Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach Eurocode 2: Erläuterungen und Anwendungen

409 Pages·1995·13.08 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Klaus-Wolfgang Bieger (eds.)

K.-W. Bieger
(Hrsg.)
Stahlbeton- und
Spannbetontragwerke
nach Eurocode 2
Erläuterungen und Anwendungen
w.
Mit Beiträgen von K.- Bieger, K.-P. Groß,
H. Hamfler, L. Heusinger, J. Lierse, H.-V. Litzner,
A. Pardey, M. Ringkamp, J. Roth, T. Ruge
Zweite, neubearbeitete Auflage
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Prof. Dr.-Ing. Klaus-Wolfgang Bieger
Institut für Massivbau
Universität Hannover
Appelstraße 9A
30167 Hannover
ISBN 978-3-662-10009-7 ISBN 978-3-662-10008-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-10008-0
CIP-Eintrag beantragt
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere
die der Übersetzung, des Nachdrucks, desVortrags, der Entnahme von Abbildungen und
Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder Vervielfllitigung auf anderen Wegen
und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfllitigung dieses Werkes oder von Teilen dieses
Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des
Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der
jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwider
handlungen unterliegen den Strafbestimmun-gen des Urheberrechts gesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993 and 1995
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New Y ork 1995
Softcover reprint ofthe hardcover 2nd edition 1995
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in die
sem Buch berechtigt 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 dürften.
Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B.
DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag
keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt
sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtli
nien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen.
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage der Autoren
SPIN: 10480383 68/3020 -5432 1 0 - Gedruckt auf säurefreiem Papier
Vorwort zur 2. Auflage
Die erste Auflage war nach kurzer Zeit vergriffen. Dies zeigt, daß in der Fachöffent
lichkeit ein recht großes Interesse besteht, sich frühzeitig mit den Besonderheiten der
neuen europäischen Normen im Bereich des Stahlbeton- und Spannbetonbaus vertraut
zu machen.
Wenn - wie beabsichtigt (Beton-und Stahlbetonbau 89 (1994), S. 318), DIN 1045 und
DIN 4227, Teil 1 und Teil 2 zurückgezogen und Ende 1996 durch die Europäischen
Vornormen als DIN-Normen ersetzt werden, muß jeder Bauingenieur, der sich mit
Stahlbeton- oder Spannbetonkonstruktionen befaßt, diese als EC 2 bekannt geworde
nen Richtlinien beherrschen. Auch wenn bis dahin noch einige Änderungen vorge
nommen werden sollten, so bleiben doch die in der vorliegenden Veröffentlichung
zusammengefaßten Grundlagen, Hilfsmittel und Anwendungsregeln sowie die Zahlen
beispiele im wesentlichen gültig.
Daher haben wir uns entschlossen, in der zweiten Auflage das Gesamtkonzept nicht zu
ändern. Der Beitrag von Herrn Dr.-Ing. H.-U. Litzner über das europäische Regel
werk wurde vollständig überarbeitet und auf den neuesten Stand gebracht. In den
übrigen Abschnitten sind die Fehler korrigiert, die zwischenzeitlichen Änderungen im
EC 2 berücksichtigt und einige Tabellen und Hilfsmittel modifiziert.
Den Verfassern der einzelnen Beiträge möchte ich als Herausgeber für ihre Unterstüt
zung bei der kurzfristigen Abfassung der 2. Auflage und dem Springer-Verlag für die
gelungene Aufmachung und den klaren Druck vielmals danken.
Hannover, im Januar 1995
Klaus-Wolfgang Bieger
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 Ausführung von
Stahlbeton- und Spannbetontragwerken im europäischen Raum einheitlich regelt,
sollen möglichst bald Erfahrungen bei der praktischen Umsetzung gesammelt werden.
Diesem Zweck können die in dem vorliegenden Band zusammengefaßten Beiträge
dienen, die als Arbeitsunterlagen für das Weiterbildungsseminar über den Eurocode 2
am 3. und 4. September 1992 in Hannover erarbeitet worden sind. Aufgrund der
großen Nachfrage für diese Veröffentlichung haben sich die Autoren entschlossen, die
Publikation dem Springer-Verlag zu überlassen, um so eine möglichst weite Verbrei
tung zu erzielen. An dieser Stelle sei dem Verlag für die schnelle Bearbeitung ge
dankt.
Da das Heft 425 des Deutschen Ausschusses für 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, Herrn
Dr.-Ing. E. Wölfe!, abgedruckt, um deren Gebrauch in der täglichen Bemessungspra
xis zu zeigen. Zusätzlich sind weitere Bemessungstabellen und andere Hilfsmittel von
den Autoren erarbeitet worden.
Mein Dank als Herausgeber gilt besonders den Verfassern der einzelnen Beiträge, die
innerhalb kürzester Frist die wesentlichen Neuerungen und Besonderheiten dieser
ersten europäischen Richtlinie im Betonbau übersichtlich herausgearbeitet haben.
Möge 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 Einführung 1
1 H.-U. Litzner Europäisches Regelwerk für den Betonbau 7
2 K.W. Bieger Aufbau und Sicherheitskonzept des EC 2 39
3 T. Ruge Materialkennwerte für die Bemessung 69
4 A. Pardey Schnittgrößenermittlung 113
5 J. Lierse Grenzzustände der Tragfähigkeit 177
- Biegung und Längskraft
6 J. Roth Grenzzustände der Tragfähigkeit 215
- Knicksicherheitsnachweis
7 M. Ringkamp Grenzzustände der Tragfähigkeit 243
- Querkraft, Torsion und Durchstanzen
8 H. Hamfler Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit 301
- Dauerhaftigkeit und Rißnachweis
9 K.-P. Groß Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit 343
- Begrenzung der Spannungen und Verformungen
10 L. Heusinger Bauliche Durchbildung, Bauausführung, 373
Qualitätssicherung
Sachverzeichnis 403
Einführung
Univ. Prof. em. Dr.-Ing. K.W. Bieger
Institut für Massivbau
Universität Hannover
Einführung
Einführung
Mit der Veröffentlichung der DIN V ENV 206/10.90 - Beton; Eigenschaften, Her
stellung, Verarbeitung und Gütenachweis - und der DIN ENV 1992, Teil I-I-Euro
code 2; Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken; Grundlagen und Anwen
dungsregeln für den Hochbau - sowie der Richtlinien für die Anwendung Europäi
scher Nonnen im Betonbau (11.91 bzw. 4.93) vom Deutschen Ausschuß für Stahlbe
ton ist die probeweise Anwendung dieser ersten europäischen Vorschriften im kon
struktiven Ingenieurbau möglich. Mit der bauaufsichtlichen Einführung auch in Nie
dersachsen ist noch in diesem Jahr zu rechnen.
Somit ist die Zeit gegeben, die Fachöffentlichkeit mit der für den Konstruktionsbeton
in Zukunft wichtigsten Vorschrift vertraut zu machen. Wir wollen in diesem Seminar
dabei hauptsächlich die praktische Anwendung vorstellen, die theoretischen Grundla
gen dagegen nur soweit umreißen, wie es für das Verständnis erforderlich und für die
weitere eigene Arbeit nötig ist.
Obwohl das europäische Nonnenkomitee CEN den Eurocode 2, Teil 1 zwischenzeit
lich als Vomonn ENV 1992, Teil 1-1 veröffentlicht hat, d.h. nur eine Titeländerung
erfolgt ist, benutzen wir grundsätzlich die Bezeichnung EC 2. Dieser darf aber eigent
lich nur in Verbindung mit den (meist erst in Vorbereitung befmdlichen) Euronormen
benutzt werden. Das gilt insbesondere für die bereits veröffentliche Beton-Norm ENV
206. Die weiteren für die Anwendung des EC 2 notwendigen europäischen Vorschrif
ten, vor allem der Eurocode 1 (ENV 1991, Entwurf 4.93), der die Einwirkungen, d.h.
die Belastungen regeln wird, sind noch nicht einführungsreif. Deshalb wird in der
DAfStb-Richtlinie festgelegt, welche DlN-Nonnen stattdessen berücksichtigt werden
sollen. Es sind dies vor allem die Nonnen der Reihe DlN 1055, aber auch DlN 488
(später EN 10080) für den Betonstahl sowie die Zulassungsbescheide nach EC 2
(später EN 10138) für den Spannstahl.
Herr DrAng. H.-V. Litzner, der deutsche Vertreter in der internationalen Redakti
onsgruppe zur Erarbeitung der endgültigen Fassung aller Beton-Normen, wird in
seinem Beitrag über das gesamte geplante europäische 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 muß ich jetzt schon betonen, daß der Teil 1 des EC 2 nur
den Bereich des Hochbaus und des nonnalen Ingenieurbaus behandelt, hier aber außer
3
Univ. Prof. em. DrAng. K.W. Bieger, Institut für Massivbau, Universität Hannover
dem Stahlbetonbau auch vorgespannte Bauteile mit sofortigem oder nachträglichem
Verbund. Ausgeklammert ist also noch der unbewehrte Beton, Fertigteile, externe
Vorspannung und alle besonderen Ingenieurbauwerke wie Brücken, Maschinenfunda
mente, Türme etc ..
Der Eurocode 2 weicht in zwei Bereichen wesentlich von der bisherigen (west)-deut
schen Auffassung ab:
Das ist einmal die Einführung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts, das zu
den Teilsicherheitsbeiwerten führt, und zum anderen die Berücksichtigung der Quer
schnittstragfähigkeit auch für Querkraft und Torsion im Bruchzustand, jetzt "Grenzzu
stand der Tragfähigkeit". Da sich leider auch viele der Bezeichnungen geändert
haben, wird die Umstellung für den praktisch tätigen 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 Rißbreitenbeschränkung eingeführt. Die Bemessungsbehelfe werden aber
wieder sehr ähnlich aussehen, so daß zumindest in der praktischen Handhabung nur
eine begrenzte Einarbeitungszeit erforderlich sein wird. Das ~-Verfahren wird es
auch in Zukunft geben, nur heißt es dann kd-Verfahren.
Abschließend möchte ich aber noch feststellen, daß 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 vollständig verlas
sen. Somit wird eine Unterteilung in teilweise, beschränkt oder voll vorgespannte
Bauteile nicht mehr erforderlich. Selbstverständlich ist nun auch (wieder) der
Rißbreitennachweis einheitlich. Vor allem aber entfallen die bislang beim Spann
beton mit und mit nachträglichem Verbund zusätzlich erforderlichen Spannungs
nachweise im Gebrauchszustand. Der Rißbreitennachweis ist dafür aber außer für
Bauteile in trockener Umgebung ( ähnlich wie nach DIN 4227, Teil 2 ) wesentlich
schärfer gefaßt.
2. Es wird einheitlich und konsequent in allen Bereichen der Berechnung und
Bemessung das physikalisch nichtlineare Verhalten der Stahlbetontragwerke be
rücksichtigt. Das führt zu folgenden Änderungen:
a. Die Schnittgrößen darf man sowohl nach der Elastizitätstheorie ohne oder mit
Umlagerung (ähnlich wie nach DIN 1045) aber auch mit nichtlinearen Stoffg e-
4
Einführung
setzen oder sogar nach der Plastizitätstheorie ermitteln. Somit können z.B.
ungewöhnlich berandete oder ausgeschnittene Platten nach der Bruchlinientheo
rie berechnet werden. Logisch ist dann auch die Angabe von unterschiedlichen
Spannungs-Dehnungsdiagrammen vor allem beim Beton für die Schnittgrößen
ermittlung und die Bemessung.
b. Im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird das Querschnittsversagen auch für
Querkraft- und Torsionsbeanspruchung eingeführt. Eine Spannungsermittlung
gibt es nur noch beim Nachweis der Gebrauchsfähigkeit.
3. Es wird ein einheitliches Sicherheitskonzept eingeführt, das zu gleichartigen
Nachweisen im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Gebrauchsfähigkeit führt.
Die mit Teilsicherheitsbeiwerten vergrößerten Einwirkungen ( ähnlich wie beim
Lagesicherheitsnachweis nach DIN 1072 ) werden den mit Baustoffsicherheitsbei
werten dividierten Tragfähigkeitsanteilen der Querschnitte oder zulässigen Werten
(Spannungen, Rißbreiten, Verformungen) gegenübergestellt. Somit entfallen die
oft nicht nachvollziehbaren unterschiedlichen globalen Sicherheitsbeiwerte, z.B.
= =
bei der Biegebemessung 'Y 1,75 bis 2,1, für Temperatur 'Y 1,0, beim
Rißnachweis im Spannbeton 'Y = 0,9 bzw. 1,1 usw ..
Weitere Vorteile ergeben sich durch die eindeutige Unterteilung von nicht zu umge
henden Prinzipien und von Anwendungsregeln, die meist mehrere Möglichkeiten der
Erfüllung der Prinzipien beschreiben. So kann z.B. bei der Schubbemessung die
Standardmethode mit 45° Druckstreben des Fachwerks oder auch ein Verfahren mit
(fast) beliebiger Druckstrebenneigung benutzt werden.
5