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Tech-News Nr. 2013/04 Massivbau (Stand 10.07.2013) Dr.-Ing. Hermann Ulrich Hottmann Prfingenieur fr Bautechnik VPI Taubentalstr. 46/1 73525 Schwbisch Gmnd

DIN EN 1992-1-1 (EC2) Massivbau

Betonstahl nach DIN EN 1992-1-1

1. Allgemeines Auf den Betonstahl wird im Rahmen des EC2 [1] im Abschnitt 3.2 eingegangen. Gem dem nationalen Anhang [2] wird das Bauprodukt Betonstahl in DIN 488 [3] oder ber allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen geregelt.

Diese DIN- Norm besteht aus 6 Teilen. Dort wird u.a. auch auf Gittertrger eingegangen (Teil 4 [3]). In Deutschland ist aber die Verwendung von Gittertrgern nach NA [2] nur mit einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung mglich.

Durch die Beschrnkung auf DIN 488 bzw. auf allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen wird der Anhang C zum EC2 in Deutschland von der Verwendung ausgeschlossen.

2. Stabdurchmesser

Im EC2 bzw. DIN 488 sind die lieferbaren Nenndurchmesser d = 6,0 mm bis d = 40,0 mm geregelt. Fr Stbe d > 28 mm sind die zustzlichen Regeln bei groen Stabdurchmessern in Abschnitt 8.8 des EC2 zu beachten. Stabdurchmesser d > 40 mm knnen nur im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung verwendet werden.

3. Betonstahlsorten

DIN 488 regelt 2 Betonstahlsorten, die mit neuen Bezeichnungen versehen wurden:

B500A -frher BSt 500 (A) -Werkstoffnummer 1.0438 -normalduktil

B500B -frher BSt 500 (B) -Werkstoffnummer 1.0439 -hochduktil

Neben den Betonsthlen der Klasse A und B gibt es noch Betonsthle der Klasse C mit sehr hohen Duktilittseigenschaften. Fr die Verwendung der Klasse C ist in Deutschland eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung notwendig.

Die Eigenschaften der Betonsthle gelten gleichermaen fr Zug- und Druckbeanspruchungen. Prinzipiell vorhandene Unterschiede, z.B. der Bauschinger- Effekt [5], werden vernachlssigt.

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4. Materialfestigkeit

Fr Deutschland gelten die Anwendungsregeln fr Betonsthle mit der Streckgrenze:

fyk = 500 N/mm2 (= Re nach DIN 488-1)

bzw. mit 0,2%-Dehngrenze

f0,2k = 500 N/mm2 (= Rp0,2 nach DIN 488-1)

Das Herstellverfahren

- warmgewalzt ohne Nachbehandlung

- warmgewalzt und wrmebehandelt

- warmgewalzt und kaltgereckt

- kaltverformt

bleibt in diesem Rahmen dem Herstellerwerk berlassen sofern die Nachweise nach DIN 488-6 erbracht werden.

5. Duktilitt

Die Bewehrung muss eine angemessene Duktilitt aufweisen [1].

Als Merkmal wird das Verhltnis von Zugfestigkeit (ft bzw. Rm) zur Streckgrenze (fy bzw. Re):

k = (ft / fy )k bzw. mit den Bezeichnungen aus DIN 488 = Rm / Re

und die Dehnung bei Hchstlast uk = Agt definiert.

Es werden 2 Duktilittsklassen gebildet:

- A k > 1,05; uk 2,5 %

- B k > 1,08; uk 5,0 %

(Duktilittsklasse C nur mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung)

Spannungs- Dehnungsdiagramme analog [1]

= 500 N/mm2

A: 525 N/mm2

B: 540 N/mm2

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6. Schweieignung

Smtliche geregelten Betonsthle mssen schweibar sein. Fr nhere Informationen hierzu wird auf EC2 Abschnitt 3.2.5 und die Tabelle 3.4 verwiesen.

7. Zusammenstellung der Materialeigenschaften

Kurzname B500A B500B B500B

Werkstoff 1.0438 1.0439 1.0439

Oberflche

(gerippt)

3 Rippenreihen

2 Rippenreihen

4 Rippenreihen

Streckgrenze

fyk 500 N/mm2 500 N/mm2 500 N/mm2

Duktilitt /Streckgrenzen-verhltnis

normal

1,05

hoch

1,08

hoch

1,08

Zugfestigkeit *

ftk 525 N/mm2 540 N/mm2 540 N/mm2

Dehnung bei Hchstlast

2,5 % 5,0 % 5,0 %

E-Modul ES 200.000 N/mm2 200.000 N/mm2 200.000 N/mm2

Dichte 7850 kg/m3 7850 kg/m3 7850 kg/m3

/* Der Wert fr die Zugfestigkeit wurde aus den erforderlichen Streckgrenzenverhltnissen aus der Duktilittsanforderung rckgerechnet. Fr die bei der Bemessung tatschlich anzusetzenden Werte siehe unten.

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8. Spannungs- Dehnungslinien fr die Querschnittsbemessung

Die Querschnittsbemessung wird mit den Bemessungswerten (Index d) der Materialkennwerte (Streckgrenze und Zugfestigkeit) durchgefhrt. Es wird dabei ein bilinearer Verlauf zugrunde gelegt. Nach dem Erreichen der Streckgrenze des Betonstahles kann wahlweise ein horizontaler Verlauf oder ein weiter ansteigender Verlauf gewhlt werden. (Bemerkung: Die Bezeichnungen A und B hier haben nichts mit den Duktilittsklassen A und B zu tun.) Der mit A gekennzeichnete Verlauf ist der charakteristische Verlauf, der jeweils mit B gekennzeichnete Verlauf stellt die Design- Werte dar. Der Bereich unterhalb der Streckgrenze bleibt ohne Abminderung durch den Sicherheitsbeiwert s.

Die Dehnungsgrenze fr die Bemessung wird mit ud = 0,025 = 25 festgelegt.

Die rechnerische Zugfestigkeit ftk,cal bei ud = 0,025 = 25 fr B500A und B500B ist gem NA [2] festgelegt auf ftk,cal = 525 N/mm

2. Damit wird bei der Bemessung zwischen den Betonsthlen B500A (normalduktil) und B500B (hochduktil) nicht unterschieden.

Analog Bild 3.8 aus [1]

ftk,cal = 525 N/mm2

fr B500A und B500B

B

fyk = 500 N/mm2

= 25

Dehnungsgrenz

ftk,cal / S

ES = 200.000 N/mm2

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9. Spannungs- Dehnungslinien fr die Schnittgrenermittlung

Nach EC2 [1] Abschn. 5.7 drfen Schnittgren unter Verwendung nichtlinearer Verfahren ermittelt werden. Es ist dann eine wirklichkeitsnahe Spannungs- Dehnungslinie mit S uk zu verwenden:

Vereinfachend darf auch wie oben dargestellt eine bilinear idealisierte Spannungs- Dehnungslinie angenommen werden. Fr fy darf nach Abschnitt 5.7 bzw. NA zu diesem Abschnitt der Rechenwert fyR = 1,1 fyk = 1,1 500 = 550 N/mm

2 angesetzt werden. Weiteres, z.B. zum einheitlich anzusetzenden Teilsicherheitsbeiwert R siehe [1,2], Abschnitt 5.7.

Die Spannungen S sind auf die Nennquerschnittsflche des Betonstahls AS = dS2/4

bezogen.

analog Bild NA.3.8.1 aus [2]

Idealisierter Verlauf

= 25 bei B500A = 50 bei B500B

(ft / fy)kfy

fy

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5. Literatur

[1] DIN EN 1992-1-1: 2011-01: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fr den Hochbau.

[2] DIN EN 1992-1-1/NA: 2011-01: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter -

Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fr den Hochbau.

[3] DIN 488: Betonstahl DIN 488-1: 2009-08: Teil 1: Stahlsorten, Eigenschaften, Kennzeichnung DIN 488-2: 2009-08: Teil 2: Betonstabstahl DIN 488-3: 2009-08: Teil 3: Betonstahl in Ringen, Bewehrungsdraht DIN 488-4: 2009-08: Teil 4: Betonstahlmatten DIN 488-5: 2009-08: Teil 5: Gittertrger DIN 488-6: 2010-01: Teil 6: bereinstimmungsnachweis

[4] Fingerloos, Hegger, Zilch: EUROCODE 2 fr Deutschland. Kommentierte Fassung. Beuth Verlag. Ernst und Sohn. 1. Auflage 2012

[5] Deutscher Ausschuss fr Stahlbeton. Heft 600. Erluterungen zu DIN EN 1992-1-1

und DIN EN 1992-1-1/NA (Eurocode 2). Ausgabe 2012. Beuth Verlag.