Entwicklung einer verfahrbaren Steganlage in Stahlbauweise

Der Kanusportverein Dresden will eine neue Steganlage errichten, die transportabel, demontierbar und behindertengerecht ausgeführt werden soll. Zudem besteht das Erfordernis sog. Drachenboote zu Wasser zu lassen. Hierzu ist ein Entwurf zu erstellen. Davon ausgehend sind die nötigenTragsicherheitsnachweise zu führen sowie die Konstruktion im Detail zu durchbilden.

Leichtbauweise im Messebau – Untersuchungen zur Aluminiumbauweise als Alternative zur konventionellen Stahlbauweise

Ein Tätigkeitsfeld der Firma NIKRO GmbH ist die Planung und Bemessung sowie der Auf- und Abbau von Doppelstock-Messebühnen. Hierbei wird ein eigens erdachtes Rastersystem für den Bau verwendet. Die Einzelteile bestehen aus typischen Stahlprofilen wie IPE-, HEB- oder Hohlkasten-Querschnitten. Verbindungen werden in so gut wie allen Fällen mittels Schrauben realisiert.
Die hohe Tragfähigkeit des Stahles erlaubt, es begehbare Messestände zu bauen, auf denen unter anderem auch Wandaufbauten oder andere Lasten wie z.B. Ausstellungsstücke platziert werden können. Neben den Vorteilen reihen sich allerdings auch Nachteile in die Eigenschaften des Mate-rials ein. Das hohe Gewicht erschwert nicht nur den Transport, Auf- und Abbau, sondern es ent-stehen auch Eigenlasten die die Konstruktion belasten. Des Weiteren stellen Kunden und Messe-besucher einen ästhetischen Anspruch an die Präsentation ihrer Firmen und Produkte, der mit unverkleideten Stahlprofilen nur in wenigen Fällen zu erreichen ist.
Vor dem erläuterten Hintergrund soll im Rahmen der Arbeit untersucht werden, ob die Anwendung der Aluminiumbauweise als Alternative zur konventionellen Stahlbauweise für die erläuterten Zwe-cke geeignet ist. Das Hauptaugenmerk der Untersuchungen soll dabei auf statisch-konstruktive Aspekte gerichtet sein und weniger auf Themenfelder wie Wirtschaftlichkeit oder Ökologie. Die zu untersuchenden Systeme sowie die genauer zu betrachtenden Details sind im Laufe der Arbeit mit den Betreuern abzustimmen.

Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Gitterträgern aus Aluminium im Gerüstbau

Ziel ist es, für unterschiedliche Bauteilausführungen Grenzlasten in Abhängigkeit von der Lagerung zu ermitteln. In diesem Zusammenhang ist zu klären, wie die Verbindung der Stäbe untereinander rechnerisch abzubilden ist (gelenkig/biegesteif). Weiteres Ziel der Arbeit ist die Bereitstellung von Ersatzquerschnittswerten (wie z. B. Grenzbiegemomenten), um eine  vereinfachte Bemessung zu ermöglichen. Die Abbildung der Bauteile soll mit RSTAB erfolgen.

Strukturierte statische Berechnung von Stahlbaukonstruktionen in der Energiewirtschaft

Im Rahmen der Arbeit soll ein vorhandenes VBA-Programm auf EXCEL-Basis im Hinblick auf die Abbildung gewalzter I-Profile erweitert werden. Davon ausgehend sind Interaktionsdiagramme abzuleiten und bestehende Nachweisbedingungen zu verifizieren.

Dokumentationstafel

Bauen im Bestand - Entwurf und Bemessung einer Balkonanlage in Varianten

Wohnhäuser im Bestand sind wegen ihrer attraktiven Lage und soliden bis anspruchsvollen Gestaltung wie auch Ausführung stark nachgefragt. Im Zuge ihrer Erhaltung und Aufwertung werden Wohnbereichsänderungen (Stichwort: Mehrgenerationswohnen) und bauliche Verbesserungsmaßnahmen vorgenommen.
Im Rahmen  der Diplomarbeit sollen für eine vorgestellte Balkonanlage Varianten entworfen, bemessen und alle Details zur Ausführung konstruiert werden. Weiter sind die Varianten im Hinblick auf Vor- und Nachteile zu bewerten.

Untersuchung der plastischen Querschnittstragfähigkeit gewalzter Profile

Im Rahmen der Arbeit sollen Untersuchungen zur plastischen Querschnittstragfähigkeit gewalzter Profile vorgenommen werden und dabei insbesondere auf die nach Eurocode 3 zu berücksichtigenden Schubflächen eingegangen werden. Profile der IPE- und HE-Reihen sind dabei primär zu betrachten. Zur Einführung sind zunächst die in diesem Zusammenhang in jüngerer Vergangenheit erschienenen Fachartikel (z.B. im STAHLBAU) zu sichten und wesentliche Erkenntnisse daraus in der Arbeit darzustellen.
Davon ausgehend sollen eigene Untersuchungen erfolgen, bei denen z.B. ein vorhandenes VBA-Programm auf EXCEL-Basis zur Generierung von Interaktionsdiagrammen nach der Fließzonentheorie verwendet werden kann. Im Rahmen dieser Untersuchungen sollen vor allem für die Interaktionen N-My-Vz sowie N-Mz-Vy Diagramme ermittelt und mit denen bekannter Nachweismethoden verglichen und sofern erforderlich und möglich, Verbesserungen vorgeschlagen werden (z.B. für die vereinfachten Interaktionsgleichungen nach DIN 18800).

Dokumentationstafel

Erstellung einer Typenberechnung für Gitterträger aus Stahl

Ziel ist es, für unterschiedliche Bauteilausführungen Grenzlasten in Abhängigkeit von der Lagerung zu ermitteln. In diesem Zusammenhang ist zu klären, wie die Verbindung der Stäbe untereinander rechnerisch abzubilden ist (gelenkig/biegesteif). Weiteres Ziel der Arbeit ist die Bereitstellung von Ersatzquerschnittswerten (wie z. B. Grenzbiegemomenten), um eine  vereinfachte Bemessung zu ermöglichen. Die Abbildung der Bauteile soll mit RSTAB erfolgen.

Überprüfung der Resttragfähigkeit eines Fachwerkbinderpaares

Die regelmäßige Überwachung und Prüfung von Bauwerken des Hochbaus gewinnt infolge vorangegangener Schadensereignisse immer mehr an Bedeutung. Nach dem Einsturz der Eissporthalle in Bad Reichenhall wurden seitens der obersten Baubehörde und der Industrieverbände Richtlinien und Regelwerke erlassen (z. B. RÜV, VDI 6200). Infolge dessen werden von den Baulastträgern regelmäßige Überwachungen und Prüfungen zur Ermittlung des Bauzustandes veranlasst und durch Bausachverständige der DEKRA Bauwerksprüfungen an Hallenkonstruktionen durchgeführt. In diesem Zusammenhang steht die Aufgabenstellung der Diplomarbeit.

Dokumentationstafel

Auslegung und Bemessung der Tragkonstruktion eines Demonstrators im Zusammenhang zum Forschungsprojekt MoLA

Ein wichtiges Teilziel des Forschungsprojektes MoLA ist die Entwicklung mobiler Leichtbau-Architekturen. An der HTW Dresden wurden in diesem Zusammenhang Tragwerksentwürfe zur Ausbildung mobiler Leichtbauhallen in Aluminiumbauweise mit bogenförmigen Rahmenstrukturen entwickelt und deren Anwendbarkeit für unterschiedliche Anordnung und Zwecke untersucht.
Zur Sichtbarmachung der Forschungsergebnisse sollen die o.g. Bogenstrukturen nun in einem 1:1-Demonstrator umgesetzt und im Rahmen der Masterarbeit hierzu die notwendigen Bemessungen für unterschiedliche Auslegungsvarianten vorgenommen werden. Dabei sind zum einen drei konkrete Entwürfe zu berücksichtigen als auch andere mögliche Aufstellvarianten zu entwickeln. Die erforderlichen Tragsicherheitsnachweise sind für die wesentlichen Bauteile zu führen und zu erläutern. Für die dünnwandigen Aluminiumbauteile ist dabei insbesondere auf die Berücksichtigung des Beuleinflusses einzugehen. Weiter sind im Rahmen der Arbeit Möglichkeiten zur Verankerungsfreiheit der Konstruktion aufzuzeigen und genauer zu untersuchen.

Dokumentationstafel

Beitrag zur Entwicklung mobiler Leichtbauhallen in Aluminiumbauweise

Im Rahmen des Forschungsprojektes MoLA ist es das Ziel, neue mobile Leichtbau-Architekturen zu entwickeln. In diesem Zusammenhang existieren bereits erste Tragwerksentwürfe und Untersuchungen zur Ausbildung mobiler Leichtbauhallen in Aluminiumbauweise, die von einer bogenförmigen Rahmenbauweise ausgehen. Durch unterschiedliche Anordnung der Bauteile soll ermöglicht werden, Konstruktionen für unterschiedliche Zwecke zu errichten. Aufgabe der Diplomarbeit ist es, einige dieser Varianten zu untersuchen und die erforderlichen Tragsicherheitsnachweise zu führen. Zu nennen sind vor allem die Varianten „Tribünenüberdachung“ und „Rundhalle“, die durch Stellung von Halbrahmen in Bogenform realisiert werden sollen. Alle Angaben zu den Abmessungen, der Profilwahl und sonstige Details sind mit den Betreuern im Laufe der Arbeit abzustimmen.

Dokumentationstafel

Beitrag zur Entwicklung mobiler Leichtbauhallen in Aluminiumbauweise

Im Rahmen des Forschungsprojektes MoLA ist es das Ziel, neue mobile Leichtbau-Architekturen zu entwickeln. In diesem Zusammenhang existieren bereits erste Tragwerksentwürfe und Untersuchungen zur Ausbildung mobiler Leichtbauhallen in Aluminiumbauweise, die von einer bogenförmigen Rahmenbauweise ausgehen. Durch unterschiedliche Anordnung der Bauteile soll ermöglicht werden, Konstruktionen für unterschiedliche Zwecke zu errichten. Aufgabe der Diplomarbeit ist es, einige dieser Varianten zu untersuchen und die erforderlichen Tragsicherheitsnachweise zu führen. Zu nennen sind vor allem die Varianten „Tribünenüberdachung“ und „Rundhalle“, die durch Stellung von Halbrahmen in Bogenform realisiert werden sollen. Alle Angaben zu den Abmessungen, der Profilwahl und sonstige Details sind mit den Betreuern im Laufe der Arbeit abzustimmen.

Dokumentationstafel

Wirtschaftliche Bemessung von Fachwerkträgern

Bei der Bemessung von Fachwerkträgern sind häufig die Stabilitätsnachweise der druckbeanspruchten Bauteile von entscheidender Bedeutung für ihre Dimensionierung. Für die Stabilitätsnachweise selber sind Annahmen zur Lagerung der Stabenden zu treffen, die von unterschiedlichen Faktoren abhängig sind, z. B. der Art der Dachverbandsausbildung. Im Rahmen der Arbeit sollen mit Hilfe von Serienrechnungen die Tragfähigkeiten von Fachwerkträgern in Abhängigkeit unterschiedlicher Ansätze ermittelt bzw. die Konstruktionen der Träger optimiert werden.

Überprüfung der Vorkrümmungsansätze für Biegeknicknachweise nach Eurocode 3 - Stäbe mit Druck und Biegung

Im Eurocode 3 gibt es deutlich veränderte und alternative Vorgaben zur Größe der Stabvorkrümmungen für den Biegeknicknachweis mit Hilfe des Ersatzimperfektionsverfahrens.
Im Rahmen der Arbeit sollen Grenzlastberechnungen unter Ansatz unterschiedlicher Vorkrümmungsvorgaben sowie unterschiedlicher Nachweise zur Querschnittstragfähigkeit durchgeführt werden. Anschließend sind diese Werte miteinander sowie mit Ergebnissen aus Traglastberechnungen zu vergleichen und zu bewerten.

Wiederherstellung des Kirchturms der Lukaskirche Dresden

Im Rahmen der Diplomarbeit ist für die geplante Wiederherstellung des Kirchturms der Lukaskirche in Dresden eine Untersuchung zur statischen Realisierbarkeit dieses Vorhabens durchzuführen. Dabei untergliedert sich die Untersuchung in einen Stahlbau- sowie einen Mauerwerksanteil.

Dokumentationstafel

Statische Analyse von Aluminium-Leichtbauhallen nach aktueller Normung

Die Fa. Eschenbach Zeltbau GmbH hat in ihrem Programm Aluminium-Leichtbauhallen zur Nutzung als fliegende oder ortsfeste Bauten. Da sich in den vergangenen Jahren sowohl die Lastannahmen als auch die Bemessungsnormen stark verändert haben (Einführung Eurocode) ist es notwendig, die Trag- und Standsicherheit dieser Hallen zu analysieren und neu zu bewerten. Dies soll im Rahmen der Diplomarbeit für unterschiedliche Hallentypen und Ausführungsformen erfolgen.

Dokumentationstafel

Statische Analyse von Aluminium-Leichtbauhallen nach aktueller Normung

Die Fa. Eschenbach Zeltbau GmbH hat in ihrem Programm Aluminium-Leichtbauhallen zur Nutzung als fliegende oder ortsfeste Bauten. Da sich in den vergangenen Jahren sowohl die Lastannahmen als auch die Bemessungsnormen stark verändert haben (Einführung Eurocode), ist es notwendig, die Trag- und Standsicherheit dieser Hallen zu analysieren und neu zu bewerten. Dies soll im Rahmen der Diplomarbeit für unterschiedliche Hallentypen und Ausführungsformen erfolgen.

Dokumentationstafel

Stahlhallen zur Nutzung als fliegende oder ortsfeste Bauten – Beitrag zur Entwicklung wirtschaftlicher Systemhallen

Die Fa. Eschenbach Zeltbau GmbH hat in ihrem Programm Stahlhallen zur Nutzung als fliegende oder ortsfeste Bauten. Aufgrund hoher Nachfrage und der Tatsache, dass sich in den vergangenen Jahren sowohl die Lastannahmen als auch die Bemessungsnormen stark verändert haben (Einführung Eurocode), ist es erforderlich, eine neue Serie von Systemhallen zu entwickeln.

Bemessungshilfen im Stahlhallenbau

Im Rahmen der Arbeit sollen zum einen bereits existierende Hilfen zur Bemessung bzw. Vorbemessung von Stahlhallen zusammengetragen werden, zum anderen sind eigene Untersuchungen zur Bereitstellung sinnvoller fehlender Hilfen durchzuführen um diese bereitzustellen.

Modulare Strukturen für Photovoltaikcarports aus dem Werkstoff Stahl

Im Kontext einer Ausweitung der Elektromobilität ist die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien am Ort des Bedarfs ein zukunftweisendes Thema. Aufgrund der unmittelbaren Nähe bieten sich hier Carportstrukturen als Trägersystem für Photovoltaik an. Um ökonomisch wettbewerbsfähig zu elektrischem Strom aus dem Netz aus fossiler Erzeugung zu bleiben, müssen diese Carportstrukturen in der Konstruktion oberhalb des Bodens als auch in der Gründung hinsichtlich Materialeinsatz und Montageaufwand optimiert werden. Ziel der Diplomarbeit ist es, verschiedene Varianten konstruktiv und in der Kostenstruktur zu vergleichen und eine Lösung zu erarbeiten, die als Serienprodukt an verschiedenen Standorten mit minimiertem Aufwand errichtet werden können.

Computerorientierte Bemessung von Stahlhallen

Die computerorientierte Bemessung von Stahlhallen unter Anwendung einzelner EDV-Programme stellt heutzutage den Standard dar. Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, inwiefern es mit unterschiedlichen Softwareprodukten möglich ist, eine prüffähige Statik rein "elektronisch" zu erstellen. Zusätzlich sind mit den Programmen, soweit möglich, parametrisierte "Masterdateien" zu erstellen, um diese für Serienrechnungen oder eine schnellere Eingabe eines individuellen Systems nutzen zu können.

Nachgiebige Träger-Stützen-Verbindungen - FE-Abbildung und Auswirkungen

Im Stahlhallenbau kommen häufig Rahmen aus gewalzten I-Profilen zum Einsatz. Im Übergangsbereich vom Riegel zur Stütze wird meist von einer starren Kopplung ausgegangen. Im Rahmen der Diplomarbeit soll überprüft werden, bei welcher Art der Rahmeneckausbildung sog. nachgiebige Verbindungen vorliegen können. Für ausgewählte Systeme ist zu untersuchen, wie exakt sich die Nachgiebigkeit mit Hilfe von FE-Modellen ermitteln lässt und wie die existierenden Einstufungen des EC 3 anhand dessen zu bewerten sind.

Ringflanschverbindungen - Bemessungsmodelle für Antennenträger

Bei Antennenträgern für Mobilfunktantennen werden zum Stoß von Hohlprofilbauteilen sogenannte Ringflanschverbindungen verwendet. Gerade im Zusammenhang mit großdimensionalen Rohren für Windenergieanlagen sind in jüngerer Vergangenheit viele Untersuchungen zur Tragsicherheit solcher Verbindungen erfolgt und anhand der Ergebnisse Bemessungsmodelle abgeleitet worden. Im Rahmen der Masterarbeit soll nun überprüft werden, ob sich die vorhandenen Modelle auch auf die wesentlich kleineren Abmessungen bei Gittermasten übertragen lassen bzw. direkt verwendet werden können.

Bemessung einer Stahlhalle mit Kranbahn - DIN 18800 vs. EC 3

Im Rahmen der Diplomarbeit sind für eine Stahlhalle mit Kranbahn die wesentlichen Nachweise zur Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Konstruktion auf Basis der o. g. Normen und den jeweils zugeordneten Fachnormen zu führen. Dabei sind die wesentlichen Bauteile, ausgehend von dem Entwurf, nach beiden Normen möglichst wirtschaftlich zu bemessen und die jeweils resultierenden Konstruktionen miteinander zu vergleichen. Ziel der Arbeit ist eine systematische Darstellung der Nachweise und Ergebnisse, wobei insbesondere Veränderungen und Neuerungen herausgearbeitet werden sollen.

Ganzheitliche Bemessung von Verkehrszeichenträgern aus Aluminium nach DIN EN 1999

Verkehrszeichenbrücken werden heute in einigen Bundesländern vorzugsweise aus Aluminiumkonstruktionen ausgeführt. Die Bemessung erfolgt auf der Grundlage der ZTV-ING Teil9, Abschnitt 1, die in ihrer aktuellen Ausgabe Bezug auf DIN EN 1999 nimmt. Damit werden bisher gültige Bemessungsregeln nach DIN 4113 und das dieser Norm  zugrundeliegende Sicherheitskonzept durch neue Regelungen ersetzt. Im Rahmen der Diplomarbeit soll eine ganzheitliche Bemessung einer Muster-Verkehrszeichenbrücke nach dem aktuellen Regelwerk erfolgen.

Wirtschaftliche Bemessung von Fachwerkträgern unter Berücksichtigung der konstruktiven Durchbildung

Bei der Bemessung von Fachwerkträgern sind häufig die Stabilitätsnachweise der druckbeanspruchten Bauteile von entscheidender Bedeutung für ihre Dimensionierung. Für die Stabilitätsnachweise selber sind Annahmen zur Lagerung der Stabenden zu treffen, die von unterschiedlichen Faktoren abhängig sind, z. B. der Art der Dachverbandsausbildung. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden bereits unterschiedliche Annahmen überprüft und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Stabilitätsnachweise untersucht. Ziel der Masterarbeit ist es nun, aufbauend auf den vorliegenden Erkenntnissen konkrete Bemessungsvorschläge unter Berücksichtigung der konstruktiven Durchbildung der Fachwerke zu entwickeln.

Entwurf und Bemessung von Parkhäusern in Stahl(verbund)bauweise

Bei dem Bau von Parkhäusern kommt zunehmend die Stahl(verbund)bauweise zum Einsatz, was auf unterschiedliche Vorteile zurückzuführen ist.
Im Rahmen der Diplomarbeit soll ein Leitfaden zum Entwurf und der Bemessung von Parkhäusern in Stahl(verbund)bauweise erstellt werden. Hierzu sind zunächst alle relevanten Entwurfsparameter zusammenzutragen und davon ausgehend möglichst wirtschaftliche Konstruktionen zu entwerfen. Für die Bemessung und Ausführung sind des Weiteren Aspekte des Brandschutzes, der Feuerverzinkung und der Ausbildung der Anschlüsse zu untersuchen und zu berücksichtigen.

Computerorientierte Bemessung von Traggerüsten

Bedingt durch vorgefertigte Modulsysteme besteht heutzutage die Möglichkeit, Gerüstbauteile sowohl für Arbeits- und Schutzgerüste als auch für Traggerüste zu verwenden. Während es für erstere meist entsprechende Regelausführungen gibt, z. B. zur Nutzung als Fassadengerüst, bedarf es für letztere jeweils individueller Auslegungen und zugehöriger Standsicherheitsnachweise. Im Rahmen der Diplomarbeit soll nun ein abgesichertes Modell entwickelt werden, mit dem diese Standsicherheitsnachweise computerorientiert geführt werden können.

Plastische Querschnittsbemessung - Stand von Normung und Technik

Die plastische Querschnittsbemessung hat im Stahlbau eine lange Tradition. Gerade im Zusammenhang mit dem Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch und den einfachen Interaktionsbedingungen der DIN 18800 ist sie nahezu zum Standard geworden für die Fälle, in denen die Anwendungsvoraussetzungen erfüllt sind (Stichwort b/t-Werte bzw. Querschnittsklassen). Mit der Einführung des Eurocode 3 wurde der Weg der einfachen Interaktionsgleichungen verlassen. Die Nachweisführung lässt nun zwar stärker die mechanischen Hintergründe erkennen, erfordert dafür aber in der Anwendung einen höheren Aufwand. Aktuelle Veröffentlichungen, z. B. von Kindmann, befassen sich mit dieser Thematik und bringen modifizierte bzw. eigene Bemessungsvorschläge. Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen der Diplomarbeit zunächst ein umfassender Überblick über Verfahren zur plastischen Querschnittsbemessung erarbeitet werden. Hierzu sind die Normung (DIN 18800, DIN EN 1993) sowie die Fachliteratur zu sichten und im Hinblick auf die Verbreitung der jeweiligen Verfahren auch die üblichen Softwareprogramme einzubeziehen. Im Weiteren sind die Verfahren miteinander zu vergleichen und dabei Unterschiede oder Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten. Hierzu sind vergleichende Berechnungen an ausgewählten Querschnitten durchzuführen. U. a. ist dabei die Frage zu klären, ob die bisher gültigen Verfahren auch unter den neuen Regelungen des Eurocode angewendet werden können und wenn ja, welche Unterschiede sich eventuell ergeben. Weitere Fragestellungen oder Schwerpunkte können im Verlauf der Bearbeitung vom Betreuer festgelegt werden.

Bemessung von Dachverbänden im Hallenbau - Ermittlung von Stabilisierungskräften für typische Rahmenriegel

Die Verwendung von Verbänden zur Aussteifung von Hallen in der Dachebene hat im Stahlbau eine lange Tradition. Hinsichtlich der Bemessung sind zum einen die Windlasten auf die Giebelwände der Hallen zu berücksichtigen und zum anderen die sog. Stabilisierungskräfte, die aus der Behinderung des Biegedrillknickens der Rahmenriegel resultieren. Für deren Ermittlung stehen unterschiedliche Verfahren und mechanische Modelle zur Verfügung. Mit der bauaufsichtlichen Einführung des Eurocode 3 sind ferner Angaben zum Ansatz geometrischer Ersatzimperfektionen für aussteifende Verbände vorhanden.
Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen der Diplomarbeit zunächst ein umfassender Überblick über die vorhandenen Verfahren und mechanischen Modelle zur Ermittlung von Stabilisierungskräften für Verbände gegeben werden. Hierzu sind die Normung sowie die Fachliteratur zu sichten und im Hinblick auf die Verbreitung der jeweiligen Verfahren auch die üblichen Softwareprogramme mit einzubeziehen. Im Weiteren sind die Verfahren miteinander zu vergleichen und dabei Unterschiede oder Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten. Hierzu sind vergleichende Berechnungen für typische Rahmenriegel durchzuführen. Weitere Fragestellungen oder Schwerpunkte können im Verlauf der Bearbeitung vom Betreuer festgelegt werden.

Feuerwiderstandsdauer von Stahlbauteilen

Liegen Anforderungen hinsichtlich des Feuerwiderstandes von Stahlbauteilen vor, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, diese zu erfüllen. Angefangen bei unverkleideten Stahlprofilen, die planmäßig Tragreserven für den Brandfall aufweisen, über dämmschichtbildende Anstriche bis hin zu unterschiedlichen Putzbeschichtungen oder Verkleidungen. Im Rahmen der Diplomarbeit soll zunächst ein Überblick über die unterschiedlichen Möglichkeiten gegeben werden. Dabei ist bereits zu klären, für welche Feuerwiderstandsdauern die Varianten grundsätzlich geeignet sind und welche Kosten damit in etwa verbunden sind. Im weiteren Verlauf der Arbeit sollen dann die Verfahren aufgezeigt und erläutert werden, mit denen die Feuerwiderstandsdauer nachgewiesen werden kann. Liegen unterschiedliche Verfahren vor, so sind deren Ergebnisse miteinander zu vergleichen (z. B. Vorgaben nach DIN 4102-4 im Vergleich zu Berechnungen nach DIN EN 1993-1-2). Hierzu können und sollen vorhandene Hilfsmittel – EDV-Programme, Nomogramme (z. B. EKS No. 89) etc. – gesichtet und ggf. verwendet werden. Werden dabei Defizite erkannt, so wäre die Erstellung eigener Hilfsmittel, wie z. B. Bauteilkataloge oder verbesserte Nomogramme, ein weiteres sinnvolles Ziel der Arbeit.

Korrosionsschutzsysteme im Stahlbau

Aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften ist es erforderlich, Konstruktionen aus Stahl gegen Korrosion zu schützen. Hierbei gibt es zum einen die Möglichkeit, das Material so zu verändern, dass es selber ausreichend gegen Korrosion geschützt ist - nichtrostender Stahl (Edelstahl), wetterfester Stahl. Eine andere Möglichkeit, die wesentlich häufiger Verwendung findet, ist der Einsatz von Beschichtungen - Verzinkung, Anstriche. Im Rahmen der Diplomarbeit soll zunächst dargestellt werden, in welchen Fällen welche Korrosionsschutzanforderungen bestehen (s. z. B. DIN EN ISO 12944). Anschließend sollen die vorhandenen Möglichkeiten ausführlich dargestellt und hinsichtlich ihrer Eignung zur Erfüllung der Anforderungen beurteilt und miteinander verglichen werden. Dabei ist auch auf erforderliche Vorbereitungs- und Konstruktionsmaßnahmen sowie Wirtschaftlichkeits- und Umweltverträglichkeitsaspekte einzugehen. Soweit möglich und sinnvoll sind abschließend Hilfsmittel zur Auswahl eines erforderlichen und geeigneten Korrosionsschutzes für typische Anwendungsfälle zu erarbeiten.

Dokumentationstafel

Wirtschaftliche Bemessung von Fachwerkträgern

Bei der Bemessung von Fachwerkträgern sind häufig die Stabilitätsnachweise der druckbeanspruchten Bauteile von entscheidender Bedeutung für ihre Dimensionierung. Für die Stabilitätsnachweise selber sind Annahmen zur Lagerung der Stabenden zu treffen, die von unterschiedlichen Faktoren abhängig sind, z. B. der Art der Dachverbandsausbildung. Im Rahmen der Diplomarbeit sollen unterschiedliche Annahmen überprüft und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Stabilitätsnachweise untersucht werden. Davon ausgehend sind für ausgewählte Systeme Vorzugsvarianten zu ermitteln.

Balkone – Entwurf und Bemessung optimierter Lösungen in Stahlbauweise

Zur Erhaltung oder Verbesserung der Wohnqualität kommt es im Zuge von Umbau- oder Restaurierungsmaßnahmen häufig zum Anbau von vorgestellten oder vorgehängten Balkonen an bestehende Gebäude. Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen hierzu für ausgewählte Aufgabenstellungen optimierte Lösungen entwickelt und bemessen werden. Dabei sind insbesondere Anforderungen hinsichtlich der Tragfähigkeit des Bestandsbauwerkes sowie des Wärme- und Feuchteschutzes zu berücksichtigen.

Lastannahmen für Stahlhallen – Auswertung zum aktuellen Stand der Normung

Mit Einführung der aktuellen Fassung der DIN 1055 haben sich für die Bemessung von Stahlhallen erhebliche Veränderungen ergeben. Neben Unterschieden für die anzusetzenden Lasten, insbesondere Schnee- und Windlasten, sind auch Änderungen bei den Teilsicherheitsbeiwerten und den Lastfallkombinationen zu berücksichtigen. Im Rahmen der Abschlussarbeit soll daher der aktuelle Stand der Normung hinsichtlich der Lastannahmen für Stahlhallen ausgewertet werden. Ziel ist es, für festzulegende Hallentypen die maßgebenden Lastannahmen und Lastfallkombinationen anzugeben und dabei insbesondere für die Windlastverteilung zu sinnvollen Vereinfachungen zu kommen und dadurch die Anwendung der neuen Lastannahmen für die Baupraxis zu rationalisieren.

Einsatzpotential und Berechnungsmöglichkeiten für dünnwandige Stahlquerschnitte

Der Trend zum Leichtbau führt einhergehend mit wirtschaftlichen Zwängen zu immer dünnwandigeren Querschnitten im Stahlbau, deren Tragfähigkeiten auch im überkritischen Bereich – d. h., auch nach dem Ausfall einzelner Querschnittsteile –  nahezu vollständig ausgenutzt werden sollen.
Als Grundlage der Arbeit sollen Anwendungsfelder des Stahlbaus dargestellt werden, in denen die Nutzung derartiger Tragfähigkeiten planmäßig möglich und besonders sinnvoll ist. Die zugehörigen Berechnungs- und Nachweisverfahren sind systematisch darzustellen und zu kommentieren sowie bezüglich ihrer Anwendungsgrenzen kritisch zu bewerten. In diesem Zusammenhang ist zu überprüfen, welcher Gewinn an Tragfähigkeit durch den Einsatz höherfester Stähle erzielt werden kann.

Bemessung von Stahlkonstruktionen für den Brandfall

Mit der Einführung der Eurocodes wird es möglich, für Bauteile oder ganze Systeme eine sog. "Heißbemessung" durchzuführen und auf diese Weise eine ausreichende Tragsicherheit für den Brandfall unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Feuerwiderstandsdauer zu erbringen. Bei der Heißbemessung werden die Entwicklung der Temperatur im Bauteil und damit einhergehende Veränderungen des Materialverhaltens berücksichtigt. Hierzu liegen unterschiedlich aufwändige Verfahren vor. Im Rahmen der Diplomarbeit sollen für Stahlbauteile die Verfahren der Ebene 2 nach Eurocode 3-1-2 näher untersucht und programmtechnisch umgesetzt werden. Davon ausgehend sind für ausgewählte Bauteile die erforderlichen Bekleidungsdicken unterschiedlicher Brandschutzbekleidungen zu ermitteln und mit den bisher gültigen Vorgaben der DIN 4102-4 zu vergleichen.

Dokumentationstafel

Zum aktuellen Stand der Bemessung und Ausführung von Schweißverbindungen im Stahlbau

Das Schweißen als Verbindungstechnik ist im Stahlbau seit jeher von großer Bedeutung. Im Zusammenhang mit der Entwicklung europäischer Normen (EUROCODES) hat es in den vergangenen Jahren auch auf dem Gebiet der Schweißtechnik eine Reihe neuer Untersuchungen und Erkenntnisse gegeben, die allerdings nur zum Teil in die Normung eingeflossen sind. Das Tragverhalten und die Tragfähigkeit von Schweißverbindungen höherfester Baustähle ist beispielsweise noch Gegenstand derzeitiger Forschung.
Im Rahmen der Diplomarbeit soll zunächst eine Übersicht zum aktuellen Stand der Bemessung und Ausführung von Schweißverbindungen gegeben werden. Im zweiten Schritt sollen unterschiedliche Regelungen und Ansätze der nationalen und europäischen Normen zur Bemessung von Schweißverbindungen miteinander verglichen und im Hinblick auf erreichbare Tragfähigkeiten ausgewertet werden. Sofern möglich, sind dabei die Erkenntnisse aktueller Forschung mit einzubeziehen.

Dokumentationstafel

Biegetorsionstheorie II. Ordnung - Eignung von FE-Programmen

Um das Tragverhalten von Stahlbauteilen richtig erfassen zu können ist es teilweise erforderlich, die Biegetorsionstheorie II. Ordnung anzuwenden. Dies gilt für offene Profile wenn sie planmäßig durch Torsion und Biegung beansprucht sind. Es gilt aber auch, wenn zu einer planmäßigen Biege- eine unplanmäßige Torsionsbeanspruchung hinzutritt, was beim Biegedrillknicken der Fall ist. Im Rahmen der Diplomarbeit soll untersucht werden, welche FE-Programme in der Lage sind, die Biegetorsionstheorie II. Ordnung für offene Profile richtig abzubilden. Dabei ist die aussteifende Wirkung angrenzender Bauteile, wie z. B. der Dachdeckung, zu berücksichtigen.

Dokumentationstafel

Tragverhalten von orthotropen Stahlverbundplatten im Brückenbau

Orthoverbundfahrbahnplatten sind Leichtkonstruktionen, die aus einer orthotropen Platte aus Stahl und einer dünnen Aufbetonschicht bestehen. Die Vorteile der orthotropen Fahrbahnplatte werden dabei mit denen des Verbundbaus kombiniert. Der Verbundbau bietet mit seiner materialgerechten Struktur (Beton=Druck, Stahl=Zug) eine wirtschaftliche Alternative zu reinen Stahl- oder Betonbrücken. Des Weiteren wirkt sich die Steifigkeit der Betonplatte für die Lastverteilung und Ermüdungsbeanspruchung günstig aus.
In der Masterarbeit sollen die Vor- und Nachteile der für orthotrope Fahrbahnplatten üblichen Konstruktionen zusammengestellt werden.

Auswirkung neuer Lastannahmen auf die Bemessung

Mit Einführung der aktuellen Fassung der DIN 1055 haben sich für die Bemessung von Stahlhallen erhebliche Veränderungen ergeben. Neben Unterschieden für die anzusetzenden Lasten, insbesondere Schnee- und Windlasten, sind auch Änderungen bei den Teilsicherheitsbeiwerten zu berücksichtigen.
Im Rahmen der Abschlussarbeit soll für ausgewählte Hallentypen untersucht werden, wie sich die neuen Annahmen auf die Bemessung und Ausführung der Hallen auswirken.

Dokumentationstafel

Rahmenecken im Stahlbau – Ausführungsvarianten und Bemessungsverfahren

Im Stahlbau werden Gebäude häufig durch Rahmen ausgesteift. Daher kommt der Ausbildung und Bemessung der Rahmenecken eine hohe Bedeutung zu. Für unterschiedliche Anwendungsfälle haben sich unterschiedliche Ausführungsvarianten in der Praxis herausgebildet. Hinsichtlich ihrer Bemessung haben sich in den vergangenen Jahren einige Veränderungen durch die Einführung der sog. Komponentenmethode ergeben, die insbesondere im neuen Eurocode (DIN EN 1993-1-8) verankert ist. Im Rahmen der Diplomarbeit sollen zunächst übliche Ausführungsvarianten von Rahmenecken zusammengestellt und miteinander verglichen werden. Im Weiteren sind die bisher üblichen Bemessungsverfahren mit der neueren Komponentenmethoden zu vergleichen und Unterschiede herauszuarbeiten.

Dokumentationstafel

Biegedrillknicksicherheit von Rahmenriegeln – Aussteifung durch Verbände

Im Stahlhallenbau kommen als Haupttragelemente überwiegend Zweigelenkrahmen aus gewalzten I-Profilen zum Einsatz. Für die Bemessung und Dimensionierung der Rahmenriegel ist in der Regel der Nachweis der Biegedrillknicksicherheit von entscheidender Bedeutung. Daher ist es für eine wirtschaftliche Bemessung unerlässlich, die Aussteifung der Riegel durch angrenzende Bauteile rechnerisch zu erfassen und zu berücksichtigen. Im Rahmen der Diplomarbeit sollen daher Verbände zur Aussteifung der Rahmenriegel betrachtet und systematisch hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Biegedrillknicksicherheit untersucht werden.

Dokumentationstafel

Zur Biegedrillknicksicherheit von Rahmenriegeln unter Berücksichtigung einer Trapezblecheindeckung

Im Stahlhallenbau kommen als Haupttragelemente überwiegend Zweigelenkrahmen aus gewalzten I-Profilen zum Einsatz. Für die Bemessung und Dimensionierung der Rahmenriegel ist in der Regel der Nachweis der Biegedrillknicksicherheit von entscheidender Bedeutung. Daher ist es für eine wirtschaftliche Bemessung unerlässlich, die Aussteifung der Riegel durch angrenzende Bauteile rechnerisch zu erfassen und zu berücksichtigen. Im Rahmen der Diplomarbeit soll daher der Einfluss von im Hallenbau typischen Trapezblecheindeckungen auf die Biegedrillknicksicherheit von Rahmenriegeln systematisch untersucht werden.

Dokumentationstafel

Glockenstuhl einer Russisch-Orthodoxen Kirche - Bestand und mögliche Umnutzung

Der stählerne Glockenstuhl der Russisch-Orthodoxen Kirche in Dresden, Baujahr 1974, ist zur Zeit mit vier Glocken bestückt. Für die nähere Zukunft ist sowohl ein Austausch der vorhandenen Glocken als auch eine Erhöhung der Anzahl bis auf acht geplant.
Im Rahmen der Diplomarbeirt soll sowohl die Standsicherheit des aktuellen Zustandes beurteilt werden als auch auf mögliche Umnutzungen/Lasterhöhungen unter Berücksichtigung evtl. Verstärkungsmaßnahmen eingegangen werden. Dabei ist als Besonderheit Russisch-Orthodoxer Kirchen zu beachten, dass die Glocken nicht geschwungen sondern durch Anschlagen zum Klingen gebracht werden.

Dokumentationstafel

Untersuchungen zur Fahrwegrealisierung eines neuartigen Transportsystems

Die Entwicklung eines neuartigen Containertransportsystems als Alternative zu den allgemein bekannten Systemen des Fernverkehrs wie z.B. Eisenbahn oder LKW ist Gegenstand eines aktuellen Forschungsvorhabens, welches u.a. von der Erfurth+Mathes - Beratende Ingenieure GmbH betreut wird.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen Untersuchungen zur Realisierung des Fahrwegs dieses neuartigen Transportsystems durchgeführt werden. Neben grundsätzlichen Überlegungen und Auswertungen zu Tragwerksvarianten, Lastannahmen und Bauarten sollen die Tragwerke von ausgewählten Vorzugsvarianten näher untersucht und statisch vordimensioniert werden.

Dachtragwerk der Scheune Schloss Pillnitz - Statisch-konstruktive Lösungen für eine mögliche Umnutzung

Im Zuge der Neugestaltung und Umnutzung des historischen Scheunengebäudes des Schlosses Pillnitz ist es erforderlich, das bestehende Dachtragwerk unter Berücksichtigung neuer geometrischer und nutzungsspezifischer Randbedingungen zu untersuchen und ggf. zu ertüchtigen bzw. in geeigneter Weise zu ersetzen.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen für das Tragwerk statisch-konstruktive Lösungen in einem Variantenvergleich erarbeitet und gegenübergestellt werden, so dass eine Bewertung nach gewichteten Kriterien möglich ist. Dabei sind insbesondere die Anforderungen, die sich aus der Bestandsituation ergeben, zu berücksichtigen.

Dokumentationstafel

Balkone - Übersicht und Analyse zu vorgesetzten und vorgehängten Lösungen

Zur Erhaltung oder Verbesserung der Wohnqualität kommt es im Zuge von Umbau- oder Restaurierungsmaßnahmen zum Anbau von vorgesetzten oder vorgehängten Balkonen an bestehende Gebäude. Zum Teil werden auch bei Neubauten vorgesetzte Lösungen verwendet. Häufig kommt dabei der Werkstoff Stahl für die tragende Konstruktion zum Einsatz, aber auch Holz oder Stahlbeton sind gängige Baustoffe.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen unterschiedliche, ausgeführte Varianten mit entsprechenden Fotos dokumentiert werden. Anschließend sind die Varianten zu katalogisieren und u.a. hinsichtlich bauphysikalischer und fertigungstechnischer Gesichtspunkte zu beurteilen.

Dokumentationstafel

Eisenbahnrahmenbrücke in Stahlverbundbauweise - Bemessung und konstruktive Ausbildung

Im Zuge der Strecke 6216 Bautzen - Bad Schandau ist für die nähere Zukunft ein Neubau der Eisenbahnüberführung bei km 33,400 über die Staatsstraße S 156 geplant. Die Brücke ist als Rahmenkonstruktion mit einem Riegel als Verbundüberbau und massiven Stielen vorgesehen. Der Abtrag der Lasten in den Baugrund soll mittels einer Tiefgründung erfolgen.
Im Rahmen der Diplomarbeit sollen zum einen die wesentlichen Standsicherheitsnachweise für das Rahmentragwerk auf Grundlage der aktuellen Normung geführt werden. Hierbei ist der Montageablauf mit weitgehender Aufrechterhaltung des Verkehrs auf der S 156 zu berücksichtigen. Zum anderen sollen für die konstruktive Ausbildung der Rahmenecke verschiedene Varianten untersucht werden und ihre Vor- und Nachteile herausgearbeitet werden. Bei dieser Auswertung sind sowohl die statischen und konstruktiven Randbedingungen als auch die wirtschaftlichen und bautechnologischen Auswirkungen mit einzubeziehen.

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Schrägseilbrücke in Stahlbauweise – Bemessung, konstruktive Durchbildung, Schwingungsanalyse

Es ist seit längerem geplant, den Elberadweg in Dresden durch eine Radwegbrücke im Bereich der Pieschener Mole auszubauen. Vorgesehen ist die Ausführung einer Schrägseilbrücke (Gesamtstützweite ca. 85m) mit Überbau und Pylon in Stahlbauweise. Im Rahmen der Masterarbeit sollen im Sinne einer Ausführungsstatik die erforderlichen Tragfähigkeitsnachweise nach DIN-FB 103 für einige ausgewählte Bauteile geführt werden. Dies betrifft den Überbau an ausgesuchten kritischen Schnitten, die maßgebenden Seile sowie die Krafteinleitung in den Überbau und den Pylon.

Bemessungsverfahren und Sicherheitsstandards für Tragwerke von Windenergieanlagen im Offshorebereich

Ein derzeitiger Trend geht zur Planung und Errichtung von Windenergieanlagen im Offshorebereich. Dabei liegen wesentliche nutzbare Flächen im Bereich der außerordentlichen Wirtschaftszone (AWZ) und damit außerhalb der Zuständigkeit der Länder. Somit stellt sich die Frage, welche Vorschriften für die Konstruktion und Bemessung der Anlagen anzuwenden sind. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen der Masterarbeit die Bemessungsverfahren und Sicherheitsstandards für Offshore-Windenergieanlagen in Stahlbauweise auf Basis der o. g. Regelwerke untersucht und miteinander verglichen werden.

Dokumentationstafel