Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach Eurocode 2: Erläuterungen und Anwendungen PDF
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K.-W. Bieger (Hrsg.) Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach Eurocode 2 ErHiuterungen und Anwendungen Mit Beitdigen von K.-W. Bieger, K.-P. GroB, H. Hamfier, L. Heusinger, J. Lierse, H.-U. Litzner, A. Pardey, M. Ringkamp, J. Roth, T. Ruge Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Prof. Dr.-Ing. Klaus-Wolfgang Bieger Institut fUr Massivbau Universitat Hannover AppelstraBe 9A W- 3000 Hannover 1 ISBN 978-3-662-10011-0 ISBN 978-3-662-10010-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-10010-3 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiltzt. Die dadurch begrilndeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder Vervielfaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfliltigung dieses Welkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urlleberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zuHissig. Sie istgrundsatzlich vergiltungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmun gen des U rheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993 UrsprOnglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1993. Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1993 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Keunzeichnung nicht zu der Annahrne, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VOl, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewahr filr die Richtigkeit, Vollstlindigkeit oder Aktualitat ilbemehrnen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls fiir die eigenen Arbeiten die vollstlindigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils giiltigen Fassung hinzuzuziehen. Satz; Reproduktionsfertige Vorlage der Autoren 68/3020 -5 4 3 2 1 0 - Gedruckt auf saurefreiem Papier Vorwort Mit der probeweisen Anwendung des jetzt vorliegenden Teils 1 des Eurocodes 2 als DIN V 18932 Teil 1, der die Planung, Berechnung, Bemessung und AusfUhrung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken im europaischen Raum einheitlich regelt, sollen moglichst bald Erfahrungen bei der praktischen Umsetzung gesammelt werden. Diesem Zweck konnen die in dem vorliegenden Band zusammengefaBten Beitrlige dienen, die als Arbeitsunterlagen fur das Weiterbildungsseminar uber den Eurocode 2 am 3. und 4. September 1992 in Hannover erarbeitet worden sind. Aufgrund der groBen Nachfrage fUr diese VerOffentlichung haben sich die Autoren entschlossen, die Publikation dem Springer-Verlag zu uberlassen, urn so eine moglichst weite Verbrei tung zu erzielen. An dieser Stelle sei dem Verlag fur die schnelle Bearbeitung ge dankt. Da das Heft 425 des Deutschen Ausschusses fUr Stahlbeton mit den Hilfsmitteln zur Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen zur Zeit des Seminars noch nicht erschienen war, wurde jeweils ein Diagramm oder eine Bemessungstabelle aus dem Heft 425 vorab mit freundlicher Genehmigung des Vorsitzenden des DAfStb, Herro Dr.-Ing. E. Wolfel, abgedruckt, urn deren Gebrauch in der tliglichen Bemessungspra xis zu zeigen. Zuslitzlich sind weitere Bemessungstabellen und andere Hilfsmittel von den Autoren erarbeitet worden. Mein Dank als Herausgeber gilt besonders den Verfassem der einzelnen Beitrlige, die innerhalb kurzester Frist die wesentlichen Neuerungen und Besonderheiten dieser ersten europaischen Richtlinie im Betonbau ubersichtlich herausgearbeitet haben. Moge dieser Band den neuen Stahlbetonvorschriften bald zu einer breiten Anwendung in der Baupraxis verhelfen. Hannover, im Oktober 1992 Klaus-Wolfgang Bieger Inhaltsverzeichnis 0 K.w. Bieger EinfUhrung 1 1 H.-U. Litzner Europaisches Regelwerk fUr den Betonbau 7 2 K.W. Bieger Aufbau und Sicherheitskonzept des Ee 2 39 3 T. Ruge Materialkennwerte fUr die Bemessung 69 4 A. Pardey SchnittgrOBenermittiung 113 5 1. Lierse Grenzzustande der TragHihigkeit 177 - Biegung und Langskraft 6 1. Roth Grenzzustande der Tragfahigkeit 215 - Knicksicherheitsnachweis 7 M. Ringkamp Grenzzustande der Tragfahigkeit 243 - Querkraft, Torsion und Durchstanzen 8 H. Hamfler Grenzzustande der Gebrauchstauglichkeit 301 - Dauerhaftigkeit und Ri13nachweis 9 K.-P. Gro13 Grenzzustande der Gebrauchstauglichkeit 343 - Begrenzung der Spannungen und Verformungen 10 L. Heusinger Bauliche Durchbildung, BauausfUhrung, 373 Qualitatssicherung Sachverzeichnis 403 Einfiihrung Prof. Dr.-Ing. K.W. Bieger Institut fur Massivbau Universitiit Hannover EinfUhrung Einfiihrung Mit der VerOffentlichung der DIN V EN V 206/10.90 - Beton; Eigenschaften, Her stellung, Wrarbeitung und Gutenachweis - und der DIN V 18 932, Teil 1110.91 - Eurocode 2; Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken; Grundlagen und Anwendungsregeln fUr den Hochbau - sowie der Richtlinien fiir die Anwendung Europliischer Normen im Betonbau (11.91) vom Deutschen AusschuB fiir Stahlbeton ist die probeweise Anwendung dieser ersten europliischen Vorschriften im konstrukti ven Ingenieurbau moglich. Mit der bauaufsichtlichen Einfiihrung in Niedersachsen ist noch in diesem Jahr zu rechnen. Somit ist die Zeit gegeben, die FachOffentlichkeit mit der fUr den Konstruktionsbeton in Zukunft wichtigsten Vorschrift vertraut zu machen. Wir wollen in diesem Seminar dabei hauptsachlich die praktische Anwendung vorstellen, die theoretischen Grundla gen dagegen nur soweit umreiBen, wie es fUr das Verstandnis erforderlich und fUr die weitere eigene Arbeit notig ist. Da das europliische Normenkomitee CEN den Eurocode 2, Teil 1 bald fast wortgleich als ENV 1992, Teil 1 herausgeben, d.h. eine Titelanderung erfolgen, wird, benutzen wir grundsatzlich die Bezeichnung EC 2. Dieser darf aber eigentlich nur in Verbin dung mit den (meist erst in Vorbereitung befindlichen) Euronormen benutzt werden. Das gilt insbesondere fUr die bereits veroffentliche Beton-Norm ENV 206. Die weite ren fUr die Anwendung des EC 2 notwendigen europliischen Vorschriften, vor allem der Eurocode 1, der die Einwirkungen, d.h. die Be1astungen regeln wird, sind noch nicht einfiihrungsreif. Deshalb wird in der DAfStb-Richtlinie festgelegt, welche DIN Normen stattdessen beriicksichtigt werden sollen. Es sind dies vor allem die Normen der Reihe DIN 1055, aber auch DIN 488 (spater EN 10080) fUr den Betonstahl sowie die Zulassungsbescheide nach EC 2 (spater EN 10138) fUr den Spann stahl. Herr Dr.-Ing. H.-U. Litzner, der deutsche Vertreter in der intemationalen Redakti onsgruppe zur Erarbeitung der endgiiltigen Fassung aller Beton-Normen, wird in seinem Beitrag iiber das gesamte geplante europliische Regelwerk im Hinblick auf den Betonbau vor allem auch auf die zu erwartende Fertigstellung der noch fehlenden Teile vom EC 2 eingehen. In diesem Zusammenhang muB ich jetzt schon betonen, daB der Teil I des EC 2 nur den Bereich des Hochbaus und des normalen Ingenieurbaus behandelt, hier aber auBer dem Stahlbetonbau auch vorgespannte Bauteile mit sofortigem oder nachtraglichem 3 Prof. Dr.-Ing. K.W. Bieger, Institut fiir Massivbau, Universitiit Hannover Verbund. Ausgeklammert ist also noch der unbewehrte Beton, Fertigteile, exteme Vorspannung und alle besonderen Ingenieurbauwerke wie Briicken, Maschinenfunda mente, Tiirme etc .. Der Eurocode 2 weicht in zwei Bereichen wesentlich von der bisherigen (west)-de~t schen Auffassung ab: Das ist einmal die EinfUhrung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts, das zu den Teilsicherheitsbeiwerten fUhrt, und zum anderen die Beriicksichtigung der Quer schnittstragfahigkeit auch fUr Querkraft und Torsion im Bruchzustand, jetzt "Grenzzu stand der Tragfahigkeit". Da sich leider auch viele der Bezeichnungen geandert haben, wird die Umstellung fUr den praktisch tiitigen Ingenieur jetzt sicher noch schwieriger werden als es bei der Neufassung der DIN 1045 vor 20 Jahren war, denn damals wurde nur die n-freie Biegebemessung, ein neuer Knicksicherheitsnachweis und die Ri13breitenbeschrankung eingefUhrt. Die Bemessungsbehelfe werden aber wieder sehr iihnlich aussehen, so daB zumindest in der praktischen Handhabung nur eine begrenzte Einarbeitungszeit erforderlich sein wird. Das ~-Verfahren wird es auch in Zukunft geben, nur hei13t es dann kd-Verfahren. Abschlie13end mOchte ich aber noch feststellen, daB der Eurocode 2 wenigstens drei ganz wesentliche Vorteile hat: 1. Der Spannbeton wird gleichartig wie der nicht vorgespannte Stahlbeton behandelt. Die Freyssinetsche Idee des nichtgerissenen "Baustoffes" wird vollstandig verlas sen. Somit wird eine Unterteilung in teilweise, beschrankt oder voU vorgespannte Bauteile nicht mehr erforderlich. Selbstverstandlich ist nun auch (wieder) der Ri13breitennachweis einheitIich. Vor allem aber entfallen die bislang beim Spann beton mit und mit nachtriiglichem Verbund zusatzlich erforderlichen Spannungs nachweise im Gebrauchszustand. Der Ri13breitennachweis ist dafUr aber au13er fUr Bauteile in trockener Umgebung ( iihnlich wie nach DIN 4227, Teil 2 ) wesentlich scharrer gefaBt. 2. Es wird einheitIich und konsequent in allen Bereichen der Berechnung und Bemessung das physikalisch nichtlineare Verhalten der Stahlbetontragwerke be riicksichtigt. Das fiihrt zu folgenden Anderungen: a. Die Schnittgr613en darf man sowohl nach der ElastizWitstheorie ohne oder mit Umlagerung (iihnlich wie nach DIN 1045) aber auch mit nichtIinearen Stoffge setzen oder sogar nach der Plastizitatstheorie ermitteln. Somit konnen z.B. 4 Einfiihrung ungewohnlich berandete oder ausgeschnittene Platten nach der Bruchlinientheo rie berechnet werden. Logisch ist dann auch die Angabe von unterschiedlichen Spannungs-Dehnungsdiagrammen vor allem beim Beton fUr die SchnittgroBen ermittlung und die Bemessung. b.lm Grenzzustand der Tragfcihigkeit wird das Querschnittsversagen auch fUr Querkraft- und Torsionsbeanspruchung eingefUhrt. Eine Spannungsermittlung gibt es nur noch beim Nachweis der Gebrauchsfcihigkeit. 3. Es wird ein einheitliches Sicherheitskonzept eingefUhrt, das zu gleiehartigen Nachweisen im Grenzzustand der Tragfcihigkeit und der Gebrauchsfcihigkeit fUhrt. Die mit Teilsieherheitsbeiwerten vergrOfierten Einwirkungen ( ahnlich wie beim Lagesicherheitsnachweis nach DIN 1072 ) werden den mit Baustoffsicherheitsbei werten dividierten Tragfcihigkeitsanteilen der Querschnitte oder zuHissigen Werten (Spannungen, RiBbreiten, Verformungen) gegeniibergestellt. Somit entfallen die oft nicht nachvollziehbaren unterschiedlichen globalen Sieherheitsbeiwerte, z.B. = = bei der Biegebemessung 'Y 1,75 bis 2,1, fUr Temperatur 'Y 1,0, beim RiBnachweis im Spannbeton 'Y = 0,9 bzw. 1,1 usw .. Weitere Vorteile ergeben sich durch die eindeutige Unterteilung von nieht zu umge henden Prinzipien und von Anwendungsregeln, die meist mehrere Moglichkeiten der Erfiillung der Prinzipien beschreiben. So kann z.B. bei der Schubbemessung die Standard methode mit 45° Druckstreben des Fachwerks oder auch ein Verfahren mit (fast) beliebiger Druckstrebenneigung benutzt werden. 5
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