Tragwerksentwurf III - block.arch.ethz.ch20171110_Stahl_JS_AB... · Stahlbau Haus R 128 von Werner Sobek Entwurfskonzept Decken Stützen ... Schraubverbindung Träger-Decke-Bodenaussteifung

Tragwerksentwurf IIIPhilippe Block ∙ Joseph Schwartz

http://www.block.arch.ethz.ch/eq/course 20.10.2017 – 10.11.2017

Tragwerksentwurf III: Kraft - Form - Material

Modellapplikation

8-9VL Stahlbau

Haus R 128

Werner Sobek

VL Holzbau

Ziegelwies

Burkhalter Sumi

Kursübersicht

Tragwerksentwurf IV: Kraft - Form - Material

Digitalisierung

WS Rhino Intro

Modellapplikation

VL Mauerwerk

Stadttor Isny

Peter Zumthor

WS Rhino Vault

ÜB Stahlbeton

Hafengebäude Rohner,

Baumschlager & Eberle

VL Stahlbetonbau

Studio in Locarno

Livio Vacchini

ÜB Stahl

Picture Window House,

Shigeru Ban

ÜB Holz

Balancing Barn,

MVRDV

ÜB Mauerwerk

Ayub Hospital,

Louis Kahn

VL Funicular Shells WS Rhino Grasshopper

Tragwerksentwurf III: Kraft - Form - Material

Modellapplikation

8-9VL Stahlbau

Haus R 128

Werner Sobek

VL Holzbau

Ziegelwies

Burkhalter Sumi

Kursübersicht

Tragwerksentwurf IV: Kraft - Form - Material

Digitalisierung

WS Rhino Intro

Modellapplikation

VL Mauerwerk

Stadttor Isny

Peter Zumthor

WS Rhino Vault

ÜB Stahlbeton

Hafengebäude Rohner,

Baumschlager & Eberle

VL Stahlbetonbau

Studio in Locarno

Livio Vacchini

ÜB Stahl

Picture Window House,

Shigeru Ban

ÜB Holz

Balancing Barn,

MVRDV

ÜB Mauerwerk

Ayub Hospital,

Louis Kahn

VL Funicular Shells WS Rhino Grasshopper

Stahlbau

Haus R 128 von Werner Sobek

Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen

Schweissverbindungen

Eigenschaften des Baustahls

Profilarten und deren Anwendung

Korrosions- und Brandschutz

5

Situation und Ansicht mit Erschliessung/Versorgung

Entwurfskonzept

6

Gartenansicht

Entwurfskonzept

7

Innenansicht

Entwurfskonzept

8

Innenansicht

Entwurfskonzept

9

Innenansicht

Entwurfskonzept

10

Wohnhaus Hafter, 1974-1977, Solothurn, Fritz Haller

Entwurfskonzept

11

Wohnhaus Hafter, 1974-1977, Solothurn, Fritz Haller

Entwurfskonzept

12

Bailey House, 1953, Los Angeles, Pierre Koenig

Entwurfskonzept

13

Bailey House, 1953, Los Angeles, Pierre Koenig

Entwurfskonzept

14

Case Study House #22, 1960, Los Angeles, Pierre Koenig

Entwurfskonzept

15

Längsschnitt, Grundriss des untersten Geschosses und perspektivische Darstellung des Tragwerks ohne Fassade

Entwurfskonzept

16

Innenraumaufnahmen und Deckentragwerk-Deckenelement im Grundriss

Entwurfskonzept

Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Links: Bodenaufbau und Deckenauflager seitlich Rechts oben: Beanspruchung der Stahlträger

Rechts unten: Bodenaufbau und Deckenauflager mittig

Decken

Innere Kräfte im Stahlträger

Decken

Links: Die Diagonalen im Steg im Auflagerbereich Rechts: Kraftausbreitung in den Flanschen

Decken

Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Links: Belastung der Mittelstütze Rechts: Grundriss mit Einflusszone

Stützen

Knickkurven von Stahlstützen

Stützen

Knickkurven von Stahlstützen

Stützen

Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Links: Windeinwirkung in Gebäude Querrichung Mitte und Rechts: Beanspruchung der Verbände

Wind und Erdbeben

Windverbände

Wind und Erdbeben

Innere Kräfte im Querverband unter Windlasten in Gebäudequerrichtung

Wind und Erdbeben

Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Verhalten eines geschraubten Stahlträgers

Schraubverbindungen

Oben l.: Aussteifung der Decken und Fassade (partiell dargestellt)

Oben r.: Schraubverbindung Träger-Decke-Bodenaussteifung

Unten: Kraftübertragung des Stosses

Schraubverbindungen

Oben: Innere Kräfte in den Schrauben

Unten: Materialkennwerte von Schrauben

Schraubverbindungen

Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Schweissverbindung




Darstellung verschiedener Schweissverbindungen


Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





s,u

s,d

s,ds,u

s,d

s,d


Oben: Festigkeitseigenschaften der Baustähle

Unten: Spannungs-Dehnungs-Kurven verschiedener Stahlsorten

S 460

S 355

S 235

s,

u

s,

d

s,

u


Oben: Kubisch-raumzentriertes Gitter

Mitte: Kubisch-flächenzentriertes Gitter

Unten: Hexagonal-dichtgepacktes Gitter



Scherspannung


Schematische Darstellung möglicher Gitterfehler


Fliesbedingungen für Stahl unter zweiachsiger Beanspruchung

Fliessbedingungen nach Tresca

Fliessbedingungen nach Mises

σ1 (N/mm2)

σ2 (N/mm2)


Ermüdungsverhalten eines Bauteils anhand einer Wöhlerkurve


Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Oben: Walzprofilarten

Unten: HEA, HEB und HEM

HEA leichte Reihe HEA 100 96 mm x 100 mm 16,7 kg/m

bis

HEA 1000 990 mm x 300 mm 272,0 kg/m

HEB normale Reihe HEB 100 100 mm x 100 mm 20,4 kg/m HEB 1000 1000 mm x 300 mm 314,0 kg/m

HEM verstärkte Reihe HEM 100 120 mm x 106 mm 41,8 kg/m HEM 1000 1008 mm x 302 mm 349,0 kg/m

HEA, HEB und HEM

Doppel-T-Profile

INP und UNP

Normalprofile

IPE, UPE und IPET

Profile mit // Flanschen

quadratisch, rechteckig oder rund

Hohlprofile

RND und VKT

Rund und

Vierkantprofil


Schulhaus in Losone, 1975, Livio Vacchini und Aurelio Galfetti


INP, UNP, IPE, IPET und UPE

INP INP 80 80 mm x 42 mm 5,9 kg/mbis

INP 550 550 mm x 200 mm 166,0 kg/m

UNP UNP 60 65 mm x 42 mm 7,1 kg/m UNP 400 400 mm x 110 mm 71,8 kg/m

HEA, HEB und HEM

Doppel-T-Profile

INP und UNP

Normalprofile

IPE, UPE und IPET



Hohlprofile

RND und VKT

Rund und

Vierkantprofil

IPE IPE 80 80 mm x 46 mm 6,0 kg/m

bis

IPE 600 600 mm x 220 mm 122,0 kg/m

IPET IPET 80 40 mm x 46 mm 3,0 kg/m IPET 600 300 mm x 220 mm 61,2 kg/m

UPE UPE 80 80 mm x 50 mm 7,9 kg/m UPE 400 400 mm x 115 mm 72,2 kg/m


Seagram Building, New York, 1958, Arch. Mies van der Rohe


RRW, RRK und ROR

RRW/RRK

quadratisch

RRW 40 x 40 40 mm x 40 mm 3,4 kg/m

bis

RRW 400 x 400 400 mm x 400

mm

191 kg/m

RRW/RRK rechteckig RRW 50 x 30 50 mm x 30 mm 3,6 kg/m RRW 400 x 200 400 mm x 200

mm

141 kg/m

RORrund ROR 21,3 Ø 21,3 mm 0,9 kg/m ROR 813 Ø 813 mm 159 kg/m

HEA, HEB und HEM

Doppel-T-Profile

INP und UNP

Normalprofile

IPE, UPE und IPET



Hohlprofile

RND und VKT

Rund und

Vierkantprofil


Haus R128 von Werner Sobek, IPE-Träger und Hohlprofile als Stützen


Guggenheim Museum, Bilbao, 1997, Arch. Frank O. Gehry


Zentrum Paul Klee, Bern, 2005, Architekt Renzo Piano


Schulhaus Leutschenbach, 2009, Arch. Christian Kerez, Ing. Joseph Schwartz und Walter Kaufmann


RND und VKT

RND RND 10 Ø 10 mm 0,6 kg/m

bis

RND 500 Ø 500 mm 1540,0 kg/m

VKT VKT 10 6 mm x 6 mm 0,3 kg/m VKT 200 200 mm x 200

mm

314,8 kg/m

HEA, HEB und HEM

Doppel-T-Profile

INP und UNP

Normalprofile

IPE, UPE und IPET



Hohlprofile

RND und VKT

Rund und

Vierkantprofil


Pompidou Center, Paris, 1977, Arch. Renzo Piano & Richard Rogers


Vordach des Schulhauses Eschenbach, 2003, Arch. Christian Kerez, Ing. J. Schwartz


Winkel und Kleinprofile

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18

1 Winkel - rundkantig, gleichschenklig

2 Winkel - rundkantig, ungleichschenklig

3 T-Stahl - rundkantig, hochstegig

4 U-Stahl

5 Z-Stahl - Normalprofil

6 Flachstäbe

7 Winkel - scharfkantig, gleichschenklig

8 Winkel - scharfkantig, ungleichschenklig

9 T-Stahl - scharfkantig

10 Coulissenstahl

11 Z-Stahl - scharfkantig

12 Geländerrohr

13 Winkelprofil - kaltgerollt, gleichschenklig

14 Winkelprofil - kaltgerollt, ungleichschenklig

15 U-Profil - kaltgerollt

16 Z-Profil - kaltgerollt

17 Hut-Profil - kaltgerollt

18 C-Profil - kaltgerollt


Seagram Building, New York, 1958, Arch. Mies van der Rohe


Stahlbau


Entwurfskonzept

Decken

Stützen

Wind und Erdbeben

Schraubverbindungen





Korrosionsschutz


Sant-Pere-Sacarrera-corten-steel-Footbridge, Alfa Polaris


Brandschutz


Tragwerksentwurf III - block.arch.ethz.ch20171110_Stahl_JS_AB... · Stahlbau Haus R 128 von Werner Sobek Entwurfskonzept Decken Stützen ... Schraubverbindung Träger-Decke-Bodenaussteifung

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