Stadiondach, Tragverhalten, Hallenbau, dehnelastische Seile und IPA

Mehrere Beiträge zum Stahlbau, aber auch einer zur Integrierten Projektabwicklung (IPA) gehören zu den wissenschaftlichen Hauptaufätzen in dieser aktuellen Ausgabe des Bauingenieur.

Die Stahlkonstruktion im Stadion von Montenegro ist mit ihren auf diesem Bild gut sichtbaren Hauptträgern ein besonders eindrucksvolles Beispiel für Stahlbauprojekte, die in der Septemberausgabe 09|2022 des Bauingenieur im Rahmen von wissenschaftlichen Hauptaufsätzen ausführlich diskutiert werden.

Foto: D. Lučić, T. Trombev, M. Muhadinović

Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 09|2022, jeweils mit einer Zusammenfassung und Stichworten sowie DOI-Link.

Übrigens finden Sie eine Liste mit zahlreichen nützlichen Abkürzungen aus der Baubranche (samt Erklärungen) zum Nachschlagen und Ausdrucken in unserer Online-Rubrik Wissen.

Stadiondach

D. Lučić, T. Trombev, M. Muhadinović (University of Montenegro; Monting Engineering))

Entwurf und Bau der stählernen Dachkonstruktion des Stadtstadions in Cetinje, Montenegro (Artikel in englischer Sprache mit dem Originaltitel „Design and Construction of the Steel Roof Structure of the City Stadium in Cetinje, Montenegro“)

Präsentiert werden Bemessung, Produktion und Montage der Stahldachkonstruktion des City Stadium in Cetinje, Montenegro. Die Dachkonstruktion wird von Stahlbetonpfeilern und -balken getragen. Zwei spiegelähnliche Konstruktionen wurden hergestellt, die die West- und Osttribüne bedecken. Die Dachkonstruktion besteht aus 16 radial angeordneten Bogenträgern. Die Dachträger werden als auskragende Gitterträger ausgeführt. Die Hauptgitterträger wurden aus Hohlprofilen mit kreisförmigem Querschnitt (CHS) hergestellt. Die Bemessung der Struktur wurde vom Civil Engineering Institute in Podgorica, Montenegro, durchgeführt. Die Konstruktion, Produktion und Montage der Struktur wurden von Monting Engineering in Bitola, Republik Nordmazedonien, innerhalb des vereinbarten Zeitraums von 150 Tagen ausgeführt.

Stahlbau, Stadion, Dachkonstruktion

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-09-35

Tragverhalten

B. Kövesdi, Z. Li, L. Dunai, H. Pasternak, R. Oly, P. Marai (BME Budapest; TU Berlin; BTU Cottbus; Astron Buildings)

Teilsteifen an geschweißten Rahmenecken unter Berücksichtigung der Eigenspannungen

Rahmenecken in Portalrahmen aus Stahl mit Schraubverbindungen weisen typischerweise Steifen auf, um eine angemessene Tragfähigkeit zu gewährleisten. Die Ausführung mit Teilsteifen ermöglicht eine Kosteneinsparung, muss sich jedoch durch die Berücksichtigung der Auswirkungen bei der Nachweisführung des Anschlusses auszahlen. Der Spalt der Teilsteife hat eine Höhe von 10 % bis 30 % der jeweiligen Stegtiefe. Basierend auf einem Astron-Produktbeispiel analysiert diese Studie die Auswirkungen der Teilversteifung auf die betroffene Rahmenecke gemäß EN1993–1–8.

Auf der Grundlage eines 3D-FE-Modells wird eine Parameterstudie durchgeführt. Der Einfluss von Eigenspannungen, die aus den Herstellungsprozessen der Fügeteile resultieren, wird ebenfalls analysiert. Als Ergebnis werden modifizierte Bemessungsverfahren vorgeschlagen, die es erlauben, den geometrischen Spalt und die Eigenspannungen zu berücksichtigen. Maßgebliche Parameter sind Spaltgröße und Stegplattenschlankheit, nicht aber die Gesamtgeometrie. Wo sehr kleine Spalte einen quasi vernachlässigbaren Einfluss haben, beeinflussen größere Spalte die Mechanik der Rahmenecke und müssen daher explizit in der konstruktiven Auslegung berücksichtigt werden. Das hier vorgeschlagene Bemessungsverfahren könnte eine Anleitung geben.

Rahmenecken, Teilsteifen, Tragverhalten, Eigenspannungen

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-09-42

Hallenbau

N. Ardelmann, B. Naujoks, F. Kischkewitz (Bergische Universität Wuppertal)

Ermittlung der mittragenden Breiten von Sandwichdachelementen unter Punktlasten

Sandwichelemente nehmen aufgrund ihrer günstigen bauphysikalischen und statischen Eigenschaften eine wichtige Rolle insbesondere im Hallenbau ein. Sandwichelemente werden nach heutigem Stand der Normung jedoch ausschließlich für ganzflächige Flächenlasten und Linienlasten, welche über die gesamte Querschnittsbreite angreifen, rechnerisch bemessen. Punktförmige Lasten und Linienlasten, welche nicht über die gesamte Breite wirken, werden ausschließlich über Einzelprüfungen abgedeckt. Im Zuge des Photovoltaikausbaus (PV) auf Flachdächern tritt die Belastung in Form von punktuellen Lasten durch die Befestigungen von PV-Elementen immer häufiger auf. Die aktuelle Vorgehensweise in Form von Einzelprüfungen von Elementen im Bestand ist sehr zeit- und kostenaufwendig und behindert dadurch diese klimapolitisch wichtigen Entwicklungen. Im Zuge von experimentellen und numerischen Untersuchungen wird deshalb derzeit am Institut für konstruktiven Ingenieurbau (IKIB) der Uni Wuppertal das Tragverhalten von Sandwichelementen unter lokal begrenzten Lasten bestimmt. Ziel ist es, ein allgemeines, rechnerisches Nachweisverfahren auf Grundlage einer effektiven mittragenden Querschnittsbreite zu entwickeln.

Sandwichelemente, Punktlasten, mittragende Breite

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-09-52

Dehnelastische Seile

H. Rubin, A. Grieser (TU Wien)

Elastisches Tragseil unter Eigenlast und Einzellasten

Im vorliegenden Beitrag werden Tragseile behandelt, die neben ihrer Eigenlast auch durch vertikale Einzellasten beansprucht werden (z. B. Seilbahnen mit fixierten Gondellasten, Tragkabel von Hängebrücken mit vertikalen Hängern). Diese Tragseile haben die Eigenschaft, dass der Horizontalzug Z (als Horizontalkomponente der Seilkraft) über die ganze Länge konstant ist und der Anstieg der Seillinie nur von der Vertikalkraft V (als Vertikalkomponente) abhängt. Im Rahmen der Weihnachtsaufgabe 2020 waren genaue analytische Berechnungen des dehnstarren Tragseils unter Eigenlast und vertikalen Einzellasten durchzuführen. Alle Seillinien konnten durch reine cosh-Funktionen beschrieben werden. Im vorliegenden Beitrag wird eine Erweiterung der Theorie für dehnelastische Seile beschrieben. Obwohl die daraus hervorgehenden Seillinien nicht mehr die Form einer cosh-Funktion haben und außerdem die Seillinie nicht mehr in der Form y = y(x) beschrieben werden kann, ist für das dehnelastische Seil eine strenge analytische Lösung mit vergleichsweise einfachen Formeln möglich. Schlüssel zu dieser Lösung ist die bereits 1826 von Finck und Bobillier untersuchte Differentialgleichung der „elastischen Kette“.

Grundlagen, Tragkabel, Seile

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-09-59

Projektmanagement

H.C. Jünger, A. Hofmann, J. Schneebecke, S. Scharpf, N. Auch (Universität Stuttgart; Hochschule Biberach; Hochtief PPP Solutions; AIF Development Services)

Die Erweiterung der Integrierten Projektabwicklung auf den Lebenszyklusansatz

Über erste Pilotprojekte wird der Ansatz der Integrierten Projektabwicklung in Deutschland bei komplexen Bauvorhaben getestet. Die Projektbeteiligten werden dabei vom Bauherrn sorgfältig ausgewählt und erarbeiten danach gemeinschaftlich, transparent und vertrauensvoll in frühen Projektphasen die Projektziele und die Projektrahmenbedingungen, wie zum Beispiel den Kostenrahmen. Nach der Entscheidung des Bauherrn zur Fortsetzung des Projekts werden diese Ziele in der weiteren Planung und Ausführung mit gemeinsamen wirtschaftlichen Interessen bis zur Fertigstellung weiterverfolgt. Bei komplexen Projekten hat die Anwendung von Lebenszyklusansätzen gezeigt, dass insbesondere die damit verbundene Betrachtung der Betriebsphase zu Effizienzvorteilen und nachhaltigen Lösungen führen kann. Aus diesem Grund können aus der Verknüpfung der Integrierten Projektabwicklung mit der Lebenszyklusbetrachtung weitere Mehrwerte resultieren. Aus dieser Verknüpfung ergeben sich für die Umsetzung der Integrierten Projektabwicklung im Lebenszyklusansatz Fragen, zu deren Klärung die Autoren anregen.

Forschung und Entwicklung, Lebenszyklus, Nachhaltigkeit, Projektmanagement

doi.org/10.37544/0005-6650-2022-09-70