Verfügbarkeit: Werkstoffübergreifendes Entwerfen und Konstruieren

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Bibliographische Detailangaben
Titel:	Werkstoffübergreifendes Entwerfen und Konstruieren
Unterteilung:	Einwirkung, Widerstand, Tragwerk [1]
Von:	Balthasar Novák ; Ulrike Kuhlmann ; Mathias Euler
Person:	Novák, Balthasar 1963- Verfasser aut Kuhlmann, Ulrike Euler, Mathias 1957-
Hauptverfassende:	Novák, Balthasar 1963- (VerfasserIn), Kuhlmann, Ulrike 1957- (VerfasserIn), Euler, Mathias (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin Ernst 2012
Schlagworte:	Tragwerk Werkstoffwahl Stoffgesetz Architektur
Online-Zugang:	http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=024885266&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA
Beschreibung:	Literaturverz. S. [583] - 598 Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke
Beschreibung:	XVI, 602 S. zahlr. Ill. und graph. Darst., Kt.
ISBN:	9783433029176

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adam_text	Titel: Bd. 1. Werkstoffübergreifendes Entwerfen und Konstruieren. Einwirkung, Widerstand, Tragwerk Autor: Novák, Balthasar Jahr: 2012 Inhaltsverzeichnis Dank V 1 Motivation 1 1.1 Berufsbild der Bauingenieure 1 1.2 Entwurfsorientierung 2 1.3 Werkstoffübergreifendes Konstruieren und Bemessen 6 2 Anforderungen a n Bauwerke 9 2.1 Einleitung 9 2.2 Tragfähigkeit 11 2.3 Gebrauclistauglichkeit 13 2.4 Gestaltung 16 2.5 Dauerhaftigkeit 17 2.6 Weitere Anforderungen 21 2.6.1 Vorbemerkung 21 2.6.2 Robustheit 21 2.6.3 Redundanz 23 2.6.4 Wirtschaftlichkeit 26 2.6.5 Umweltverträglichkeit 26 2.6.6 Nachhaltigkeit 26 3 Sicherheits- u n d Nachweiskonzept 2 9 3.1 Einleitung 29 3.2 Grundbegriffe 30 3.3 Zufälligkeit der Einwirkungen und Tragwiderstände 31 3.4 Sicherheitstheorie 33 3.4.1 ^-Problem 33 3.4.1.1 Sicherheitsabstände 33 3.4.1.2 Versagenswahrscheinlichkeit 34 3.4.1.3 Sicherheitsindex 35 3.4.2 E-R-Problem 36 3.4.3 £j-i?j-Problem 41 3.5 Eurocode - Europäische Regeln im Bauwesen 43 3.5.1 Einführung 43 3.5.2 Bemessungskonzept nach Eurocode 45 3.5.3 Vorgabe des Sicherheitsindex 48 3.5.4 Charakteristische Werte 49 3.5.4.1 Definition der charakteristischen Werte 49 3.5.4.2 Charakteristische Werte der direkten Einwirkungen 49 3.5.4.3 Charakteristische Werte der Baustoffeigenschaften 51 3.5.5 Teilsicherheitsbeiwerte 52 3.5.5.1 Aufgabe der Teilsicherheitsbeiwerte 52 http://d-nb.info/991575717 VIII Inhaltsverzeichnis 3.5.5.2 Definition der Teilsicherheitsbeiwerte 53 3.5.5.3 Teilsicherheitsbeiwert der ständigen Einwirkungen 54 3.5.5.4 Teilsicherheitsbeiwerte der veränderlichen Einwirkungen und der Tragwiderstände 54 3.5.6 Bemessungsregeln 57 3.5.6.1 Allgerneines 57 3.5.6.2 Bemessungswerte der Beanspruchbarkeit 57 3.5.6.3 Bemessungswerte der Beanspruchungen 60 3.5.7 Kombinationsregeln 61 3.5.7.1 Kombinationsbeiwerte 61 3.5.7.2 Kombinationsregeln für den Grenzzustand der Tragfähigkeit 63 3.5.7.3 Kombinationsregeln für den Grenzzustand der Gebrauchs tauglichkeit 65 4 Einwirkungen 7 1 4.1 Überblick 71 4.2 Ständige Einwirkungen 72 4.2.1 Allgemeines 72 4.2.2 Eigengewicht der Konstruktion 72 4.2.3 Erddruck 74 4.3 Veränderliche Einwirkungen 74 4.3.1 Allgemeines 74 4.3.2 Vertikale Nutzlasten für Hochbauten mit vorwiegend ruhenden Einwirkungen 76 4.3.2.1 Nutzlasten für Decken 76 4.3.2.2 Nutzlasten für Treppen und Balkone 78 4.3.2.3 Lastweiterleitung 78 4.3.3 Vertikale Nutzlasten für industriell genutzte Flächen 81 4.3.4 Vertikale Nutzlasten für Parkhäuser und Bereiche mit Fahrzeug verkehr 82 4.3.5 Nutzlasten für Dächer 82 4.3.6 Horizontale Nutzlasten für Hochbauten 84 4.3.7 Windlasten 86 4.3.7.1 Einführung 86 4.3.7.2 Windeinwirkung auf nicht schwingungsanfällige Tragwerke 86 4.3.7.3 Böengeschwindigkeitsdruck 87 4.3.7.4 Höhenabhängiger Böengeschwindigkeitsdruck (genaues Verfahren) . 91 4.3.7.5 Vereinfachter Böengeschwindigkeitsdruck 92 4.3.7.6 Aerodynamische Beiwerte c freistehender Baukörper 92 4.3.7.7 Verschattungs-/Verstärkungseffekte bei Baukörpergruppen 94 4.3.8 Schneelasten 103 4.3.8.1 Einführung 103 4.3.8.2 Charakteristische Schneelast .st auf dem Boden 103 4.3.8.3 Charakteristische Schneelast s.j auf Dächern 103 4.3.8.4 Formbeiwerte fij für Dächer 103 Inhaltsverzeichnis IX 4.3.8.5 Lasterhöhende Effekte 107 4.3.9 Eislasten 109 4.4 Außergewöhnliche Einwirkungen 110 4.5 Verformungseinwirkungen 110 5 Baustoffe, Verbundbaustoffe 1 1 1 5.1 Einleitung 111 5.1.1 Allgemeines 111 5.1.2 Definitionen 112 5.1.3 Modifikationen der Materialkennwerte 114 5.1.4 Ästhetische Wirkung von Baustoffen 116 5.2 Vollholz 119 5.2.1 Allgemeines 119 5.2.2 Erzeugnisse aus Vollholz 121 5.2.2.1 Rundholz 121 5.2.2.2 Bauschnittholz 121 5.2.2.3 Konstruktionsvollholz (KVH) 123 5.2.3 Dauerhaftigkeit 124 5.2.4 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 126 5.2.5 Bemessungswerte der Baustoffeigenschaften 128 5.3 Brettschichtholz. Balkenschichtholz 139 5.3.1 Allgemeines 139 5.3.2 Erzeugnisse aus Brettschichtholz 140 5.3.3 Erzeugnisse aus Balkenschichtholz 140 5.3.4 Verbundsicherung 142 5.3.5 Dauerhaftigkeit 142 5.3.6 Baustoffeigenschaften von Brettschichtholz 142 5.3.7 Baustoffeigenschaften von Balkenschichtholz 144 5.4 Ausgewählte Holzwerkstoffe 144 5.4.1 Allgemeines 144 5.4.2 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 148 5.5 Baustahl 148 5.5.1 Überblick 148 5.5.2 Erzeugnisse aus Baustahl 149 5.5.2.1 Allgemeines 149 5.5.2.2 Flachprodukte 149 5.5.2.3 Langprodukte 150 5.5.3 Stahlsorten 151 5.5.4 Dauerhaftigkeit 151 5.5.5 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 154 5.5.6 Bemessungswerte der Baustoffeigenschaften 158 5.6 Betonstahl 165 5.6.1 Allgemeines 165 5.6.2 Erzeugnisse aus Betonstahl 165 5.6.2.1 Betonstabstahl 165 X Inhaltsverzeichnis 5.6.2.2 Betonstahlmatten 167 5.6.2.3 Gitterträger 168 5.6.3 Dauerhaftigkeit 169 5.6.4 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 169 5.6.5 Bemessungswerte der Baustoffeigenschaften 169 5.7 Beton 171 5.7.1 Allgemeines 171 5.7.2 Betonarten 171 5.7.3 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 172 5.7.4 Bemessungswerte der Baustoffeigenschaften 174 5.8 Stahlbeton 183 5.8.1 Allgemeines 183 5.8.2 Verbundsicherung 184 5.8.3 Dauerhaftigkeit 190 5.8.3.1 Grundsätzliches 190 5.8.3.2 Betondeckung 192 5.9 Mauerwerk 198 5.9.1 Allgemeines 198 5.9.2 Arten von Mauersteinen 198 5.9.3 Arten von Mauermörteln 201 5.9.4 Verbundsicherung 204 5.9.5 Festigkeits- und Formänderungsverhalten 206 5.9.6 Bemessungswerte der Baustoffeigenschaften 212 5.10 Verbundbauarten 220 5.10.1 Allgemeines 220 5.10.2 Stahl-Beton-Verbund 220 5.10.3 Holz-Beton-Verbund 221 6 Überblick zur Querschnittsbemessung 2 2 3 6.1 Einleitung 223 6.1.1 Einordnung der Querschnittsbemessung 223 6.1.2 Voraussetzungen 225 6.1.3 Vereinbarungen, Annahmen 225 6.2 Verfahren der Querschnittsbemessung 227 6.2.1 Elastische Querschnittsbemessung bei elastischer Tragwerks- berechnung (Elastisch-Elastisch) 227 6.2.2 Plastische Querschnittsbemessung bei elastischer Tragwerks- berechnung (Elastisch-Plastisch) 228 6.2.3 Plastische Querschnittsbemessung bei plastischer Tragwerks- berechnung (Plastisch-Plastisch) 229 6.3 Grenzen der Querschnittsbemessung 232 6.4 Querschnitte und Querschnittswerte 235 6.4.1 Einteilung der Querschnitte 235 6.4.2 Modifikation der Querschnittswerte 236 Inhaltsverzeichnis XI 6.5 Znsammenhang von Tragwerksberechnung und Querschnitts bemessung 239 6.6 Baustoffspezifische Besonderheiten 241 6.6.1 Holzbau 241 6.6.2 Stahlbau 243 6.6.3 Stahlbetonbau 249 6.6.4 Stahl-Beton-Verbundbau 251 6.6.5 Mauerwerksbau 254 7 Elastische Querschnittsbemessung 2 5 5 7.1 Uberblick zur Spannungsermittlung 255 7.2 Normalspannungen einteiliger Querschnitte 256 7.2.1 Normalkraft 256 7.2.2 Biegung gerader Stäbe mit/ohne Normalkraft 259 7.2.2.1 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 259 7.2.2.2 Einachsige Biegung mit Normalkraft 261 7.2.2.3 Zweiachsige Biegung mit Normalkraft 261 7.2.2.4 Kräftepaaranalogie 263 7.2.3 Biegung gekrümmter Bauteile mit/ohne Normalkraft 267 7.2.4 Ausfall der Druckzone 268 7.2.5 Ausfall der Zugzone 270 7.3 Schubspannungen einteiliger Querschnitte aus Querkraft 275 7.3.1 Verbindung von Biegung und Schub 275 7.3.2 Schubfluss 276 7.3.3 Schubspannung 279 7.3.3.1 Schubspannungsformel 279 7.3.3.2 Schubspannungsverlauf 280 7.3.4 Offene dünnwandige Querschnitte 282 7.3.4.1 Allgemeines 282 7.3.4.2 Unsymmetrische Querschnitte 282 7.3.4.3 I-Profile 286 7.3.5 Geschlossene dünnwandige Querschnitte 286 7.3.6 Dickwandige Querschnitte 286 7.3.7 Einfluss der Schubverzerrungen 290 7.4 Scherspannungen aus Querkraft 292 7.5 Normalspannungen zusammengesetzter Querschnitte 293 7.5.1 Normalkraft 293 7.5.2 Biegung zusammengesetzter Querschnitte 297 7.5.3 Biegung bei starrem Verbund 298 7.5.4 Biegung bei Beachtung zeitabhängiger Einflüsse 302 7.5.5 Biegung bei nachgiebigem Verbund 306 7.5.5.1 Vorbemerkung 306 7.5.5.2 Schubanalogie 307 7.5.5.3 Teilschnittgrößen 310 7.5.5.4 Gedübelte Balken im Holzbau 311 XII Inhaltsverzeichnis 7.5.5.5 Aufgelöste Stäbe 315 7.5.5.6 Nachgiebige Stege vollwandiger Querschnitte 315 7.5.5.7 Weitere Anwendungen 317 7.5.6 Teilweiser Ausfall der Zugzone 317 7.6 Schubspannungen zusammengesetzter Querschnitte aus Querkraft . 317 7.7 Spannungen einteiliger Querschnitte aus Torsion 318 7.7.1 Allgemeines 318 7.7.2 Torsionsverformung und -beanspruchung 319 7.7.3 Torsionstheorien 321 7.7.4 Schubspannungen aus St.-Venantschev Torsion 322 7.7.4.1 Schnittgrößenermittlung 322 7.7.4.2 Torsionsverformungen 325 7.7.4.3 Spannungsermittlung für einfache Querschnitte 325 7.7.4.4 Spannungsermittlung für mehrzellige Querschnitte 325 7.7.5 Spannungen aus Wölbkrafttorsion 332 7.7.5.1 Schnittgrößenermittlung 332 7.7.5.2 Querschnittskennwerte 333 7.8 Spannungen zusammengesetzter Querschnitte aus St. -Venantschev Torsion 339 7.8.1 Überblick 339 7.8.2 Zusammengesetzte Querschnitte aus einem Baustoff 339 7.8.3 Zusammengesetzte Querschnitte aus zwei Baustoffen 340 7.8.4 Zusammengesetzte Querschnitte mit aufgelösten Wänden 341 7.9 Hauptspannungen 343 7.9.1 Vorbemerkung 343 7.9.2 Isotrope Baustoffe 344 7.9.3 Anisotrope Baustoffe 345 7.9.4 Trajektorien 345 7.10 Festigkeitshypothesen 347 7.10.1 Vorbemerkung 347 7.10.2 Normalspannungshypothese (NH) 348 7.10.3 Schubspannungshypothese (SH) 348 7.10.4 Hypothese von der Gestaltsänderungsarbeit (GEH) 349 7.10.5 Festigkeitshypothesen bei anisotropen Baustoffen 349 7.11 Elastische Querschnittsnachweise im Holzbau 351 7.11.1 Vorbemerkung 351 7.11.2 Normalspannungen aus Zug in Faserrichtung 351 7.11.3 Normalspannungen aus Zug unter einem Winkel zur Faser richtung 354 7.11.4 Normalspannungen aus Druck in Faserrichtung (ohne Stabi litätsgefahr) 355 7.11.5 Normalspannungen aus Druck quer zur Faserrichtung 356 7.11.6 Normalspannungen aus Druck unter einem Winkel zur Faser richtung 359 7.11.7 Normalspannungen aus Biegung 361 Inhaltsverzeichnis XIII 7.11.8 Normalspannungen aus Biegung und Zug 362 7.11.9 Normalspannungen aus Biegung und Druck 362 7.11.10 Schubspannungen aus Querkraft 364 7.11.11 Schubspannungen aus Torsion 367 7.11.12 Schubspannungen aus Querkraft und Torsion 367 7.12 Elastische Querschnittsnachweise im Stahlbau 369 7.12.1 Vorbemerkung 369 7.12.2 Normalspannungen aus Zug 369 7.12.2.1 Ungeschwächte Querschnitte 369 7.12.2.2 Querschnitte mit Schwächungen 369 7.12.2.3 Querschnitte mit einseitiger Lasteinleitung 371 7.12.3 Normalspannungen aus Druck (ohne Stabilitätsgefahr) 375 7.12.4 Normalspannungen aus Biegung 376 7.12.5 Schubspannungen aus Querkraft 379 7.12.6 Torsionsspannungen 379 7.12.7 Kombinierte Beanspruchungen 381 7.13 Elastische Querschnittsnachweise im Stahl-Beton-Verbundbau . . . . 384 7.13.1 Vorbemerkung 384 7.13.2 Normalspannungen aus Normalkraft und Biegung (ohne Stabi litätsgefahr) 386 7.13.3 Schubspannungen aus Querkraft 386 7.13.4 Kombinierte Beanspruchungen 387 7.14 Querschnittsnachweise im Mauerwerksbau 391 7.14.1 Überblick 391 7.14.2 Anwendungsgrenzen des vereinfachten Verfahrens 391 7.14.3 Normalspannungen aus Druck (ohne Stabilitätsgefahr) 393 7.14.3.1 Vereinfachtes Verfahren (ohne Stabilitätsgefahr) 393 7.14.3.2 Genaueres Verfahren (ohne Stabilitätsgefahr) 394 7.14.4 Normalspannungen aus Scheibenbiegung (ohne Stabilitätsgefahr) . . 395 7.14.5 Kombinierte Beanspruchung 397 7.14.6 Teilflächenpressung 398 7.14.7 Schubspannungen aus Scheibenschub 400 7.14.8 Schubspannungen aus Plattenschub 401 8 Plastische Querschnittsbemessung 4 0 5 8.1 Einleitung 405 8.2 Plastische Querschnittsnachweise im Holzbau 406 8.3 Plastische Quersclinittsnachweise im Stahlbau 407 8.3.1 Allgemeines 407 8.3.2 Normalkraftbeanspruchung (ohne Stabilitätsgefahr) 407 8.3.3 Querkraftbeanspruchung 408 8.3.4 Biegebeanspruchung 409 8.3.5 Kombinierte Beanspruchungen 415 8.3.5.1 Vorbemerkung 415 8.3.5.2 Biegung und Normalkraft 416 XIV Inhaltsverzeichnis 8.3.5.3 Biegung und Querkraft 418 8.3.5.4 Querkraft und Normalkraft 422 8.3.5.5 Zweiachsige Biegung mit/ohne Normalkraft 423 8.3.5.6 Querkraft und Torsion 423 8.3.5.7 Biegung, Querkraft und Normalkraft 426 8.3.5.8 Biegung und Torsion 426 8.4 Plastische Querschnittsnachweise im Stahlbetonbau 429 8.4.1 Allgemeines 429 8.4.2 Dehnungsbereiche für Stahlbetonquerschnitte 432 8.4.3 Biegebeanspruchung 433 8.4.3.1 Rechteckige Druckzone ohne Druckbewehrung 433 8.4.3.2 Bemessungshilfen bei rechteckiger Druckzone 441 8.4.3.3 Rechteckige Druckzone mit Druckbewehrung 447 8.4.3.4 Nicht-rechteckige Druckzone 451 8.4.3.5 Mindest-Längsbewehrung 457 8.4.4 Zugbeanspruchung 458 8.4.5 Druckbeanspruchung (ohne Stabilitätsgefahr) 458 8.4.6 Querkraftbeanspruchung 459 8.4.7 Querkraft - Querschnitte ohne Querkraftbewehrung 460 8.4.7.1 Anwendungsbereich 460 8.4.7.2 Tragmodell 460 8.4.7.3 Nachweisführung 462 8.4.8 Querkraft - Querschnitte mit Querkraftbewehrung 463 8.4.8.1 Überblick 463 8.4.8.2 Klassische Fachwerkanalogie 465 8.4.8.3 Erweiterte Fachwerkanalogie 465 8.4.8.4 Querschnitte mit Querkraftbewehrung rechtwinklig zur Stabachse . . 467 8.4.8.5 Bauteile mit geneigter Querkraftbewehrung 470 8.4.8.6 Maßgebende Querkräfte 472 8.4.8.7 Interaktion von Biegung und Querkraft 473 8.4.8.8 Konstruktive Hinweise zur Querkraftbewehrung 476 8.4.9 Torsionsbeanspruchung 478 8.4.9.1 Einführung 478 8.4.9.2 Druckstrebenversagen 482 8.4.9.3 Zugstrebenversagen 483 8.4.9.4 Konstruktive Hinweise zur Torsionsbewehrung 483 8.4.10 Kombinierte Beanspruchungen 486 8.4.10.1 Biegung und Normalkraft 486 8.4.10.2 Biegung mit/ohne Normalkraft und Torsion 490 8.4.10.3 Querkraft und Torsion 490 8.4.10.4 Biegung, Querkraft und Torsion 491 8.5 Plastische Quersclinittsnachweise im Stahl-Beton-Verbund 492 8.5.1 Vorbemerkungen 492 8.5.2 Druckbeanspruchung (ohne Stabilitätsgefahr) 492 8.5.3 Zugbeanspruchung 495 Inhaltsverzeichnis XV 8.5.4 Biegebeanspruchung 495 8.5.5 Querkraftbeanspruchung -500 8.5.6 Kombinierte Beanspruchungen 500 8.5.6.1 Biegung und Querkraft -500 8.5.6.2 Biegung und Normalkraft 501 9 Tragwerke d e s Hallen- u n d Geschossbaus 5 0 5 9.1 Einführung 505 9.1.1 Bauwerkstypen des Hochbaus 505 9.1.2 Allgemeine Entwurfsgrundsätze für Tragwerke von Hochbauten . . . 507 9.1.3 Entwerfen von Tragwerken 510 9.1.4 Tragwerksentwurf für Gebäude im Bauplanungsprozess 512 9.2 Allgemeine Entwurfsaspekte für Gebäude 516 9.2.1 Wärmeschutz 516 9.2.2 Brandschutz 519 9.2.3 Tageslichtversorgung 526 9.2.4 Bauwerksgliederung 529 9.2.5 Technische Gebäudeausrüstung 531 9.2.6 Baugrund 532 9.3 Hallenbauten 534 9.3.1 Tragwerke von Hallenbauten 534 9.3.2 Vertikallastabtragung bei Hallen 540 9.3.3 Horizontallastabtragung bei Hallen (Aussteifung) 540 9.3.4 Ausgewählte Entwurfsaspekte für Hallenbauten 549 9.3.4.1 Einführung 549 9.3.4.2 Offene Hallen 549 9.3.4.3 Baustoffwahl und Brandschutz 550 9.3.4.4 Hallen mit Kranbetrieb 550 9.3.4.5 Mehrschiffige Hallen 551 9.4 Geschossbauten 553 9.4.1 Tragwerke von Geschossbauten 553 9.4.2 Scheibenbauten 554 9.4.2.1 Wandtypen 554 9.4.2.2 Querwandsysteme 554 9.4.2.3 Längswandsysteme 554 9.4.2.4 Kreuzwandsysteme 554 9.4.3 Skelettbauten 556 9.4.3.1 Überblick 556 9.4.3.2 Längsträgersystem 556 9.4.3.3 Querträgersystem 556 9.4.3.4 Kombiniertes Längs-/Querträgersystem 556 9.4.3.5 Trägerloses System 558 9.4.4 Vertikallastabtragung bei Geschossbauten 558 9.4.5 Horizontallastabtragung bei Geschossbauten (Aussteifung) -561 9.4.6 Ausgewählte Entwurfsaspekte für Geschossbauten 561 XVI Inhaltsverzeichnis 9.4.6.1 Anordnung der Tragwerkselemente 561 9.4.6.2 Fassadenplanung. Wärmeschutz 562 9.4.6.3 Schallschutz 565 9.5 Grundlagen der Tragwerksberechnung 566 9.5.1 Einleitung 566 9.5.2 Stützweiten 566 9.5.3 Auflagertiefen 568 A n h a n g 569 Literaturverzeichnis 5 8 3 Stichwortverzeichnis 599
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