganker - Beispiel 692
10.6.3.7 Verankerung ohne und mit Vorspannung-Beispiele 697
10.6.4 Köcherfundamente 705
10.6.4.1 Konstruktive Ausbildung 705
10.6.4.2 Berechnungsansatz: Kontinuierliche Pressung . 706
10.6.4.3 Berechnungsansatz: Elastische Bettung 710
10.6.4.4 Tragversuche und Folgerungen 712
10.7 Vollwandträger 717
10.7.1 Konstruktive Ausbildung 717
10.7.2 Nachweis der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit 723
10.7.3 Trägerstöße 726
10.7.3.1 Allgemeines 726
10.7.3.2 Geschweißte Trägerstöße 727
10.7.3.3 Geschraubte Trägerstöße - Beispiel 730
10.8 Querkraftbeaospruchte 0gelenkige1
) Trägeranschlüsse 738
10.8.1 Allgemeine Konstruktionshinweise 738
10.8.2 Beispiele - Ergänzungen 746
10.9 Querkraft- und momentenbeanspruchte Trägeranschlüsse - Rahmenecken 750
10.9.1 Allgemeine Konstruktionshinweise 750
10.9.2 Beispiel - Ergänzungen 758
10.9.3 Biegesteife Stirnplattenanschlüsse mit vorgespannten hochfesten Schrauben 764
10.9.4 Berechnungsanweisung - Beispiel 765
Schrifttum 769
11 Stahlleichtbau 773
11.1 Einführung 773
11.2 Zum Tragverhalten dünnwandiger Bauteile im überkritischen Bereich 773
11J Herstellung der Trapezbleche-Profiltypen 777
11.4 Statische Funktion der Stahltrapezprofile 782
11.5 Verwendung der Trapezprofile als lastabtragende Biegelieder 783
11.5.1 Optimierung der Profilform 783
11.5.2 Bestimmung der zulässigen Tragfähigkeiten mittels Versuchen 784
XVI Inhaltsverzeichnis
11.5.2.1 Tragsicherheits- und Gebrauchtauglichkeitsnachweis unter Verwendung zulässiger
Stütz- und Schnittgrößen 784
11.5.2.2 Ergänzende Angaben zum Tragsicherheitsnachweis mit zulässigen Auflagerkräften und
zulässigen Biegemomenten sowie zur baulichen Ausbildung 786
11.5.2.3 Durchbiegungsnachweis 788
11.5.3 Tragsicherheits- und Gebrauchtauglichkeitsnachweis nach dem neuen Sicherheitskonzept 790
11.6 Verwendung derTrapezprofile als Schubfelder 791
11.6.1 Tragwirkung und konstruktive Ausbildung der Schubfelder 791
11.6.2 Einfuhrung in die Schubfeldtheorie 792
11.6.3 Anwendung der Schubfeldtheorie aufStahltrapezprofile 796 ,
11.6.4 Beispiele 798
11.7 Kaltprofile 806
Schrifttum 808
12 Seile und Seilwerke 813
12.1 Seile, Bündel und Kabel 813
12.1.1 Seildraht 813
12.1.2 Seilarten 814
12.1.3 Seilendverbindungen 815
12.1.4 Korrosionsschutz 818
12.1.5 Querschnittsfläche, Gewicht und Tragkraft von Seilen 818
12.1.6 Tragsicherheitsnachweis bei vorwiegend ruhender Belastung 820
12.1.7 Tragsicherheitsnachweis bei nicht vorwiegend ruhender Belastung 821
12.1.7.1 Allgemeine Hinweise 821
12.1.7.2 Versuchsbefund 821
12.1.7.3 Nachweisform nach DIN 1073 / DIN 18809 822
12.1.8 Dehnverhälten der Seile - Verformungsmodul 824
12.2 Stangen als Zugglieder 826
12.3 Seilstatik 827
12.3.1 Herleitung der Seilgleichung 827
12.3.2 Parabel 829
12.3.2.1 Allgemeine Lösung der Grundgleichung 829
12.3.2.2 Gleichhohe Aufhängepunkte 829
12.3.2.3 Ungleichhohe Aufhängepunkte 831
12.3.3 ICatenoide (Kettenlinie) 835
12.3.3.1 Allgemeine Lösung der Grundgleichung 835
12.3.3.2 Gleichhohe Aufhängepunkte 836
12.3.3.3 Zur Annäherung der Katenoide duch eine Parabel 838
12.3.3.4 Ungleichhohe Aufhängepunkte 839
12.3.4 Beispiele und Ergänzungen 841
12.3.4.1 Polygonalseile unter Einzellasten 842
12.3.4.2 Flach gespannte Seile unter symmetrischer Belastung 845
12.3.4.3 Flach gespannte Seile unter unsymmetrischer Belastung 848
12.3.4.4 Zustandsgieichung des straff gespannten Seiles mit gleich hohen Aufhängepunkten 849
12.3.4.5 Zustandsgieichung des straff gespannten Seiles mit ungleich hohen Aufhängepunkten 851
12.3.4.6 Hinweise zur Berechnung von Freileitungen 852
12.3.4.7 Hinweise zur Berechnung von Fahrleitungen 855
12.3.4.8 Halte- und Abspannseile von Kranen (Fördertechnik) 855
12.3.4.9 Schrägseile mit Einzellasten 856
Inhaltsverzeichnis xvn
12.3.4.10 Hinweise zur Berechnung von Seilbahnen 858
Schrifttum 866
13 Türme und Masten 871
13.1 Einsatzgebiete der Türme und Mäste - Begriffe 871
13.1.1 Allgemeines - 871
13.1.2 Turmartige Bauwerke für funktechnische Zwecke (Antennenträger) 874
13.1.3 Turmartige Bauwerke für andere wie funktechnische Zwecke 876
13.2 Lastannahmen für Antennentragwerke 881
13.2.1 Allgemeine Hinweise 881
13.2.2 Ungleichförmigkeit des Staudrucks 882
13.2.3 Aerodynamischer Beiwert für Fachwerktürme und -mäste 883
13.2.4 Aerodynamischer Beiwert für Einbauten und Antennenausrüstungen 885
13.2.5 Aerodynamischer Beiwert für Antennen 886
13.2.6 Windbelastung bei Montagezuständen - 887
13.2.7 Lastannahmen bei Vereisung 888
13.3 Turm- und Mastausfachung 889
13.4 Statische Berechnung der Türme und Mäste 891
13.4.1 Allgemeine Berechnungshinweise 891
13.4.2 Zur Frage der kinematischen Stabilität der Turmfachwerke 897
13.4.3 Ergänzende Hinweise 900
13.5 Berechnung abgespannter Mäste 900
13.5.1 Vorbemerkungen 900
13.5.2 Unmittelbare Belastung der Seile 904
13.5.3 Seilgleichung 905
13.5.4 Federcharakteristik des dreiseiligen Abspannbündels 906
13.5.5 Hinweise zur Mastberechnung 910
13.5.6 Federcharakteristik von Abspannungen geringer Höhe 911
13.6 Dynamische Auslegung 914
13.6.1 Vorbemerkungen 914
13.6.2 Hinweise zur Eigenfrequenzberechnung einfacher Mast- und Turmstrukturen 914
13.6.3 ' Eigenfrequenzen und Eigenformen des Einzelseiles 919
13.6.4 Eigenfrequenzen und Eigenformen abgespannter Mäste 922
13.6.5 Böenreaktionsfaktor bei abgespannten Masten 924
13.7 Berechnungsansätze nach EN 1993-3-1 (Eurocode für Türme und Mäste) 926
13.8 Zur konstruktiven Ausbildung 927
13.9 Windenergieanlagen 930
13.9.1 Bauarten - Betriebsformen 930
13.9.2 Zur physikalisch-technischen Auslegung von Windkraftanlagen 933
13.10 Blitzschutz 937
Schrifttum 940
14 Stahlschornsteine 947
14.1 Allgemeine Hinweise zur konstruktiven Auslegung 947
14.1.1 Tragrohr und Rauchrohr 947
14.1.2 Immissions- und rauchgastechnische Auslegung 949
14.1.3 Korrosionsschutz 950
14.1.4 Ergänzende Hinweise 951
14.2 Statische Auslegung 951
xvni Inhaltsverzeichnis
14.2.1 Allgemeines 951
14.2.2 Windlastannahmen 952
14.2.3 Aerodynamische Beiwerte 952
14.2.4 Verförmungseinfluss Theorie II. Ordnung 955
14.2.5 Nachweis des Mantelrohres 959
14.2.5.1 Nennspannungsnachweis 959
14.2.5.2 Zylindrisch-konischer Übergangsbereich(Bild 17a) 960
14.2.5.3 Fuchs- und Einstiegsöffnungen 961
14.2.5.4 Zum Beulnachweis des Mantelrohres 964
14.2.6 Ringsteifen - Einflusslinien 964
14.2.7 Mantel- und Ringsteifenbeanspruchung infolge örtlichen Winddrucks 967
14.2.S Beispiele und Ergänzungen 971
14.2.9 Montagestöße 973
14.2.9.1 Laschenstöße - Flanschstöße 973
14.2.9.2 Beispiel: Montagestoß 975
14.2.10 Schornstein - Verankerung 981
14.2.10.1 Konstruktionsformen 981
14.2.10.2 Ankerkräfte 982
14.2.10.3 Nicht vorgespannte Verankerung 983
14.2.10.4 Vorgespannte Verankerung 990
143 Dynamische Auslegung 994
14.3.1 Vorbemerkungen 994
14.3.2 Hinweise zur Eigenfrequenzberechnung 994
14.3.3 Böeninduzierte Schwingungen 999
14.3.3.1 Windböigkeit 999
14.3.3.2 . Modell nach RAUSCH 1000
14.3.3.3 Modell nach SCHLAICH 1001
14.3.3.4 Modell nach PETERSEN 1001
13.4.4.5 Modell nach DAVENPORT 1002
14.3.4 Wirbelinduzierte Schwingungen 1004
14.3.4.1 Strömungsphänomen 1004
14.3.4.2 Querschwingungsnachweis - Näherungsverfahren 1006
14.3.4.3 Querschwingungsnachweis - Strenges Verfahren 1007
14.3.4.4 Beispiele 1008
14.3.4.5 Zum Problem der Selbststeuerung der Wirbelstraße 1012
14.3.4.6 Querschwingungsnachweis nach RUSCHEWEYH- DIN 1055-4:2005 1014
14.3.4.7 Ergänzende Hinweise zum Querschwingungsnachweis 1017
14.3.4.8 Aerodynamische Störmaßnahmen 1019
14.3.4.9 Schwingungsdämpfer 1020
Schrifttum 1029
15 Ausgewählte Kapitel aus dem Stahlbruckenbau 1033
15.1 Bauformen 1033
15.1.1 Gliederung - Systeme - Grundanforderungen 1033
15.1.2 EisenbahnbrUcken 1036
15.1.2.1 Fahrbahn 1036
15.1.2.2 Vollwandträgerbrücken 1041
15.1.2.3 Fachwerkträgerbrtlcken 1042
15.1.2.4 Neuzeitlicher Eisenbahnbrückenbau 1046
Inhaltsverzeichnis XIX
15.1.3 Straßenbrücken 1055
15.1.3.1 Fahrbahn 1055
15.1.3.2 Vollwandträgerbrücken - Balkenbrücken 1056
15.1.3.3 Großbrückenbau 1060
15.1.4 Fußgängerbrücken (Geh- und Radwegbrücken) 1064
1S.2 Nachweis der Tragsicberheit und der Gebrauchstauglichkeit 1068
15.2.1 Eisenbahnbrücken 1068
15.2.2 Straßenbrücken 1071
15.2.3 Fußgängerbrücken (Geh- und Radwegbrücken) 1073
15.2.4 Weitere Berechnungs- und Bemessungsansätze 1074
15.3 Ausgewählte Nachweise 1074
15.3.1 Ergänzende Hinweise 1074
15.3.2 Scheinbarer Elastizitätsmodul von Schrägseilen 1078
15.3.2.1 Problemstellung 1078
15.3.2.2 Herleitung des 'scheinbaren' Elastizitätsmoduls 1079
15.3.3 Verbände 1082
15.3.4 Nebenspannungen in Fachwerkbrücken 1083
15.3.5 . Hängestangen von Stabbogenbrücken 1086
15.3.6 Hängebrücken - Grundlagen der Berechnung 1090
15.3.6.1 Vorbemerkungen 1090
15.3.6.2 Berechnungsmethode 1091
15.3.6.3 Berechnungsbeispiel: Hängebrücke mittlerer Spannweite 1094
15.3.6.4 Ergänzende Hinweise 1097
15.3.7 Dynamische Einflüsse beim Brückenbetrieb 1099
15.3.7.1 Stoßwirkungen 1099
15.3.7.2 Beanspruchung bei Ausfall eines Traggliedes 1101
15.3.7.3 Schwingfaktoren 1102
15.3.7.4 Weitere dynamische Einwirkungen 1104
15.3.8 Aeroelastische Einwirkung auf Brücken 1104
15.3.8.1 Einleitung 1104
15.3.8.2 Galopping-Biegeschwingungen 1105
15.3.8.3 Flatterschwingungen 1109
15.3.9 Personeninduzierte Schwingungen von Fußgängerbrücken 1113
15.3.9.1 Ursache und Art der Schwingungsanregung 1113
15.3.9.2 Schwingungstechnische Auslegung 1117
15.3.9.3 Beispiel 1119
15.4 BrUckenlager 1123
15.4.1 ' Vorbemerkungen 1123
15.4.2 Lageranordnung 1126
15.4.3 HERTZsche Pressung 1128
15.4.4 Pressungsverteilung gegen Anschlagflächen 1132
15.4.5 Abwälzkinematik 1134
15.4.6 Behelfe ftlr die Berechnung von Kreisplatten 1136
15.4.7 Berechnungsbeispiel 1140
15.4.8 Lagerplatten auf elastischem Halbraum 1045
15.4.9 Lagerformen 1151
15.4.9.1 Stählerne Punktkipplager 1151
15.4.9.2 Stählerne Linienkipplager 1152
15.4.9.3 Stählerne Rollenlager 1152
XX Inhaltsverzeichnis
15.4.9.4 PTFE (Polytetrafluoräthylen) als Gleitwerkstoff 1154
15.4.9.5 Elastomer als Lagerwerkstoff 1155
15.4.9.6 Topflager 1155
15.4.9.7 Kalottenlager 1157
15.4.9.8 Elastomer-Verformungslager 1157
15.4.9.9 Lagerung der Lager 1157
Schrifttum 1158
16 Elasto-statische Biegetheorie dünnwandiger Stäbe 1165
16.1 Vorbemerkungen 1165
16.2 Flächenmomente 1165
16.3 Stäbe mit dünnwandigem offenen Querschnitt 1166
16.3.1 Berechnung der Biege- und Schubspannungen ohne Kenntnis der Hauptachsen 1166
16.3.2 Berechnung der Biege-und Schubspannungen bei Kenntnis der Hauptachsen 1170
16.3.2.1 Rechnerische Ermittlung der Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente 1171
16.3.2.2 Zeichnerische Bestimmung der Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente 1172
16.3.3 Schubmittelpunkt 1173
16.3.4 Beispiel 1175
16.4 Stäbe mit dünnwandigem geschlossenen Querschnitt 1180
16.4.1 Stäbe mit einzelligem Querschnitt 1181
16.4.2 Stäbe mit mehrzelligem Querschnitt 1183
16.4.3 Beispiele 1184
16.4.3.1 Erstes Beispiel: Symmetrischer, gemischt offen-geschlossener Querschnitt 1184
16.4.3.2 Zweites Beispiel: Unsymmetr., gemischt offen-geschlossener, zweizeiliger Querschnitt 1190
16.5 Grundgleichung der Stabbiegung Theorie I. Ordnung 1196
16.6 Zur numerischen Berechnung der Flächenmomente 1197
16.7 Vollwandige Träger veränderlicher Höhe 1208
16.8 Berücksichtigung der Schubverzerrung bei der Stabbiegung 1211
16.8.1 Schubsteifigkeit S =GAG - Schubkorrekturfaktor 1211
16.8.2 Trägerdurchbiegung infolge Querkraft 1215
16.8.3 Beispiele und Ergänzungen 1216
16.8.4 Grundgleichung der Stabbiegung Theorie I. Ordnung einschließlich Schubverzerrung 1218
16.9 Stäbe mit starker Krümmung bei einachsiger Biegung und Normalkraft 1218
16.9.1 Biegespannungen 1218
16.9.2 Radialspannungen 1221
16.9.3 Formänderungen 1222
16.9.4 Beispiele und Ergänzungen 1223
16.9.5 Mitwirkende Breite und Gurtspannungen bei unausgesteiften I-Querschnitten 1227
16.9.6 Mitwirkende Breite und Gurtspannungen bei unausgesteiften Kastenquerschnitten 1229
16.9.7 Experimenteller Befund 1230
16.9.8 Hinweise zur praktischen Ausfuhrung 1233
16.9.9 Rohrkrümmer 1233
16.10 Berechnung der Randspannungen mit Hilfe des Querschnittskerns 1233
16.10.1 Bestimmung des Querschnittskerns 1233
16.10.2 Beispiele und Ergänzungen 1236
16.10.3 Maßgebende Wirkungsrichtung bei umlaufender Belastung 1238
16.11. Berechnung der Spannungen bei versagender Zugzone 1239
16.11.1 Bestimmung der klaffenden Fuge 1239
16.11.2 Beispiele 1241
Inhaltsverzeichnis XXI
16.12 Zugbiegung Theorie II. Ordnung 1245
16.13 Nichtlineare Zugbiegung schlanker Stäbe mit grSBerem Durchhang 1248
16.13.1 Einführung 1248
16.13.2 Dehnsteife Hängestäbe (Bild 118) 1248
16.13.3 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Näherungslösungen i 251
16.13.4 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Exakte Lösung fürp = konst. 1252
16.13.5 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Exakte Lösung für beliebige Belastungp(x) 1253
16.13.6 Dehn- und biegesteife Hängestäbe: Vereinfachte Lösung für/) = konst. 1257
Schrifttum 1260
17 Elasto-statische Torsionstheorie dünnwandiger Stäbe 1265
17.1 Vorbemerkungen 1265
17.2 Torsion gerader Stäbe mit dickwandigem Querschnitt 1265
17.2.1 Torsion ohne Behinderung der Querschnittsverwölbung (ST-VENANTsche Torsion) 1265
17.2.1.1 Torsionsmoment 1265
17.2.1.2 Gleichgewichtsgleichungen - Spannungsfunktion 0 1266
17.2.1.3 Formänderungsgleichungen 1267
17.2.1.4 Grundgleichung für 0 - Randbedingungen 1269
17.2.1.5 Torsionsträgheitsmoment/T dickwandiger Querschnitte 1270
17.2.1.6 Anmerkung zur Lösung der Grundgleichung 1274
17.2.1.7 Schubspannungslinien 1275
17.2.1.8 Seifenhautgleichnis 1276
17.2.1.9 Lösungen für verschiedene Querschnittsformen 1277
17.2.1.10 Beispiele und Ergänzungen 1289
17.2.1.11 Grundgleichung der ST-VENANTschen Torsion und Lösungssystem 1295
17.2.2 Torsion mit Behinderung der Querschnittsverwölbung 1299
17.3 Torsion gerader Stäbe mit dünnwandigem, offenen Querschnitt 1300
17.3.1 Torsion ohne Behinderung der Querschnittsverwölbung (Primärtorsion) 1300
17.3.1.1 Primäre Schubspannungen 1300
17.3.1.2 Verdrehung, Verdrillung (Verwindung) und Verwölbung - Einheitsverwölbung 1300
17.3.1.3 Transformation der Einheitsverwölbung bei Verlagerung der Drehachse 1303
17.3.2 Torsion mit Behinderung der Querschnittsverwölbung (Wölbkrafttorsion) 1305
17.3.2.1 Grundgleichung der Wölbkrafttorsion 1305
17.3.2.2 Lösungssystem - Rand- und Übergangsbedingungen 1308
17.3.2.3 Wölbkrafttorsion bei Stäben mit I-Querschnitt 1311
17.3.2.4 Schubmittelpunkt 1312
17.3.2.5 Beispiele 1317
17.3.2.6 Ergänzende Hinweise 1322
17.4 Torsion gerader Stäbe mit dünnwandigem, geschlossenen Querschnitt 1323
17.4.1 Stäbe mit einzelligem Querschnitt 1323
17.4.2 Beispiel: Einzelliger Kastenquerschnitt 1325
17.4.3 Stäbe mit mehrzelligem Querschnitt 1327
17.4.4 Stäbe mit gemischt offen-geschlossenem Querschnitt 1329
17.4.5 Beispiele und Ergänzungen 1331
17.4.5.1 Kreisrohrquerschnitt (dünn-und dickwandig) 1331
17.4.5.2 Unsymmetrischer zweizeiliger Querschnitt 1332
17.5 Rechenbehelfe 1336
17.6 Gebundene Biegung-Gebundene Torsion 1337
17.7 Ergänzende Hinweise 1343
XXII Inhaltsverzeichnis
17.8 Verzerrungseinfluss der sekundären Schubspannungen 1344
17.8.1 Allgemeine Hinweise 1344
17.8.2 Wölbkrafttorsion geschlossener Querschnitte ohne Verzerrungseinfluss der sekundären
Schubspannungen 1345
17.8.3 Wölbkrafttorsion geschlossener Querschnitte mit Verzerrungseinfluss der sekundären
Schubspannungen 1349
Schrifttum 1350
18 Anstrengungs- und Bruchtheorie 1357
18.1 Vorbemerkungen 1357
18.2 Ebener Spannungszustand 1358
18.2.1 Hauptspannungen 1358
18.2.2 Beispiele und Ergänzungen 1362
18.2.3 Verzerrungen des ebenen Spannungszustandes 1364
18.2.4 Vergleichsspannungen bei vorwiegend ruhender (statischer) Einwirkung 1365
18.2.5 Vergleichsspannungen bei nicht vorwiegend ruhender (zyklischer) Einwirkung 1368
18.3 Räumlicher Spannungszustand 1369
18.3.1 Formale Vereinbarungen 1369
18.3.2 Verschiebungstensor 1369
18.3.3 Verzerrungstensor 1370
18.3.4 Spannungstensor 1373
18.3.5 HOOKEsches Gesetz 1375 ·
18.3.6 Kugeltensor und Deviator 13 76
18.3.7 Beispiele und Ergänzungen 1377
18.3.8 Festigkeitshypothese von HUBER-MISES-HENCKY für zähe Metalle 1380
18.3.8.1 Vorbemerkungen 1380
18.3.8.2 Invariantentheorie nach v. MISES 1380
18.3.8.3 Oktaederschubspannung 1381
18.3.8.4 Hypothese der konstanten Gestaltänderungsarbeit 1382
18.3.8.5 Ergänzungen 1384
18.4 Experimente zur Problematik des Streckgrenzenansatzes 1385
18.4.1 'Statische'Streckgrenze 1385
18.4.2 Elastisch-plastische Hysterese - BAUSCHINGER-Effekt 1388
18.4.3 Bruchbilder statischer Zugversuche 1389
18.5 Bruchmechanik (Einführung) 1390
18.5.1 Vorbemerkungen 1390
18.5.2 Rissöffnungen - Spannungsintensitätsfaktor Äjc 1391
18.5.2.1 Elasto-statische Theorie des Spannungsfeldes vor einer Rissspitze 1391
18.5.2.2 Beispiele und Ergänzungen 1393
18.5.3 Risstheorie bei statischer Beanspruchung - Vorwiegend ruhende Beanspruchung 1396
18.5.3.1 GRIFFITH-Riss (1921) - G-Konzept 1396
18.5.3.2 IRWIN-Riss (1952) - ATIC-Konzept 1399
18.5.3.4 Konzepte der Fleißbruchmechanik 1401
18.5.4 Spannungsrisskorrosion 1402
18.5.5 Risstheorie bei zyklischer Beanspruchung-Vorwiegend nicht ruhende Beanspruchung 1403
18.5.5.1 Grundlagen 1403
18.5.5.2 Beispiele und Ergänzungen 1404'
Schrifttum 1409
Sachwortverzeichnis 1413 |
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