Statische Beurteilung historischer Tragwerke (E-Book) von Stefan M. Holzer

Vorwort vii

1 Einleitung: Beurteilung historischer Tragwerke 1

2 Der gemauerte Bogen 9

2.1 Form und Konstruktion historischer Bogentragwerke 9

2.2 Materialeigenschaften historischen Bogen- und Gewölbemauerwerks 24

2.3 Tragverhalten biegebeanspruchter gemauerter Bögen 36

2.3.1 Schnittgrößen und Visualisierung mit Hilfe der Stützlinie 36

2.3.2 Tragverhalten bei klaffender Fuge und linear-elastischem Material 39

2.3.3 Tragverhalten bei klaffender Fuge und elastoplastischem Material 42

2.4 Berechnungsmethoden für Bögen 53

2.4.1 Kontinuumsmechanische Simulation mit diskreten Fließgelenken 53

2.4.2 Literaturbericht zu kontinuumsmechanischen Analyseansätzen für Gewölbe 58

2.4.3 Starrkörpermodelle 62

2.4.4 Literaturbericht zu Starrkörperverfahren 70

2.4.5 Mechanismus-Analyse und Optimierungsalgorithmus 72

2.4.6 Große Verformungen 76

2.5 Bogenkonstruktionen und Tragverhalten 78

2.5.1 Allgemeine Angaben zu den Berechnungsbeispielen 78

2.5.2 Lastfall Eigengewicht 79

2.5.3 Lastfall Widerlagerverschiebung bzwTemperaturänderung 82

2.5.4 Analyse gemauerter Bögen mit Standard-Statiksoftware 92

2.5.5 Konzentrierte Auflast 94

2.5.6 Stützlinie und Seillinie 101

2.5.7 Tragverhalten hinterfüllter Bögen 106

2.5.8 Nachrechnung eines Experimentes zum Tragverhalten von Brückenbögen 109

2.5.9 Bögen besonderer Form 112

2.5.10 Fazit: praktisches Vorgehen beim Standsicherheitsnachweis eines historischen Bogentragwerks 124

3 Das Gewölbe 127

3.1 Material, Form und Herstellungsverfahren historischer Gewölbe 129

3.2 Das Tonnengewölbe 135

3.3 Das Kreuzgewölbe und die Ausführung auf Schalung oder in freihändiger Mauerung 149

3.4 Das Kreuzrippengewölbe und der Spitzbogen 160

3.5 Das Sterngewölbe 173

3.6 Tonnengewölbe mit Stichkappen 177

3.7 Neugotische Gewölbe 186

4 Beurteilung des Tragverhaltens der Kreuzgewölbe und Stichkappentonnen 189

4.1 Beobachtungen am Bauwerk 189

4.1.1 Scheitelriss 191

4.1.2 Risse in Gewölbekappen 193

4.2 Grenzzustandsbetrachtungen an gerissenen Schiffswölbungen mit Kreuzgewölben oder Stichkappentonnen 202

4.2.1 Vorliegende Studien zum Tragverhalten von Kreuzgewölben 202

4.2.2 Baupraktische Verfahren zur Standsicherheitsbeurteilung 207

4.2.3 Besonderheiten von Rippengewölben 217

4.3 Einordnung einer Schiffswölbung in das Gesamtsystem des Gewölbebaus und Ertüchtigung 219

5 Kuppeln und kuppelige Gewölbe 225

5.1 Form und Konstruktion 225

5.2 Tragverhalten der Kuppel 240

5.2.1 Membrantragverhalten der rotationssymmetrischen Kuppel 240

5.2.2 Berechnung der Kuppel als Schalentragwerk mit nichtlinearen Materialeigenschaften 244

5.2.3 Traglastabschätzung mit Starrkörpermechanismen und Fazit 251

6 Die stützenden Bauteile: Wände, Pfeiler und Fundamente 255

6.1 Form und Konstruktion 257

6.1.1 Historische Mauerwerkswände und Pfeiler 257

6.1.2 Fundamentkonstruktionen 262

6.2 Berechnung historischer Wand- und Pfeilerkonstruktionen 268

6.2.1 Problemstellungen 268

6.2.2 Standsicherheitsnachweis 271

6.2.3 Querschnittswerte für elastische Berechnungen und Kernweiten 273

6.2.4 Nicht waagerecht verlaufende klaffende Fugen bzwRisse 275

6.2.5 Tragfähigkeit ein- und mehrschaliger Wände geringer Schlankheit 280

7 Literatur 289

Stichwortverzeichnis 309

Die Aufgabe der Beurteilung existierender Tragwerke stellt sich bei Umbauten oder Umnutzungen, und zunehmend auch bei der Einschätzung der Standsicherheit von öffentlich zugänglichen Bauwerken. Bei realistischer Beurteilung können Tragreserven durch Reparaturmaßnahmen aktiviert und somit die Eingriffe auf ein Mindestmaß begrenzt werden, was besonders unter denkmalpflegerischen Randbedingungen
erwünscht ist.

In Band 1 werden die Untersuchungen und Beobachtungen am Bauwerk ausführlich erläutert und nützliches Hintergrundwissen über Materialeigenschaften, Formen und Herstellungsverfahren historischer Bogen- und Gewölbekonstruktionen dargestellt. Dabei stehen die Bewertung der Standsicherheit und die Identifizierung von Gefahrenquellen im Fokus. Zahlreiche diskutierte Berechnungsbeispiele aus der Praxis für unterschiedliche Bogenformen und alle wesentlichen Lastfälle veranschaulichen die Wahl der Berechnungsmodelle. Zusammen
mit Band 2 über Holzkonstruktionen ergibt sich eine Anleitung zum Hinsehen, Denken, Verstehen für Bauingenieure in der Praxis.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan M. Holzer ist Universitätsprofessor für Ingenieurmathematik und Ingenieurinformatik an der Fakultät für Bauingenieur-und Vermessungswesen, Universität der Bundeswehr München. Seit 2001 befasst er sich in Forschung, Lehre und Berufspraxis intensiv mit den Konstruktionen und dem Tragverhalten historischer Bauwerke.