Bauen im Bestand stellt eine zunehmend wichtiger werdende Aufgabe im Bauingenieurwesen dar. Gerade historische Konstruktionen zeigen sich im Hinblick auf Aspekte der Denkmalpflege als eine besondere Herausforderung. In Bayern gibt es eine Vielzahl an Bauwerken, welche der Barockzeit zuzuordnen sind und denen daher ein besonderes Augenmerk geschenkt werden sollte. Über das Tragverhalten barocker Dachwerke ist bisher nur wenig bekannt. Vor allem der Gruppe der Dachwerke ohne durchgehende Zerrbalkenlage wurde kaum Beachtung geschenkt. Gerade bei diesen können jedoch aufgrund des fehlenden Zugbandes an der Dachbasis bereits relativ geringe Änderungen am System zu erkennbaren Änderungen im Kraftfluss führen. Die Arbeit diskutiert unterschiedliche Konstruktionsprinzipien jener Zeit unter Berücksichtigung der zeitgenössischen Literatur und liefert Einblicke in mögliche Lastabtragungsmechanismen. Beispiele aus zahlreichen Dachwerksbegehungen dienen der Veranschaulichung der gewonnenen Erkenntnisse. Um die Kräfteverteilung innerhalb einer Konstruktion möglichst genau erfassen zu können, werden realistische Modellierungsdaten benötigt. Im Zuge dieser Arbeit wurden Materialdaten erhoben, Schäden gesichtet und ausgewertet, die Steifigkeiten zimmermannsmäßiger Verbindungen eruiert sowie Möglichkeiten zur Abbildung der räumlichen Lastabtragung angeführt. Dabei stellt die Erarbeitung nichtlinearer Steifigkeitsmodelle, in denen Plastifizieren sowie der Zustand der Anschlüsse in Form von Klaffungen Berücksichtigung finden, ebenso ein Novum dar wie die Anwendung eines ebenen Ersatzverfahrens zur Berücksichtigung der räumlichen Lastabtragung, welches auf dem faltwerkartigen Auseinanderklappen eines Dachwerks beruht. Das Steifigkeitsverhalten von Überblattungen wurde bisher noch nicht untersucht. Um diese Forschungslücke zu schließen, wurden im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen sowie dreidimensionale FE-Berechnungen durchgeführt. Im Zuge der Ergebnisauswertung wurde eine abschnittsweise lineare Arbeitskennlinie für Überblattungen erarbeitet, welche in kommerziellen Stabwerksprogrammen zur Anwendung kommen kann. Realitätsnahe Berechnungen an drei existierenden, repräsentativen Beispielen beschließen die Arbeit unter Anwendung aller erarbeiteten Grundlagen. Das Hauptaugenmerk der Untersuchung wurde hierbei auf den Einfluss der nichtlinearen Steifigkeitsmodelle sowie auf den Einfluss der neu entwickelten Faltwerksmethode zur Berücksichtigung der Räumlichkeit gelegt. Sämtliche Ergebnisse wurden hinsichtlich ihrer allgemeinen Gültigkeit geprüft und in einem Resümee zusammengefasst.
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Bauen im Bestand stellt eine zunehmend wichtiger werdende Aufgabe im Bauingenieurwesen dar. Gerade historische Konstruktionen zeigen sich im Hinblick auf Aspekte der Denkmalpflege als eine besondere Herausforderung. In Bayern gibt es eine Vielzahl an Bauwerken, welche der Barockzeit zuzuordnen sind und denen daher ein besonderes Augenmerk geschenkt werden sollte. Über das Tragverhalten barocker Dachwerke ist bisher nur wenig bekannt. Vor allem der Gruppe der Dachwerke ohne durchgehende Zerrbalke...
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Übersetzte Kurzfassung:
Rehabilitation of existing buildings is a business becoming more an more important for civil engineers. Especially historical constructions pose a special challenge as aspects of monument conservation have to be regarded. In Bavaria many historic structures date from the Baroque period. Therefore special attention should be paid to these constructions. Only little is known about the load bearing behavior of Baroque roof structures. Especially roofs which lack a continuous tiebeam have not been studied previously. In these situations small changes in the modeling assumptions can lead to great changes in the distribution of forces as the tiebeam at the basis of the roof is missing. In this work, different principles of construction are presented, and load transferring mechanisms are discussed. The results are based on an intensive literature research as well as on an extensive survey of this kind of roofs. For a realistic assessement of the forces in a structure, realistic input data are needed for the modeling process. Therefore, material data have been obtained and damages have been localized and evaluated. Furthermore, nonlinear load-displacement models taking plasticity effects and the condition of the joints into account have been worked out, and a new method to describe the three dimensional load carrying behavior of roof structures is presented. The load carrying behaviour of halved joints has not been studied so far. Therefore, experimental fullscale tests have been performed, as well as three dimensional finite element calculations. As a part of the interpretation process, a piecewise linear load-deflection diagram which can easily be used within the scope of frame analyses was developed. Finally, the work is rounded with computations on three existing and representative examples, including all the realistic input data collected. The main goal of investigation was to determine the influence of the nonlinear load-displacement models and of the new method for taking into account the three dimensional load carrying behavior on the calculations made. From the results for these special cases, more general observations and rules were obtained.
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Rehabilitation of existing buildings is a business becoming more an more important for civil engineers. Especially historical constructions pose a special challenge as aspects of monument conservation have to be regarded. In Bavaria many historic structures date from the Baroque period. Therefore special attention should be paid to these constructions. Only little is known about the load bearing behavior of Baroque roof structures. Especially roofs which lack a continuous tiebeam have not been s...
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Veröffentlichung:
Erschienen in: "Berichte aus dem Konstruktiven Ingenieurbau" der Universität der Bundeswehr München. Bericht 11/5