Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, Rechenmodelle zur Erfassung des Tragverhaltens von Stahlkonstruktionen anzuwenden. Sie verstehen die Prozesskette zur Herstellung und Montage von Stahlkonstruktionen, um diese entwerfen zu können. Dadurch sind sie befähigt, Bauteile in Stahlbauweise zu dimensionieren oder bestehende Tragwerke zu bewerten.
- Ermittlung der Schnittgrößen nach Theorie 1. Ordnung und Theorie 2. Ordnung für statisch bestimmte und statisch unbestimmte Systeme
- Elastische Spannungsermittlung für kombinierte Schnittgrößenwirkungen aus Normalkraft, Biegemoment um zwei Achsen und Torsionsmomente zufolge St. Venant Torsion
- Ermittlung der Spannungen zufolge Wölbkrafttorsion bei Torsionseinwirkungen auf Stäbe mit typischen Stahlquerschnitten und Überlagerung mit anderen Einwirkungen
- Ermittlung der plastischen Querschnittstragfähigkeit durch Herleitung von Interaktionsmodellen für kombinierte Wirkungen aus Querkraft und Biegemoment (jeweils für beide Biegeachsen) und Normalkraft
- Globale Stabstabilitätsprobleme: Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken sowie deren Interaktion
- Stabilitätsprobleme für poltreue und nicht poltreue Normalkraftwirkungen, Normalspannungsbeulen, Schubspannungsbeulen
- Querschnittsnachweise mit Berücksichtigung lokaler Stabilitätsprobleme bei Interaktion von Normalkraft, Querkraft und Biegemoment
- Nachweis der Tragfähigkeit bei Stabilitätsproblemen bei globaler und lokaler Stabilitätsgefährdung
- Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Schrauben- und Schweißverbindungen sowie von Hybridverbindungen
- Ermittlung der schädigungsäquivalenten Beanspruchung bei Ermüdungseinwirkung durch Anwendung der Reservoir-Methode und Auswertung von Einwirkungskollektiven
- Verfahren zum Nachweis von Stahlkonstruktionen für die Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit ohne und mit Ermüdung
Die Studierenden sind in der Lage, folgende Konstruktionen in Stahlbauweise zu entwerfen, indem sie folgende Themen anwenden:
- Kriterien für fertigungs-, schweiß-, transport-, montage-, korrosionsschutz-, prüf- und erhaltungsgerechte Stahlkonstruktionen
- Konstruktionsprinzipien für Regelquerschnitte (offen, geschlossen) von gevouteten und nicht gevouteten Trägern bzw. Stützen, Stoßverbindungen.
Die Studierenden können Rechenmodelle entwickeln, um für Konstruktionen den Kraftfluss für Nachweiszwecke zu beschreiben.
Nach einer Einführung (Bauen mit Stahl, Werkstoffkunde, Prozesskette, Sicherheitskonzepte) werden Nachweise für den Gebrauchszustand der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit inklusive Ermüdung behandelt und dazu die theoretischen Grundlagen hergeleitet.
Die Lehrinhalte zur Einführung in den Stahlbau bestehen aus folgenden Themen:
- Vorteile der Stahlbauweise
- Stahlherstellung und Ausgangserzeugnisse für den Stahlbau
- Metallphysik, Metallurgie, Festigkeits- und technologische Eigenschaften von Stahl, Arten von Stahl
- Wärmebehandlung und Eigenspannungen
- Werkstattarbeiten: Zuschnitt, Arbeitsgeräte, Fügetechnik
- Verbindungstechnik: Schrauben-, Schweiß- und Sonderverbindungen
- Sicherheitskonzepte im Bauwesen
- Auswahl von Stahlsorte und Stahlgüte
Die Lehrinhalte umfassen folgende Themen zum Nachweis der Querschnitts- und Bauteiltragfähigkeit:
- Ermittlung der Schnittgrößen nach Theorie 1. Ordnung und Theorie 2. Ordnung für statisch bestimmte und statisch unbestimmte Systeme
- Elastische Spannungsermittlung für kombinierte Schnittgrößenwirkungen aus Normalkraft, Biegemoment um zwei Achsen und Torsionsmomente zufolge St. Venant Torsion
- Ermittlung der Spannungen zufolge Wölbkrafttorsion bei Torsionseinwirkungen auf Stäbe mit typischen Stahlquerschnitten und Überlagerung mit anderen Einwirkungen
- Ermittlung der plastischen Querschnittstragfähigkeit durch Herleitung von Interaktionsmodellen für kombinierte Wirkungen aus Querkraft und Biegemoment (jeweils für beide Biegeachsen) und Normalkraft
- Globale Stabstabilitätsprobleme: Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken sowie deren Interaktion
- Stabilitätsprobleme für poltreue und nicht poltreue Normalkraftwirkungen
- Lokale Stabilitätsprobleme: Normalspannungsbeulen, Schubspannungsbeulen
- Querschnittsnachweise mit Berücksichtigung lokaler Stabilitätsprobleme bei Interaktion von Normalkraft, Querkraft und Biegemoment
- Nachweis der Tragfähigkeit bei Stabilitätsproblemen bei globaler und lokaler Stabilitätsgefährdung
- Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Schrauben- und Schweißverbindungen sowie von Hybridverbindungen
- Rechenmodelle, um für folgende Konstruktionen den Kraftfluss für Nachweiszwecke beschreiben zu können:
- Regelquerschnitte für gevoutete und nicht gevoutete Träger bzw. Stützen, Stoßverbindungen für Träger und Stützen, Auflagerdetails, Fußpunktdetails, Trägerkreuzungen, Trägerauflagerungen, Stützen- Riegelverbindungen, Rahmen, Fachwerke, Rahmenfachwerke, Knoten von Fachwerken
- Ermittlung der schädigungsäquivalenten Beanspruchung bei Ermüdungseinwirkung durch Anwendung der Reservoir-Methode und Auswertung von Einwirkungskollektiven
- Verfahren zum Nachweis von Stahlkonstruktionen für die Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit ohne und mit Ermüdung
Die Lehrinhalte zum Entwerfen von Stahlkonstruktionen umfassen folgende Themen:
- Kriterien für fertigungs-, schweiß-, transport-, montage-, korrosionsschutz-, prüf- und erhaltungsgerechte Stahlkonstruktionen
- Konstruktionsprinzipien für Regelquerschnitte (offen, geschlossen) von gevouteten und nicht gevouteten Trägern bzw. Stützen, Stoßverbindungen für Träger und Stützen, Auflagerdetails, Fußpunktdetails, Trägerkreuzungen, Stützen-Riegelverbindungen, Rahmen, Fachwerke, Rahmenfachwerke
