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Verbindungen im Stahl- und Verbundbau, 3. Auflage

Verbindungen im Stahl- und Verbundbau, 3. Auflage

Rolf Kindmann, Michael Stracke

ISBN: 978-3-433-60254-6

Aug 2013

464 pages

$41.99

Description

Zentrale Themen des Buches sind geschweißte und geschraubte Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. Darüber hinaus werden auch andere Verbindungstechniken und Verbindungsmittel behandelt, wie z. B.: Kontakt, Kopfbolzendübel, Setzbolzen, Niete, Augenstäbe, Bolzen, Hammerschrauben, Zuganker, Dübel
und Ankerschienen.

Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung von Verbindungen wird ausführlich eingegangen. Neben den allgemeingültigen Grundlagen werden die Regelungen der DIN 18800 und der Eurocodes behandelt und Erläuterungen zum Verständnis gegeben. Zahlreiche Konstruktions- und Berechnungsbeispiele auf Grundlage der Eurocodes zeigen die konkrete Anwendung und Durchführung der Tragsicherheitsnachweise.

Vorwort V

1 Übersicht 1

1.1 Einleitung 1

1.2 Thematische Gliederung des Buches 4

1.3 Bezeichnungen 5

1.4 Internetadressen für weitere Informationen 8

2 Ermittlung von Beanspruchungen in Verbindungen 11

2.1 Prinzipielle Vorgehensweise 11

2.2 Schnittgrößen und Spannungen in Stäben 14

2.3 Gleichgewicht zwischen Schnittgrößen und Teilschnittgrößen 16

2.4 Ermittlung der Teilschnittgrößen mit der Spannungsverteilung 21

3 Konstruktion und Bemessung von Bauteilen und Verbindungen 25

3.1 Vorbemerkungen 25

3.2 Herstellen und Verstärken von Querschnitten 27

3.2.1 Beanspruchung der Verbindungsmittel 27

3.2.2 Geschweißte Vollwandträger 29

3.2.3 Verbundträger und andere Verbundkonstruktionen 35

3.2.4 Halsnähte eines Ι-Querschnitts 37

3.2.5 Halsnähte eines rechteckigen Hohlkastenquerschnitts 39

3.2.6 Verbundträger mit durchgehender Verbundfuge 40

3.2.7 Verstärkung eines Walzprofiles durch Zulagen 44

3.3 Krafteinleitung und Aussteifung 46

3.3.1 Übersicht 46

3.3.2 Krafteinleitung ohne Steifen 48

3.3.3 Krafteinleitung mit Steifen 52

3.3.4 Bemessung von Krafteinleitungssteifen und Anschlussnähten 54

3.3.5 Zwischenauflager eines Trägers 57

3.3.6 Endauflager eines Trägers mit Auflagersteifen 58

3.4 Stumpfstöße von Blechen, Zug- und Druckstäben 60

3.4.1 Bleche 60

3.4.2 Zugstäbe 62

3.4.3 Druckstäbe/Stützen 63

3.4.4 Zugstoß eines Stabes aus Flachstählen 64

3.4.5 Zugstoß eines quadratischen Hohlprofiles

3.5 Gelenkige Trägerstöße 67

3.5.1 Ausführungsvarianten und Anwendungsbereiche 67

3.5.2 Stoß mit dünnen Stirnplatten 68

3.5.3 Stoß mit Steglaschen 69

3.6 Biegesteife Trägerstöße 71

3.6.1 Konstruktionsvarianten und Kraftübertragung 71

3.6.2 Geschweißte Stöße 73

3.6.3 Geschraubte Stöße 75

3.6.4 Kombination verschiedener Verbindungsmittel 76

3.6.5 Trägerstoß mit Laschen 77

3.6.6 Trägerstoß mit überstehenden Stirnplatten 79

3.6.7 Trägerstoß mit bündigen Stirnplatten 81

3.6.8 Trägerstoß mit Stumpfnähten 83

3.7 Trägerkreuzungen und -anschlüsse 84

3.7.1 Übersicht 84

3.7.2 Gestapelte Trägerlagen 85

3.7.3 Gelenkige Anschlüsse 85

3.7.4 Trägerausklinkungen und Nachweise 87

3.7.5 Trägerkreuzungen mit Durchlaufwirkung 89

3.7.6 Trägerkreuzungen von Verbundträgern 89

3.7.7 Gelenkiger Trägeranschluss mit dünner Stirnplatte 91

3.7.8 Anschluss eines Nebenträgers mit Durchlaufwirkung 93

3.8 Gelenkige Träger-Stützenverbindungen 94

3.8.1 Konstruktionsvarianten und Lage des Gelenks 94

3.8.2 Verbundträger/Verbundstützen 97

3.8.3 Anschluss mit Auflagerknagge 101

3.8.4 Anschluss mit Fahnenblech 102

3.8.5 Anschluss mit Winkeln 103

3.9 Rahmenecken und Stöße im Hallenbau 105

3.9.1 Übersicht 105

3.9.2 Konstruktionsvarianten und Kraftübertragung 106

3.9.3 Verstärkung und Nachweis der Eckfelder 111

3.9.4 Unterlegbleche für dünne Stützengurte 114

3.9.5 Geschweißte Rahmenecke mit Voute 115

3.9.6 Rahmenecke mit Voute und bündiger Stirnplatte 117

3.9.7 Firststoß 121

3.10 Biegemomententragfähige Träger-Stützenverbindungen 123

3.10.1 Übersicht 123

3.10.2 Ausgesteifte Verbindungen 124

3.10.3 Verbindungen ohne Steifen 124

3.10.4 Verformbare Verbindungen und Auswirkungen 128

3.10.5 Geschweißter Trägeranschluss ohne Steifen 129

3.11 Verbindungen in Fachwerkkonstruktionen 131

3.11.1 Übersicht 131

3.11.2 Exzentrizitäten und Biegemomente in Fachwerken 133

3.11.3 Fachwerke mit Knotenblechen 138

3.11.4 Fachwerke aus offenen Profilen ohne Knotenbleche 146

3.11.5 Fachwerke aus Hohlprofilen 148

3.11.6 Fachwerkknoten mit Knotenblech und offenen Profilen 156

3.11.7 Fachwerkknoten aus quadratischen Hohlprofilen 159

3.12 Anschlüsse an Stahlbetonkonstruktionen 161

3.12.1 Vorbemerkungen 161

3.12.2 Auflagerung und Anschlüsse von Stahlträgern 162

3.12.3 Gelenkige Anschlüsse von Stahlstützen an Fundamente 166

3.12.4 Biegesteife Anschlüsse von Stahlstützen an Fundamente 175

3.12.5 Gelenkiger Stützenfuß mit Fußplatte und Schubknagge 183

3.12.6 Eingespannte Stütze mit Fußplatte oder alternativ Köcherfundament 186

4 Geschraubte Verbindungen 190

4.1 Einleitung 190

4.2 Schrauben, Muttern und Scheiben 191

4.3 Ausführungsformen und Kategorien 198

4.4 Kraftübertragung und Tragverhalten 203

4.4.1 Vorbemerkungen 203

4.4.2 Kategorie A: Scher- / Lochleibungsverbindungen 203

4.4.3 Kategorien B und C: Kraftübertragung durch Reibung 208

4.4.4 Kategorien D und E: Zugbeanspruchung der Schrauben 210

4.4.5 Kombinierte Zug- und Abscherbeanspruchung 213

4.4.6 Konstruktionsempfehlungen und -regeln 214

4.4.7 Zusammenwirken verschiedener Verbindungsmittel 216

4.5 Zeichnerische Darstellung 216

4.6 Typisierte Verbindungen 218

4.7 Bemessung und Konstruktion nach DIN 18800 221

4.7.1 Vorbemerkungen 221

4.7.2 Werkstoffkennwerte 221

4.7.3 Rand- und Lochabstände von Schraubenlöchern 223

4.7.4 Abscheren und Lochleibung 223

4.7.5 Zugbeanspruchte Schrauben 230

4.7.6 Zug und Abscheren 231

4.7.7 Gebrauchstauglichkeit von GV- und GVP-Verbindungen 232

4.7.8 Anziehen von vorgespannten Schraubenverbindungen 233

4.8 Bemessung und Konstruktion nach Eurocode 3 235

4.8.1 Vorbemerkungen 235

4.8.2 Werkstoffkennwerte 237

4.8.3 Rand- und Lochabstände 238

4.8.4 Beanspruchbarkeit von Schrauben 239

4.8.5 Hochfeste Schrauben in gleitfesten Verbindungen 243

4.8.6 Lange Schraubenverbindungen 245

4.8.7 Einschnittige Überlappungsstöße mit einer Schraube 245

4.8.8 Einschenkliger Anschluss von Winkelprofilen 246

4.8.9 Querschnittsschwächung durch Schraubenlöcher 247

4.8.10 Anziehen und Vorspannen von geschraubten Verbindungen 249

4.9 Bemessung von geschraubten Verbindungen 253

4.9.1 Methoden und Bedingungen 253

4.9.2 Verteilung der Schnittgrößen auf die Verbindungsmittel 254

4.9.3 Klassische Berechnung der Schraubenkräfte in Scher- Lochleibungsverbindungen 255

4.9.3.1 Vorbemerkungen 255

4.9.3.2 Beliebige Anordnung der Schrauben 256

4.9.3.3 Regelmäßige und symmetrische Anordnung der Schrauben 259

4.9.3.4 Gelenkiger Trägeranschluss mit Winkeln 262

4.9.3.5 Biegesteifer Trägerstoß mit Laschen 264

4.9.4 Plastische Verteilung der Schraubenkräfte in Scher-Lochleibungsverbindungen 268

4.10 Verbindungen mit Stirnplatten und zugbeanspruchten Schrauben 270

4.10.1 Übersicht 270

4.10.2 Trägerstöße 270

4.10.2.1 Tragmodelle/Zugkräfte in den Gurten 270

4.10.2.2 Übertragbare Zugkräfte 273

4.10.2.3 Äquivalenter T-Stummel und Stirnplatten nach EC 3 278

4.10.3 Rahmenecken im Hallenbau 285

4.10.4 Träger-Stützenverbindungen 286

4.11 Querschnitte, Anreißmaße und Klemmlängen 288

4.12 Fertigung 292

4.13 Prüfungen 294

4.14 Korrosionsschutz 295

5 Geschweißte Verbindungen 297

5.1 Einleitung 297

5.2 Zeichnerische Darstellung 298

5.3 Bemessung und Konstruktion nach DIN 18800 300

5.3.1 Bezeichnung der Schweißnahtspannungen 300

5.3.2 Rechnerische Schweißnahtdicken 303

5.3.3 Rechnerische Schweißnahtlängen 307

5.3.4 Rechnerische Schweißnahtspannungen 309

5.3.5 Grenzschweißnahtspannungen und Nachweise 311

5.3.6 Grundsätze für die Konstruktion 314

5.3.7 Weitere Regelungen der DIN 18800 316

5.4 Bemessung und Konstruktion nach Eurocode 3 318

5.4.1 Vorbemerkungen 318

5.4.2 Geometrie und Abmessungen 318

5.4.3 Beanspruchbarkeit von Kehlnähten 322

5.4.4 Beanspruchbarkeit von Stumpfnähten 328

5.4.5 Verteilung der Kräfte 328

5.5 Schweißverfahren, Schweißprozesse 329

5.5.1 Übersicht 329

5.5.2 Schmelzschweißen 331

5.5.3 Pressschweißen 334

5.5.4 Gasschmelzschweißen und Brennschneiden 334

5.6 Verformungen und Schweißeigenspannungen 336

5.6.1 Ungleichmäßige Erwärmung und Abkühlung 336

5.6.2 Verformungen infolge Schrumpfen 337

5.6.3 Entstehung von Schweißeigenspannungen 340

5.6.4 Auswirkungen auf die Bauteiltragfähigkeit 341

5.6.5 Abbau durch Richten und Wärmebehandlung 342

5.7 Versagen geschweißter Verbindungen 343

5.7.1 Versagensarten 343

5.7.2 Verformungsbruch 343

5.7.3 Ermüdungsbruch 344

5.7.4 Sprödbruch 344

5.7.5 Terrassenbruch 347

5.8 Fertigung 349

5.8.1 Schweißbadsicherung 349

5.8.2 Nahtvorbereitung 350

5.8.3 Nahtaufbau und Lagenfolge 351

5.8.4 Auslaufbleche 351

5.8.5 Arbeitspositionen 352

5.8.6 Vorwärmen und Abkühlzeiten 352

5.9 Herstellerqualifikationen 354

5.10 Prüfungen 358

6 Weitere Verbindungsmittel und -techniken 362

6.1 Vorbemerkungen 362

6.2 Halbrundniete und Senkniete 363

6.3 Druckübertragung durch Kontakt 365

6.4 Bolzenverbindungen 369

6.5 Zugstäbe aus Rundstählen 372

6.6 Spannschlösser und Verbindungsmuffen 375

6.7 Hammerschrauben 375

6.8 Ankerschrauben 377

6.9 Dübel zur Verankerung im Beton 381

6.10 Kopfbolzendübel für Verbundträger 389

6.11 Stahlplatten mit einbetonierten Kopfbolzen (Ankerplatten) 393

6.12 Befestigung und Verbindung dünnwandiger Bauteile 396

6.13 Verankerung hochfester Zugglieder 402

6.14 Ankerschienen 404

6.15 Befestigung von Glasscheiben 406

7 Verbindungen in ermüdungsgefährdeten Konstruktionen 408

7.1 Einleitung 408

7.2 Ermüdungsgefährdete Bauwerke 409

7.3 Ermüdungsbeanspruchungen 410

7.4 Ermüdungsfestigkeit und Nutzungsdauer 412

7.5 Ermüdungsnachweis 413

7.6 Beurteilung der Kerbwirkung 415

7.7 Beanspruchbarkeit von Bauteilen und Verbindungen 418

7.8 Grundsätze für die konstruktive Durchbildung 427

7.9 Kranbahnträger 429

7.10 Brücken 431

Literaturverzeichnis 434

Sachverzeichnis 449