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E-Book

Angewandte Baudynamik

Grundlagen und Praxisbeispiele

Autor	Helmut Kramer
Verlag	Ernst & Sohn
Erscheinungsjahr	2013
Seitenanzahl	345 Seiten
ISBN	9783433602669
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	61,99 EUR

Obwohl Schwingungsprobleme in der Praxis zunehmend auftreten, werden sie von Tragwerkplanern gern umgangen, Statische Ersatzlasten, Stoßfaktoren oder Schwingbeiwerte werden angewendet, ohne sich der Anwendungsgrenzen bewusst zu sein, Dieses Buch weckt das Grundverständnis für die den Theorien zugrunde liegenden Modellvorstellungen und die Begrifflichkeiten der Dynamik, Die wichtigsten Kenngrößen werden beschrieben und mit Beispielen verdeutlicht, Darauf baut der anwendungsbezogene Teil mit den Problemen der Baudynamik - Stoßvorgänge, freie und erzwungene Schwingungen, Amplitudenreduktion durch Schwingungsdämpfer, menscheninduzierte Schwingungen, Einführung in die Baugrunddynamik und
Maßnahmen des Erschütterungsschutzes - anhand von Beispielen auf, Mit diesem Rüstzeug kann sich der Nutzer in spezielle Fälle wie Glockentürme, dynamische Windlasten oder erdbebensicheres Bauen einarbeiten, Dem Bedarf der Praxis folgend wurde die
2, Auflage korrigiert, erweitert und um folgende Abschnitte ergänzt:

- Eigenfrequenzen von Pfahlgründungen,
- Diskretisierung homogener Systeme infolge 'stehender Wellen',
- Ermüdung bei schwingungsanfälligen Stahlbrücken,
- konstruktiver Explosionsschutz,
- dynamische Kräfte bei Kurbeltrieb,
- Abschirmung von Bodenwellen durch vertikale Schlitzkonstruktionen,

Prof, Dr,-Ing, Helmut Kramer lehrte Baudynamik an der Technischen Universität Hamburg-Harburg, Er ist in der Firma baudyn GmbH als Sachverständiger für Schwingungstechnik tätig, In dieses Buch fließt der reiche Erfahrungsschatz aus 40jähriger Tätigkeit als Beratender Ingenieur und Prüfingenieur ein

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Blick ins Buch

Inhaltsverzeichnis

Cover	1
Titel	5
Inhaltsverzeichnis	13
Vorwort	9
1 Einführung	21
1.1 Gliederung und Formelzeichen	21
1.2 Umrechnung von Dimensionen	24
2 Besonderheiten der Baudynamik	25
2.1 Baustatik und Baudynamik	25
2.2 Die „sichere Seite“	26
2.3 Schwingungsmessungen	26
2.4 Fernwirkung	27
2.5 Dämpfung und Duktilität	27
2.6 Die statische Ersatzlast	27
2.7 Maschinendynamik	28
2.8 Schäden	28
3 Technische Regeln in der Baudynamik	29
3.1 Allgemeines	29
3.2 Hamburgische Bauordnung (Auszug)	29
3.3 Bundes-Immissionsschutzgesetz (Auszug)	30
3.4 Technische Baubestimmungen	30
3.5 Normen	31
3.6 Richtlinien und Empfehlungen	31
3.7 Internationale technische Regeln	32
3.8 Allgemein anerkannte Regeln der Technik	33
4 Begriffe und Kenngrößen	35
4.1 Allgemeines	35
4.2 Zeitabhängigkeit	35
4.2.1 Periodische Einwirkungen	35
4.2.2 Harmonische Einwirkungen	36
4.2.3 Nichtharmonische Einwirkungen	40
4.2.4 Nichtperiodische Einwirkungen	44
4.3 Masse	45
4.3.1 Schwere Masse	45
4.3.2 Träge Masse	47
4.3.3 Allgemeines Gravitationsgesetz	48
4.4 Steifigkeit	52
4.4.1 Allgemeines	52
4.4.2 Stahlfedern	54
4.4.3 Stützen	55
4.4.4 Pfahlgründungen	56
4.4.5 Statisch bestimmter Balken	57
4.4.6 Elastische Matten	58
4.4.7 Luftfedern	60
4.4.8 Federkombinationen	62
4.4.9 Vorgespannte Schrauben	64
4.5 Anwendungsbeispiele	65
4.5.1 Pfahlbock aus zwei Pfählen mit gleicher Neigung	65
4.5.2 Pfahlbock aus einem geneigten und einem lotrechten Pfahl	67
5 Bewegungen starrer Körper	69
5.1 Allgemeines	69
5.2 Reine Translation	69
5.2.1 Schwerpunktsatz	69
5.2.2 Impulssatz	70
5.2.3 Impulserhaltungssatz	71
5.3 Reine Rotation	71
5.3.1 Drallsatz	71
5.3.2 Drallerhaltungssatz	73
5.4 Massenträgheitsmoment	73
5.5 Wuchtgüte von Maschinen	76
5.6 Anwendungsbeispiele	79
5.6.1 Krängungswinkel bei seitlicher Schiffsanfahrung	79
5.6.2 Stabilität eines schwimmenden Körpers	82
6 Stoßvorgänge	83
6.1 Der harte Stoß	83
6.1.1 Allgemeines	83
6.1.2 Aufprall	83
6.1.3 Anprall	88
6.1.4 Zusammenstoß zweier Körper	91
6.2 Der weiche Stoß	97
6.3 Konstruktiver Explosionsschutz	98
6.3.1 Allgemeines	98
6.3.2 Stoßfunktion infolge Explosion	99
6.3.3 Vorgehensweise	101
6.3.4 Traglastverfahren	102
6.3.5 Dynamisches Modell zur Berechnung plastischer Verformungen	103
6.3.6 Bemessung und Ausführung	105
6.3.7 Beispiel Fassadenstütze	106
6.4 Anwendungsbeispiele	108
6.4.1 Elastischer Einpfahldalben	108
6.4.2 Plastischer Anfahrpoller	113
6.4.3 Bungee-Springen	118
6.4.4 Duktile Stahlbetontragwerke	121
7 Freie Schwingungen	125
7.1 Allgemeines	125
7.2 Systeme mit einem Freiheitsgrad	125
7.2.1 Der Einmassenschwinger	125
7.2.2 Differentialgleichung	126
7.2.3 Eigenfrequenz der freien ungedämpften Schwingung	126
7.2.4 Reduzierte Massen	130
7.3 Systeme mit mehreren Freiheitsgraden	132
7.3.1 Der ungedämpfte Zweimassenschwinger	132
7.3.2 Elastisch gestützte starre Scheibe	134
7.4 Homogene Systeme	138
7.4.1 Allgemeines	138
7.4.2 Stehende Wellen	139
7.4.3 Eigenfrequenzen ungedämpfter Systeme	144
7.4.4 Näherungsverfahren	147
7.4.5 Biegeeigenfrequenz mit Normalkraft	148
7.5 Anwendungsbeispiele	150
7.5.1 Maschinenfundament auf einzelnen Federn	150
7.5.2 Nichtlinearität bei Stahlbetontragwerken	157
8 Erzwungene Schwingungen	163
8.1 Allgemeines	163
8.2 Systeme mit einem Freiheitsgrad	165
8.2.1 Direkte konstante Anregung – kraftgesteuerte Vorgänge	165
8.2.2 Direkte konstante Anregung – weggesteuerte Vorgänge	174
8.2.3 Dynamische Kräfte bei Kurbeltrieb	175
8.2.4 Impedanzen	178
8.2.5 Direkte quadratische Anregung – Fliehkräfte	182
8.2.6 Selbstzentrierung im überkritischen Bereich	184
8.2.7 Passive Schwingungsisolierung – indirekte Anregung	185
8.2.8 Aktive Schwingungsisolierung – direkte Anregung	188
8.2.9 Aktive Schwingungsisolierung – indirekte Anregung	190
8.2.10 Isolierwirkungsgrad	191
8.2.11 Resonanzüberhöhung in dB	192
8.3 Der Zweimassenschwinger	195
8.3.1 Allgemeines	195
8.3.2 Der Zweimassenschwinger als Schwingungstilger/-dämpfer	196
8.3.3 Der Zweimassenschwinger als Maschinenfundament	201
8.4 Lösungswege der Baudynamik bei periodischer Anregung	212
8.5 Anwendungsbeispiele	212
8.5.1 Schwingungsdämpfer für eine Fußgängerbrücke	212
8.5.2 Ermüdungsfestigkeit bei Schmelzofenschwingungen	215
8.5.3 Schwingungsanfällige Stahlbrücken	221
9 Amplitudenreduktion	237
9.1 Allgemeines	237
9.2 Amplitudenreduktion an der Quelle	237
9.3 Amplitudenreduktion auf der Übertragungsstrecke	237
9.4 Amplitudenreduktion am Empfa¨nger	237
9.4.1 Amplitudenreduktion im resonanzfernen Bereich	238
9.4.2 Amplitudenreduktion im resonanznahen Bereich	238
9.5 Dissipative Dämpfung	238
9.5.1 Überblick	238
9.5.2 Rheologische Modelle	239
9.5.3 Ausschwingversuch	241
9.5.4 Resonanzversuch	244
9.5.5 Hysterese-Kurve	245
9.5.6 Fluidreibung	250
9.6 Anwendungsbeispiele	251
9.6.1 Dämpfungsberechnung aus einem Ausschwingversuch	251
9.6.2 Dämpfungsberechnung aus einer Hysterese-Kurve	254
10 Menscheninduzierte Schwingungen	257
10.1 Allgemeines	257
10.2 Anregungsspektrum	257
10.3 Dimensionierungsfalle	259
10.4 Erzwungene Schwingungen	263
10.5 Zumutbare Amplituden	265
11 Einführung in die Baugrunddynamik	267
11.1 Allgemeines	267
11.2 Wellenausbreitung	268
11.2.1 Allgemeines	268
11.2.2 Fortlaufende Wellen	269
11.2.3 Wellenarten	273
11.2.4 Wellengleichung	276
11.2.5 Energietransport	277
11.2.6 Abschirmung durch vertikale Schlitzkonstruktionen	278
11.2.7 Ausbreitung von Erschütterungen	281
11.3 Boden-Bauwerk Wechselwirkung	283
11.3.1 Modellbildung	283
11.3.2 Federsteifigkeiten und Dämpfungen starrer Fundamente	283
11.3.3 Indirekte Anregung durch Bodenwellen	285
11.3.4 Abstimmungsregel für Fundamente	288
11.4 Erschütterungsbedingte Sackungen	290
11.5 Anwendungsbeispiele	292
11.5.1 Auswirkung einer Sprengung auf eine verankerte Spundwand	292
11.5.2 Auswirkung einer Sprengung auf eine Windkraftanlage	296
12 Anforderungen an den Erschütterungsschutz	301
12.1 Allgemeines	301
12.2 Einwirkungen auf bauliche Anlagen	302
12.3 Einwirkungen auf Menschen	303
12.3.1 Allgemeines	303
12.3.2 Menschen in Gebäuden	304
12.3.3 Menschen am Arbeitsplatz	307
12.3.4 Schädliche und heilende Humanschwingungen	308
12.4 Einwirkungen auf empfindliche Geräte	309
13 Schwingungsmessungen	313
13.1 Motivation	313
13.2 Einleitung	314
13.3 Anregung von Schwingungen	315
13.3.1 Anregung von Schwingungen für Schwingungsmessungen	315
13.3.2 Aktive Schwingungsbeeinflussung (Aktuatoren)	318
13.4 Aufbau einer Messkette	319
13.5 Schwingungsaufnehmer	320
13.5.1 Allgemeines	320
13.5.2 Zweck	320
13.5.3 Mechanisches Grundprinzip	320
13.5.4 Arbeitsweise	324
13.6 Durchführung von normgerechten Schwingungsmessungen	329
13.7 Beispiele für gemessene Freifeldschwingungen	332
Fazit	335
Literaturverzeichnis	337
Stichwortverzeichnis	341

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