Trägerroste - Vordimensionierung - Lehrstuhl für Holzbau und ...
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Fakultät <strong>für</strong> Bauingenieur- <strong>und</strong> Vermessungswesen<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion<br />
Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter<br />
<strong>Holzbau</strong> – Vertiefung<br />
Entwerfen im Ingenieurholzbau<br />
V05 – Tragwerke III<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
V01 Semesterinformation<br />
Nr. Datum Vorlesung Übung<br />
V01 18.10 Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau<br />
V02 25.10 Gr<strong>und</strong>lagen, Methodik beim Entwerfen Erklärung Entwurfsaufgabe<br />
01.11. Allerheiligen (keine Vorlesung + Übung)<br />
V03 08.11. Tragsysteme I<br />
V04 15.11 Tragsysteme II<br />
22.11 Exkursion (keine Vorlesung + Übung)<br />
V05 29.11. Tragsysteme III<br />
V06 06.12. Aussteifung I<br />
V07 13.12. Aussteifung II<br />
V08 20.12. Vorstellung Vorentwurf, Festlegung Details<br />
V09 10.01. Baustoffe, Bauteile<br />
V10 17.01. Verbindungsmittel<br />
V11 24.01. Hallenkonstruktion, Bauphysik<br />
Computerunterstützes<br />
Entwerfen I<br />
Vorstellung Vorentwurf,<br />
Festlegung Details<br />
Computerunterstützes<br />
Entwerfen II<br />
V12 31.01. Transport <strong>und</strong> Montage Sprechst<strong>und</strong>e Gesamt<br />
V13 07.02. Semesterabschluss Abgabe Gesamtaufgabe<br />
28.11.2010<br />
Vorlesung Entwerfen im Ingenieurholzbau<br />
Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 1
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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder<br />
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Übersicht<br />
Einfeldträger<br />
Fachwerk<br />
Unterspannter Träger<br />
Mehrfeldträger, Kragträger<br />
Gelenkstabzüge<br />
Rahmen<br />
Bögen<br />
Scheiben <strong>und</strong> Platten<br />
<strong>Trägerroste</strong><br />
Faltwerke<br />
Schalen <strong>und</strong> Kuppeln<br />
V03 – Tragwerke 1<br />
V04 – Tragwerke 2<br />
V05 – Tragwerke 3<br />
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Platten <strong>und</strong> Scheiben<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 2
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Scheiben <strong>und</strong> Platten<br />
Im <strong>Holzbau</strong> werden Scheiben zur Aussteifung von Dächer, Decken <strong>und</strong> Wänden<br />
herangezogen. Die DIN 1052:2008-12 spricht von Tafel, die scheibenartig<br />
beansprucht werden. Hierbei werden verschiedene Begriffe definiert: Scheibe, Platte<br />
<strong>und</strong> Tafel.<br />
Scheibe, wird in der<br />
Ebene beansprucht<br />
Platte, wird rechtwinklig<br />
zu ihrer Ebene<br />
beansprucht<br />
Tafel, kombinierte<br />
Beanspruchung<br />
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Deckentragkonstruktionen<br />
Einachsig<br />
Rippendecke<br />
Brettstapelholz<br />
Zweiachsig<br />
Brettsperrholz<br />
Furnierschichtholz<br />
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<strong>Trägerroste</strong><br />
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<strong>Trägerroste</strong><br />
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<strong>Trägerroste</strong> - <strong>Vordimensionierung</strong><br />
Schnittgrößen<br />
Trägerrost mit orthogonaler Anordnung (allseitig frei aufgelagert)<br />
M<br />
Trägerrost mit diagonaler Anordnung<br />
M<br />
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<strong>Trägerroste</strong> - <strong>Vordimensionierung</strong><br />
Kantholz<br />
Brettschichtholz mit Stahlknoten<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 5<br />
Q<br />
Q<br />
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<strong>Trägerroste</strong><br />
Auflagersituationen<br />
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<strong>Trägerroste</strong><br />
aus Fachwerkträgern<br />
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<strong>Trägerroste</strong> - <strong>Vordimensionierung</strong><br />
aus Fachwerkträgern<br />
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<strong>Trägerroste</strong> – Beispiel<br />
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Trägerrost – Beispiel<br />
Metropol Parasol, Sevilla<br />
Raster: 1,5x1,5 m<br />
ca. 2.750 Kreuzungspunkte<br />
Hauptträger: Trägerrost aus<br />
KERTO-Furnierschichtholzplatten<br />
TWK / V02 / Seite 14<br />
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Faltwerke<br />
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Faltwerk<br />
Ein Faltwerk ist ein räumliches Gebilde, das aus geknickten <strong>und</strong> ebenen<br />
Flächenelementen (Platte, Scheibe) besteht ,welche entlang ihrer Kanten<br />
miteinander verb<strong>und</strong>en sind <strong>und</strong> dadurch eine räumliche Tragwirkung<br />
erzielen.<br />
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Faltwerk<br />
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Faltwerke<br />
Art der Faltung<br />
Prismatisch: parallele Faltung <strong>und</strong> deren Variationen, rechteckige<br />
Scheiben als Gr<strong>und</strong>form, die durch verschiedene zusätzliche Faltungen<br />
variiert werden kann<br />
Pyramidisch: umschließen eine Pyramidenform: Gr<strong>und</strong>fläche ist ein<br />
Vieleck, Seitenflächen bestehen aus Dreiecken, die sich in einem Punkt<br />
treffen<br />
Halbprismatisch: vereinigen Formen aus prismatischen <strong>und</strong><br />
pyramidischen Faltwerken<br />
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Faltwerke<br />
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Faltwerke<br />
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Faltwerke<br />
Ausführungsvarianten<br />
Steg <strong>und</strong> Kastenbauweise Stabwerk<br />
Fachwerk Bogenfachwerk<br />
TWK / V02 / Seite 21<br />
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Faltwerke<br />
Aussteifung gegen kritische Verformung am Außenrand<br />
Randversteifung in Plattenebene<br />
Randträger senkrecht zur Plattenebene<br />
Randträger als horizontale Abstützung<br />
TWK / V02 / Seite 22<br />
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Faltwerke<br />
<strong>Vordimensionierung</strong><br />
Für Kämpfstegplatten, Brettschichtholz oder Furnierplatten mit Querrippen<br />
Für Fachwerk<br />
TWK / V02 / Seite 23<br />
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Faltwerke<br />
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Faltwerke<br />
Unterscheidung nach dem Tragverhalten der Gesamtkonstruktion in<br />
- Balkenartige Faltwerke<br />
- Rahmenartige Faltwerke<br />
- Bogenartige Faltwerke<br />
- Scheibenartige Faltwerke<br />
Im Gegensatz zu den pyramidischen Faltwerken bilden prismatische Faltwerke die<br />
am häufigsten realisierten Strukturen ohne zusätzliche Stützkonstruktion.<br />
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Faltwerk<br />
Die Technik des Origami im <strong>Holzbau</strong><br />
TWK / V02 / Seite 26<br />
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Faltwerke<br />
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Schalen <strong>und</strong> Kuppeln<br />
TWK / V02 / Seite 28<br />
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Schalen <strong>und</strong> Kuppeln<br />
TWK / V02 / Seite 29<br />
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Schalen <strong>und</strong> Kuppeln<br />
Schale: Tragelement bei dem die Dicke (d) wesentlich anderen Abmessungen<br />
Breite (b) <strong>und</strong> Länge (l). Lasten wirken senkrecht <strong>und</strong> parallel<br />
zur Plattenebene.<br />
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Schalen – Einteilung<br />
Tonnenschalen<br />
Konoidschalen<br />
HyPar-Schalen<br />
(Hyperbolisches Paraboloid)<br />
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Schalen<br />
Zollinger Bauweise<br />
Spannweiten von 10 - 30 m.<br />
Das optimale Verhältnis von Länge<br />
zu Breite ist 1:1.<br />
L / B = 1<br />
Die Lamellen haben eine Stärke von<br />
30 - 50 mm <strong>und</strong> eine Höhe von 20 -<br />
30 cm.<br />
Bei längeren Bauwerken müssen<br />
Zwischenbögen eingesetzt werden.<br />
TWK / V02 / Seite 32<br />
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Schalen<br />
Beispiel Zollinger Bauweise<br />
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B<br />
L<br />
TWK / V02 / Seite 33
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Tonnenschalen<br />
<strong>Vordimensionierung</strong><br />
Lange Tonnenschale<br />
Kurze Tonnenschale<br />
TWK / V02 / Seite 34<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Schalen<br />
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Kuppeln<br />
<strong>Vordimensionierung</strong><br />
Bogenkuppel Rahmenkuppel<br />
Rippenkuppel Stabwerkskuppel<br />
Rippenschalenkuppel<br />
TWK / V02 / Seite 36<br />
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Kuppel<br />
TWK / V02 / Seite 37<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 19
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Kuppel<br />
Lastabtragung eines Kuppelnetzwerkes<br />
TWK / V02 / Seite 38<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Kuppelnetzwerk<br />
Gleichlast<br />
Multihalle Mannheim<br />
TWK / V02 / Seite 39<br />
28.11.2010<br />
Vorlesung Entwerfen im Ingenieurholzbau<br />
Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 20<br />
nur N
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Kuppelnetzwerk<br />
Verformungsverhalten <strong>und</strong> maßgebender Lastfall<br />
Unverformt<br />
Eigengewicht + Schneelast<br />
Eigengewicht + Schneelast + Wind<br />
TWK / V02 / Seite 40<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Kuppelnetzwerk<br />
Herstellung der Biegesteifigkeit<br />
- über ein mehrlagiges Lattenrost<br />
- diagonal gespannte Zugseile<br />
Haupttragwerk: gekrümmtes<br />
Holzleistengitter<br />
Lattenquerschnitt: 5/5 cm<br />
TWK / V02 / Seite 41<br />
28.11.2010<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 21
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion<br />
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
HyPar-Schalen<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
HyPar-Schalen<br />
<strong>Vordimensionierung</strong><br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 22
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Sattelschale<br />
Expo-Dach, Hannover<br />
Membrane<br />
biegesteifes<br />
Rost<br />
TWK / V02 / Seite 44<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Hängeschalen<br />
Membran: Tragelement bei dem die Dicke (d) wesentlich kleiner ist als die<br />
beiden anderen Abmessungen Breite (b) <strong>und</strong> Länge (l). Die Lasten<br />
wirken senkrecht zur Membranebene.<br />
Eine Membran kann nur Zugkräfte aufnehmen.<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 23
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<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Hängeschalen<br />
TWK / V02 / Seite 46<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Holzbau</strong> <strong>und</strong> Baukonstruktion Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder Entwerfen im <strong>Holzbau</strong> V01 – Einführung<br />
Hängeschalen<br />
Solebad, Bad Dürrheim<br />
Die hängende Schale kann mit 1% der<br />
freien Stützweite <strong>für</strong> die Rippe gerechnet<br />
werden.<br />
Die Schale selbst besteht aus 2-3<br />
Brettlagen, die im Idealfall miteinander<br />
gekreuzt sind.<br />
Durch die Schale können Zug- <strong>und</strong><br />
Scherkräfte flächig abgetragen werden.<br />
28.11.2010<br />
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Einleitung; Entwerfen im Ingenieurholzbau 24
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