Wendehorst Beispiele aus der Baupraxis

634 Pages·2012·16.897 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Rainer Joeckel (auth.), Ulrich Vismann (eds.)

Inhaltsregister
Vermessung Seite 1 bis 28 1
Bauphysik Seite 29 bis 60 2
Schallimmissionsschutz Seite 61 bis 76 3
Brandschutz Seite 77 bis 98 4
Lastannahmen, Einwirkungen Seite 99 bis 128 5
Statik und Festigkeitslehre Seite 129 bis 158 6
Räumliche Aussteifungen Seite 159 bis 186 7
Mauerwerk und Putz Seite 187 bis 222 8
Stahlbeton und Spannbeton Seite 223 bis 262 9
Stahlbau Seite 263 bis 362 10
Holzbau Seite 363 bis 406 11
Glasbau Seite 407 bis 440 12
Bauen im Bestand Seite 441 bis 452 13

Geotechnik Seite 453 bis 496 14
Hydraulik und Wasserbau Seite 497 bis 526 15
Siedlungswasserwirtschaft Seite 527 bis 566 16
Abfallwirtschaft Seite 567 bis 604 17
Verkehrswesen Seite 605 bis 642 18
Sachwortverzeichnis Seite 643 bis 653 S
Ulrich Vismann
(Hrsg.)
Wendehorst Beispiele aus
der Baupraxis
4., durchgesehene und aktualisierte Aufl . 2012
Herausgeber
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Vismann
Fachhochschule Aachen
Deutschland

ISBN 978-3-8348-0999-5 ISBN 978-3-8348-8229-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-8348-8229-5
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Vorwort
Den Anregungen aus Hochschulkreisen sowie der großen Anzahl von Lesern des „Wendehorst,
Bautechnische Zahlentafeln“ folgend, erscheint nun bereits in der vierten Auflage die Sammlung
„Wendehorst, Beispiele aus der Baupraxis“ mit exemplarischen Berechnungen aus allen Themen
der Bauingenieurpraxis. Jeder Ingenieur weiß aus Erfahrung, dass theoretisches Verständnis al-
lein nicht ausreicht, um praxisgerechte Lösungen zu finden. Es muss immer auch eine möglichst
weitreichende Anwendungserfahrung zu den theoretischen Lösungen geben, damit diese im Inge-
nieuralltag auch umgesetzt werden können. Bei der Auswahl der Beispiele wurde daher beson-
ders auf eine sehr gute Nachvollziehbarkeit der Rechenabläufe gelegt. Genau hier liegt die Ziel-
richtung dieser Beispielsammlung, die sich damit an die in der Praxis tätigen Ingenieure in den
Planungsbüros und die Studierenden des Bauingenieurwesens wendet.
Vor dem Hintergrund der verbindlichen Einführung der Eurocodes in den Bemessungsfächern
des konstruktiven Ingenieurbaus zum Juli 2012 bekommt dieses Anliegen nochmals eine beson-
dere Relevanz, da eine Vielzahl von Berechnungs- und Konstruktionsvorschriften komplett neu
gefasst wurden. Daher sind in dieser Neuauflage die Beiträge Lastannahmen, räumliche Ausstei-
fung, Stahlbetonbau, Stahlbau, Holzbau, Bauen im Bestand und Geotechnik komplett neu be-
arbeitet worden, alle anderen Kapitel wurden aktualisiert.
Alle Autoren und der Verlag sind dankbar für Anregungen und konstruktive Hinweise zur Ver-
besserung und Vervollständigung dieser Beispielsammlung. Ihr Ansprechpartner im Lektorat ist
Dipl.-Ing. Ralf Harms, E-Mail: [email protected].

Aachen, im Februar 2012 Ulrich Vismann
Autorenverzeichnis
Prof. Dipl.-Phys. Herwig Baumgartner † studierte Physik an der Universität Freiburg und war
anschließend in einem bauphysikalischen Beratungsbüro tätig. Später wurde er an die Fachhoch-
schule Stuttgart – Hochschule für Technik in den Fachbereich Bauphysik berufen. Seine Fachge-
biete warten Bau- und Raumakustik, Schwingungstechnik sowie Allgemeine Bauphysik.
Prof. Dr.-Ing. Ernst Biener war nach Studium und Promotion an der RWTH Aachen zunächst
für einen internationalen Baukonzern im Bereich der Umwelttechnik tätig. Seit 1989 ist er Profes-
sor für Umwelttechnik im Fachbereich Bauingenieurwesen der Fachhochschule Aachen. Er ist
außerdem von der IHK Aachen ö.b.u.v. Sachverständiger für Deponietechnik sowie Erkundung,
Beurteilung und Sanierung von Grundwasser- und Bodenverunreinigungen und Beratender Inge-
nieur (Ingenieurkammer BauNW). Als Mitglied zahlreicher Berufsverbände (DGGT, ATV, VKS
etc.) sowie Geschäftsführer der Ingenieurgesellschaft Umtec GbR ist er Autor zahlreicher Veröf-
fentlichungen in nationalen und internationalen Fachmedien.
Prof. Dr.-Ing. Johannes Feiser studierte Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen und promo-
vierte am dortigen Institut für Grundbau mit einem Thema aus dem Bereich der Felsmechanik. Er
war danach in einer Ingenieurgesellschaft für Geotechnik in Aachen beschäftigt, anschließend als
Geschäftsführer eines Geotechnikbüros in Neuss tätig und eingetragener Sachverständiger für
Erd- und Grundbau nach DIN 1054. Seit 1996 ist er Professor an der Fachhochschule Aachen
und vertritt dort die Lehrgebiete Geotechnik, Erd- und Tunnelstatik sowie Spezialtiefbau. Dane-
ben bleibt er als Beratender Ingenieur und Geotechnischer Gutachter weiterhin in der Praxis ak-
tiv.
Prof. Dr.-Ing. Ekkehard Heinemann studierte an der Ingenieurschule Siegen und der RWTH
Aachen Bauingenieurwesen. Anschließend war er als wissenschaftlicher Assistent am Aachener
Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft tätig und promovierte auf dem Gebiet von Wirbel-
strömungen. Viele Jahre wurde er von einer Ingenieurgesellschaft hauptsächlich für Auslandspro-
jekte der Wasserkraft- und Talsperrenplanung eingesetzt. Seit 1990 vertritt er an der Fachhoch-
schule Köln die Gebiete der Wasserwirtschaft und des Wasserbaus. Als Autor beteiligte er sich an
zahlreichen Fachbeiträgen und Büchern.
Prof. Dr.-Ing. Martin Homann studierte Architektur an der Universität Dortmund und promo-
vierte am Lehrstuhl Bauphysik der Universität Dortmund über Rissüberbrückungsfähigkeit von
Beschichtungssystemen. Danach Mitarbeiter in der Baustoffindustrie und freiberufliche Tätigkeit
als Architekt und Bauphysiker. Von der Architektenkammer Nordrhein-Westfalen staatlich an-
erkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz und seit 2000 Professor für Bauphysik
an der Fachhochschule Münster.
Prof. Dr.-Ing. Wolfram Jäger studierte Bauingenieurwesen an der TU Dresden und an der
Moskauer Bauhochschule (MISI) und promovierte in Dresden am Lehrstuhl für Baumechanik der
Stabtragwerke und Bauwerksoptimierung. Professor Jäger hat viele Jahre als Beratender Inge-
nieur, Prüfingenieur und Leiter eines größeren Bauunternehmens gearbeitet und – neben zwei
Fachbüchern in englischer Sprache – mehr als sechzig wissenschaftliche Aufsätze veröffentlicht
zu Themen aus dem Bauwesen, insbesondere dem Holz- und Mauerwerksbau. Er ist Mitglied in
mehreren Fachausschüssen und -gremien des DIN und des Deutschen Instituts für Bautechnik
VIII Autorenverzeichnis

sowie Mitglied des Redaktionsbeirates der Zeitschrift „das Mauerwerk“. Professor Jäger ist Inha-
ber des Lehrstuhls für Tragwerksplanung der Fakultät Architektur der TU Dresden.
Prof. Dr.-Ing. Rainer Joeckel studierte an der Universität Stuttgart Geodäsie. Nach der Assis-
tentenzeit am Geodätischen Institut Stuttgart promovierte er über ein Thema der Messtechnik.
Nach anschließender Tätigkeit in der Vermessungsverwaltung in Baden-Württemberg und bei der
Stadt Stuttgart erfolgte die Berufung an die Fachhochschule Stuttgart – Hochschule für Technik.
Seine Fachgebiete sind Vermessungskunde, Präzisionstechnik, Elektronisches Messen und Geo-
dätische Positionsbestimmung. Er ist Autor zahlreicher wissenschaftlicher Veröffentlichungen,
Fach- und Lehrbücher.
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Krings studierte nach einem Ingenieurschulstudium in Essen an der
neu gegründeten Ruhr-Universität Bochum Bauingenieurwesen. Er promovierte dort mit einem
Finite-Element-Thema und war anschließend 15 Jahre bei einer großen Baufirma als Statiker,
Entwicklungsingenieur, Abteilungsleiter und Geschäftsführer einer Tochtergesellschaft tätig. Seit
1990 ist er an der Fachhochschule Köln und vertritt dort die Lehrgebiete Mechanik, Baustatik und
Massivbau. Zahlreiche Veröffentlichungen über Dynamik, Finite-Element-Methoden, Schalensta-
tik, Altlastensanierung und Berechnungsmethoden im Massivbau. Seit 2001 Ehrenprofessor der
Staatlichen Akademie für Architektur und Bauwesen in Wolgograd.
Prof. Dr.-Ing. Wolfram Lohse studierte an der Universität Karlsruhe Bauingenieurwesen und
promovierte dort am Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau über ein Thema aus dem Stahlbrü-
ckenbau. Während seiner Assistentenzeit entstanden unter anderem zahlreiche wissenschaftliche
Gutachten über Schadensfälle im Stahlbau und zur Restnutzungsdauer von Eisenbahnbrücken.
Anschließend wechselte er in die Stahlbauindustrie als technischer Leiter und Leiter des Verkaufs
und ließ sich zum Schweißfachingenieur ausbilden. Ab 1985 ist er Professor für Stahlbau und
Baustatik an der Fachhochschule Aachen und nebenberuflich tätig als Gutachter und Tragwerks-
planer im eigenen Ingenieurbüro. 1998 wurde er zum Prüfingenieur für Baustatik ernannt und
zwei Jahre später zum Prüfer für bautechnische Nachweise im Eisenbahnbau. Diese nebenberufli-
che Tätigkeit übt er seit 2001 als geschäftsführender Gesellschafter in der Ingenieurgemeinschaft
Genähr & Partner in Dortmund aus.
Prof. Dr.-Ing. Dieter Maurmaier assistierte und promovierte nach seinem Studium der Fach-
richtung Bauingenieurwesen am Institut für Straßen- und Verkehrswesen der Universität Stutt-
gart. Er war als Partner im Ingenieurbüro Bender + Stahl tätig und gründete später die Firma
MAP Prof. Maurmaier + Partner mit den Schwerpunkten Verkehrsplanung, Straßenentwurf, Ver-
kehrstechnik und Immissionsschutz. Er lehrt an der Hochschule für Technik Stuttgart das Fach-
gebiet Verkehrswesen.
Prof. Dipl.-Ing. Henning Natzschka studierte Bauingenieurwesen an der Universität Fridericana
Karlsruhe (TH) und durchlief anschließend eine Referendarausbildung bei der Straßen- und Was-
serbauverwaltung Baden-Württemberg, Abschluss Regierungsbaumeister. Die langjährige Arbeit
als Mitglied im Vorstand eines Straßenbauamtes und Leiter der Neubauabteilung „Vogelflugli-
nie“ des Landesamtes für Straßenbau Schleswig-Holstein hat ihn mit allen Fragen der Planung,
Ausführung und Unterhaltung von Verkehrswegen und Verkehrswegebauten in engste Berührung
gebracht. Professor Natzschka ist Leiter der Labore Bituminöser Straßenbau und Informatik im
Bauwesen der Hochschule für Technik in Stuttgart sowie des Joseph-von-Egle-Instituts. Außer-
dem leitet er ein Ingenieurbüro für Straßen- und Verkehrsplanung. Er ist Mitglied mehrerer For-
schungsgremien, Verfasser des Lehrbuchs „Straßenbau – Entwurf und Bautechnik“ und Autor
von mehr als vierzig wissenschaftlichen Veröffentlichungen in Fachzeitschriften.
Prof. Dr.-Ing. Ansgar Neuenhofer studierte Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen und
promovierte 1994 am dortigen Lehrstuhl für Baustatik mit einem Thema zur Sicherheitstheorie im
Stahlbetonbau. Nach 16-jähriger Tätigkeit in Forschung, Lehre und Praxis in Kalifornien kehrte
Autorenverzeichnis IX

er 2010 nach Deutschland zurück und vertritt seitdem an der Fachhochschule Köln die Lehrgebie-
te Baumechanik und Baudynamik.
Prof. Dr.-Ing. Helmuth Neuhaus studierte Bauingenieurwesen an der Ruhr-Universität Bo-
chum. Er promovierte dort mit einem Thema aus dem Holzbau. Danach war er in der Bauabtei-
lung einer Anlagenbaufirma tätig. 1986 ging er an die Fachhochschule Münster. Seine Lehrgebie-
te sind Holzbau und Bauphysik. Als Autor und Mitautor veröffentlichte er zahlreiche Aufsätze
und ein Fachbuch. Er ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger der IHK Münster
für das Sachgebiet Holzbau.
Prof. Dr.-Ing. Winfried Roos studierte Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen. Nach einer
mehrjährigen Tätigkeit als Statiker und Bauleiter für eine große deutsche Baufirma wechselte er
an den Lehrstuhl für Massivbau der TU München. Dort promovierte er während seiner sechsjäh-
rigen Tätigkeit als wissenschaftlicher Assistent zur Thematik der Druckfestigkeit des gerissenen
Stahlbetons in scheibenförmigen Bauteilen bei gleichzeitig wirkender Querzugbeanspruchung. Im
Anschluss war er mehrere Jahre Partner und geschäftsführender Gesellschafter einer Ingenieurge-
sellschaft in Essen. Seit 1998 ist er an der Fachhochschule Köln und vertritt dort die Lehrgebiete
Massivbau und Baustatik. Außerdem ist er seit 1999 öffentlich bestellter und vereidigter Sachver-
ständiger der IHK Köln für Tragkonstruktionen im Massivbau.
Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann studierte Bauingenieurwesen an der FH Aachen, der TH
Darmstadt und der Universität Kaiserslautern. Im Zeitraum von 1987 bis 1994 war er als Trag-
werksplaner im Ingenieur-, Anlagen- und Hochbau tätig. 1994 begann er als wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik der TU Darmstadt und schloss dort
1999 mit der Promotion in der Stabilitätstheorie und Finite-Elemente-Methode ab. Anschließend
wechselte er zu Krebs und Kiefer in Darmstadt, begann dort als Projektleiter im Hochbau und
wurde im Jahr 2001 zum Geschäftsführenden Gesellschafter bestellt. Von 2001 bis 2002 über-
nahm er den Lehrauftrag für Stabilität im Fachgebiet Stahlbau an der Universität Kaiserslautern.
Seit Februar 2006 ist er Professor für Stahlbau und Direktor des Instituts für Stahl- und Holzbau
an der TU Dresden. Mit der Gründung der Dresdener Geschäftsstelle der Krebs und Kiefer
GmbH im Jahr 2006 ist er dort zuständiger Geschäftsführer.
Prof. Dr.-Ing. Andreas Strohmeier studierte an der RWTH Aachen Bauingenieurwesen. Dort
promovierte er auch während seiner wissenschaftlichen Assistententätigkeit mit einem Thema
zum Leistungsvermögen von Abwasserbehandlungsanlagen. Er war in verschiedenen internatio-
nal tätigen Ingenieurunternehmen beschäftigt, unter anderem über sieben Jahre in einem der
weltweit größten Wasser- und Abwasseraufbereitungsunternehmen. In Führungspositionen über-
nahm er praktische Ingenieurtätigkeiten aus dem Bereich der Wasser- und Abwassertechnik. Seit
1994 ist er Professor an der Fachhochschule Aachen im Fachbereich Bauingenieurwesen für das
Lehrgebiet „Wasserversorgung und Abwassertechnik“. Er ist Autor zahlreicher internationaler
Fachaufsätze.
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Vismann studierte Bauingenieurwesen mit dem Schwerpunkt Konstruk-
tiver Ingenieurbau an der RWTH Aachen. Anschließend war er Assistent am dortigen Lehrstuhl
für Baustatik und promovierte an der TU-München über ein Thema zur Sicherheitstheorie im
Stahlbetonbau. Nach einer fünfjährigen Tätigkeit in der Bauindustrie wechselte er 1999 in die
Selbständigkeit als Beratender Ingenieur. Seit 2001 ist er Professor für Massivbau und Baustatik
an der Fachhochschule Aachen. Als Gastdozent lehrt er ebenfalls an der Polytechnic of Namibia
in Windhoek. Darüber hinaus ist er von der Ingenieurkammer Bau NRW als ö.b.u.v. Sachver-
ständiger für Massivbau vereidigt. Die Aufgaben als Sachverständiger und Beratender Ingenieur
nimmt Herr Prof. Vismann als Geschäftsführer des Ingenieurbüros Kossin-Vismann+Partner
wahr.
X Autorenverzeichnis

Prof. Dr.-Ing. Uwe Weitkemper studierte Bauingenieurwesen mit dem Schwerpunkt Konstruk-
tiver Ingenieurbau an der RWTH Aachen. Anschließend war er Assistent am dortigen Lehrstuhl
für Baustatik und Baudynamik und promovierte über ein Thema zur Erdbebensicherung von
Stahlbetonbauwerken. Danach war er als Tragwerksplaner und Planungsleiter für ein großes
deutsches Bauunternehmen tätig. Seit 2009 ist er Professor für Massivbau am Campus Minden
der Fachhochschule Bielefeld.
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Weller studierte Bauingenieurwesen mit Vertiefung Konstruktiver
Ingenieurbau an der RWTH Aachen. Später war er als Beratender Ingenieur tätig mit anschlie-
ßender Promotion. Nach seiner Professur für Tragwerksplanung an der Fachhochschule Frank-
furt/Main arbeitet er jetzt am Lehrstuhl für Baukonstruktionslehre an der TU Dresden und ist dort
seit 2002 außerdem Direktor des Instituts für Baukonstruktion.
Vermessung
Bearbeitet von Prof. Dr.-Ing. Rainer Joeckel
Inhalt
1 Vorbemerkungen ....................................................................................................................... 3
2 Grundaufgaben ........................................................................................................................... 3
2.1 Richtungswinkelberechnung ........................................................................................... 3
2.2 Polarpunktberechnung .................................................................................................... 5
2.3 Höhenübertragung mit dem Tachymeter
(trigonometrische Höhenübertragung) ............................................................................ 6
2.4 Transformationen ............................................................................................................ 7
2.4.1 Transformation mit zwei identischen Punkten ................................................. 7
2.4.2 Transformation mit mehr als zwei identischen Punkten
(Helmert-Transformation) ................................................................................ 8
2.5 Achsenschnitte .............................................................................................................. 10
2.5.1 Schnitt zweier geradliniger Achsen ............................................................... 10
2.5.2 Schnitt einer geradlinigen Achse mit einem Kreis ......................................... 13
3 Polygonzugsberechnung .......................................................................................................... 14
4 Freie Standpunktwahl .............................................................................................................. 17
5 Nivellement .............................................................................................................................. 21
6 Achsberechnung ....................................................................................................................... 23
7 Mengenberechnung .................................................................................................................. 25
8 Literatur ................................................................................................................................... 28

U. Vismann (Hrsg.), Wendehorst Beispiele aus der Baupraxis, DOI 10.1007/978-3-8348-8229-5_1,
© Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden 2012
1 Vorbemerkungen
Die Reihenfolge der Beispiele entspricht der Reihenfolge der Kapitel im Abschnitt „Vermessung“
der Bautechnischen Zahlentafeln. Die zur Lösung der Beispiele erforderlichen Formeln sind bei
den Beispielen aufgeführt und für einige Beispiele speziell umgeformt. Zusätzlich wird auf die in
den Bautechnischen Zahlentafeln vergebene Formelnummer verwiesen.
Zwischenergebnisse werden meist auf Millimeter oder Zentimeter bzw. Milligon gerundet
angegeben. Bei der Weiterrechnung werden jedoch nicht diese gerundeten Werte verwendet,
sondern es wird mit den im Rechner vorhandenen und in der Regel wesentlich genaueren Wer-
ten gerechnet. Zu beachten ist auch, dass bei der Rechengenauigkeit nicht allein die Nach-
kommastellenzahl der eingegebenen Werte von Bedeutung ist sondern die Zahl der besetzten
Wertstellen, also die Zahl der Vorkommastellen und der Nachkommastellen (z. B. bei den
Transformationsparametern).
2 Grundaufgaben
2.1 Richtungswinkelberechnung

Gegeben:
Koordinaten der Punkte P1 bis P5
(siehe Tabelle)

Gesucht:
Quadrantengerechte Richtungswinkel t von P zu
1
den Punkten P2 bis P5

Lösung:
(cid:507)Y =Yi −Y1
(cid:507)X = Xi − X1
ΔY
t1,i = arctan
ΔX
Hierzu bei den Taschenrechnern die Winkeleinheit
„gon“ wählen.

Der Richtungswinkel t muss immer im Intervall 0≤t<400gon liegen. Abhängig vom Vorzei-
chen von ΔY und ΔX wird t im Quadranten I–IV liegen: