Bauen mit Beton. Rene Walther. Einführung für Architekten und Bauingenieure. In Zusammenarbeit mit: Julien Treleani

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Rene Walther

Bauen mit Beton

Einführung für Architekten und Bauingenieure In Zusammenarbeit mit:

Julien Treleani

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort 1

1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.3 2.2.4.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 2.2.11 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.4.1 2.4.2

Einführung Allgemeines Tragwerksarten Klassifikation Stabtragwerlte (1-D) Flächentragwerke (2-D) Raumtragwerke (3 -D) Projektbearbeitung

Grundlagen der Bemessung

Entwicklung der Bemessungskonzepte Einwirkungen

Lastabtragung Tragsicherheit

Gebrauchstauglichlteit

Kurzzeichen Einheiten und Vorzeichenltonvention

1 3 8 8 8 9 11 12 13 13 15 16 17 18 20

Baustoffe 23

Einführende Bemerkungen 25

Beton Einführung Betonklassen Zusammensetzung Druckfestigkeit Allgemeines Rechenwert

Veränderung der Festigkeit mit dem Alter Ermüdungsfestigkeit

Zugfestigkeit

Festigkeit gegenüber biaxialen und triaxialen Beanspruchungen Spannungs-Dehnungs-Diagramme (Kurzzeitbelastung) Kriechen

Schwinden Wärmedehnung

Verschiedene Eigenschaften

25 25 25 27 28 28 28 30 30 30 30 32 33 35 35 36

Stähle 37

Stahlarten 37

Festigkeit, Verformungen 37

Ermüdungsfestigkeit 39

Verbund 40

Wärmedehnung 40

Zusammenfassung einiger Zahlenwerte 41

Normalbeton 41

Bewehrungsstähle (in der Schweiz verwendet) 41

(3)

Vlll I IX

3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 6 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6

Trajektorien oder Kraftlinien Begriff und Bedeutung

Hauptspannungen und Mohrscher Spannungskreis Anwendungen in der Praxis

Allgemeine Bemerkungen Scheiben und wandartige Träger Konsolen

Einleitung konzentrierter Einzellasten

43 45 46 54 54 54 57 57

Berechnung der Tragsysteme 59

Zielstellungen 61

Statische Bestimmtheit und Unbestimmtheit 61

Kraftgrößenmethode 63

Formänderungsmethode und Methode der finiten Elemente 65

Plastizitätstheorie 68

Schlußfolgerungen 74

Allgemeine Grundlagen der Bemessung der Stabtragwerke Einführung

Grundlegende Prinzipien

Normalltraftbeanspruchte Querschnitte Mittiger Druck

Mittiger Zug

Auf Biegung beanspruchte Querschnitte

Auf Biegung mit Längskraft oder schiefe Biegung beanspruchte Querschnitte ^~ Querkraft und Torsion

Einführung

Bemessung von Platten auf Schub Bemessung von Balken auf Schub Torsion

77 79 79 85 85 87 89 Y0 Y4 94 Y5 Y5 98

Vorspannung 101

Historischer Abriß 103

Vorspannprinzip 103

Vorspanngrad 104

Allgemeine Bemerkungen und Definitionen 104

Voller Lastausgleich durch Umlenkkräfte 107

Volle Vorspannung 107

Teilweise Vorspannung 107

Spannverfahren 108

Vorspannung mit sofortigem Verbund 108

Einführung 108

Vorspannung mit nachträglichem Verbund 109

Vorspannung mittels Umwicklung 110

Äußere Vorspannung durch Flachpressen 111

Äußere Vorspannung durch Spannglieder 111

(4)

6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3.

6.6.4 6.6.5 6.7 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5

Vorspannsysteme 112

Prinzipien 112

Feste Verankerungen 113

Bewegliche Verankerungen 113

Kupplungen 115

Konstruktive Durchbildung 115

Verlegen der Spannglieder 115

Betoniervorgang 117

Spannen der Spannglieder 117

Verpressen der Spannglieder 118

Schließen der Spannischen 119

Bemerkungen zur Bemessung 119

Konstruktive Durchbildung 121

Vorbemerkungen 123

Bewehrungen 124

Umhüllung und Abstand der Bewehrungsstäbe 127

Stoßverbindungen der Bewehrungsstäbe 129

Unterbrechungen des Betoniervorgangs 13 1

Balken, Rahmen, Roste und Fachwerke 135

Einführung 137

Beanspruchungen 137

Verschiedene Systeme von Stabtragwerken 137

Schlankheit 140

Anordnung und Bemessung der Bewehrung 142

Rolle der Bewehrung 142

Hauptzugbewehrung 142

Schubbewehrung 144

Vorspannung 146

Erläuternde Beispiele 146

Fertigteile 146

Gelenkrahmen 149

Rippentragwerke 149

Geltrümmte Balken 149

Balken mit veränderlicher Höhe 153

Optimale Nutzung des Baumaterials 154

Stützen 157

Allgemeines 159

Knicken und Instabilität 160

Bemerkungen zur Bemessung 164

Konstruktive Durchbildung 168

Ausführungsbeispiele 172

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x I XI

10 10.1 10.2 10.3 10.4 11 11.1 11.2 11.3 11.4 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.5 12.5.1 12.5.2 12.5.3 12.6 13 13.1 13.2 13.3 14 14.1 14.1.1 14.1.2 14.1.3 14.1.4 14.1.5 14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.2.4 14.2.5 14.2.6 14.3 14.4

Bögen 175

Historischer Abriß 177

Bogentypen 181

Bemerltungen zur idealen Form und zur Bemessung von Bögen 186

Einige Beispiele für Bögen im Hochbau 193

Wände 197

Klassifiltation 199

Nicht-tragende Wände 200

Umfassungswände der Gründungen und Stützwände 201

Aussteifungen 205

Platten 209

Einführung 21 1

Tragverhalten 212

Trajektorien der Hauptmomente 215

Berechnung und Bemessung der Platten 218

Allgemeine Bemerkungen 218

Bemessung auf der Basis der elastischen Momente 219

Bemessung nach der Plastizitätstheorie 223

Vorgespannte Platten 225

Anordnung der Spannglieder in den Deckenplatten 226

Vorspannung ohne Haftverbund 227

Schubbeanspruchung und Durchstanzen 228

Einführung 225

Faltwerke 233

Definition 235

Tragverhalten 236

Beispiele 23 9

Schalen 243

Form und Tragverhalten 245

Allgemeines 245

Räumliche Wirkung 245

Membranwirkung 246

Anwendungsbeispiele 247

Allgemeine Bemerkungen 249

Klassifikation der Schalen 249

Definition der Krümmung und der Oberflächenerzeugung 249

Schalen mit einfacher Krümmung = 0) 250

252

Schalen mit doppelter Krümmung (x 0) 253

Schalen mit Regelfläche 256

Schalen beliebiger Form 257

Berechnung und Stabilität der Schalen 259

Baumethoden für Schalen 261

Schalen mit doppelter Krümmung (x 0)

(6)

15 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 16 16.1 16.2 16.2.1 16.2.2 16.2.3 16.2.4 16.2.5 16.3 16.3.1 16.3.2 16.4 16.4.1 16.4.2 16.4.3 17 17.1 17.2 17.3 17.3.1 17.3.2 17.4 17.4.1 17.4.2 17.4.3 17.5 17.6 17.7 17.8 17.9 18 18.1 18.2 18.3 18.4

Hängetragwerke und gespannte Membranen 265

Einführung 267

Schrägseiltragwerke 267

Hängetragwerke 272

Unterspannte Tragwerke 275

Gespannte Membranen 277

Herstellungsverfahren 283

Allgemeines 285

Lehrgerüste und Schalungen 286

Allgemeines 286

Lehr- und Traggerüste 286

Herkömmliche Schalungen 288

Verlorene und integrierte Schalung 290

Gleitschalung und Kletterschalung 292

Betoniervorgang 293

Allgemeines 293

Herstellung und Einbau des Betons 293

Spezielle Verfahren 296

Hubdeckenverfahren (Lift-Slabs) 296

Hängehochhäuser 297

Deckelbauweise 298

Vorfertigung 30 1

Allgemeines 303

Typisierung der Fertigteilkonstruktionen 305

Vertikale Tragelemente 310

Stützen 310

Tragende Wandscheiben 310

Horizontale Tragelemente 316

Stabförmige Bauteile (Binder, Unterzüge, Pfetten) 316

Flächenelemente für Decken 320

Dachelemente 325

Sonderelemente 327

Vorspannung der Fertigteile 327

Fugen ohne tragende Funktion 329

333 334 Sicherstellung der Standsicherheit des Bauwerks

Integration technischer Einrichtungen und Ausbaugewerke Aussehen und Gestaltung der Betonoberfläche

Einführung 339

Farbgebung 343

Zusammenfassung 345

337

Bearbeitung der Betonoberfläche 340

(7)

XI1 I 1

19 19.1 19.2 19.3 19.3.1 19.3.2 19.3.3 19.3.4 19.4 19.5 19.5.1 19.5.2 19.5.3 19.6 19.7 20

Gründungen und Baugruben 347

Allgemeines 349

Flachgründungen 349

Ramm pfähle 353

Ortbetonpfähle 355

Tiefgründungen 352

Prinzip und Gründungsarten 352

Micro-Pfähle 356

Baugrundverbesserung 358

Baugruben 360

Baugruben ohne Verbau 360

Baugruben mit Verbau als Baubehelf 361

Baugruben mit bleibendem Verbau 362

Zuganker und Absteifungen 3 65

Wasserhaltung 367

Anhänge 369

Liste der Anhänge 371