Entwicklung der zweiten Generation des Eurocodes 4 · 01.01.1994 · Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer...

Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering 0

Duisburg, 11. Oktober 2018

Entwicklung der zweiten Generation

des Eurocodes 4 Neuerungen in der Bemessung für

Verbundtragwerke aus Stahl und Beton

Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer

Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille

Education &

Research

in

Civil Engineering

Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering

Inhalt

1

Verbundtragwerke aus Stahl und Beton

Harmonisierte Europäische Normung – Einführung

Eurocodes und deren Entwicklung

Überarbeitung der Eurocodes – 2nd Generation

Arbeit der Projektteams - Zwischenergebnisse


Eurocodes

Einführung

2

Die Eurocodes (EN 1990 – EN 1999) erlauben

die Bemessung von Tragwerken des Hoch- und

Ingenieurbaus, sie umfassen 10 Regelwerke mit

derzeit 58 Teilen. Mit der Fertigstellung der

Eurocodes in 2007 stellten diese das technisch

fortschrittlichste und umfangreichste Normenwerk

im Bauwesen und dem Grundbau dar.

Die Eurocodes basieren auf über 30 Jahren

gemeinsamer Normenentwicklung und

Forschung. Heute haben die Eurocodes einen

maßgeblichen Einfluss auf die Bemessungskultur

im Bauwesen und werden europaweit von weit

mehr als 500.000 Anwendern appliziert

Die Eurocodes (EC) repräsentieren europaweit

vereinheitlichte Standards (EN) für die

Bemessung im Bauwesen. Entwickelt wurden

diese im Auftrag der Europäischen Kommission

durch das Europäische Komitee für Normung

CEN.

Europäischer Wirtschaftsraum (EWR)

umfassend die 27 EU-Mitgliedstaaten

und die EFTA-Staaten


Eurocodes

Einführung

3

Im Juli 2012 wurden die Eurocodes als verbindliches Normenwerk eingeführt und stellen seitdem den

Standard in der Bemessung und Konstruktion für Bauprojekte im öffentlichen und privaten Sektor dar. Mit

der Einführung der Europäischen Normen wurden gleichzeitig mit gewissen Übergangsfristen die

nationalen Normen in den verschiedenen Ländern zurückgezogen, so auch die DIN 18800-5 für die

Bemessung von Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton. In Deutschland endete die Parallelregelung

2013. Viele Länder außerhalb der EU-EFTA haben Interesse an den Eurocodes bekundet oder diese

Eurocodes bereits übernommen.


European Codes (EN)

4

Eurocodes und Entwicklung


EN 1994-1-1 und europäische Bezugsnormen

5

DIN EN 1990 (Eurocode 0)Grundlagen der Tragwerksplanung

DIN EN 1991 (Eurocode 1)Einwirkungen auf Tragwerke

EN 1992 (Eurocode 2)Bemessung und

Konstruktion von

Stahlbeton- und

Spannbetontragwerken

Teil1-1: Allgemeine

Bemessungsregeln,

Bemessungsregeln

für den Hochbau

Teil 1-2 : Tragwerksbemes-

sung für den Brand-

fall

Teil 2: Brücken

EN 1994 (Eurocode 4) Bemessung und Konstruktion

von Verbundtragwerken aus

Stahl und Beton

Teil 1-1: Allgemeine

Bemessungsregeln,

Bemessungsregeln für

Hochbauten

Teil 1-2: Brandschutztechnische

Bemessung

Teil 2: Brücken

EN 1993 (Eurocode 3)

Bemessung und Konstruktion

von Stahlbauten

Teil 1-1: Allgemeine

Bemessungsregeln,

Teil 1-2: Brandschutztech-

nische Bemessung

Teil 1-3: Bemessung kaltge-

formter Bauteile und

Bleche

Teil 1-5: Ergänzende Regel-

ungen zu ebenen

Blechfeldern

Teil 1-8: Bemessung von

Anschlüssen

Teil 1-9: Ermüdung

Teil 2: Brücken

Teil 1-1: Wichte, Eigengewicht, Nutzlasten im Hochbau

Teil 1-2: Brandweinwirkung auf Tragwerke

Teil 1-3: Schneelasten

Teil 1-4: Windlasten

Teil 1-5: Temperatureinwirkungen

Teil 1-6: Einwirkungen Bauausführung

Teil 1-7: Außergewöhnliche Einwirkungen

Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken


Struktur und Aufbau der Eurocodes

in Verbindung mit dem Nationalen Anhang

6

Haupttext

charakterisiert durch die nationale EN-Fassung

(z.B. DIN-EN)

Normativer Anhang

Anhang A: Steifigkeit Grundkomponenten

Verbundanschlüsse

Informativer Anhang

Anhang B: Experimentelle Untersuchungen

Anhang C: Berücksichtigung des Schwindens

Nationale Anhänge

Vorschriften zur Verwendung der informativen

Anhänge; z.B. Anwendungsbereich des

nationalen Anhangs,

National festzulegende Parameter

(NDP: Nationally Determined Parameter)

-umfassen alternative Nachweisverfahren und An-

gaben einzelner Werte, z.B. Teilsicherheitsbeiwerte

ergänzende, nicht widersprechende Angaben

(NCI: Non-Contradictory complementary information),

Landesspezifische Daten,

z.B. für Eurocode 1 ergänzende Informationen

bzgl. Schnee- oder Windzonenkarten.


Zeitliche Entwicklung der Normung

im Stahlverbundbau in Deutschland

7

DIN

42

39

: R

ich

tlin

ien f

ür

die

Be

rech

nung u

nd

Au

sb

ildung

vo

n V

erb

undtr

ägern

im

Hoch

ba

u (

Bla

tt 1

un

d 2

)

…

Ric

htlin

ien fü

r d

ie B

em

essun

g u

nd

Au

sfü

hru

ng v

on

Sta

hlv

erb

undtr

äge

rn

Erg

än

ze

nd

e B

estim

mun

gen z

u V

erb

und-

trä

ge

rric

htlin

ien

: D

üb

eltra

gfä

hig

ke

it u

nd

Ko

pfb

olz

en

düb

el b

ei (S

tah

ltra

pe

zp

rofile

n)

DIN

18

80

6

Te

il 1

Ve

rbu

nd

stü

tze

n

Saar-

vertrag

19

80

19

85

19

90

19

95

20

00

20

05

20

10

20

15

19

56

81

82

83

84

86

87

88

89

91

92

93

94

96

97

98

99

02

03

04

06

07

08

09

01

12

13

14

20

24

11

EN

V 1

99

4-1

-1: B

em

essu

ng u

nd

Ko

nstr

uktio

n v

on

Ve

rbu

nd

tragw

erk

en a

us S

tah

l u

nd

Be

ton

: H

och

bau

EN

V 1

99

4-1

-2: B

em

essu

ng u

nd

Ko

nstr

uktio

n v

on

Ve

rbu

nd

tragw

erk

en a

us S

tah

l u

nd

Be

ton

-B

ran

dfa

ll

EN

V 1

99

4-2

: B

em

essu

ng u

nd

Ko

nstr

uktio

n v

on

Ve

rbu

nd

tragw

erk

en a

us S

tah

l u

nd

Be

ton

: V

erb

undbrü

cken

DIN

Fa

ch

be

rich

t 1

04

: V

erb

undb

rücken

DIN

V 1

88

00-5

: V

erb

undtr

agw

erk

e a

us S

tah

l u

nd

Be

ton

–

Be

me

ssu

ng u

nd

Ko

nstr

uktio

n

DIN

18

80

0-5

: V

erb

undtr

agw

erk

e a

us S

tah

l u

nd

Be

ton

–

Be

me

ssu

ng u

nd

Ko

nstr

uktio

n

Ein

führu

ng d

er

DIN

EN

19

94

-1-1

, D

IN E

N 1

99

4-1

-2, D

IN E

N

19

94

-2:2

010-1

2, (E

uro

co

de

4, Te

il 1

-1, Te

il 1

-2, Te

il 2

)

Ein

führu

ng 2

. G

en

era

tion

de

r E

uro

co

de

s

Maastricht-

vertragMauerfallM

onta

nunio

n

EU

Osterweiterung


European Codes (EN)

8

Überarbeitung der Eurocodes

2nd Generation


Einführung und Überarbeitung der Eurocodes

9

1. Änderungen & KorrekturenÜberarbeitungsphase

durch PT‘s

DIN EN-Fassungen inkl.

Nationale Anhänge

EN-Fassungen

Konsolidierte

Fassungen

2010/12

Bauaufsichtliche

Einführung

in Deutschland

2012/07/01

2005 2007

1. E

ntw

urf

2012

En

de

Pa

rall

elp

has

e

de

r A

nw

en

du

ng

na

tio

na

ler

No

rme

n2010 2013 2015

Ein

füh

run

g ?

??

EU Mandat

M/466

EU Mandat

M/515

Sys

tem

ati

k

Re

vie

w

2011 2014 2018 2019 20222016 2017

2. Generation der Eurocodes

En

dfa

ss

un

gR

ed

ak

tio

ne

lle

Üb

era

rbe

itu

ng

DIN

EN

-F

as

su

ng

en

2024



10

Sicherstellung/Förderung innovativer Entwicklungen (in Bezug auf Materialien und

Produkte, Bautechniken und Forschung), Gewährleistung, dass die Eurocodes

aktuelle und nachhaltige Marktentwicklung aufnehmen.

Berücksichtigung neuer gesellschaftlicher Anforderungen und Bedürfnisse.

Erleichterung der Harmonisierung nationaler technischer Initiativen zu neuen

Themen, die für den Bausektor Bauindustrie von Interesse sind.

Entwicklungsprozess der Eurocodes, Ableitung Anforderung aus Mandat M/466:

Weiterentwicklung der bestehenden europäischen Mandat M/515:

Vereinfachung und Harmonisierung bestehender Regeln

Erarbeitung neuer Regeln gemäß zukünftiger Anforderungen

Reduzierung der Nationalen Festlegungen (NDP)

Anpassung an Stand der Technik, Implementierung neuer Forschungsergebnisse

Integration von ISO-Normen in die Eurocodes (hier genannt Einwirkungen aus Wellen

und Strömungen auf Küstenbauwerke oder atmosphärische Vereisung)



(hier für Eurocode 1 bis 4 dargestellt)

11

CEN/TC 250

Structural Eurocodes

CEN/TC 250/SC1Actions on Structures

CEN/TC 250/SC2Design of concrete Structures

CEN/TC 250/SC3Design of steel Structures

CEN/TC 250/SC4Design of composite Structures

Development of second generation of Eurocodes by Project Teams PT’s

SC4. T1

…

SC4.T8

SC3. T1

…

SC3.T13

SC1. T1

…

SC1.T11

SC2. T1

…

SC2.T3

HG-B.T1: Bridges - consultation activities and ease of use review

HG-B.T2: Bridges - ease of use and technical consistency review

HG-F.T1: Harmonization of fire parts of Structural Eurocodes

Horizontal

Groups


European Codes (EN)

12

Projekt Teams zu EN 1994,

Phase 1 bis 4


Projekt Teams

Phase 1 und 2

13

SC4.T1 Phase 1

Respond to demands from industry, including needs for harmonization with EC2 and EC 3

Revised EN1994-1-1, EN1994-1-2 and EN1994-2

Reduction in number of National Choices (NDPs), enhanced ease of use

Respond on systematic review, Harmonization with EN 1992 and EN 1993

Task

Reference:

Deliverable:

Sub-Tasks:

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T2 Phase 1

Composite beams with large web openings

New Annex of EN1994-1-1

Development of design procedures, background documentation

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T3 Phase 1

Revised rules for shear connection in the presence of modern forms of profiled sheeting

Revised EN1994-1-1

Development of a revised push test, design procedures for shear connectors used with

modern forms of profiled sheeting, background documentation

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T4 Phase 1

Develop new rules for composite columns (concrete filled tubes) in fire.

Revised EN1994-1-2 Annex H

Development of design procedures to better predict the load bearing resistance of concrete

filled tubes in fire, background documentation


Änderungen / Neuerungen im Überblick

EN 1994-1-1

14

VERBUNDTRÄGER

Schnittgrößenermittlung – Momentenumlagerung

Bemessungswert der Betondruckfestigkeit - Harmonisierung

Randbedingungen für die plastischer Momententragfähigkeit

Vereinfachter Biegedrillknicknachweis

Querkraftwiderstand

Mindestverdübelung

Dübeltragfähigkeit

Träger mit großen Stegöffnungen VERBUNDDECKEN

m+k – Methode entfällt

Überarbeitung der Auflagerreibung

Querkraftnachweis – Anpassung

Einfache Regeln zu Punkt- und Linienlasten bei

Mindestbewehrung

Vereinfachter Ansatz zur Berücksichtigung von

Schwindverformungen

VERBUNDSTÜTZEN

Überarbeitung nichtlineare

Bemessungsverfahren


CEN/TC 250/SC4Design of composite Structures

SC4.T1

15

Part rejected accepted to consider concern

other PT‘S

In total

1-1 35 31 52 36 154

1-2 6 9 19 8 42

2 13 13 23 10 59

255

Allocation of comments from industry to the three parts of the Eurocode 4

National Mirror committees

Industry, Engineers, Research

review

comments SC4.T1


SC4.T1

Reduktion der Anzahl der NDP’S

16

EN 1994-1-1 EN 1994-1-2 EN 1994-2

Number of NDP‘s 19 8 15

Number NDP‘s concerning partial

safety values11 3 5

National Determined Parameters NDP’s in EN 1994

11 NDP’s betreffen Teilsicher-

heits beiwerte zusammen-

fassen in Abschnitt 2.4.1.2

5 NDP’s enthalten empfohlene

Parameter harmonisieren

3 NDP‘s enthalten weitere

Infos

- Schwinden des Betons

- minimale Stärke von TRP‘s

- maximale Höhe des

Stahlprofils für Verzichts

auf einen det.

Biegedrillknicknachweis.

NDP‘s in EN 1994-1-1


EN 1994-1-1: Anhang C

Wenn während der Ausführung keine hohen Anforderungen an die Trägerüberhöhung gestellt werden oder

wenn infolge des Schwindens keine ungewöhnlich großen Verformungen zu erwarten sind, dürfen für die

Ermittlung der Einflüsse aus dem Schwinden die nachfolgend angegebenen Endschwindmaße zugrunde

gelegt werden:

- bei trockenen Umgebungsbedingungen (gilt nicht für Außenbauteile und betongefüllte Hohlprofile):

325 × 10–6 für Normalbeton;

500 × 10–6 für Leichtbeton;

- bei anderen Umweltbedingungen und bei

betongefüllten Hohlprofilen:

200 × 10–6 für Normalbeton;

300 × 10–6 für Leichtbeton.

SC4.T1: Reduktion NDP‘s

Trocknungsschwinddehnung ecds zum Zeitpunkt t= für Normalbeton EN 1994-1-1, Anhang C

17

EN 1994-1-1, Abschnitt 3.1(4)

Für Tragwerke des Hochbaus darf für Verbundbauteile der Einfluss aus der autogenen Schwinddehnung

bei der Ermittlung der Spannungen und Verformungen vernachlässigt werden.

ANMERKUNG:

Basierend auf Erfahrungen mit ausgeführten Verbundtragwerken kann ein Ansatz der Endschwindmaße

nach EN 1992-1-1 bei Verbundbauteilen zu einer Überschätzung der Einflüsse aus dem Schwinden führen.

Angaben zu den Endschwindmaßen dürfen einem Nationalen Anhang entnommen werden. Die empfohlenen

Werte enthält Anhang C.

NSh=-ecs(t,ts) Ea Ac/nA,Secs(t,ts)

-NSh

-zic,S

-NSh

MSh=NSh zic,S+=


SC4.T1: Reduktion NDP‘s

Trocknungsschwinddehnung ecds nach EN 1992-1-1

Maßgebende Einflussparameter

Kriechen Schwinden

Wirksame Körperdicke ho und relative Luftfeuchtigkeit RH [%]

Alter to bei Belastungsbeginn Trocknungsalter (t-ts)

Mittlere Zylinderdruckfestigkeit fcm und Zementfestigkeitsklasse

Wirksame Körperdicke ho:

oh 2A /U

A - Fläche des Betonquerschnitts

U - Abwicklung der der Austrocknung

ausgesetzten Begrenzungsfläche

des gesamten Betonquerschnitts

Profil-

blech

b bb

b1b2

h h

h

1 2U b 2b b

A b h

=0,5 U b

A b h

U 2 b

A b h

b1

18


SC4.T1: Harmonisierung

Harmonisierung mit EN 1992 und EN 1993

19

fcd= cc fck/c

fcd= fck/c

Harmonisation Eurocode 4

mit EC 2 und EC 3

EC2:

EC4:

fcd0,85 fcd

Eurocode 4 Eurocode 2

ckcd cc tc

c

ff k

1

3

ccck

401,0

f

Faktor zur Berücksichtigung des

Unterschiedes der Beanspruchung

eines Probezylinders im Vergleich zur

Beanspruchung im Bauteil

cc

Faktor zur Berücksichtigung des Einflusses von hohen

Langzeitbeanspruchungen auf die Betondruckfestigkeit

=> NDP, empfohlen 1,0

tck

Charakteristischer Wer der Betndruckfestigkeit

- i.A. nach 28 Tagen;

- bei speziellen Projekten zwischen 28 und 91 Tagen

ckf


SC4.T1: Schnittgrößenumlagerung - Klarstellung

Momentenumlagerung im Grenzzustand der Tragfähigkeit

bei Anwendung der Methoden I und II (Hoch- und Industriebau)

Querschnittsklasse 1 2

Methode I

S235

S355 40 30 20 10

S420

S460 30 10 10

Methode II

oder

allgemeines

Verfahren

S235

S355 25 15 10 0

S420

S460 15 0 0

Momentenumlagerung M in %

M

Im Fall von großen Einzellasten bilden sich die

plastischen Zonen nahezu gleichzeitig in den Feld-

und Stützbereichen, sodass eine nennenswerte

Umlagerung der Momente in die Feldbereiche nicht

stattfindet, Tabelle 5.1 ist daher nicht anwendbar!

Bei Trägern mit Querschnitten der Klasse 1 und 2

dürfen die Biegemomente vom Feld zur Stütze

umgelagert werden. Die maximal zulässige

Vergrößerung der Stützmomente beträgt bei

Anwendung der Methode I 20% und bei Anwendung

der Methode II 10%.

Bei Trägern mit Querschnitten der Klasse 3 und 4

dürfen die Momentenumlagerungen nur für

Biegemomente ausgenutzt werden, die auf das

Verbundtragwerk einwirken.

Tabelle 5.1: Umlagerung im ultimate limit state

für Träger die überwiegend durch Gleichlasten

belastet sind

Eine Last gilt als gleichförmig verteilt, wenn in einem

Feld, nicht mehr als die Hälfte der Bemessungslast

auf einer Länge von 1/5 der Stützweite konzentriert

ist.

20



Elastische Schnittgrößenermittlung-

Berücksichtigung der Rissbildung (allgemeines Verfahren)

L1 L2

L1,cr L2,cr

EstJ2

EstJ1 EstJ1

M

Momentenlinie nach Zustand I

Biegemomente unter Berücksichtigung der Rissbildung

M Umlagerungsmoment

infolge Rissbildung

EstJ1 – Biegesteifigkeit nach Zustand I

EstJ2 – Biegesteifigkeit nach Zustand II

Est J2 = Est Jst

Ermittlung der Schnittgrößen

nach Zustand I für die

charakteristische Kombination

Ermittlung der gerissenen

Trägerbereiche Lcr mit Hilfe der

Betonrandspannung c,grenz= 2 fctm,

Ansatz von EJ2,in den gerissen

angenommenen Trägerbereichen

Berechnung der Schnittgrößen mit

der neuen Steifigkeitsverteilung

21



Momentenumlagerung Grenzzustand d. Gebrauchstauglichkeit

bei Anwendung der Methoden I (Hoch- und Industriebau)

Querschnittsklasse 1 2 3 4

Methode IS235, S355

S420, S46010

Momentenumlagerung M in %

Alternativ können die Schnittgrößen im sls basierend auf

dem Ansatz der Steifigkeit des gerissenen Querschnitts im

gerissenen Stützbereich bestimmt werden. Der Ansatz einer

weiteren Umlagerung ist dann jedoch nicht mehr zulässig!

Tabelle 5.1: Umlagerung im serviceability limit state für

Träger die überwiegend durch Gleichlasten belastet sind

gerissener Bereich

EJ1 – Biegesteifigkeit nach Zustand I

EJ2,ts – Biegesteifigkeit bei Rissbildung

EJ2 – Biegesteifigkeit im reinen Zustand II

M

l1 l2

Werden die Schnittgrößen nach Methode I berechnet,

dürfen im GZG (sls) die Biegemomente von der Stütze ins

Feld nur infolge Rissbildung des Betons umgelagert werden,

da das Stahlprofil i.d.R. im sls nicht plastiziert. D.h., die

Umlagerung ist auf 10% begrenzt, entsprechend einem

Klasse 4 Querschnitt.

EJ1

EJ1

EJ1

EJ2,tsEJ2,ts

EJ1

EJ2

22


SC4.T1: Verbundträger

Vereinfachter Biegedrillknicknachweis für

Verbundträger des Hoch- und Industriebaus

Profil S 235 S 355 S460

IPE 600 400 270

HE-

Profile800 650 500

IPE 600 600 400

HE-

Profile1000 800 650

h

hStützweitenverhältnis:

Einwirkungen:

G K

G k Q k

G0,4

G Q

0,8 < l / li < 1,25

Lk / L < 0,15

L LLi Lk

LiL

Ein Biegedrillknicknachweis ist nicht erforderlich wenn

die Grenzprofilhöhen nicht überschritten werden und

die Bedingungen für die Stützweitenverhältnisse und

die Einwirkungen eingehalten sind.

Die Grenzprofilhöhen wurden aus der Bedingung

ermittelt, dass der bezogene Schlankheitsgrad kleiner

als 0,4 ist

Grenzprofilhöhen in mm:

23



Vereinfachter Biegedrillknicknachweis für

Verbundträger des Hoch- und Industriebaus

24

Replacement of table 6.1 with the following



Unterschiedliche Verbundträgertypen – neuere Querschnittstypen

Einfluß auf die Tragfähikgiet?

25

klassischer VT

kompakte VT

integrierte VT

(shallow floor beams)



Klarstellung + Anforderung durch neue Trägertypen

plastische Biegebemessung

26

ckcd cc

c

ff

ck

cdc

ff

22,8

14,2

fyd

εc =-3,5‰

125 cm

C25/30

HEB 220 – S355

+ plate 450x20 - S355

A=116cm²

Reinforcement 19,6cm2

Rd,A

Rd,i

M

M

hc=8cm

εa =1,41‰ 0,84 fyd

0,14 fsd fsd

260

fyd

fsd

RdM 747 kNm

1,0

838 kNm

0,90

dehnungsbegrenzt plastisch

0,85 fcd =14,2

A C

Die plastische Bemessung geht von uneingeschränkten Dehnungen (große Rotationskapazität)

aus. Bei einer großen Druckzonenhöhen kann es aufgrund des Überschreitens der

Grenzdehnungen des Betons vor dem Erreichen der plastischen Momententragfähigkeit zu

einem Versagen in der Betondruckzone kommen, daher müssen die Dehnungen begrenzt

werden. Eine dehnungsbegrenzte Berechnung wird erforderlich! Dann ist MRd < Mpl,Rd!



Abminderung der Momententragfähigkeit bei tiefliegender plast-

ischer Nulllinie Entwurf der zweiten Generation von EN 1994-1-1

27

Rd pl pl,RdM M

pl

xpl/h

1,0

0,85

0,15 0,4

Bisher war die Abminderung

der plastischen Momenten-

tragfähigkeit nur bei Stahl-

güten S420 und S460 und

bei einem Verhältnis

xpl/h > 0,15 erforderlich



Bestimmung der Längsschubkräfte bei

abgeminderter Momententragfähigkeit

28

M/M

pl.R

d

Nc/Ncf



Bemessung von Stegöffnungen

29

Neuer Anhang zur Bemessung von Stegöffnungen

in Verbundträger, als Erweiterung des neuen

Anhangs zur Bemessung von Stegöffnungen in

Stahlträgern:

Neuer Teil zu EC3: EN 1993-1-13

betrifft Stegöffnungen in Stahlträgern

Anhang zu EC4: EN 1994-1-1, Anhang

betrifft Stegöffnungen in Verbundträgern

Quelle: Mark Lawson, SCI, ConvenorSC4.T2


SC4.T3

Dübeltragfähigkeit für Verbundmittel in Kombination

mit hohen Verbundblechen

30

Bildquelle: SC4.T3: C. Odenbreit, S. Nellinger

30

Q188ADübeltragfähigkeit

Für hohe, schlanke Bleche führen die aktuellen Abminderungsfaktoren für

die Dübeltragfähigkeit teilweise zu nicht abgesicherten Ergebnissen!!!

Push-Out Tests

Push-Out Versuche mit Querdruck werden diskutiert

allerdings gibt es große Vorbehalte

Neues Tragmodell für hohe/schlanke Rippen

Mindestverdübelungsgrad

„6 mm“-Kriterium für die Duktilität von

Kopfbolzendübeln ist für neue

Blechformen konservativ

=> Einführung „superduktil“=> 10mm

Bauablauf wird berücksichtigt

Berücksichtigung Momentenauslastung



Bemessungsregeln für Betondübel, ursprünglich als

Anhang D, nun als CEN/TS (Technical Specification) geplant

31

[Feldmann]


SC4.T1: Verbunddecken

Ermittlung der Verbundfestigkeit tu nach der Teilverbundtheorie

Endverankerungskraft infolge Reibung am Auflager

b

L0Ls

Np

Nc

b tu

Vt

Mtest

V

c tu

s o

c test cf

cf pl,a p yp,m

N V

b(L L )

N N

N N A f

t

F/2

Mtest

m,plM

M

pl,mM

Ncf

Mtest

Nc

Mpl,p,m

m,pl

test

M

M

1,0

cf

c

N

N

test

Vt

Mpr

Das Teilverbunddiagramm

wird mit am Versuchskörper

ermittelten Festigkeiten

berechnet.

Vt – Endverankerungskraft

aus Reibung infolge

der Auflagerkraft

32

EN 1994-1-1, Abschnitt 9.7.3(9)

Der Wert µ darf einem Nationalen Anhang

entnommen werden. Der empfohlene wert µ=0,5.

EN 1994-1-1, Abschnitt 9.7.3(9)

Es dürfen nur dann Nennwerte des

Reibungskoeffizienten µ verwendet werden, wenn

Ihre Verwendung in besonderen technischen Regeln

(ETA oder nationale bauaufsichtliche Zulassungen

auf Grundlage von EN 1994-1-1) geregelt ist.


SC4.T1: Verbunddecken

Anpassung Stand der Technik

Querkrafttragfähigkeit Verbunddecke

33

Quelle: Dissertation Simon Hartmeyer, TU Kaiserslautern

Vp,Rk Querkrafttragfähigkeit des Verbundblechs, gemäß ETA

Vc,cz Querkrafttragfähigkeit der ungerissenen Betondruckzone

Vc,cz Querkrafttragfähigkeit der Rissprozesszone des Biegeschubrisses

Neues Model für Querkrafttragfähigkeit von Verbunddecken

VRd = 1/γM1 ∙ Vp,Rk + 1/γc ∙(Vc,ct + Vc,cz)


SC4.T1: Nichtlineare Bemessung von Verbundstützen

34

Rm is the resistance of the columns determined

by a non-linear analysis, based on the non

linear stress-strain relationships for materials

according to EN 1992 and EN 1993

Rm

wo=L/1000

wo

w

e

E, R

wu

+

+

-

-

+-

Geometrische

Imperfektion

Strukturelle

Imperfektion

(GG + QQ)

ec

fcm

0,4 fcEcm

ec1uec1fct

c

Beton

-es

s

fsm

ftm

Es

Betonstahl -

ea

Ea

Ev

ev

a

Baustahl

fy

fuftmfu

fy

fsm=1,1 fyk fym= 1,1 fykfcm according to EN 1992

Nichtlineare Berechnung


SC4.T1: Nichtlineare Bemessung von Verbundstützen

35

mRd Sd G Q

0

RE G Q R

γRd Teilsicherheitsbeiwert für Modelunsicherheiten

γRd=1,0 wenn Modell an Versuchen kalibriert

wurde

γRd=1,1 ohne Kalibrierung des FE-Modells an

Versuchen

γSd Teilsicherheitsbeiwert zur Berücksichtigung

von Unsicherheiten aus den Einwirkungen /

Schnittgrößen,

M

N

NEd

Ed

Rpl,d

Rpl,m

BA

γ0 Globaler Sicherheitsbeiwert resultierend

aus dem Vergleich der N-M Interaktions-

kurve unter Berücksichtigung des Last-

vektors Ed

Rpl,m basierend auf den Mittelwerten der

Materialfestigkeit (A)

Rpl,d basierend auf den Bemessungswerten der

Materialfestigkeit (B)

Vereinfacht darf die vollplastische Interaktions-

kurve berücksichtigt werden.

pl,m0

pl,d

R

R

Wenn bei druckbeanspruchten Verbundbauteilen

Biegemomente und Normalkräfte aus unabhängigen

Einwirkungen resultieren, sind die Teilsicherheitsbeiwerte

γF für diejenigen Schnittgrößen, die zu einer Erhöhung

der Beanspruchbarkeit führen, um 20 % abzumindern.

Sofern dies erfolgt, wird

γSd zu 1.0 angenommen

Harmonisierung mit EN 1992-2, Annex PP

Nachweis


Runde Verbundstützen ohne Mantelprofil

Berechnung nach vereinfachten Verfahren ist

nicht durch EN 1994-1-1 abgedeckt

36

Npl,Rd

NEd

vollplastische

Interaktionskurve

Mpl,Rd

M

N

Mpl,Rd

M Mpl,Rd

dehnungsbeschränkte

Interaktionskurve

vollplastische Spannungsverteilung

0,85 fcd

fyd

dehnungsbeschränkte Spannungsverteilung

e c

-

+

-

-

-

Mpl,Rd,N

NEd

NEd

M Mpl,Rd,N

a


Runde Verbundstützen ohne Mantelprofil

Vergleich mit dem allgemeinen Bemessungsverfahren

37

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 2 4 6 8 10 12 14Länge L [m]

Querschnitt Q1-a

C30/37 =2,0 %

e=10 cm

vereinfachtes Verfahren nach EC 4, KSL

b, wo=L/200M=0,9

Genaues Nachweisverfahren

nach EC4 und NAD

vereinfachtes Verfahren nach EC

4, KSL b, wo=L/200,

modifiziert M=0,7

NR

d/N

pl,

Rd


2nd Generation of Eurocode 4

project team PHASE 2

38

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T5 Phase 2

Development of rules covering shallow floor construction, and other flooring types using

precast concrete elements.

A new annex to EN1994,

Development of design solutions for shallow floor Construction

Development of design solutions for composite beams incorporating precast concrete unit

Production of background documentation


2nd Generation of Eurocode 4

project teams PHASE 3/4

39

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T6 Phase 3/4

Finalisation of the evolved EN1994-1-1

Final Version of EN 1994-1-1

Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T2, .T3 and .T5

Harmonisation between different Eurocodes

Adjustment with recommendations from H-G Bridges and H-G Fire

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T7 Phase 3/4

Finalisation of the evolved EN1994-1-2

Final Version of EN 1994-1-2

Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T4


Adjustment with recommendations from H-G Fire

Task Reference

Task Name:

Deliverable:

Sub-Tasks:

SC4.T8 Phase 3/4

Finalisation of the evolved EN1994-2

Final Version of EN 1994-2

Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T2 and .T3


Adjustment with recommendations from H-G Bridges

Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering 40

Duisburg, 11. Oktober 2018

für Ihre Aufmerksamkeit!

Education &

Research

in

Civil Engineering

Entwicklung der zweiten Generation des Eurocodes 4 · 01.01.1994 · Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer...

Documents

Transcript of Entwicklung der zweiten Generation des Eurocodes 4 · 01.01.1994 · Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer...