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Über die 4000-t-Wolke, die außergewöhnlichen Dachkonstruktion der BMW-Welt, dem neuen High-Tech und Auslieferungscenter für die Nobelkarossen von BMW, wurde schon des öfteren berichtet.
So wurde in der Juli-Ausgabe 2005 der Zeitschrift Stahlbau ausführlich über die schwebende Stahlkonstruktion des Regeldaches und über den Doppelkegel referiert.
Der nun folgende Artikel soll auf das Kernstück der wenigen aussteifenden Elemente, die zentrale Kundenlounge, eingehen. Wir erinnern, die rund 25000 m2 nahezu freitragende Dachkonstruktion der BMW-Welt wird über drei Kerne (Bild 1) ausgesteift, den Doppelkegel, als integraler Bestandteil der Stahlkonstruktion, dem Gastrokern, einer vorgespannten Stahlbetonkonstruktion und der Kundenlounge, einer räumlich tragenden Stahlskelettverbundkonstruktion.

Der Beitrag befaßt sich mit den Möglichkeiten der Zuverlässigkeitsbeurteilung von Stahlrahmen unter Anwendung der Simulation-Based Reliability Assessment-Methode (SBRA). Die ständige Verbesserung der Computertechnik macht es möglich, das Potential der SBRA-Methode nicht nur für die Analyse einfacher Tragwerke und ihrer Komponenten, sondern auch für die Beurteilung von komplizierten, statisch unbestimmten Konstruktionen, wie z. B. Stahlrahmen, anzuwenden.
In diesem Zusammenhang wird ein möglicher Übergang von der traditionellen und in den derzeitigen Normen angewendeten Beurteilung der Knickstabilität von Stahlrahmen (die auf der Bestimmung von Knicklängen und Knickzahlen beruht) zu der auf der SBRA-Methode und der Analyse nach Theorie II. Ordnung gegründete Festigkeitsauffassung über Stabilität, vorgestellt.

Die neu erschienenen Normen EN 10210-2:2006 und EN 10219-2:2006 enthalten für die rechteckigen Hohlprofile das Torsionsträgheitsmoment und das Torsionswiderstandsmoment, welche zur Berechnung der Verformungen und Spannungen aus der primären Torsion (St. Venant-Torsion) benötigt werden und ausreichend sind. Im vorliegenden Beitrag werden darüber hinaus jene weiteren Querschnittswerte angegeben, die zur Berechnung der Wölbnormal- und Wölbschubspannungen aus der sekundären Torsion erforderlich sind. Diese Spannungen sind nicht vernachlässigbar, treten aber im wesentlichen nur an bestimmten Störstellen auf. Wie stets bei geschlossenen Querschnitten, müssen die sekundären Schubverformungen berücksichtigt werden.

Regen-Wind-induzierte Schwingungen (RWIS) können bei gleichzeitigem Auftreten von Regen und Wind entstehen. Betroffen sind vor allem geneigte Seile von Schrägseilbrücken, geneigte Hänger von Bogenbrücken oder die Pardunen abgespannter Maste. Auf der Oberfläche dieser Bauteile läuft das Regenwasser, bedingt durch Schwerkraft und Wind, in Form kleiner Rinnsale herunter. Diese Rinnsale stören die Umströmung des in trockenem Zustand zylindrischen Querschnitts und verursachen eine veränderte, unsymmetrische Winddruckverteilung, die zu periodischen, schwingungsanregenden Kräften führt. Durch die Bewegung des Seils und durch die Windkräfte ist die Lage der Rinnsale auf der Seiloberfläche aber auch selbst periodisch veränderlich. Diese Konstellation kann zu aeroelastischer Anregung mit großen Schwingungsamplituden führen. RWIS können die Lebensdauer der betroffenen Bauwerke erheblich herabsetzen, da die Einsetzgeschwindigkeiten für RWIS deutlich unterhalb der Bemessungswindgeschwindigkeit liegen und somit eine relativ große Eintretenswahrscheinlichkeit haben. Im vorliegenden Report werden die bisherigen Erkenntnisse zu RWIS zusammengetragen und kommentiert.

Im vorliegenden Beitrag wird eine Methodik zur Brandbemessung von Metallkonstruktionen unter Temperatureinwirkung vorgeschlagen, die zeitabhängige Effekte berücksichtigt und gleichzeitig ermöglicht, einen Einfluß der Erwärmungsgeschwindigkeit auf den Tragfähigkeitverlust der Konstruktion zu berücksichtigen. Eine Aufklärung über zeitabhängige Effekte ist unabdingbar, wenn eine Bemessung unter Berücksichtigung von Brandtemperaturanstiegskurven notwendig ist. Solche Differenzierungen wurden international im Eurocode 1 festgelegt, aber sie werden wegen fehlender Methodik zum Tragfähigkeitsnachweis bisher nicht bei der Bemessung von Metallkonstruktionen im Brandfall angewandt. Die Brandbemessung müßte auf einer begründeten Wahl einer konkreten Temperatur-Zeit-Kurve, die mehr oder weniger intensiven Brand beschreibt, und auf konsequent durchgeführten Berechnungen zum Tragfähigkeitsnachweis beruhen, die es ermöglichen den Einfluß der Erwärmungsgeschwindigkeit auf das Verhalten der Konstruktion zu berücksichtigen.

Der Beitrag behandelt den Einfluß der Geometrie eines Stahlträgerquerschnitts auf sein Grenzbiegemoment. Dabei wird eine vereinfachte Lösung unter Berücksichtigung des Einflusses des Biegedrillknickens und des lokalen Knickens angewendet. Untersucht wurden bisymmetrische frei gelagerte Träger, die an ihren Enden mit Momenten und mit verteilten oder einzelnen Lasten beansprucht wurden. Die Kräfte wurden in den Querschnitts-Schwerpunkten eingebracht.
Geprüft wurde der Einfluß des globalen und lokalen Knickens von Trägern sowie des interaktiven globalen und lokalen Knickens der Flansche hinsichtlich der Grenzbiegemomente bisymmetrischer warmgewalzter Träger oder aus Stegblechteilen zusammengesetzten Trägern. Unter Berücksichtigung der Abminderungsfaktoren für globales und lokales Knicken wurden auch die Auswirkungen veränderter Breite und Dicke des beanspruchten Flansches auf das Grenzbiegemoment des Trägers beurteilt. Weiterhin wurden die effektivsten Flanschbreiten und -dicken hinsichtlich optimaler Nutzung ermittelt. Die Ergebnisse angenäherter Verfahren werden im Aufsatz mit den gemäß Eurocode 3 berechneten verglichen.
Ziel des Aufsatzes ist es, den Einfluß der Trägergeometrie und der Belastungsart auf sein Grenzbiegemoment darzustellen und unter Berücksichtigung des globalen und lokalen Knickens zu beurteilen. Dazu werden die Näherungslösungen und Formeln aus dem Eurocode 3 sowie aus der Norm PN-90/B-03200 genutzt.

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Im konstruktiven Ingenieurbau wie auch im Stahlwohnungsbau gibt es ein gesteigertes architektonisches Interesse, die tragenden Stützen außerhalb der Gebäudehülle anzuordnen. Um die Bildung von Wärmebrücken zwischen außen liegender Stütze und innen verlaufendem Riegel zu vermeiden, kann die Stirnplattenverbindung dieser beiden Bauteile mittels einer Zwischenplatte aus glasfaserverstärktem Kunst-stoff thermisch getrennt werden. Auf der Basis des bisherigen Kenntnisstandes wurden Untersuchungen an geschraubten, biegesteifen und mit einer thermischen Trennschicht versehenen Stirnplattenstößen durchgeführt, welche eine praxisnahe Betrachtung des Trag- und Verformungsverhaltens thermisch getrennter biegesteifer Stirnplattenstöße ermöglichten.

Das Antwortverhalten von Stahl-Beton-Verbundkonstruktionen auf eine Explosion ist erst wenig untersucht, die Thematik jedoch hochaktu-ell. Ausgehend von neuen vorliegenden Erkenntnissen aus der Materialforschung werden ein- und mehrzellige Stahl- und Verbundstützen der Druckwellenbeanspruchung durch eine Autobombenexplosion ausgesetzt. Der unterschiedliche Lastabtrag und das Widerstandsvermögen von Verbund- und Stahlquerschnitten werden nachgewiesen. Bei der Su-che nach einem explosionsresistenten Stützentyp wird das Augenmerk auf die Querschnittsform der Stütze gerichtet, die den lokalen Last-eintrag beeinflußt. In der Studie werden die beobachteten Versagensmechanismen der verschiedenen Stützentypen aufgezeigt und die Wi-derstandskraft der einzelnen Querschnittstypen verglichen. Für die Untersuchungen wurde die Simulations- Software MSC.Dytran der MSC Software der Corporation Inc. angewendet

In beidseitig eingespannten kurzen Stahlstützen unter Querkrafteinwirkung entsteht gewöhnlich eher Schubfließen als Biegefließen. Im Beitrag werden Ergebnisse experimenteller und analytischer Untersuchungen zum Schubversagen beidseitig eingespannter kurzer Stahlstützen vorgestellt. Im Versuchsprogramm wurden unterschiedliche Schlankheitswerte für die Elemente Flansch und Steg des doppelsymmetrischen I-förmigen Stützenquerschnittes betrachtet. Es konnte ein eindeutiger Grenzschubschlankheitsgrad zwischen Schubfließen kürzerer Stahlstützen und Biegefließen längerer Stahlstützen bestimmt werden. In den Stützlängen dazwischen gibt es grundsätzlich große Unterschiede im Verhalten. Der Grenzschubschlankheitsgrad von Stahlprofilen wird hier analytisch hergeleitet und durch Versuch bestätigt.

Innovative dissipative (INERD) Verbindungen für erdbebensichere ausgesteifte Tragwerke aus Stahl werden vorgestellt. Zwischen den Verbandsdiagonalen und den Stützen erfolgte die Verbindung mit Hilfe von Augenstäben und Bolzen. Die Bolzen sind die dissipativen Zonen in diesen Tragwerken, während die anderen Tragwerksteile gegen inelastische Verformungen und Instabilitäten geschützt sind. Das Verhalten der Verbindungen unter monotoner und zyklischer Beanspruchung wurde durch experimentelle und theoretische Untersuchungen studiert. Einfache Regeln zur Bemessung der Verbindung und der angrenzenden Teile werden vorgestellt.

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Die Tragfähigkeit von Kranbahnträgern wird z. Z. vorwiegend unter Verwendung des Nachweisverfahrens Elastisch - Elastisch überprüft, da u. a. örtliche Spannungen Sigma_z infolge Radlasteinleitungen sowie zweiachsige Biegung mit planmäßiger Torsion zu berücksichtigen sind. Mit den bisherigen Interaktionsbeziehungen für die Nachweismethode Elastisch - Plastisch ist dies nur begrenzt oder gar nicht möglich. Der Beitrag zeigt jedoch, daß gerade bei Trägern mit leichtem Kranbetrieb erhebliche plastische Tragreserven genutzt werden können. Hierzu wird das Teilschnittgrößenverfahren (TSV) verwendet und um zusätzliche Anteile zur Berücksichtigung von Spannungen Sigma_z infolge der örtlichen Radlasteinleitung erweitert.

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