Lehre Massivbau

Bachelorstudiengang Bauingenieurwesen und Bachelorstudiengang Dual Bauingenieurwesen
4. Fachsemester (Dual: 6. Fachsemester)
Pflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Ali Hadji, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Fähigkeit, ein reales Bauwerk/Bauteil in ein statisches Modell zu überführen,
• Sicherheit bei der Ermittlung von Schnittgrößen unter Berücksichtigung der Anforderungen aus dem Nachweis- und Sicherheitskonzept,
• Verständnis des Tragverhaltens von Stahlbetonbauteilen, auch als Grundlage für alle weiterführenden Lehrveranstaltungen des Massivbaus,
• Verstehen der mechanischen Hintergründe der einzelnen Bemessungsmodelle für Stahlbetonbauteile in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit,
• Fähigkeit, einfache Stahlbetonkonstruktionen selbständig zu entwerfen, zu berechnen und zu bewehren.

Lehrinhalte

• Zur Geschichte des Massivbaus,
• Sicherheits- und Nachweiskonzept,
• Modellbildung und Lastfluss,
• Baustoffe, Verbund, Sicherstellung der Dauerhaftigkeit, Grundlegende Bewehrungsregeln,
• Grenzzustände der Tragfähigkeit: Biegung und Längskraft, Querkraft, Torsion,
• Schnittgrößenermittlung, Zugkraftdeckung, Verankerung der Längsbewehrung, Bewehrungsstöße.

Studienleistungen

e-Tests

Prüfungsleistungen

Klausur, 150 Minuten

Inhaltliche Voraussetzungen

Die Lehrinhalte der folgenden Module werden zusätzlich als bekannt vorausgesetzt:

• 4BAUBA103 Baustoffkunde und Bauchemie,
• 4BAUBA104 Baukonstruktion,
• 4BAUBA106 Baumechanik I,
• 4BAUBA201 Baumechanik II/III – Elastostatik/Dynamik.

Ergänzende Hinweise

Begleitend zu den Vorlesungen und Übungen wird ein Tutorium angeboten.

Bachelorstudiengang Bauingenieurwesen und Bachelorstudiengang Dual Bauingenieurwesen
5. Fachsemester (Dual: 7. Fachsemester)
Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Sina Yüksel, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Verständnis des Tragverhaltens von Stahlbetonplatten und Fähigkeit, linienförmig und punktförmig gestützte Platten zu bemessen und zu bewehren,
• Fähigkeit, die Gesamtstabilität eines Tragwerks zu beurteilen und Bauteile unter Normalkraft nach Theorie II. Ordnung zu berechnen,
• Verstehen der mechanischen Hintergründe der einzelnen Bemessungsmodelle für Stahlbetonbauteile in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit und Fähigkeit, diese anzuwenden.

Lehrinhalte

• Stahlbetonplatten,
• Durchstanzen,
• Fundamente,
• Aussteifung von Gebäuden, Nachweis von Druckgliedern nach Theorie II. Ordnung,
• Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit: Begrenzung der Spannungen, Rissbreite und Biegeverformung.

Studienleistungen

Schriftliche Hausübungen

Prüfungsleistungen

Klausur, 150 Minuten

Inhaltliche Voraussetzungen

Die Lehrinhalte der folgenden Module werden zusätzlich als bekannt vorausgesetzt:

• 4BAUBA201 Baumechanik II/III – Elastostatik/Dynamik,
• 4BAUBA203 Baustatik I/II,
• 4BAUBA207 Geotechnik,
• 4BAUBA209 Massivbau I.

Bachelorstudiengang Bauingenieurwesen und Bachelorstudiengang Dual Bauingenieurwesen
6. Fachsemester (Dual: 8. Fachsemester)
Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Kevin Metje, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Verständnis der Wirkungsweise der Vorspannung, auch als Grundlage für weiterführende Lehrveranstaltungen des Massivbaus im Masterstudiengang,
• Beherrschen der durch das Vorspannen bedingten Erweiterungen der von Stahlbeton bekannten mechanischen Zusammenhänge,
• Fähigkeit, für statisch bestimmte vorgespannte Tragwerke Spannungen und Verformungen auf Gebrauchslastniveau zu berechnen und grundlegende Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit zu führen,
• Kennenlernen der Methode der Stabwerkmodelle als ein besonderes Werkzeug bei der Bemessung und Konstruktion im Massivbau,
• Fähigkeit, mit Hilfe von selbst konstruierten Stabwerkmodellen Detailbereiche von Stahlbetonbauteilen zu bemessen und zu bewehren,
• Kennenlernen der Besonderheiten bei der Planung und Ausführung von Tragwerken aus Betonfertigteilen.

Lehrinhalte

A.  Spannbetonbau – Grundlagen:

• Baustoffe, Verbund, Dauerhaftigkeit, Querschnittswerte,
• Zentrisch vorgespannter Stab, Vorspannen des Biegebalkens, Spannkraftverluste, zulässige Vorspannkraft,
• Grenzzustände der Tragfähigkeit: Biegung und Längskraft, Querkraft.

B.  Stabwerkmodelle:

• Grundlagen der Stabwerkmodelle, Bemessung der Streben und Knoten,
• Anwendungsbeispiele: Wandscheibe, Rahmenecke, Konsole etc.

C.  Betonfertigteilbau:

• Anwendungen, Transport und Montage, Skelettbau, Hallenbau,
• Köcherfundament, Blockfundament, Verbundfugen, Teilfertigdecke.  

Studienleistungen

Schriftliche Hausübungen

Prüfungsleistungen

Klausur, 150 Minuten

Inhaltliche Voraussetzungen

Die Lehrinhalte der folgenden Module werden zusätzlich als bekannt vorausgesetzt:

• 4BAUBA201 Baumechanik II/III – Elastostatik/Dynamik,
• 4BAUBA203 Baustatik I/II,
• 4BAUBA207 Geotechnik,
• 4BAUBA209 Massivbau I,
• 4BAUBA301 Massivbau II.

Masterstudiengang Bauingenieurwesen
1. Fachsemester
Pflichtmodul/Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Kevin Metje, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Fähigkeit, für statisch bestimmte und unbestimmte vorgespannte Tragwerke Schnittgrößen zu berechnen und Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit zu führen,
• Verständnis der Auswirkungen des zeitabhängigen Verhaltens des Betons auf die Schnittgrößenverteilung bei statisch unbestimmten Systemen,
• Fähigkeit, einfache Spannbetonkonstruktionen selbständig zu entwerfen, zu berechnen und zu bewehren,
• Beherrschen der besonderen Verfahren der Schnittgrößenermittlung und der Verformungsberechnung im Massivbau,
• Kennenlernen der Grundlagen des konstruktiven Brandschutzes,
• Verständnis der Auswirkungen wiederholter Beanspruchungen auf die Ermüdungsfestigkeit der Werkstoffe im Massivbau und Kennenlernen der entsprechenden Nachweisverfahren.

Lehrinhalte

A.  Spannbetonkonstruktionen:

• Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit,
• Vorgespannte, statisch unbestimmte Systeme, Konstruktive Durchbildung,
• Auswirkungen zeitabhängigen Verhaltens bei Zwangbeanspruchung und Systemänderungen,
• Vorspannung ohne Verbund.

B.  Sonderkapitel des Massivbaus:

• Berechnungsverfahren der Schnittgrößenermittlung,
• Berechnung von Verformungen im Stahlbetonbau,
• Konstruktiver Brandschutz,
• Ermüdung.

Studienleistungen

Schriftliche Hausübungen

Prüfungsleistungen

Klausur, 150 Minuten

Inhaltliche Voraussetzungen
 

Das Pflichtmodul/Wahlpflichtmodul Massivbau setzt die Kenntnis der Wirkungsweise der Vorspannung (Modul Massivbau III, Spannbetonbau-Grundlagen) sowie gute Kenntnisse in Technischer Mechanik und Baustatik voraus.

Masterstudiengang Bauingenieurwesen
2. Fachsemester
Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Lennart Heck, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Verstehen der Randbedingungen und Abläufe im Zuge des Entwurfs und der Ausführungsplanung eines Brückenbauwerks,
• Grundkenntnisse in der Anwendung der Finite-Elemente-Methode bei der Tragwerksplanung im Massivbau,
• Fähigkeit, die Ergebnisse computergestützter Berechnungen interpretieren zu können,
• Sichere Anwendung grundlegender Funktionen des im Brückenbau einschlägigen FE-Programms SOFiSTiK,
• Fähigkeit, ein reales Brückentragwerk in ein statisches Modell zu überführen,
• Fähigkeit, einfache Brückentragwerke des Massivbaus selbstständig zu entwerfen, zu berechnen und zu bewehren,
• Erleichterter beruflicher Einstieg in die Fachdisziplin Brückenbau.

Lehrinhalte

• Zur Geschichte des Brückenbaus,
• Entwurfsgrundlagen, Tragwerksarten,
• Einwirkungen auf Brücken,
• Bauverfahren,
• Überbauquerschnitte von Massivbrücken, Ausbauelemente des Überbaus,
• Lager und Fahrbahnübergänge,
• Unterbauten,
• Grundlagen der Berechnung von Massivbrücken, Ermüdungsnachweis.

Studienleistungen

Schriftliche Ausarbeitung mit Präsentation

Prüfungsleistungen

Mündliche Prüfung

Inhaltliche Voraussetzungen

Das Wahlpflichtmodul Brückenbau setzt Kenntnisse in Spannbetonbau (Modul Massivbau) und Baustatik sowie Grundkenntnisse in der Finite-Elemente-Methode voraus.

Masterstudiengang Bauingenieurwesen
1. oder 3. Fachsemester
Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Lennart Heck, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

• Zielorientiertes Vorgehen bei der Bewertung von Tragwerken in Bestandsbauwerken,
• Fähigkeit, die Qualität historischer Baustoffe richtig einzuordnen,
• Kennen der in Hinblick auf die Tragfähigkeit relevanten Besonderheiten historischer Bemessungsnormen,
• Sichere Anwendung besonderer Berechnungsmethoden und Bemessungsansätze für die Nachrechnung von Tragwerken in Bestandsbauwerken,
• Kennen experimenteller Nachweismethoden als Alternative zu rechnerischen Verfahren,
• Verstehen der Wirkungsweise konventioneller und innovativer Verstärkungsmethoden für Tragwerke des Massivbaus,
• Fähigkeit, eine für den Einzelfall geeignete Verstärkungsmethode auszuwählen.

Lehrinhalte

• Einführung: Besonderheiten bei der Tragwerksplanung im Bestand,
• Historische Normen, Zuordnung von Baustoffkennwerten,
• Versuchsgestützte Bemessung,
• Bauwerksüberwachung, Monitoring,
• Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand,
• Bemessung nach DIN 1045 und DIN 4227-1, Ausgabe 1988, 
• Verstärken mit Spritzbeton,
• Verstärken mit CFK-Lamellen und Stahllaschen,
• Textilbeton,
• Ultrahochfester Beton,
• Nachträgliche Befestigungen in Beton.

Prüfungsleistungen

Schriftliche Ausarbeitung mit Referat (25 %) und Mündliche Prüfung (75 %)

Inhaltliche Voraussetzungen

Das Wahlpflichtmodul Tragwerksplanung bei Bestandsbauwerken setzt gute Kenntnisse in Baustatik und Massivbau voraus.

Masterstudiengang Bauingenieurwesen
1. oder 3. Fachsemester
Wahlpflichtmodul
4 SWS
6 Leistungspunkte

Lehrende

Prof. Dr.-Ing. Daniel Pak
Prof. Dr.-Ing. Torsten Leutbecher
Lennart Heck, M.Sc.

Lernergebnisse / Kompetenzen

Teil 1: Verbundbrückenbau

• Die/Der Studierende kann aus einem realen Brückenbauwerke in Stahl-Beton-Verbundbauweise ein statisches Modell ableiten.
• Die/Der Studierende kann einen Verbundträger für ein Brückenbauwerk sicher bemessen.
• Die/Der Studierende kann grundlegende Funktionen des FE-Programms SOFiSTiK sicher anwenden.
• Die/Der Studierende hat Kenntnis von der Anwendung der Finite-Elemente-Methode bei der Tragwerksplanung im Verbundbau (elastische Bemessung).
• Die/Der Studierende hat Kenntnis vom Traglastverfahren. 

Teil 2: Numerische Methoden des Massivbaus

• Vertiefte Kenntnisse in der Anwendung der Finite-Elemente-Methode bei der Tragwerksplanung im Massivbau,
• Fähigkeit, ein reales Betontragwerk unter Vermeidung möglicher Fehlerquellen in ein statisches Modell zu überführen,
• Kenntnis der notwendigen Erweiterungen und Besonderheiten bei physikalisch nichtlinearen FE-Berechnungen,
• Fähigkeit, die Ergebnisse computergestützter Berechnungen interpretieren und kritisch auf Plausibilität prüfen zu können,
• Sichere Anwendung des im Hochbau eingesetzten FE-Programms RFEM,
• Kenntnisse in der Anwendung des in der Massivbau-Forschung eingesetzten FE-Programms ATENA als Grundlage für die Bearbeitung forschungsnaher Studien- und Masterarbeiten.

Lehrinhalte

Teil 1: Verbundbrückenbau

• Grundlagen der elastischen Bemessung von Stahl-Beton-Verbundbrücken,
• Einfluss der Belastungsgeschichte (Verbundträger ohne/mit Eigengewichtsverbund, Bauzustände) auf die elastische Tragwerksbemessung,
• Berücksichtigung primärer und sekundärer Auswirkungen aus Kriechen und Schwinden.

Teil 2: Numerische Methoden des Massivbaus

• Idealisierung von Stahlbetonstrukturen durch Finite Elemente, 
• Werkstoffmodelle, Bruchmechanik bei Stahlbeton,
• Modellierung des Verbundes und der Rissbildung,
• Numerische Probleme bei nichtlinearem Tragwerksverhalten.

Studienleistungen

Teil 1: Verbundbrückenbau

Schriftliche Ausarbeitung (Projektarbeit)

Teil 2: Numerische Methoden des Massivbaus

Schriftliche Hausübungen

Prüfungsleistungen

Mündliche Prüfung

Inhaltliche Voraussetzungen

Das Wahlpflichtmodul FE-Anwendungen im Verbundbrückenbau und Massivbau setzt gute Kenntnisse im Verbundbau (Modul Stahlverbundbau), in Massivbau (Modul Massivbau), Technischer Mechanik und Baustatik sowie Grundkenntnisse in der Finite-Elemente-Methode voraus.