Vorwort v

1 Allgemeines 1

1.1 Einleitung 1

1.2 Erläuterungen zum Inhalt 7

1.3 Technische Baubestimmungen 9

1.4 Bezeichnungen und Annahmen 11

1.5 RUBSTAHL-Programme 14

2 Bemessung und Konstruktion von Bauteilen 15

2.1 Vorbemerkungen 15

2.2 Werkstoff Stahl 15

2.3 Stahlerzeugnisse 20

2.3.1 Einteilung 20

2.3.2 Langerzeugnisse 20

2.3.3 Flacherzeugnisse 25

2.4 Teilsicherheitsbeiwerte 26

2.5 Querschnittsklassen 27

2.6 Nachweise 32

2.7 Querschnittswerte 43

2.7.1 Grundsätzliches 43

2.7.2 Doppeltsymmetrische Querschnitte 44

2.7.3 Einfachsymmetrische Querschnitte 47

2.7.4 Querschnitte ohne Symmetrieachsen 51

2.7.5 Zusätzliche Querschnittswerte für Stabilitätsuntersuchungen 54

2.8 Spannungsermittlung und Nachweise 56

2.8.1 Vorbemerkungen 56

2.8.2 Walzprofil IPE 240 56

2.8.3 Walzprofil HEM 600 58

2.8.4 Rechteckiges Hohlprofil 62

2.8.5 Hohlkastenträger 64

2.8.6 Winkelprofil als Träger 65

2.8.7 H-Bahn-Träger 68

2.8.8 Fußgängerbrücke 74

2.8.9 Profil UPE 180 80

2.9 Plastische Querschnittstragfähigkeit 81

2.9.l Vorbemerkungen 81

2.9.2 Einfeldriger Deckenträger 82

2.9.3 Zweifeldträger 82

2.9.4 HEA 300 mit Standardbeanspruchungen 86

2.9.5 1-Querschnitt mit ungewöhnlichen Beanspruchungen 89

2.9.6 Rechteckiges Hohlprofil 92

2.9.7 Kreisförmiges Hohlprofil 94

2.10 Stabilität und Theorie II. Ordnung 96

2.10.1 Vorbemerkungen 96

2.10.2 Einfeldträger IPE 330 96

2.10.3 Zweifeldträger IPE 400 97

2.10.4 Einfeldträger IPE 300 mit Druckkraft und Biegebeanspruchung 100

2.10.5 Eingespannte Rohrstutze 102

2.10.6 Stütze HEA 140 mit planmäßiger Biegung 105

2.10.7 Stütze IPE 300 und Erfassung von drei Stabilitätsfällen 107

2.10.8 Zweifeldrige Giebelwandeckstütze 109

2.10.9 Einfeldträger IPE 450 mit Kragarm 114

2.10.10 Verschiebliche, ebene Rahmen 117

3 Stabtheorie und Querschnittswerte 130

3.1 Vorbemerkungen 130

3.2 Stabtheorie 130

3.2.1 Grundsätzliches 130

3.2.2 Lineare Stabtheorie (Theorie I. Ordnung) 136

3.3 Schwerpunkt, Hauptachsen und Hauptträgheitsmomente 139

3.3.1 Querschnittsnormierung Teil I 139

3.3.2 Aufteilung der Querschnitte in Teilflächen 147

3.3.3 Basisquerschnitte und elementare Querschnittsformen 149

3.4 Schubmittelpunkt und weitere Querschnittswerte 154

3.4.1 Querschnittsnormierung Teil II 154

3.4.2 Ermittlung des Schubmittelpunktes mit der Wölbordinate 160

3.4.3 Ermittlung des Schubmittelpunktes mit Schubspannungen 163

3.4.4 Berechnung von I, IT und max 168

3.5 Profiltabellen 172

4 Spannungsnachweise 188

4.1 Anwendungsbereiche 188

4.2 Nachweise 188

4.3 Spannungsermittlung 190

4.3.1 Vorbemerkungen 190

4.3.2 Schnittgrößen als Resultierende der Spannungen 190

4.3.3 Erläuterungen zum Wölbbimoment 192

4.3.4 Berechnung von Spannungen 193

5 Plastische Querschnittstragfähigkeit 204

5.1 Einführung 204

5.2 Grundsätzliches 207

5.3 Plastische Grenzschnittgrößen 209

5.4 Querkräfte und Torsionsmomente 209

5.5 Lineare Interaktionsbeziehung 212

5.6 I-Querschnitte mit Standardbeanspruchungen 212

5.6.1 Vorbemerkungen 212

5.6.2 Schnittgrößenkombination N-My 213

5.6.3 Schnittgrößenkombinationen N-Mz 217

5.6.4 Schnittgrößenkombinationen N-My-Mz 220

5.7 I-Querschnitte mit beliebigen Schnittgrößen 224

5.7.1 Vorbemerkungen 224

5.7.2 Schnittgößen Vy, Vz, Mxp und Mxs 224

5.7.3 Schnittgrößen N, My, Mz und M 226

5.8 Kreisförmige Hohlprofile 230

5.9 Eckige Hohlprofile und Kastenquerschnitte 231

5.9.1 Schnittgrößenkombinationen N-My und N-Mz 231

5.9.2 Schnittgrößenkombinationen N-My-Mz 232

5.10 Beliebige Querschnitte 233

6 Stabilitätsnachweise für Bauteile 234

6.1 Übersicht 234

6.2 Druckstäbe 236

6.3 Ideale Verzweigungslasten Ncr 243

6.3.1 Grundlagen 243

6.3.2 Eulerfälle I bis IV 245

6.3.3 Knickbiegelinien und Knicklängen 248

6.3.4 Hinweise zur Berechnung von Ncr 251

6.3.5 Ersatz von Tragwerksteilen durch Fedem 256

6.3.6 Druckstäbe mit Fedem an den Enden 259

6.4 Biegebeanspruchte Stäbe 262

6.4.1 Nachweise 262

6.4.2 Bemessungshilfen (Diagramme und Tabellen) 269

6.5 Ideale Biegedrillknickmomente Mcr,y 276

6.5.1 Stabilitätsproblem Biegedrillknicken 276

6.5.2 Berechnung von Mcr,y 278

6.5.3 Aufteilung in Teilsysteme 280

6.5.4 Träger mit Randmomenten 282

6.5.5 Kragträger 287

6.5.6 Träger mit einfachsymmetrischen I-Querschnitten 289

6.6 Biege- und druckbeanspruchte Bauteile 290

6.7 Allgemeines Nachweisverfahren für Bauteile 297

7 Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen 301

7.1 Grundsätzliches 301

7.2 Nachweisführung 303

7.3 Imperfektionen 303

7.3.1 Grundlagen 303

7.3.2 Ersatzimperfektionen für die Tragwerksberechnung 304

7.3.3 Bauteilimperfektionen 306

7.3.4 Imperfektionen zur Berechnung aussteifender Systeme 307

7.4 Schnittgrößenermittlung zum Biegeknicken 308

7.4.1 Erläuterungen zum Verständnis 308

7.4.2 Berechnungsformeln 311

7.4.3 Vergrößerungsfaktoren 318

7.4.4 Weggrößenverfahren 331

7.5 Nachweise zum Biegedrillknicken 337

7.5.1 Allgemeines 337

7.5.2 Walzprofilträger 337

7.5.3 Träger mit einfachsymmetrischem I-Querschnitt 340

8 Bemessung und Konstruktion von Verbindungen 343

8.1 Übersicht 343

8.2 Grundsätzliches 343

8.3 Verbindungen mit scherbeanspruchten Schrauben 350

8.3.1 Nachweise und Bemessungshilfen 350

8.3.2 Ermittlung der Schraubenkräfte 352

8.3.3 Flachblechstoß zur Übertragung von N 356

8.3.4 Walzprofilstoß zur Übertragung von N 357

8.3.5 Trägerstoß für M, V und N 359

8.3.6 Gelenkiger Trägeranschluss mit Winkeln 362

8.4 Verbindungen mit zugbeanspruchten Schrauben 365

8.4.1 Übersicht 365

8.4.2 Kraftübertragung bei Trägerstößen 365

8.4.3 Vereinfachte Berechnungsmodelle für Trägerstöße 367

8.4.4 Äquivalenter T-Stummel nach DIN EN 1993-1-8 370

8.4.5 Trägerstoß mit überstehender Stimplatte 377

8.4.6 Trägerstoß mit bündiger Stimplatte 379

8.4.7 Geschraubte Rahmenecke mit Stirnplatte 380

8.5 Verbindungen mit Schweißnähten 381

8.5.1 Übersicht 381

8.5.2 Bemessungshilfen für Kehlnähte 381

8.5.3 Rechnerische Schweißnahtspannungen 382

8.5.4 Halsnähte eines I-Querschnitts 385

8.5.5 Halsnähte eines Kastenquerschnitts 386

8.5.6 Trägerstoß mit Stirnplatte 387

9 Verbindungen mit Schrauben 388

9.1 Einleitung 388

9.2 Orientierungshilfen 388

9.3 Darstellung auf Zeichnungen 390

9.4 Kategorien nach DIN EN 1993-1-8 391

9.5 Löcher für Schrauben Lochdurchmesser 393

9.6 Kraftübertragung und Tragverhalten 394

9.6.1 Vorbemerkungen 394

9.6.2 Kategorie A: Scher-/Lochleibungsverbindungen 394

9.6.3 Kategorien B und C: Kraftübertragung durch Reibung 399

9.6.4 Kategorien D und E: Zugbeanspruchung der Schrauben 399

9.6.5 Kombinierte Zug- und Abscherbeanspruchung 401

9.7 Bemessung nach DIN EN 1993-1-8 403

9.7.1 Vorbemerkungen 403

9.7.2 Werkstoffkennwerte 404

9.7.3 Rand- und Lochabstände 405

9.7.4 Beanspruchbarkeit von Schrauben 407

9.7.5 Hochfeste Schrauben in gleitfesten Verbindungen 411

9.7.6 Lange Schraubenverbindungen 412

9.7.7 Einschnittige Überlappungsstöße mit einer Schraube 412

9.7.8 Einschenkliger Anschluss von Winkelprofilen 413

9.7.9 Querschnittsschwächung durch Schraubenlöcher 414

9.7.10 Anziehen und Vorspannen von geschraubten Verbindungen 416

9.8 Schrauben, Muttem und Scheiben 420

10 Verbindungen mit Schweillnähten 425

10.1 Einleitung 425

10.2 Nahtarten und Darstellung 425

10.3 Spannungen in Schweißnähten 427

10.4 Kehlnähte 429

10.5 Andere Nahtarten 437

11 Statische Berechnungen für Stahlbauten 441

11.1 Allgemeines 441

11.2 Statische Berechnungen 442

11.3 Zeichnungen 443

11.4 Werkstattgebäude mit Pultdach 445

11.4.1 Baubeschreibung 445

11.4.2 Einwirkungen 446

11.4.3 Schnittgrößenermittlung und Nachweisführung 449

11.4.4 Stahltrapezprofil (Pos. 1) auf Pfetten 450

11.4.5 Dachpfetten HEA 120, S 235 (Pos. 2) 451

11.4.6 Bauteile in den Achsen 2 und 3 453

11.4.7 Dachträger HEA 220, S 235 (Pos. 3) 455

11.4.8 Stützen HEA 140, S 235, in der Rückwand (Pos. 5) 456

11.4.9 Eingespannte Stützen HEB 220, S 235 (Pos. 8) 458

11.4.10 Bauteile in den Achsen 1 und 4 460

11.4.11 Ortgangträger HEA 180, S 235 (Pos. 4) 461

11.4.12 Stützen HEA 140, S 235, an den Enden der Rückwand (Pos. 7) 462

11.4.13 Eingespannte Stützen HEB 220 im Giebelwandbereich (Pos. 8) 462

11.4.14 Pendelstützen HEA 140, S 235, in den Seitenwänden (Pos. 6) 462

11.4.15 Wandverband mit Diagonalen 12 mm, S 235 (Pos. 9) 463

11.4.16 Anschluss der Pfetten (Pos. 2) an die Dachträger (Pos. 3) 464

11.4.17 Anschluss der Dachträger an die Einspannstützen (Pos. 8) 465

11.4.18 Anschluss der Dachträger an die Rückwandstützen (Pos. 5) 467

11.4.19 Anschluss des Wandverbandes (Pos. 9) an die Stützen 467

11.4.20 Fußpunkt der Pendelstützen (Pos. 5) 468

11.4.21 Fußpunkt der Einspannstützen (Pos. 8) 470

11.5 Lagerhalle mit Zweigelenkrahmen 472

11.5.1 Konstruktionsbeschreibung 472

11.5.2 Einwirkungen nach DIN EN 1991 473

11.5.3 Zweigelenkrahmen in der Rahmenebene 474

11.5.4 Stabilität der Rahmenstiele 477

11.5.5 Stabilität der Rahmenriegel 479

11.5.6 Dachverbände 486

11.5.7 Wandverbände 490

11.5.8 Ortgangträger HEA 120 490

11.5.9 Giebelwandstützen HEA 180 491

11.5.10 Firststoß der Zweigelenkrahmen 492

11.5.11 Rahmenecken der Zweigelenkrahmen 493

11.5.12 Fußpunkte der Zweigelenkrahmen 499

Literaturverzeichnis 501

Sachverzeichnis 504