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P 137 - Bewertung bruchmechanischer Versagenskonzepte im Hinblick auf eine zuverlässige Vorhersage des Bauteilverhaltens Nach dem heutigen Stand der Regelwerke für den Stahlbau (Eurocode 3, /1/) ist die Verwendung hochfester Stähle mit Streckgrenzen über 450 N/mm stark eingeschränkt oder ausgeschlossen. Ursache hierfür sind die herkömmlichen Beurteilungskriterien und Sicherheitsphilosophien. Zur Beurteilung des Versagensverhaltens von Bauteilen sind jedoch in den letzten Jahrzehnten mehrere Konzepte entwickelt worden, die auf bruchmechanische Ansätze zurückgreifen und damit eine Quantifizierung des Bauteilverhaltens ermöglichen. Diese Verfahren haben bisher keinen Eingang in Bemessungsvorschriften für den Stahlbau gefunden und sollen im Rahmen dieses Forschungsvorhabens auf ihre Anwendbarkeit hin überprüft werden. Es soll weiterhin im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gezeigt werden, ob eine bruchmechanische Bewertung von Werkstoff- und Bauteilverhalten Vorteile für die Anwendung hochfester Stähle liefern kann. Die Ergebnisse sollen dazu anregen, die derzeit gültigen Regelwerke zu überdenken und gegebenenfalls bruchmechanische Methoden als Basis für die Beurteilung des Versagensverhaltens von Werkstoffen und Bauteilen heranzuziehen, so daß die hochfesten Stähle mit in die Regelwerke einbezogen werden können. Über die durchgeführten Forschungsarbeiten möchten wir kurz folgendes ausführen: Untersucht wurden Grundwerkstoff und Schweißverbindung von jeweils zwei Stählen unterschiedlicher Zähigkeit der Güten StE 355, StE 460, StE 690 sowie eines St 37-3 und X8 Ni9. Ausgangsuntersuchungen zur Eignung dieser Werkstoffe erfolgten über Zug- und Kerbschlagbiegeversuche. Zur Überprüfung der bestehenden bruchmechanischen Versagenskonzepte wurden Versuche mit bauteilähnlichen Großzugproben bei - 20 " C durchgeführt (- 160 ° C für X8 Ni9). Diese Proben wurden mit Mittenfehlern versehen mit Fehlerlängen, die nach Eurocode 3 (Entwurf 1983) für zugbeanspruchte Konstruktionen gerade noch zulässig sind und auch mit einer deutlich größeren Fehlerlänge. Die bruchmechanischen Untersuchungen wurden hinsichtlich der Zähigkeitseigenschaften im Grundwerkstoff und in der WEZ durch die Großzugversuche bestätigt. Eine Bewertung der Ergebnisse der Großzugversuche mit bruchmechanischen Konzepten führte zu sicheren Abschätzungen des Versagensverhaltens der Großproben, wobei bei Anwendung von Finite-Elemente-Rechnungen zur Ermittlung der bruchmechanischen Beanspruchung zwischen Vorhersage und Experiment die geringsten Abweichungen auftraten. Das vereinfachte Traglastmodell des Eurocode 3 läßt sich aufgrund der Versuchsergebnisse auf Zugstäbe aus hochfesten Stählen anwenden und eröffnet die Möglichkeit mit hochfesten Stählen wirtschaftlich zu konstruieren und zu bauen. STUDIENGESELLSCHAFT FÜR ANWENDUNGSTECHNIK VON EISEN UND STAHL e.V. Veröffentlichung: 1990 Autoren: Prof. Dr. rer. nat. W. Dahl, Dipl.-Ing. R. Hubo, Dr.-Ing. B. Müsgen, Dr. rer. nat. H.-J. Kaiser, Prof. Dr.-Ing. G. Sedlacek, Dr.-Ing. J. Bild

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P 02.1 - Traglastversuche für dünnwandige Tunnelausbauprofile aus Stahl Veröffentlichung: 1974 Autoren: H. Kessler, H. Duddeck
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P 02.2 - Tabellen zur Berechnung schildvorgetriebener Tunnel - Theorie II. Ordnung mit Längskraftverformung Die Standsicherheit eines Tunnels hängt bei hinreichendem Verbund zwischen Auskleidung und Gebirge von der Wechselwirkung zwischen Konstruktion und Baugrund ab. Da die Eigenschaften des natürlichen Gebirges nur pauschal erkundet werden können, darf der Tunnelausbau mit einem entsprechend einfachen mechanischen Modell bemessen werden. Für Tunnel im Lockergestein kann hierfür das Berechnungsmodell eines ebenen, biegesteifen Ringes gewählt werden, der im Bereich nach auswärts gerichteter Verschiebungen elastisch gebettet ist, vgl. die Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau. Für dickere Auskleidungen (Stahlbeton) reichen die Bemessungs-Diagramme aus, die nach Theorie I. Ordnung ermittelt wurden. Bei dünneren Auskleidungen aus hochfesten metallischen Baustoffen (z.B. Stahl oder GGG5o) sind die Verformungseinflüsse in den Gleichgewichtsbedingungen nicht mehr vernachlässigbar klein (Theorie II. Ordnung). Die Untersuchungen am Institut für Statik, die Arbeiten von Hain und Horst haben gezeigt, daß die Einflüsse aus den Längskraftverformungen bei dünnen Tunneln von der gleichen Größenordnung sein können wie die allein aus der Durchbiegung folgenden Effekte in einer Theorie II. Ordnung. Der vorliegende Instituts-Bericht enthält die für die Praxis aufbereiteten Ergebnisse einer vollständigeren Theorie II. Ordnung in Form von Tabellen und Zahlenbeispielen. Hierzu war eine eingehende Parameteranalyse erforderlich. Der dimensionslose Parameter ß= ksR 4 /EI erfaßt Bettung und Biegesteifigkeit, der Parameter f = I/FR2 das Verhältnis von Biege- zu Dehnsteifigkeit und damit die Verformbarkeit infolge der Ringkräfte. Die Berechnung erfolgt hier nach der Elastizitätstheorie. Die wirtschaftliche Bemessung von Tunnelauskleidungen ist eine Optimierungsaufgabe, weil dünnere Querschnitte zu geringeren Beanspruchungen führen können. Anhand der Tabellen kann daher - ohne den Rückgriff auf Computer-Programme - schnell ein günstiger Querschnitt gefunden werden. Die Forschungs- und Auswertearbeiten zu diesem Bericht gehören zu einem umfassenderen Forschungsprogramm über das elastische und plastische Tragverhalten von Tunnelauskleidungen aus Stahl. Sie wurden zum Teil finanziell unterstützt von der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V., Düsseldorf Für die Bereitstellung dieser Forschungsmittel danke ich der Studiengesellschaft. Veröffentlichung: 1975 Autoren: H. Kessler
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P 02.3 - Die Bemessung und Traglastberechnung stählerner Tunnelauskleidungen Veröffentlichung: 1976 Autoren: H. Kessler
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P 03 - Berechnungsgrundlagen für Wabenträger Wabenträger entstehen aus den üblichen Walzprofilen dadurch, daß deren Stege zickzackförmig aufgeschnitten, die dabei entstehenden Hälften um eine halbe Schnitteinheit gegeneinander versetzt und die abstehenden Stegteile direkt oder nach Einfügen von Zwischenblechen miteinander durch Schweißung verbunden werden. Das so entstehende Bauteil weist horizontale und vertikale Tragelemente auf, die als Gurte und Pfosten bezeichnet werden sollen. Gegenüber ihrem Ausgangsprofil weisen Wabenträger mehrere Vorzüge auf: a) Bei zweckmäßiger Schnittführung ist die Tragfähigkeit wegen des Gewinns an Bauhöhe größer. b) Sie sind aufgrund der vielen Stegöffnungen besser als Haupttragelemente von Geschoßdecken verwendbar, da wegen der erforderlichen Installationsleitungen die Hauptträgerstege ohnehin durchbrochen werden müssen, will man nicht an Bauhöhe verschenken und die Installationsleitungen unterhalb der Träger anordnen. Dem stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber, die vor allem in den erhöhten Herstellungskosten und der für eine Handrechnung zu aufwendigen Bemessung zu erblicken sind. Beidem könnte dadurch sinnvoll begegnet werden, daß: a) ein Bemessungsverfahren entwickelt wird, bei dem die Sicherheit gegen Versagen des Bauteils nachgewiesen wird. Das elastische Bemessungsverfahren liefert nur die Sicherheit gegen Fließbeginn an einer einzigen Stelle und führt, wie die in /22/ ver öffentlichen Untersuchungen zeigen, zu extrem unterschiedlichen Sicherheiten (zwischen v = 1,535 und v = 5,53) gegen Versagen. Die Anwendung des Traglastverfahrens bei der Bemessung der Wabenträger kann also zu wirtschaftlicheren Konstruktionen führen. b) Tabellen zur Verfügung gestellt werden, denen für eine vorgegebene Stützweite, Belastung, Fließgrenze, maximale Bauhöhe, maximale Durchbiegung und minimale Lochgröße für gebräuchliche Bauaufgaben ohne detaillierte Berechnung der zugehörige, den Vorschriften genügende günstigste,Wabenträger zu entnehmen ist. Die theoretischen Grundlagen hierfür bereitzustellen, d.h. an Hand der bisher durchgeführten Forschungsvorhaben und eigener experimenteller und theoretischer Untersuchungen ein Verfahren zur Ermittlung der Traglast von Wabenträgern zu entwickeln und darauf aufbauend eine Schnittoptimierung vorzunehmen (für verschiedene Stützweiten und Belastungen die gewichtsmäßig optimale Wabenform anzugeben) ist das Ziel dieser Arbeit. Veröffentlichung: 1975 Autoren: Dipl. Ing. W. Kanning
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P 04 - Experimentelle Prüfung an Fugenkonstruktionen durchgehend bewehrter Betondecken Autoren: Prof. Dr.-lng. J. Eisenmann, Dr.-lng. U. Lempe Veröffentlichng: 1975
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P 06 - Stahlbaualternative für das Hochschul-Aktionsprogramm in NRW Das Land Nordrhein-Westfalen plant in den Städten Duisburg, Essen, Wuppertal, Siegen und Paderborn den Bau von 5 Universitäten. Am 4.1.1972 wurde diese Entscheidung in einer Pressekonferenz des Finanzministers bekanntgegeben, deren Daten in der Anlage nachgelesen werden können. Die Planung wurde dem Staatshochbauamt II - ZPH - in Münster, unter Leitung des Regierungsbaudirektors Dirksmeyer übertragen. Dieser entwickelte mit seinen Mitarbeitern Grundrißsysteme, Schnitt- und Aufrißsysteme sowie die zugehörigen Haustechniken für Institute als Geschoßbauten, die in allen genannten Universitätsstädten errichtet werden sollen. Erstmals wurde damit der Beschluß gefasst und verwirklicht, ein sehr großes Bauvolumen einheitlich zu konstruieren und zu gestalten. Landtag und Regierung gaben der Bauindustrie damit die Chance der Typisierung und der Optimierung von Bausystemen. Die Bauindustrie wird nun beweisen müssen, wieweit sie diese Chance nutzen will und ob es ihr ernst war mit der Behauptung, ein Katalogisieren von Systemen lohne sich nur dann, wenn sehr große Bauvolumen zu bearbeiten seien. Veröffentlichung: 1973 Autoren: o.A.
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