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 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografi e; detaillierte bibliografi sche Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufb ar. Springer Vieweg © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden 2005, 2007, 2009, 2012 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht aus- drücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfi lmungen und die Ein- speicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk be- rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürft en. Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Annette Prenzer Einbandentwurf: KünkelLopka GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media www.springer-vieweg.de 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: