Stahlbetonbau (BIW2-05)
Inhaltsverzeichnis
Allgemeines
Vorlesung:
Arbeitsgebietsleiterin
NameFrau Dr.-Ing. Kerstin Speck
Lehre
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Technische Universität Dresden - Institut für Massivbau
Besuchsadresse:
BEY Beyer-Bau, Etage 0, Raum E 44 George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden
Übung:
© Stefan Gröschel
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
NameFrau Jasmin Dräger M.Eng.
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Technische Universität Dresden - Institut für Massivbau
Besuchsadresse:
BEY Beyer-Bau, Etage 0, Raum E 41 George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden
Beleg und Fernstudium:
© Stefan Gröschel
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
NameFrau Dipl.-Ing. Lore Zierul
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Technische Universität Dresden - Institut für Massivbau
Besuchsadresse:
BEY Beyer-Bau, Etage 0, Raum E 43 George-Bähr-Str. 1
01069 Dresden
Arbeitsmaterialien werden im OPAL bereitgestellt.
Inhalte und Qualifikationsziele:
Inhalt des Moduls sind die Entwurfs-, Konstruktions- und Bemessungsgrundlagen des Stahlbetonbaus sowie die wesentlichen Modelle für den Nachweis typischer Stahlbetonbauteile.
Die Studierenden besitzen nach Abschluss des Moduls ausgehend von den Festigkeits-, Verformungs- und Verbundeigenschaften der Materialien Beton und Bewehrungsstahl Kenntnisse über die Berechnungsmodelle der Tragfähigkeit bei Beanspruchung infolge Biegung, Längskraft, Querkraft und Torsion sowie deren Kombinationen. Eingeschlossen sind die Stabilitätsnachweise für verschiebliche und unverschiebliche Systeme. Ferner kennen sie die den Gebrauchszustand kennzeichnenden Parameter (Rissbildung, Durchbiegungen, Kriech- und Schwindverformungen, Spannungen). Weiterhin werden die Prinzipien der Verankerungen und Verbindungen beherrscht. Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, übliche Querschnitte und Bauteile aus Stahlbeton zu entwerfen, zu konstruieren und zu bemessen. Dazu gehören insbesondere auch Lagerbereiche, Rahmenknoten, Rahmenecken und konzentrierte Krafteinleitungen.
Die Studierenden verstehen die Wirkungsweise des Spannbetons und kennen die üblichen Spannverfahren. Die Besonderheiten und die Vorzüge gegenüber dem klassischen Stahlbeton werden erkannt. Die Studierenden sind in der Lage, die Auswirkungen einer Vorspannung auf die Schnittgrößen im Tragwerk (Lastfall Vorspannung, Reibung und Keilschlupf, Schwinden und Kriechen) zu berechnen sowie Spannbetonbauteile zu entwerfen und zu konstruieren.
Lehrformen:
5 SWS Vorlesung und 3 SWS Übung
Voraussetzungen für die Teilnahme:
Es werden die in den Modulen des Grundstudiums (BIW1-01 bis BIW1-11) sowie Grundlagen des Entwerfens (BIW2-01) und Statik (BIW2-02) zu erwerbenden Kompetenzen vorausgesetzt.
Verwendbarkeit:
Das Modul ist im grundständigen Diplomstudiengang Bauingenieurwesen ein Pflichtmodul im Hauptstudium. Es schafft die Voraussetzungen für die Module BIW3-02, BIW4-05, BIW4-09, BIW4-11, BIW4-12, BIW4-16, BIW4-17, BIW4-21, BIW4-52, BIW4-66, BIW4-76 sowie BIW4-77.
Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten:
Die Leistungspunkte werden erworben, wenn die Modulprüfung bestanden ist. Die Modulprüfung besteht aus einer Klausurarbeit (180 min).
Prüfungsvorleistung ist ein Beleg im Umfang von 60 Std.
Leistungspunkte und Noten:
Durch das Modul können 8 Leistungspunkte erworben werden.
Die Modulnote ergibt sich aus der Note der Klausurarbeit.
Häufigkeit des Moduls:
Modul wird jedes Studienjahr, beginnend im Wintersemester, angeboten.
Arbeitsaufwand:
Der Gesamtarbeitsaufwand beträgt 240 Stunden.
Dauer des Moduls:
5. Semester: 2 SWS Vorlesung und 1 SWS Übung
6. Semester: 3 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung
Vorlesung
| Einführung (Historischer Überblick, Wirkungsweise des Stahlbetons) |
| Materialkennwerte (Beton und seine Bestandteile, Betonstahl, Verbund zwischen Beton und Stahl) |
| Sicherheitstheoretische Grundlagen (Sicherheitskonzepte nach EC0, Lastannahmen nach EC1) |
| Biegebemessung von Stahlbetonquerschnitten (Annahmen zu Belastung und Tragfähigkeit, Dehnungsbeziehungen und Sicherheiten, Bemessungsdiagramme und -tabellen für Rechteckquerschnitte, mitwirkende Plattenbreite von T-Querschnitten, Bemessung allgemeiner Querschnitte, Einführung des Spannungsblocks, Anrechnung einer Druckbewehrung, schiefe Biegung, Mindestbewehrung zur Sicherung einer erforderlichen Duktilität) |
| Querkraftbemessung von Stahlbetonquerschnitten (Modelle zur Querkraftbemessung, Sonderfall Durchstanzen) |
| Bemessung für Torsionsbeanspruchung (einschließlich der Überlagerung mit Querkraftbeanspruchung) |
| Normalkraftbeanspruchung ohne Knickgefahr (Zug- und Druckkraft ohne und mit Exzentrizität) |
| Stabilität von Druckstäben (Grundlagen, Stabilitätskriterien, Ableitung der Bemessungsdiagramme, Berücksichtigung des Verformungs- und Schnittgrößenzuwachses nach Theorie 2. Ordnung, Untersuchung von Stockwerksrahmen, ungewollte Ausmitten, einfache Aussteifungsnachweise) |
| Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (Ordnung der Anforderungsklassen, Rissbreitenbeschränkung, Mindestbewehrung infolge von Zwang, Verformungsbeschränkung, Biegeschlankheiten, Beschränkung der Stahlspannungen bei nicht ruhender Beanspruchung) |
| Grundlagen des Spannbetons (Prinzip und statische Wirkung der Vorspannung, Normalspannungen und Schnittgrößenanteile, Spannkraftverluste infolge Reibung, Kriechen und Schwinden, Krafteinleitung, Nachweise im GZT) |
Übung
Begleitend zur Vorlesung Stahlbetonbau finden über das 5. und 6. Semester verteilt insgesamt 20 Übungen statt. Teil I (1.-16. Übung) behandelt den Stahlbetonbau und Teil II (17.-20. Übung) den Spannbetonbau.
Die Übungen haben folgende Inhalte:
|
Teil I: Stahlbetonbau |
| Aufgabenstellung, Lastannahmen (EC1 T1-10) Eigenlasten, Nutzlasten, Schnee, Wind |
| Ermittlung der charakteristischen Schnittgrößen maßgebender Nachweisquerschnitte Tragwerksidealisierung, Lastfälle, charakteristische Schnittgrößen |
| Ermittlung der Bemessungsschnittgrößen Einwirkungskombinationen im GZT, Einwirkungskombinationen im GZG |
| Biegebemessung eines Plattenstreifens Bestimmung der grundlegenden Eingangsgrößen für die Bemessung (Expositionsklassen, Betondeckungen/Querschnittswerte, Baustoffe), Biegebemessung im Feld, Biegebemessung über der Stütze, Bestimmung der Mindestbewehrung infolge Einspannwirkung am Randauflager und zur Sicherstellung duktilen Bauteilverhaltens |
| Biegebemessung eines Plattenbalkens Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite, Momentenausrundung über der Stütze, Biegebemessung im Feld, Biegebemessung über einer Stütze (mit Druckbewehrung), Auslagerung der Bewehrung über der Stütze in die mitwirkende Plattenbreite, zeichnerische Darstellung der ermittelten Bewehrungen |
| Querkraftbemessung am Plattenbalken Schubkraftübertragung zwischen Balkensteg und Gurt, zeichnerische Darstellung der ermittelten Bewehrungen |
| Bemessung eines Einfeldträgers mit kombinierter Querkraft-Torsions-Beanspruchung (nur GZT) Nachweis der Torsionstragfähigkeit, Nachweis der kombinierten Beanspruchung, Ermittlung und Anordnung der ermittelten Bewehrung, zeichenerische Darstellung |
| Nachweis gegen Durchstanzen an einer Geschossdecke Nachweise mit Durchstanzbewehrung, Mindestbewehrung und konstruktive Regeln, Bewehrungsanordnung / zeichnerische Darstellung |
| Nachweis gegen Durchstanzen am Einzelfundament Schnittgrößenermittlung mit dem Streifenverfahren, Mindestmomente, Nachweis ohne Durchstanzbewehrung |
| Aussteifung und Stützenbemessung Allgemeines zum Aussteifen von Bauwerken, verschiebliche / unverschiebliche Systeme, Knicklänge, Knickform, Modellstützenverfahren am Beispiel einer Pendelstütze, Mindest- und Höchstbewehrung |
| Stützenbemessung Biegemomente in Stützen bei rahmenartigen Tragwerken (Cu / Co - Verfahren), Bemessung einer Randstütze mit dem Modellstützenverfahren, Bewehrungsführung und Stöße, zeichnerische Darstellung |
| Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit am Plattenbalken Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung, Nachweis der Rissbreitenbegrenzung ohne direkte Berechnung |
| Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit am Plattenbalken Nachweis der Rissbreitenbegrenzung ohne direkte Berechnung, Ermittlung des Rechenwertes der Rissbreite (direkte Berechnung) |
| Bewehrungs- und Konstruktionsregeln Verankerungslängen und Übergreifungsstöße |
| Bewehrungs- und Konstruktionsregeln Zugkraftdeckungslinie, Bewehrungspläne |
|
Teil II: Spannbetonbau |
| Bemessungsgrundlagen Lastannahmen, Schnittgrößen, Spanngliedverlauf, Vorbemessung |
| Spannkraftverluste Wahl der Vorspannkraft und Spannglieder, Berechnung der zeitunabhängigen Verluste, Bestimmung der zeitabhängigen Verluste, zeichnerische Darstellung |
| Spannkraftverluste und Nachweise im GZG Bestimmung der zeitabhängigen Verluste, Spannungsnachweise |
| Biegebemessung und Konstruktive Bewehrungen Biegebemessung, Ermittlung der Mindestbewehrungen, Bestimmung der Spaltzugbewehrung im Lasteinleitungsbereich, zeichnerische Darstellung (Spanngliedverlegplan, Bewehrungszeichnungen) |
Belegaufgaben
Die Anerkennung der Belegaufgaben 1-9 ist Voraussetzung zur Prüfungszulassung im Fach Stahlbetonbau. Die Belege sind eigenständig zu bearbeiten und sollen im Nachgang der entsprechenden Übungen angefertigt werden. Der Belegumfang von insgesamt 60h verteilt sich auf das 5. und 6. Semester. Bearbeitungsbeginn und Abgabetermin der jeweiligen Beleaufgabe wird vom Übungsleiter bekannt gegeben. Der Bearbeitungszeitraum beträgt in der Regel zwei bis drei Wochen nach dem Ausgabetermin.
Teil I: Stahlbetonbau
| 01. |
Systemfindung, Lastannahmen und Bemessungsschnittgrößen |
| 02. | Biegebemessung Plattenbalken |
| 03. | Querkraftbemessung Plattenbalken |
| 04. | Bemessung eines Kragarms auf Biegung, Querkraft und Torsion |
| 05. | Bemessung einer Rand- und Innenstütze |
| 06. | Durchstanznachweis an einer Deckenplatte |
| 07. | Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit |
Teil II: Spannbetonbau
| 08. | Vorbemessung der Vorspannkraft |
| 09. | Vorspannkraftverluste und Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit |
Prüfung
In jeder Prüfungsperiode wird eine Prüfung angeboten. Die Prüfung besteht aus einem Theorieteil (45 min), der ohne Unterlagen zu bearbeiten ist und einem Rechenteil (135 min), bei dem allen Unterlagen verwendet werden dürfen. Die Gesamtdauer beträgt 180 min.
Prüfungsvoraussetzungen: Anerkennung der Belege (8 von 9).
Übungsaufgaben zur Prüfungsvorbereitung finden Sie im Opal.
Literatur
- Zilch, Zehetmaier: Bemessung im konstruktiven Betonbau. Nach DIN 1045-1 und DIN EN 1992-1-1 . 2. Auflage, Berlin : Springer, 2008, 284 S., 179 Abb., Softcover, ISBN-13: 978-3-540-20650-7 (Druckausgabe), 978-3-540-30953-6 (Online)– doi:10.1007/3-540-30953-5
(Grundlegende Bemessungs- und Nachweismodelle für Grenzzustand der Tragfähigkeit, Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit und der Dauerhaftigkeit; aktueller Normenbezug) - Fritz Leonhardt, Eduard Mönnig: Vorlesungen über Massivbau. Teil 1: Grundlagen zur Bemessung im Stahlbetonbau. 3., völlig neubearb. u. erw. Aufl., Heidelberg : Springer, 1984, 361 S. – ISBN: 978-3-540-12786-4
(Standardwerk, grundlegende Modelle des Tragverhaltens, Konstruktionsempfehlungen, kein aktueller Normbezug) - Fritz Leonhardt, Eduard Mönnig: Vorlesungen über Massivbau. Teil 3: Grundlagen zum Bewehren im Stahlbetonbau. 3. Aufl., Heidelberg : Springer, 1977, 246 S. – ISBN: 978-3-540-08121-0
(Standardwerk, grundlegende Modelle des Tragverhaltens, Konstruktionsempfehlungen, kein aktueller Normbezug) - Fritz Leonhardt, Eduard Mönnig: Vorlesungen über Massivbau. Teil 5: Spannbeton. Heidelberg : Springer, 1980, 296 S. – ISBN: 978-3-540-10070- 6
(Standardwerk, grundlegende Modelle des Tragverhaltens, Konstruktionsempfehlungen, kein aktueller Normbezug)