Verbund- und Sandwichtragwerke: Tragverhalten, Feuerwiderstand, Bauphysik

by Otto Jungbluth

Overview

Der immer harter werdende technologische Wettbewerb zwingt auch im Konstruktiven lngenieurbau zum grundsatzlichen Nachdenken uber Ziele und Chancen der Erforschung und Entwicklung verbesserter und neuer Eigenschaften von Baustoffen und Bauteilen. Das Anforderungsspektrum bautechnischer Eigenschaften ist meist so vielseitig und so komplex, daB im Sinn einer integrierten Lasung eine monolytische Bauweise nicht zum Ziel fuhren kann. Nur mit einem Verbund von Werkstoffen laBt sich die optimale Bundelung mehrerer bautechnischer Eigensch- ten erreichen. Hierbei sind die verschiedenen Werkstoffpartner des Verbundsystems so auszuwahlen und konstruktiv zu verarbeiten, daB sie ihre Schwachen gegenseitig ausgleichen und wechselseitig vonein- ander Nutzen ziehen kannen, ein Verhalten, das in der Biologie als Symbiose bezeichnet wird. Bei der praktischen Umsetzung solcher Grunduberlegungen in reale Produkte der Verbund- und Sandwichtechnik und der Erforschung ihrer Eigenschaften habe ich mich seit 1970 zunachst an der Ruhruniversi- tat Bochum und dann ab 1972 an der Technischen Hochschule Darmstadt auf die Mitwirkung zahlreicher hervorragender Mitarbeiter stutzen kannen. Zu ihnen gehorten: Dipl.-lng. W.Bangert Dr.lng. A.Basu Prof. Dr.-lng. K.Berner Prof. Dr.-lng. H.Bode Dipl.-lng. U.Fritzsche Dipl.-lng. W.Gradwohl Dr.-lng. R.Grafe Dr.-lng. J.Hahn Dipl.-lng. R.Heddrich Prof.Dr.-Ing. B.Hofmann Dr.-Ing. K.P.Linke Prof.Dr.-Ing. O.Oberegge Dr.-Ing. G.Schauerte Dipl.-Ing. H.Verheyen Dr.-Ing. W.Vogel.

Product Details

ISBN-13:	9783642522598
Publisher:	Springer Berlin Heidelberg
Publication date:	06/22/2012
Edition description:	Softcover reprint of the original 1st ed. 1986
Pages:	562
Product dimensions:	0.00(w) x 0.00(h) x 0.05(d)
Language:	German

Table of Contents

1 Begriffe.- 1 .1 Integrierte Bauweise.- 1 .2 Verbundkonstruktionen.- 1 .3 Sandwichtechnik.- 1.4 Stahlprofile und Stahlprofilbleche.- Literatur.- 2 Einwirkungen.- 2.1 Schwergewichtslasten.- 2.1.1 Eigengewicht.- 2.1.2 Nutzlasten.- 2.2 Atmosphärische Einwirkungen.- 2.2.1 Schneebelastung.- 2.2.1.1 Auswertung von Schneemessungen.- 2.2.1.2 Bestimmung von Langzeitlasttkollektiven.- 2.2.2 Windbelastung.- 2.2.2.1 Der natürliche Wind und seine Störungen.- 2.2.2.2 Windlastannahmen nach Normen.- 2.2.3 Temperatureinwirkung.- 2.2.3.1 Klimatologische Grundlagen.- 2.2.3.2 Temperatureinwirkung auf Sandwichbauteile.- 2.3 Katastrophale Einwirkungen.- 2.3.1 Brand.- 2.3.1.1 Bemessungskonzept für Industriebauten.- 2.3.1.2 Brandbelastung.- 2.3.1.3 Erforderliche Feuerwiderstandsdauer.- 2.3.2 Erdbeben.- 2.3.3 Explosion.- Literatur.- 3 Entwurfsoptimierung.- 3.1 Der generelle Optimierungsbegriff.- 3.2 Sicherheitsanforderungen für Bauteile.- 3.2.1 Grundlagen deterministischer und probabilistischer Sicherheit.- 3.2.2 Sicherheitsnachweise nach Normen.- 3.2.3 Grenztragfähigkeit.- 3.3 Baulicher Brandschutz.- 3.3.1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen.- 3.3.2 Feuerwiderstand von Verbundstäben.- 3.3.3 Feuerwiderstand von Verbunddecken.- 3.3.4 Feuerwiderstand von Verbunddächern.- 3.3.5 Feuerwiderstand von Verbundwänden.- 3.4 Bauphysikalische Erfordernisse.- 3.4.1 Wärmeschutz.- 3.4.1 .1 Anforderungen, Begriffe.- 3.4.1.2 Erhöhter Wärmeschutz nach gesetzlichen Bestimmungen.- 3.4.1 .3 Sommerlicher Wärmeschutz.- 3.4.2 Schallschutz.- 3.4.2.1 Anforderungen, Begriffe.- 3.4.2.2 Luftschalldämmung 1.- 3.4.2.3 Trittschalldämmung.- 3.4.3 Feuchteschutz.- 3.4.3.1 Anforderungen, Begriffe.- 3.4.3.2 Luft- und Baustoffeuchte.- 3.4.3.3 Dampfdiffusion und Kondensation bei Bauteilen.- Literatur 1.- 4 Stahlprofil/Beton-Verbundstäbe.- 4.1 Der Profilverbund.- 4.2 Grenztragfähigkeit von Verbundprofilen.- 4.2.1 Biegemomente.- 4.2.2 Querkräfte.- 4.2.3 Längskräfte.- 4.3 Schnittkraft-Interaktion.- 4.3.1 Biegemoment und Querkraft.- 4.3.2 Biegemoment und Längskraft.- 4.3.3 Biegemoment, Quer- und Längskraft.- 4.3.4 Zweiachsige Biegung.- 4.4 Bemessung von Verbundprofil-Bauteilen unter Raumtemperatur.- 4.4.1 Verbundprofil-Stützen.- 4.4.1.1 Mittiger Druck.- 4.4.1.2 Druck und Biegung.- 4.4.2 Verbundprofil-Biegeträger.- 4.4.3 Verbundprofil-Rahmentragwerke.- 4.4.4 Grenztragfähigkeit von Verbundprofil-Knoten.- 4.5 Verbundstäbe im Hochtemperaturbereich.- 4.5.1 Einflüsse auf die Feuerwiderstandsdauer.- 4.5.2 Instationäre Temperaturfelder bei Verbundprofilen...- 4.5.2.1 Thermische Belastung.- 4.5.2.2 Wärmeübertragung vom Brandraum auf das Bauteil.- 4.5.2.3 Wärmeübertragung infolge Leitung im Bauteil.- 4.5.2.4 Zweidimensionales Wärmeleitproblem am Beispiel eines Stützenquerschnitts.- 4.5.2.5 Dreidimensionales Wärmeleitproblem am Beispiel eines Stützen-Riegelanschlusses.- 4.5.2.6 Parameterstudien zum Erwärmungsverhalten.- 4.5.3 Temperaturabhängige Rechenwertfestigkeiten.- 4.5.4 Studien zur Berechnung homogener Stahlprofil-Druckstäbe im Hochtemperaturbereich.- 4.6 Brand-Traglastberechnung für Verbundprofil-Bauteile.- 4.6.1 Verbundprofil-Druckstäbe.- 4.6.1.1 Berechnung mit Hilfe von Temperaturfeldern.- 4.6.1.2 Vereinfachtes Näherungsverfahren mittels eines brandreduzierten Ersatzquerschnitts.- 4.6.1.3 Bemessungshilfen.- 4.6.2 Verbundprofil-Biegeträger.- 4.6.3 Verbundprofil-Rahmentragwerke.- 4.7 Traglastversuche bei Raumtemperatur.- 4.7.1 Verbundprofil-Stützen.- 4.7.1.1 Strangpreßprofile.- 4.7.1.2 Faserbeton.- 4.7.2 Verbundprofil-Biegeträger.- 4.7.3 Verbundprofil-Rahmentragwerke.- 4.7.3.1 Versuchsprogramm.- 4.7.3.2 Einfluß der Verbundwirkungen.- 4.7.3.3 Einfluß von Quer- und Längskraft.- 4.7.3.4 Knotentragfähigkeit.- 4.8 Brandversuche.- 4.8.1 Verbundprofil-Stützen.- 4.8.1.1 Walzprofile 1.- 4.8.1.2 Strangpreßprofile.- 4.8.2 Verbundprofil-Plattenbalken.- 4.8.3 Verbundprofil-Rahmenträger.- 4.8.4 Verbundprofil-Anschlüsse.- 4.9 Beispiele.- 4.9.1 Planmäßig zentrisch belastete Verbundprofil-Stütze..- 4.9.2 Verbundprofil-Plattenbalken.- 4.9.3 Verbundprofil-Rahmenträger.- Literatur.- 5 Stahlprofilblech/Beton-Verbundplatte.- 5.1 Verbundwirkungen.- 5.1.1 Haftverbund.- 5.1.2 Flächenverdübelung.- 5.2 Bemessung.- 5.2.1 Grenzlast- und Gebrauchsfähigkeitsnachweise.- 5.2.2 Biegebeanspruchung.- 5.2.3 Schubbeanspruchung.- 5.2.3.1 Querkraftaufnahme.- 5.2.3.2 Verdübelung.- 5.2.4 Verformungen.- 5.3 Versuche.- 5.3.1 Versuchsprogramm.- 5.3.2 Scherversuche.- 5.3.3 Querkraftversuche.- 5.3.4 Biegeversuche.- 5.3.5 Traglastversuch orthogonaler Träger-Plattenverbund..- 5.3.5.1 Versuchsaufbau.- 5.3.5.2 Verformungs- und Tragverhalten.- 5.3.5.3 Bolzenschweißverbindung.- 5.4 Tragverhalten unter Brandeinwirkung.- 5.4.1 Einflüsse auf den Feuerwiderstand.- 5.4.2 Versuchskörper.- 5.4.3 Versuchsergebnisse.- 5.5 Versuchsauswertung und Bemessungshinweise.- 5.5.1 Verdübelung.- 5.5.2 Tragfähigkeit und Verformung.- 5.5.3 Feuerwiderstand.- 5.6 Nachweis der Schalldämmung.- 5.7 Beispiele.- 5.7.1 Stahlprofilblech/Beton-Verbundplatte für Geschoßdecken.- 5.7.2 Rechnerische Abschätzung der Beanspruchung im Brandversuch.- Literatur.- 6 Stahlrohr/Beton-Sandwichbrücken.- 6.1 Konstruktiver und werkstofflicher Aufbau.- 6.2 Berechnungsmodelle.- 6.3 Rohrsandwichplatte als Verbundträgerrost.- 6.3.1 Längs- und Querträger.- 6.3.2 Wirksame Plattendrillsteifigkeit.- 6.4 Zum Entwurf von Stahlrohr/Beton-Sandwichbrücken über Autobahnen.- 6.5 Versuchsergebnisse.- 6.5.1 Modellversuche.- 6.5.2 Schwingf estigkeitsversuch.- 6.5.3 Traglastversuch.- 6.6 Beispiele.- 6.6.1 Quadratische Sandwichplatte unter Vollast.- 6.6.2 Rohrsandwichbrücke Kronberg/Ts.- 6.7 Ausblick auf die weitere Entwicklung.- Literatur.- 7 Stahlprofilblech/Polyurethan-Sandwichtragwerke.- 7.1 Entwurfskonzepte.- 7.2 Herstellung von Stahlprofilblech-Sandwichtragwerken mit Polyurethanhartschaum-Kernschicht.- 7.2.1 Ausgangsrohstoffe des Polyurethanhartschaums.- 7.2.2 Diskontinuierliche Herstellung.- 7.2.3 Kontinuierliches Fertigungsverfahren.- 7.3 Werkstoffeigenschaften von Polyurethanhartschaum-Kernschichten.- 7.3.1 Physikalische Eigenschaften.- 7.3.1.1 Dichte.- 7.3.1.2 Haftung.- 7.3.1 .3 Wärmedämmung.- 7.3.2 Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften.- 7.3.2.1 Temperatur, Zeit, Struktur, Dichte.- 7.3.2.2 Meßverfahren und Probenform.- 7.3.3 Mechanische Eigenschaften bei kurzzeitiger Beanspruchung.- 7.3.3.1 Bei Raumtemperatur.- 7.3.3.2 Unter besonderer Temperatureinwirkung.- 7.3.4 Mechanische Eigenschaften bei langzeitiger Beanspruchung.- 7.3.4.1 Konstante langzeitige Beanspruchung bei Raumtemperatur.- 7.3.4.2 Veränderliche langzeitige Beanspruchung bei Raumtemperatur.- 7.3.4.3 Konstante langzeitige Beanspruchung bei besonderer Temperatureinwirkung.- 7.3.4.4 Veränderliche langzeitige Beanspruchung bei besonderer Temperatureinwirkung.- 7.3.5 Auswertung der Versuchsergebnisse für Berechnungsgrundlagen.- 7.3.5.1 Viskoelastisches Werkstoffverhalten.- 7.3.5.2 Ermittlung der Kriech- und Relaxationsfunktionen.- 7.4 Trag- und Verformungsverhalten von ebenen und profilierten Sandwichtragwerken.- 7.4.1 Allgemeine Hinweise.- 7.4.2 Der elastische Verbund.- 7.4.2.1 Lösung mit Hilfe des Differenzenverfahrens.- 7.4.2.2 Schubfluß in einer isotropen Kernschicht.- 7.4.2.3 Schubfluß in einer inhomogenen und orthotropen Kernschicht.- 7.4.3 Instabilität der Deckschichten.- 7.4.3.1 Knittern elastisch gebetteter, ebener Deckschichten.- 7.4.3.2 Knittern elastisch gebetteter, profilierter Deckschichten.- 7.4.3.3 Einflüsse aus nichtlinearem Werkstoffverhalten.- 7.4.4 Langzeitige Beanspruchung.- 7.4.4.1 Realistische Lastkollektive.- 7.4.4.2 Näherung für eine beliebige Belastungsgeschichte.- 7.4.4.3 Auswirkung des Kernkriechens auf die Bettung der Deckschichten.- 7.4.5 Trag- und Verformungsverhalten bei Temperatureinwirkung.- 7.5 Experimentelle Untersuchungen.- 7.5.1 Versuchsauf bau und Meßtechnik.- 7.5.2 Kurzzeitverhalten.- 7.5.2.1 Versuchsprogramm und Ergebnistabellen.- 7.5.2.2 Profilsandwichplatten mit einem ebenen Deckblech.- 7.5.2.3 Profilsandwichplatten niedriger Steghöhe.- 7.5.2.4 Profilsandwichplatten mittlerer Steghöhe.- 7.5.2.5 Profilsandwichplatten großer Steghöhe.- 7.5.2.6 Profilsandwichplatten mit Sicken und großer Steghöhe.- 7.5.2.7 Profilsandwichplatten mit Aluminiumtrapezprofil-Deckblechen.- 7.5.2.8 Sandwichfaltwerke mit Stahldeckblechen.- 7.5.3 Langzeitverhalten.- 7.5.3.1 Versuchsprogramm.- 7.5.3.2 Einfluß des Kernkriechens auf die Verformungen und Spannungen.- 7.5.3.3 Einfluß einer längeren Vorbelastung auf die Traglast.- 7.5.4 Temperatureinwirkung.- 7.5.4.1 Versuchsauf bau und Versuchsprogramm.- 7.5.4.2 Versuchsergebnisse mit dem Sommertemperaturkollektiv.- 7.5.4.3 Versuchsergebnisse mit dem Wintertemperaturkollektiv.- 7.5.5 Brandverhalten.- 7.5.5.1 Entwurfskonzept für die Brandbemessung.- 7.5.5.2 Brandversuche an Profilsandwichplatten.- 7.5.5.3 Kleinbrandversuche.- 7.6 Bemessung und Sicherheit.- 7.6.1 Auswertung der theoretischen und experimentellen Untersuchungen.- 7.6.2 Sicherheitskonzept.- 7.7 Beispiele.- 7.7.1 Sandwichplatten mit quasi-ebenen Deckblechen.- 7.7.1.1 Einfeldplatte.- 7.7.1.2 Zweifeldplatte.- 7.7.2 Sandwichplatte mit profiliertem oberen Deckblech.- Literatur.- 8 Stahlprofilblech/Mineral-Sandwichplatte.- 8.1 Entwurfskonzept.- 8.2 Werkstof feigenschaf ten.- 8.2.1 Faserbewehrtes Silikat.- 8.2.1.1 Werkstoffeigenschaften bei Raumtemperatur.- 8.2.1.2 Werkstoffeigenschaften bei Hochtemperatur.- 8.2.2 Isolierbetone.- 8.2.2.1 Verschiedene Zuschlagstoffe.- 8.2.2.2 Perlitebeton mit organischen Zusätzen.- 8.2.2.3 Kurzzeiteigenschaften.- 8.2.2.4 Langzeiteigenschaften.- 8.3 Verbund durch Schraubenverdübelung.- 8.3.1 Tragverhalten und Steifigkeit verschiedener Verdübelungsausbildungen.- 8.3.2 Schubtragfähigkeit der Schraubenverdübelung.- 8.3.3 Fiktiver Schubmodul der Schraubenverdübelung.- 8.4 Traglastversuche bei Raumtemperatur.- 8.4.1 Versuchsprogramm und Versuchsdurchführung.- 8.4.2 Einfeldplatten.- 8.4.3 Mehrfeldplatten.- 8.4.4 Langzeitbelastung.- 8.5 Brandversuche.- 8.5.1 Zur Versuchsdurchführung.- 8.5.2 Temperaturverteilung im Querschnitt.- 8.5.3 Versuchsprogramm für Bauteile.- 8.5.4 Versuchsergebnisse.- 8.6 Berechnung und Bemessung.- 8.6.1 Berechnung der Verformungen, Spannungen und Traglasten.- 8.6.2 Berechnungsergebnisse.- 8.6.3 Bemessung und Sicherheit.- 8.7 Ausblick auf die weitere Entwicklung.- Literatur.