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Konische Stäbe mit I-Querschnitt werden als Kragträger und in Rahmentragwerken des Hallenbaus als Riegel und Stiele eingesetzt. Zur Bestimmung von Einzelverformungen solcher Tragglieder (auch bei statisch unbestimmten Tragwerken) werden die bei Anwendung des Prinzips der virtuellen Kräfte benötigten "Arbeitsintegrale" mittels exakter Integration und für übliche Momentenflächen mitgeteilt. Die Berechnungsmethode wird angewendet auf zwei praktische Beispiele.

Systeme mit variabler Struktur gehören zum Problemkreis der nichtglatten Dynamik. Wegen ihrer strengen Nichtlinearität sind spezielle Lösungsmethoden erforderlich. Zwei Aufgabenstellungen werden betrachtet, die eine Analogie zu bekannten statischen Stabilitätsproblemen besitzen. Dies sind ein kinetisches Durchschlagproblem und ein kinetisches Verzweigungsproblem.

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Ausgehend von der Differentialgleichung und den Randbedingungen der St.-Venantschen Torsionstheorie wird eine Finite-Element-Formulierung zur Ermittlung der Verwölbungen beliebiger Querschnitte beschrieben. Hierbei werden keine vereinfachende Annahmen hinsichtlich Querschnittsgeometrie sowie Verlauf der Verwölbungen getroffen. Auf dieser Basis werden die Torsionskennwerte der gängigen Walzprofile bestimmt. Die gewonnenen Ergebnisse werden den DIN-Tafelwerten gegenübergestellt, welche auf den Berechnungen von Bornscheuer, beruhen. Die Unterschiede werden diskutiert.

Mit Hilfe der Übertragungsbeziehung wird das Tragverhalten eines Stabes oder Stababschnittes mit linear veränderlicher Höhe unter Berücksichtigung der M-, Q- und N-Verformungen beschrieben. Es wird gezeigt, daß das Moment M neben der Verkrümmung auch eine Schubverzerrung und die Querkraft Q neben der Schubverzerrung auch eine Verkrümmung des Stabelements hervorruft. Die praktische Anwendung wird anhand von zwei Beispielen erläutert. Außer der Übertragungsbeziehung, die Basis des Reduktionsverfahrens ist, werden auch die für das Kraftgrößen- und Verschiebungsgrößenverfahren sowie für das Prinzip der virtuellen Kräfte erforderlichen Stabformeln mitgeteilt.

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Statt einer Änderungsausgabe der Stahlbaugrundnorm DIN 18800 Teil 1 wurde die Norm mit Bestimmungen in der dritten Auflage der Anpassungsrichtlinie Stahlbau in vier bemerkenswerten Punkten geändert, über deren Hintergründe berichtet wird.

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In der vorliegenden Arbeit wird über die Durchführung einer umfangreichen Versuchsreihe berichtet, bei der unter Verwendung einer neuartigen Versuchstechnik das Beulverhalten punktgestützter Zylinderschalen mit Endringsteifen untersucht wurde. Die gefundenen Versuchsdaten ermöglichen die Verifikation eines Nachweiskonzeptes, bei dem der Ort des zu führenden Stabilitätsnachweises durch einen fiktiven Lastausbreitungswinkel und den Horizont der einfallenden Beulen definiert wird. Es zeigt sich, daß bei Kenntnis des Lastausbreitungswinkels und des Beulhorizontes sowie nach Einführung eines einfachen Korrekturfaktors das in DIN 18800 Teil 4 beschriebene Nachweisverfahren auch für punktgestützte Zylinderschalen verwendbar ist.

Innerhalb der Nutzungsdauer vollwandiger stählerner Straßenbrücken sind zwei Probleme zu beachten, die sich auf das Verhalten der Stegbleche beziehen: das Plattenbeulen und das Stegatmen. Dieses kann bei wiederholter Belastung zur Ermüdung führen. Ständige Lasten, Verkehrslasten und Verkehrsvolumen haben sich in der Vergangenheit erhöht, die Widerstände infolge von Korrosion und von Gebrauchseinflüssen vermindert. Daher können Beulsicherheiten auf nicht mehr tolerierbare Werte absinken. Die Arbeit beschränkt sich auf die Stegbleche von Plattenbalken- und Kastenträgerbrücken und auf die Frage, wann und wie eine Ertüchtigung vorzunehmen ist. Exemplarisch wird ein Stützenbereich der Sinnbrücke im Zuge der A7 untersucht, Sanierungsmaßnahmen zur Erhöhung der Sicherheiten werden besprochen. Das Stegatmen wird in einer späteren Arbeit behandelt.

Die Arbeit erörtert einige Ergebnisse der Stabilitätsberechnung mit der Methode der Finiten Elemente für eine Straßenbogenbrücke im Nielsen-System mit einer Spannweite von 171 m; als Parameter wurde der Typ des Windverbandes zwischen den beiden Bögen gewählt. Die analysierte Tragstuktur ist die Strombrücke über den Donau-Schwarzmeer-Kanal bei Cernavoda, die eine Gesamtlänge von L = 526,83 m hat. Die orthotrope Fahrbahntafel ist mit Hilfe von geneigten sich kreuzenden Hängern an die beiden Bögen aufgehängt. Die Arbeit beschreibt sowohl den Einfluß der Geometrie, Steifigkeit und der Art der Querverbände zwischen den beiden Bögen als auch den der geometrischen Imperfektionen auf die Gesamtstabilität der Tragstruktur.

Um die Lebensdauer eines Fachwerkträgers voraussagen zu können, ist es unbedingt erforderlich, die genaue Lastverteilung in der Konstruktion zu kennen. Zur Anwendung des Spitzenspannungskonzeptes (Hot Spot Stress Konzept), stellt diese Arbeit Formeln für Spannungskonzentrationsfaktoren bei ebenen und räumlichen K-Knoten mit Spalt aus Rechteckhohlprofilen (RHS) vor. Beide Formelsätze gelten sowohl für Beanspruchungen aus Normalkräften als auch aus sekundären Biegemomenten in den Streben. Obwohl K-Knoten in Fachwerken aus Hohlprofilen vorwiegend axial belastet werden, dürfen bei Ermüdungsbeanspruchung die sekundären Biegemomente nicht vernachlässigt werden. Im Gegensatz zu vorwiegend ruhender Belastung, bei der es bei hohen Belastungen zu Lastumlagerungen kommt, können diese Biegemomente einen erheblichen Einfluß auf die Lebensdauer eines K-Knotens haben. Zur Zeit steht jedoch keine genauere Methode zur Bestimmung dieser Momente zur Verfügung. Abgesehen von der aufwendigen Modellierung des Problems nach der Methode der Finiten Elemente, besteht heute die übliche Vorgehensweise darin, diese Momente abzuschätzen. Dies kann mit Hilfe von Beiwerten geschehen, wie sie in Tabellen im Eurocode 3 angegeben sind. Diese Arbeit stellt einen neuen alternativen Ansatz zur Berechnung dieser Momente unter Anwendung eines Fachwerkprogramms vor.

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Es wird die Technologie der Mischbauweise erläutert, und die Vorteile werden beschrieben. Besonders wichtig bei der Mischbauweise sind die Berechnungen für die Verbindungen der Bauelemente und Befestigungen der Ausbauelemente an der Struktur. Hier werden für die Verbindungs- und Befestigungsberechnung wirklichkeitsnahe nichtlineare Berechnungsmethoden angewandt, die durch Versuchsreihen unterstützt werden. Auch die Systeme werden dann wirklichkeitsnah nichtlinear berechnet. Viele Anwendungsbeispiele im Hoch- und Brückenbau sind in den letzten Jahren zu beobachten.

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Als Ergänzung des unter [1] beschriebenen Rechenverfahrens wird in dem nachfolgenden Aufsatz die Erweiterung des Verfahrens auf nichtkonservative Systeme sowie räumliche Stabwerke aufgezeigt. Während man bei ebenen Stabwerken die Beiwerte der Verformungsmatrix in einem globalen Koordinatensystem ermittelt, sind, bei der Anwendung der Analogie "Eigenwertberechnung für n-läufige Biegedrehmassenschwinger an Stelle der Eigenwertermittlung im Knickfall", die Beiwerte der Verformungsmatrix in den jeweils lokalen Stabelement-Koordinatensystemen zu bestimmen. Die weitere Berechnung erfolgt wie in [1] beschrieben. In Tabelle 1 sind insbesondere die Knicklastbeiwerte für verschiedene Parabelbögenverhältnisse f/L in Abhängigkeit von der Biege/Torsionssteifigkeit angegeben.

Nach Beschreibung der Geometrie von plattenförmigen Raumfachwerken mit quadratischen Rastern im Ober- und Untergurt wird der Einfluß folgender Parameter auf das Tragverhalten untersucht: Bauhöhe, m, n-Werte der Maschen in Obergurtebene, Seitenverhältnis b/a = n/m der Platte, Auflagerungsbedingungen, Stabquerschnitte, Belastung, Optimierung der Maschenzahlen. Aufgrund dieser Studien werden die für den Entwurf brauchbaren Koeffizienten dieses Tragstrukturtyps angegeben.

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Anschlüsse von Diagonalstäben aus Doppel-T-Profilen in Fachwerken können durch das Einstecken und Verschweißen in einer Aussparung im Knotenblech sehr wirtschaftlich hergestellt werden. Durch die Aussparung im Knotenblech entstehen dort und in der Flankenkehlnaht zwischen Knotenblech und Diagonale zusätzlich zu der Schubbeanspruchung Querzugkräfte, die die Beanspuchbarkeit des Anschlusses vermindern. Aufbauend auf einer Sichtung des Schrifttums und Untersuchungen mit der Methode der Finiten Elemente werden Berechungsmodelle zur rechnerischen Erfassung der möglichen Versagenszustände entwickelt. Durch eine Parameterstudie und Versuche werden die Ergebnisse der Berechnungsmodelle verifiziert.

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