Stahlbeton. Berechnung eines Balkens, eine Platte und eine Stütze PDF

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Bericht für Projekt Bauwesen 2...

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BIBA 360-17: Projekt Bauwesen Il Thema: Entwurf und Berechnung einer Stahlbetonunterzugsdecke

Erstellt von: Mustername Betreuer/-in:

Datum: SoSe 29.09.2020

HTWSaar – Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen

Projekt Bauwesen2: Berechnung von Stahlbetontragwerken

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx

Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung und Ziel ......................................................................................................... 3 2

Konstruktion des Bürogebäudes............................................................................................. 5

3 Grundlagen der Berechnung...................................................................................................... 5 3.1 Wahl der Betongüte .......................................................................................................... 5 3.2 Tragwerksentwurf und Vorbemessung.............................................................................. 6 4 Berechnung der Deckenposition D3 ........................................................................................ 10 5 Berechnung des Unterzugs 105 .............................................................................................. 15 6

Berechnung der Stutze 101.................................................................................................. 29

7 Zusammenfassung und Fazit................................................................................................... 30 8 Literaturverzeichnis ................................................................................................................. 32

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PDF Extra Datei (nicht zusammengefügt) Testat Positionsplan Schnitte

10 PDF Extra Datei (nicht zusammengefügt) Anhang: Pläne und EDV

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Projekt Bauwesen2: Berechnung von Stahlbetontragwerken Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx

1 Aufgabenstellung und Ziel

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx Die Aufgabe umfasst den Entwurf eines mehrgeschoßiges Gebäude und die Berechnung von Bauteilen nach Auswahl des Prüfers. Das Gebäude wurde zwischen zwei Bestandgebäuden eingebaut, wobei der Entwurfsgebäude zu dem Bestandgebäude A anliegt. Das Tragwerk beträgt 1056 m² und hat L-Form im Grundriss. Das Gebäude muss tragfähig sein, angreifende Lasten aufnehmen Ziel der Studienarbeit im 4. Semester ist die Berechnung von den einfachen vertikalen und horizontalen Tragwerken, sowie die Durchführung eine erforderliche Bemessung. Die statische Systeme per Hand ausrechen oder mit einem EDV Stabprogramm umgehen zu können. Die endgültige Bemessung kann erst nach Abschluss sämtlicher Planungsstadien erfolgen, da erst zu diesem Zeitpunkt alle notwendigen Parameter feststehen. Basierend auf nachbarlichen Bestandsgebäude werden die Raster mit angegebenen Spannweiten festgelegt. Hier ist 6m für die Decken und 8m für die Unterzüge, nebenbei ist ein Kragarm von 2 m an dem Bestandsgebäude vorgeplant. Der L-förmige Grundriss ist bei der Überschlagsrechnung entstanden. Es werden die Stützen und Unterzüge eingebaut und schließlich werden die Positionierungen angedeutet.

2 Konstruktion des Bürogebäudes Bei der Entwurf eines Stahlbetontragwerkes werden relativ breite Spannweiten vorgenommen. Das Gebäude dient für unterschiedliche Nutzungskategorien, aber für die Berechnung den Tragwerken spielt es große Rolle. Deshalb wurde vorgenommen, das Gebäude als Kategorie Bürogebäude festzulegen. Der Neubau besteht aus klassischen Tragelementen: Decken, Stützen und Unterzügen, die in der genauere Berechnung weiterbetrachtet werden. Für die Konstruktion von Stahlbeton-Tragwerken schreibt die Normung Regeln hinsichtlich der Bewehrung vor, wobei eine Untergliederung der Bauteile in Balken, Vollplatten, Flachdecken, Stützen, Wände, wandartige Träger und Gründungen vorgenommen wird. Die jeweiligen Konstruktionsregeln beschreiben z. B. genau die maximalen Größen der Bauteile, die notwendigen Bewehrungen in Abhängigkeit von der Lage im Bauteil, die Verbindung der Bewehrungen über Bügelschlösser und Winkelhaken sowie die Abstände der Bewehrungsstäbe und Matten im Bauteil.

3 Grundlagen der Berechnung In der Stahlbetonskelettbauweise besteht die tragende Konstruktion aus Stützen, Unterzügen und Deckenplatten. Die vertikale Lastabtragung erfolgt im Massivbauweise durch Stützen. Diese nehmen die Lasten aus den Deckenplatten und Unterzügen auf und leiten sie in die Fundamente ab. Man unterscheidet sichtbare und nicht sichtbare Skelette. Die Bauteile können in Ortbeton erstellt oder vorgefertigt werden. Die Berechnung erfolgt nach der Reihenfolge von Lastabtragung: Decke, Unterzug und Stütze. Nach jeder Bemessung wird ein Querschnitt mit entsprechende Bewehrung angelegt.

3.1 Wahl der Betongüte An den Planer und Konstrukteur richtet sich DIN EN 1992-1 "Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken“. Hier ist alles geregelt, was für eine eindeutige Leistungsbeschreibung erforderlich ist und dem Transportbetonwerk mitgeteilt werden muss. Bericht-Projekt BW2.docx2

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx Eingabe von Abbildungen über Beschriftung, Im Text kann durch Einfügen von Verweise/Querverweise auf die Abbildung verwiesen werden.

Abbildung 1: 3D-Modell mit Darstellung der Tragstruktur

3.2 Tragwerksentwurf und Vorbemessung In jedem Entwurf wird zunächst eine Raumvorstellung skizziert und verschiedene statische Strukturen ausprobiert, da es keine bestimmte Regel für die Form des Aufbaus gibt. Ein Bauingenieur dagegen muss nach dem Entwurf Statisch-konstruktive Überlegungen machen:

[1]

1. 2. 3. 4.

Modelbildung ( Stat. System) Lastabschätzung Ermittlung der maximalen und minimalen Schnittgrößen Überschlägiges Dimensionieren der Tragelemente und Ihrer Verbindungen an den Stellen den max. Beanspruchungen. 5. Gewährleistung der Gesamtstabilität 6. Überlegungen zur Gebrauchstauglichkeit, Ausführbarkeit, Beständigkeit, Brandschutz und Kosten. In der Studienarbeit werden die erste 4 Punkten für einen einfachen statische System betrachtet. Um schon während des Planungsprozesses eine konkretere Vorstellung über die Maße der vorgesehenen Bauteile zu erhalten, sowie um die grundsätzliche Durchführbarkeit nachzuweisen, werden diese in der Regel vordimensioniert. Dabei werden anhand vereinfachter festgelegter Regeln überschlägige Annahmen über die zu erwartenden Ergebnisse der Dimensionierung getroffen und das weitere Planungsgeschehen verläuft auf Basis dieser Annahmen. Für die einfache Berechnung der Platte ist eine einachsig gespannte Platte vorzunehmen. Die Plattenhöhe ist nach DIN 1045-1 zu berechnen: 𝑙𝑖 25/35 ℎ=

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+ 0,03 = 22 𝑐𝑚

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx Eine klassische Deckenausbau für ein Neugebäude ist unten im Abbildung 2 angenommen. Es müssen auch die Baustoffe ausgelegt werden, sowie ihre Flächenlasten: 1) 2) 3) 4)

Fußbodenbelag – Kunststoff = 0,15 kN/m3 Zementestrich = 0,22 kN/m3 Korkschrotplatte = 0,01 kN/m3 Gipskartonplatte = 0,09 kN/m3 𝑔𝑎𝑢𝑠𝑏𝑎𝑢 ∑ = 0,47 kN/𝑚3

5) Stahlbetonplatte = 25 kN/m

3

Abbildung 2: Darstellung des Ausbau einer Decke: (von oben nach unten) Bodenbelag 2 cm; Zementestrich 6,5 cm; Trittschalldämmung 2 cm; Stahlbetonplatte 22 cm; Putzschicht 1 cm.

Für Stahlbetonunterzüge werden die Spannweiten von 8m angenommen. Laut DIN 1045 Vordimensionierung ist die Höhe des Unterzuges: m Folgend ist die erforderliche Breite zu berechnen: 𝑏

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𝑐𝑚

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx 𝑏

𝑏𝑖𝑠

cm

Abbildung 3: Unterzug Pos 105

Die Stützen ist ein stabförmige Bauteil, die in Längsrichtung durch eine zentrische Druckkraft belastet wird. Bei Rahmentragwerken können die Stützen auch als aussteifende Elemente wirken. Unterschieden wird aus konstruktiver Sicht generell zwischen 2 folgenden Typen: Stützen im unverschieblichen System und Stützen im verschieblichen System. Bei einer einfache Berechnung wird in der Regel eine unverschiebliche Stütze für die Bürogebäuden eingebaut: Knickfall 2

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Name: Mustername Matr.Nummer: xxxxxxx Im Querschnitt bei der Dimensionierung wird vorgenommen h > b. b = die Breite des Unterzuges = 38 cm. Eigengewicht der Decke: 𝑔𝑑𝑒𝑐𝑘𝑒 = 𝑉𝑑𝑒𝑐𝑘𝑒 × 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 0,22 × (8 × 50% × 8 × 60%) × (6 × 50% × 6 × 60%) × 25 = 319,44 𝑘𝑁 Ausbau 𝑔𝑎𝑢𝑠𝑏𝑎𝑢 = 𝑉𝑎𝑢𝑠𝑏𝑎𝑢 × 𝛾𝑎𝑢𝑠𝑏𝑎𝑢 = (0,02 + 0,065 + 0,02) × 8,8 × 6,6 × 0,47 = 2,87 𝑘𝑁 Eigengewicht des Balkens: 𝑔𝑏𝑎𝑙𝑘𝑒𝑛 = 𝑉𝑏𝑎𝑙𝑘𝑒𝑛 × 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 0,5 × 0,38 × (8 × 50% × 8 × 60%) × 25 = 41,8 𝑘𝑁 Nutzlast 𝑞𝑛𝑢𝑡𝑧 = 𝐴𝑑𝑒𝑐𝑘𝑒 × 𝛾𝑏𝑒𝑡𝑛𝑢𝑡𝑧𝑜𝑛 = 8,8 × 6,6 × 2 = 116,16 𝑘𝑁

∑ 𝑔𝑔𝑒𝑠 = 𝑁 = 319,44 + 41,8 + 2,87 = 364,11 𝑘𝑁

Abbildung 4: Stütze. Pos 101 Die Normalkraft, die auf die Stütze drauf Druckt, ergibt sich aus den Flächenbelastung der Decke und des Unterzugs. In der Regel wird ein Innenfeld bei der einachsige Einspannung 50% der Spannweiter aufgeteilt. Die Endfelder dagegen wirken ungleichmäßig auf ein vertikales Tragwerk. Die Stütze in dem Fall nimmt 60 % der Spannweite und die restliche 40% wirken auf die Wand auf.

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4 Berechnung der Deckenposition D3

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5 Berechnung des Unterzugs 105

3. Schnittgrößenermittlung von EDV-Programm Liegen als Anlage zu dem Bericht.

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Abbildung 5: Darstellung den Lastkombinationen

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Abbildung 6: Ansicht der Plattenbalkenbewehrung

6 Berechnung der Stutze 101

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7 Zusammenfassung und Fazit Das Konstruktion aus Stahlbeton lässt sich große Belastungen aufnehmen. Auch Das Bürogebäude könnte zu den anderen Zwecken eignen. Bei der Berechnung von den Schnittgrößen ergeben sich relativ kleinere Werte. Decken und Unterzüge wurden bemessen, sodass die kleinere Flächenbewehrungen berechnet worden.

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8 Literaturverzeichnis [ 1]

Schneider, Bautabellen für Ingenieure, Bundesanzeiger Verlag, 2018 Jahr

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Anhang: Pläne und EDV sind in den Extra Datei

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