Grundlagen des Stahlbaues

Fur die Gesamtentwicklung des Stahlbaues ist charakteristisch, daB seine Geburtsstunde zeitlich zusammenfant mit derjenigen der baustatischen Theorie. Unsere heutigen Erkenntnisse sind das Ergebnis der Lebensarbeit einer stolzen Reihe von Theoretikern und Praktikern, die, um nur einige wenige zu nennen, von THOMAS TELFORD und LOUIS NAVIER tiber ROBERT STEPHENSON, KARL CULMANN, HEINRICH GERBER, OTTO MOHR, FRIEDRICH ENGESSER, WILHELM RITTER, JOSEF MELAN bis zu unseren Zeitgenossen STEPHEN TmOSHENKO und OTHMAR H. AMMANN fUhrt. Vieles von diesen Leistungen ist heute Gemeingut der alltaglichen Konstruktionspraxis geworden und gehOrt damit zu den Grund lagen, auf denen die Weiterentwicklung des Stahlbaues aufzubauen ist. Der Begriff "Grundlagen des Stahlbaues" ist wohl nicht eindeutig zu urn reiBen. So gehOren selbstverstandlicherweise Baustatik und Festigkeitslehre, da mit aber auch Mechanik und Mathematik zu diesen Grundlagen in weiterem Sinne. Die Kenntnis dieser Grundwissenschaften, in dem Umfange wie sie nor malerweise an technischen Hochschulen gelehrt werden, wird hler vorausgesetzt. Es konnte sich ferner nicht darum handeln, das groBe Gebiet der Metallkunde, die ebenfalls zu den Grundlagen des Stahlbaues gehOrt, umfassend darzustellen, doch sehlen es notwendig, wenigstens diejenigen Erkenntnisse und Tatsaehen festzuhalten, die fUr die Beurteilung des Baustoffes Stahl und seiner Anwendung in Tragwerken unmittelbar notwendig sind. Bei der Darstellung der Verbindungs mittel und Bauelemente wurde versucht, die Grundsatze der baulichen Aus bildung nicht nur von der Forderung der gentigenden Sicherheit, sondern auch einer wirtschaftlichen Ausfiihrung aua zu entwickeln.

Inhalt
I. Allgemeines über Stahlbauten.- 1. Anwendungsgebiete des Stahlbaues.- 2. Merkmale und Tendenzen der Entwicklung.- II. Der Baustoff Stahl.- 1. Zusammensetzung und Aufbau.- a) Reines Eisen.- b) Das System EisenEisenkarbid.- c) Weitere Legierungselemente.- 2. Die Herstellung von Stahl.- a) Vorkommen von Eisen und Stahl.- b) Die Herstellung von Roheisen.- c) Die Herstellung von Stahl.- 3. Die Walzprofile.- a) Der Walzvorgang.- b) Die Walzprofilformen.- 4. Festigkeit, Verformung und Sicherheit.- a) Ruhende Beanspruchung.- b) Die Dauerfestigkeit.- c) Kerbzähigkeit und Härte.- d) Verhalten von Stahl bei hohen Temperaturen.- e) Sicherheit und zulässige Beanspruchungen.- 5. Korrosion und Korrosionsschutz.- a) Ursachen und Bedeutung der Korrosion.- b) Die Reinigung der Oberfläche.- e) Der Anstrich.- d) Metallische Schutzüberzüge.- e) Wetterfeste Stähle.- III. Verbindungsmittel.- 1. Niete, Schrauben und Bolzen.- a) Niete.- b) Schrauben.- c) Sinnbilder für Niete und Schrauben.- d) Anordnung von Nieten und Schrauben.- e) Berechnung der Niet- und Schraubenverbindungen.- f) Verformung der Nietverbindung.- g) Längsverteilung der Kräfte in einer Scherverbindung.- h) Zugverbindungen.- i) Die Gelenkbolzenverbindung.- 2. Hochfeste vorgespannte Schrauben.- a) Formgebung und Festigkeitseigenschaften der HV-Schrauben.- b) Vorspannkraft.- c) Reibungsverbindungen.- d) Vorgespannte Scherbolzenverbindungen.- e) HV-Zugverbindungen.- 3. Schweißen.- a) Der Schweißvorgang.- b) Die Schweißverfahren.- c) Schrumpfwirkungen.- d) Formen und Bezeichnungen der Schweißnähte.- e) Festigkeit und Berechnung der Schweißnähte.- f) Bauliche Einzelheiten.- IV. Numerische Lösung von Differentialgleichungen der Baustatik.- 1. Mathematische und baustatische Methoden.- a) Die Differentialgleichungen der Balkenbiegung.- b) Die Seilpolygongleichung.- 2. Numerische Integration und Differentiation.- a) Die Simpsonsche Regel.- b) Ergänzungen zur Simpsonschen Regel.- c) Die lineare Differentialgleichung erster Ordnung.- 3. Die lineare, inhomogene Differentialgleichung zweiter Ordnung.- a) Die Seilpolygongleichung bei verteilter Belastung.- b) Die Nebenfunktion y'.- c) Die Grundgleichung des dreigliedrigen Gleichungssystems.- d) Rand- und Anfangsbedingungen.- e) Der querbelastete Zug- oder Druckstab.- f) Schwingungsgleichungen.- g) Gekoppelte Differentialgleichungen.- 4. Die Differentialgleichung vierter Ordnung.- a) Allgemeine Formeln.- b) Der Balken auf elastischer Bettung.- 5. Die Membrangleichung.- a) Die Membrananalogie der Torsion.- b) Formelle Lösung.- c) Kraftmethode.- 6. Scheiben und Platten.- a) Scheibengleichungen.- b) Plattengleichungen.- c) Das Lösungsverfahren.- d) Gegenseitige Beeinflussung von Scheibe und Platte.- V. Biegung und Verdrehung des dünnwandigen, schlanken Stabes.- 1. Grundlagen und Voraussetzungen.- a) Gültigkeitsgrenzen der elementaren Biegungslehre.- b) Reine und gemischte Torsion.- c) Die Versuche von C. Von Bach am Balken mit [-Querschnitt.- d) Doppelbedeutung und Grenzlagen des Schubmittelpunktes.- 2. Stäbe mit offenem Querschnitt.- a) Verdrehungsfreie Biegung.- b) Schubspannungen und Schubmittelpunkt.- c) Torsion.- d) Torsion des I-Trägers mit Stegverbiegung.- 3. Stäbe mit Kastenquerschnitt.- a) Der Schubmittelpunkt Ol.- b) Die zweite Grenzlage O2 des Schubmittelpunktes.- c) Torsion.- VI. Stabilitätsprobleme.- 1. Knicken.- a) Knickvorgang und Knickbedingung.- b) Numerische Lösungen der Knickgleichung.- c) Energiemethoden.- d) Die Knickspannungslinie und der unelastische Knickbereich.- e) Exzentrisch gedrückte, querbelastete und gekrümmte Stäbe.- f) Der Einfluß innerer Spannungen.- g) Die zulässige Knickspannung.- h) Sonderfälle.- 2. Torsionsknicken und Kippen.- a) Grundgleichungen.- b) Torsionsknicken.- c) Kippen bei doppelt-symmetrischem Querschnitt.- d) Kippen bei einfach-symmetrischem Querschnitt.- e) Biegung und Längskraft.- f) Exzentrisches Kippen.- 3. Ausbeulen.- a) Problemstellung und Grundgleichungen der ebenen Platte.- b) Der Bryansche Grundfall der Rechteckplatte.- c) Vereinfachte Lösung für längsgedrückte Rechteckplatten.- d) Ausbeulen unter Schubbeanspruchung.- e) Bleche mit Längsaussteifungen.- f) Ausbeulen dünnwandiger Rohre.- g) Überkritische Belastungen Leichtprofile.- h) Plastisches Ausbeulen, Beulsicherheiten.- VII. Schwingungen von Trägern.- 1. Grundbegriffe.- a) Die schwingende Feder.- b) Die Feder als Ersatzsystem.- 2. Eigenschwingungen von Trägern.- a) Vollwandige einfache Balken.- b) Energiebetrachtungen.- c) Statisch unbestimmte Vollwandträger.- d) Eigenschwingungen gedrückter Stäbe.- e) Eigenschwingungen von Fachwerkträgern.- 3. Erzwungene Schwingungen.- a) Systeme mit einem Freiheitsgrad.- b) Trägerschwingungen unter ortsfester Störungskraft.- c) Trägerschwingungen unter bewegter Last.- d) Stoßwirkung einer fallenden Last.- VIII. Ausbildung und Bemessung der Bauelemente.- 1. Vollwandige Träger.- a) Bemessungsgrundlagen.- b) Walzträger.- c) Verstärkte Walzträger.- d) Blechträger Allgemeines und Bemessung.- e) Ausbildung genieteter Blechträger.- f) Ausbildung geschweißter Blechträger.- g) Genietete und geschraubte Trägerstöße.- h) Die Rahmenecke.- i) Verbundträger.- j) Das Traglastverfahren.- 2. Fachwerkträger.- a) Grundlagen.- b) Wahl der Stabquerschnitte.- c) Ausbildung der Stabanschlüsse.- d) Ausbildung und Bemessung der Knotenpunkte.- e) Genietete Fachwerke.- f) Geschweißte Fachwerke mit geschraubten Anschlüssen.- g) Vollständig geschweißte Fachwerke.- h) Besondere Knotenpunkte.- i) Überhöhung der Fachwerkträger.- 3. Auflager und Gelenke.- a) Die Aufgabe der Auflager.- b) Die Hertzschen Formeln.- c) Zapfenlager.- d) Bauformen.- e) Kunststofflager.- f) Auflagerung von Stützen.- IX. Herstellung der Stahlbauten.- 1. Werkstattarbeiten.- 2. Montage.- Namenverzeichnis.