Stahlbau-Kalender 2009: Schwerpunkt - Stabilitat

2009 STAHLBAU KALENDER Herausgegeben von Prof. Dr.-lng. Ulrike Kuhlmann 11. Jahrgang Hinweis des Verlages Die Rech...

Author: Ulrike Kuhlmann

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2009 STAHLBAU KALENDER

Herausgegeben von Prof. Dr.-lng. Ulrike Kuhlmann

11. Jahrgang

Hinweis des Verlages

Die Recherche zum Stahlbau-Kalender ab Jahrgang 1999 steht im Internet zur Verfu¨gung unter www.ernst-und-sohn.de

Titelbild: Bahnhof Lie`ge-Guillemins, Belgien; Architekt: Santiago Pevsner Calatrava Valls; Tragwerksplanung: Bureau d’e´tudes Greisch; Stahlbau: Elaborados Meta´licos S.A. (Bildquelle: Institut fu¨r Konstruktion und Entwurf, Universita¨t Stuttgart) Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie: detaillierte bibliografische Daten sind im Internet u¨ber abrufbar. c 2009 Ernst & Sohn Verlag fu¨r Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Alle Rechte, insbesondere die der bersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache u¨bertragen oder u¨bersetzt werden. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form – by photoprint, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publishers. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden du¨ rfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschu¨tzte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind. Umschlaggestaltung: Sonja Frank, Berlin Herstellung: HillerMedien, Berlin Satz: Hagedorn Kommunikation, Viernheim Druck: MercedesDruck, Berlin Bindung: Stein S Lehmann, Berlin Printed in the Federal Republic of Germany ISBN: 978-3- 433- 02909-1 ISSN: 1438-1192

III

Vorwort Was ist typisch fu¨r Stahl und Stahlkonstruktionen? – Die außergewo¨hnlich hohe Tragfa¨higkeit des Werkstoffs erlaubt Tragstrukturen unter Konzentration des Materials auf ein Minimum. Die Folge sind besonders schlanke Bauteile und Bauwerke aus Stahl. Der neue StahlbauKalender 2009 bescha¨ftigt sich im Schwerpunkt mit Fragen der Stabilita¨t, also mit schlanken Strukturen aus Stahl, ihren Mo¨glichkeiten und Herausforderungen. Im November 2008 sind die Neufassungen von DIN 18800 Teile 1 und 2 erschienen. Sie beinhalten alle bisherigen nderungen und Erga¨nzungen der verschiedenen Fassungen der Anpassungsrichtlinie, Anha¨nge usw. und geben vor allem eine umfassende Aktualisierung der Normenbezu¨ge. Besonders die Aktualisierung der Stahlsorten im Zusammenhang mit der Neufassung von DIN EN 10025 ist hier von Bedeutung. Der Originaltext von DIN 18800 ist durch Dr.-Ing. Sascha Hothan, ehemals Deutsches Institut fu¨r Bautechnik (DIBt), wie gewohnt zweispaltig umgesetzt und die Kommentierung sachversta¨ndig u¨berarbeitet worden. Auch gibt es wieder eine Synopse der Unterschiede zu den vergleichbaren europaïschen Normteilen in DIN EN 1993 (Eurocode 3). Der Kernbeitrag Schlanke Stabtragwerke von Prof. Dr.-Ing. Joachim Lindner und Dr.-Ing. Stefan Heyde behandelt die Nachweisformen fu¨r die Stabstabilita¨tsnachweise sowohl in DIN 18800 als auch in DIN EN 1993-1-1. Sie gehen dabei auf neue im Zusammenhang mit Eurocode 3 entwickelte vereinfachte Nachweisformen und auf heute u¨bliche rechnergestu¨tzte Nachweise nach Theorie II. Ordnung mit dem schwierigen Ansatz angemessener Vorverformungen ein. Von besonderer praktischer Relevanz sind neue Mo¨glichkeiten, konstruktive Ausbildungen wie halbe Kopfplattenanschlu¨sse und Drehbettung durch anschließende Bauteile in den theoretischen Annahmen zu beru¨cksichtigen. Gegenu¨ber dem Beitrag im StahlbauKalender 2004 sind nicht nur viele Aktualisierungen und neue Bezu¨ge hinzugekommen, sondern es sind aufgrund neuer Forschungsergebnisse auch Hinweise fu¨r die Nachweise von Drucksta¨ben mit Kontaktsto¨ßen und fu¨r Stahlgussstu¨tzen erga¨nzt worden. Vor allem die Entwicklung neuer Stahlsorten mit hoher Festigkeit und sehr guten Schweißeigenschaften fu¨hrt vermehrt dazu, dass geschweißte, aus du¨nnen Blechen zusammenge-

setzte Querschnitte verwendet werden. Die Bleche erreichen dabei oftmals so hohe Schlankheiten, dass sie unter Druck- und Schubbeanspruchung zum Ausbeulen neigen. Seit Februar 2007 liegt in Deutschland die europaïsch harmonisierte Norm DIN EN 1993-1-5 als Weißdruck vor, die zuku¨nftig die Bemessung und Konstruktion von plattenfo¨rmigen Bauteilen regelt und die nach Ablauf der Koexistenzperiode voraussichtlich im April 2010 die derzeit gu¨ltige deutsche Norm DIN 18800 Teil 3 ablo¨sen wird. Mein Mitarbeiter Dipl.-Ing. Benjamin Braun und ich geben mit unserem Beitrag Bemessung und Konstruktion von aus Blechen zusammengesetzten Bauteilen nach DIN EN 1993-1-5 einen Einstieg in diese neue Stabilita¨tsnorm, die zum Teil fu¨r die Bemessungspraxis in Deutschland ungewohnte Regelungen entha¨lt, aber auch neue Mo¨glichkeiten bietet. Wa¨hrend DIN EN 1993-1-5 schlanke, aus Blechen zusammengesetzte Querschnitte behandelt, wie sie im Bru¨ckenbau oder im schweren Industriebau vorkommen, zielt DIN EN 1993-1-3 auf kaltgeformte du¨nnwandige Bauteile, wie sie im leichten Hochbau zum Beispiel als Pfetten ihre Anwendung finden. In Kaltgeformte, du¨nnwandige Bauteile und Bleche aus Stahl nach DIN EN 1993-1-3 zeigen Dr.-Ing. habil. Bettina Brune und Dipl.-Ing. Jens Kalameya, wie sich durch den bergang von der nationalen Normung zur europaïschen Normung auch fu¨r diesen Bereich die Nachweiskonzepte a¨ndern. Eine ganze Reihe von Beispielrechnungen erlaütert die Anwendung der neuen Regeln fu¨r typische du¨nnwandige Sta¨be. Wa¨hrend Prof. Dr.-Ing. Herbert Schmidt im Stahlbau-Kalender 2002 seinen Beitrag u¨ber Schalenstabilita¨t noch parallel auf der Basis von DIN 18800 Teil 4 und der europaïschen Vornorm ENV 1993-1-6 verfasst hat, konzentriert er sich mit Stabilita¨t sta¨hlerner Schalentragwerke jetzt ganz auf das sehr konsequente Konzept der europaïschen Norm DIN EN 1993-1- 6, das eben nicht nur Stabilita¨tsnachweise entha¨lt, sondern auch andere Versagenszusta¨nde behandelt. Dabei nehmen die „numerisch gestu¨tzten“ Nachweisformate mittels globaler FEM-Berechnung breiten Raum ein, da sie in der Praxis immer haüfiger angewandt werden. Fu¨r ausgewa¨hlte Schalenbeulfa¨lle, wie unversteifte Kreiszylinderschalen, versteifte Kreiszylinder oder unversteifte Rotationsschalen, werden zusa¨tzliche Hinweise gegeben.

IV

Vorwort

Nach diesen Grundlagenbeitra¨gen zur Stabilita¨t sind bewusst im Folgenden auch Anwendungsfelder ausgewa¨hlt und behandelt, die schlanke Tragwerke beinhalten, bei denen Stabilita¨t eine Rolle spielen kann. So stellen Dr. Ing. Martin Kaldenhoff und Dr.-Ing. Cornelius Ruckenbrod die Einwirkungen auf Silos aus Metallwerkstoffen zusammen. Neben den u¨blichen Einwirkungen wie Eigen- und Nutzlasten, Windeinwirkungen, Schnee und Eislasten usw. spielen vor allem die Lasten infolge von gelagerten Fu¨llgu¨tern (Schu¨ttgut, Ga¨rfutter, Gu¨lle) die entscheidende Rolle. Diese stehen bei Silobauwerken in einem hohen Maße in Wechselwirkung mit der Silokonstruktion, sodass die von den Autoren verfassten kenntnisreichen Erlaüterungen und Hinweise fu¨r die Praxis sehr hilfreich sind. Ganz am anderen Ende schlanker Konstruktionen liegt das Thema der Membrantragwerke. Hier besteht eine enge Verquickung von architektonischen, funktionellen und statischen Kriterien. Dipl.-Ing. Knut Go¨ppert und Dipl.Ing. Markus Balz aus dem Ingenieurbu¨ro Schlaich, Bergermann & Partner haben die Besonderheiten und Konstruktionsformen bezu¨glich der Tragstrukturen und Membranen selbst zusammengestellt. In den letzten Jahren haben die erstellten Bauwerke mit Fla¨chen aus transparenten Folien an Bedeutung gewonnen. Das Wissen um diese Bauweise ist allerdings nicht besonders weit verbreitet und schwer zuga¨nglich. ber konstruktive Besonderheiten, Fertigung und Montage von Membrantragwerken entha¨lt der aktuelle Beitrag gegenu¨ber dem Stahlbau-Kalender 2004 deutliche Erga¨nzungen. Du¨nnwandige fla¨chige Bauelemente aus Metall bilden in Dach- und Wandkonstruktionen den Raumabschluss und leiten aüßere Einwirkungen in die Unterkonstruktion. Wa¨hrend Trapez- und Kassettenprofile u¨berwiegend im Zusammenhang mit Wa¨rme- und Schallda¨mmung montiert werden, wird bei Sandwichelementen die Wa¨rmeda¨mmung schon bei der Produktion als Stu¨tzkern zwischen zwei du¨nnen Deckschichten eingebaut. Obwohl die leichten Bauelemente einfach und mit geringem Aufwand montiert werden ko¨nnen, sind fu¨r eine richtige Planung und Anwendung Spezialkenntnisse erforderlich, die vorwiegend bei den Herstellern und einigen spezialisierten Anwendern vorhanden sind. Zur weiteren Verbreitung der Erkenntnisse u¨ber den richtigen Umgang mit Well-, Trapez- und Kassettenprofilen ist der vorliegende Beitrag

Stahlprofiltafeln fu¨r Da¨cher und Wa¨nde von Dr.-Ing. Knut Schwarze und Dipl.-Ing. Oliver Raabe gedacht. Geru¨ste sind dadurch charakterisiert, dass die notwendige Gewichtserleichterung und Windlastminimierung durch filigrane Konstruktionen aus Fachwerken und leichten Rahmen erreicht werden. Geru¨ste mu¨ssen daru¨ber hinaus wegen ihrer kurzen Nutzungszeit leicht abbaubar sein. Diese Aspekte werden im Beitrag Geru¨stbau – Stabilita¨t und statisch-konstruktive Aspekte von Dr.-Ing. Robert Hertle behandelt. Aufbauend auf einer Zusammenfassung der wesentlichen konstruktiven und einsatzspezifischen Randbedingungen fu¨r tempora¨re Bauhilfsmittel werden die praxisrelevanten normativen Grundlagen im Zusammenhang mit der europaïschen Harmonisierung erlaütert, die aus der Weiterentwicklung der Werkstoffe resultierenden statischkonstruktiven Mo¨glichkeiten beleuchtet, die Nachweisverfahren im Geru¨stbau unter besonderer Beru¨cksichtigung der wichtigen Einflu¨sse der Theorie II. Ordnung diskutiert und die fu¨r den Geru¨stbau relevanten Aspekte der Verankerungstechnik in Massivbaukonstruktionen dargestellt. Dehnfugen bei Straßenbru¨cken dienen der berfu¨hrung der Fahrzeuge und Fußga¨nger u¨ber den Spalt zwischen berbauende und Kammerwand des Widerlagers oder zwischen zwei berbauenden. Sie mu¨ssen Verkehrslasten abtragen und die relativen Verformungen zwischen berbau und Widerlager oder zwischen den berbauten ausgleichen. Im Beitrag Dynamisches Verhalten von Lamellen-Dehnfugen von Dr.Ing. Joachim Braun, Dr.-Ing. Johan S. Leendertz, Dipl.-Ing. Tobias Schulze, Dipl.-Ing. Bernd Urich und Dipl.-Ing. Bernhard Volk werden insbesondere die dynamischen Einwirkungen auf Fahrbahnu¨berga¨nge und deren Verhalten einschließlich der Folgen fu¨r die Bemessung, Konstruktion und Herstellung der Lamellen-Dehnfugen betrachtet. Es wird ein berblick u¨ber aktuelle nationale Regelungen fu¨r Fahrbahnu¨berga¨nge gegeben und u¨ber zuku¨nftige europaïsche Regelungen informiert. Insbesondere werden Hinweise zur Verbesserung von Konstruktionen gegeben, die Scha¨den an Fahrbahnu¨berga¨ngen aufgrund von dynamischen Aspekten zuku¨nftig vermeiden helfen. Den Abschluss bildet der Beitrag des DSTV zum aktuellen Thema Stahlpreise von den Rechtsanwa¨lten Karl-Heinz Gu¨ntzer und Dr. Peter Hammacher. Seit Ende November 2003 sind die Preise fu¨r Stahl weltweit rasant ange-

Vorwort

stiegen, wie dies so zuvor noch nie zu beobachten war. Normalerweise hat der Kaüfer den Stahl zu dem vertraglich vereinbarten Preis abzunehmen, der Lieferant zu dem vereinbarten Preis zu liefern. Wie sich hieraus entstehende Konflikte durch eine vorausschauende Vertragsgestaltung vermeiden lassen und somit das Risiko des Preisanstiegs zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber angemessen verteilt wird, erkla¨ren die Autoren. Ich mo¨chte mich – auch im Namen des Verlags Ernst & Sohn – bei allen Autoren und Mitarbeitern fu¨r ihre Leistung bedanken. Ihren perso¨nlichen Einsatz dabei weiß ich besonders zu scha¨tzen, weil er neben einer Vielzahl von anderen Verpflichtungen und Aufgaben und in die-

V

sem Jahr aus organisatorischen Gru¨nden unter besonders hohem Zeitdruck erbracht wurde. Gerade in den vorausgesagten wirtschaftlich schwierigen Zeiten muss der Stahlbau-Kalender als Wissensforum fu¨r qualifizierten Stahlbau gepflegt werden, um die Entwicklung neuer Chancen und Mo¨glichkeiten fu¨r den Stahlbau auch in der Zukunft zu unterstu¨tzen. Hinweisen mo¨chte ich auch auf den diesja¨hrigen Stahlbau-Kalender-Tag am 19. Juni 2009, bei dem die Autoren aus ihren Beitra¨gen vortragen werden und zur Diskussion und fu¨r Fragen zur Verfu¨gung stehen. Stuttgart, Januar 2009 Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann

VII

Inhaltsu¨bersicht 1

Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Sascha Hothan

1

2

Schlanke Stabtragwerke 273 Joachim Lindner, Stefan Heyde

3

Bemessung und Konstruktion von aus Blechen zusammengesetzten Bauteilen nach DIN EN 1993-1-5 381 Benjamin Braun, Ulrike Kuhlmann

4

Kaltgeformte, du¨nnwandige Bauteile und Bleche aus Stahl nach DIN EN 1993-1-3 – Hintergru¨nde, Bemessung und Beispiele 455 Bettina Brune, Jens Kalameya

5

Stabilita¨t sta¨hlerner Schalentragwerke Herbert Schmidt

6

Einwirkungen auf Silos aus Metallwerkstoffen Cornelius Ruckenbrod, Martin Kaldenhoff

7

Membrantragwerke 707 Knut Go¨ppert, Markus Balz

8

Stahlprofiltafeln fu¨r Da¨cher und Wa¨nde Knut Schwarze, Oliver Raabe

9

Geru¨stbau – Stabilita¨t und statisch-konstruktive Aspekte Robert Hertle

529

613

761

857

10

Dynamisches Verhalten von Lamellen-Dehnfugen 949 Joachim Braun, Johan Sebastian Leendertz, Tobias Schulze, Bernd Urich, Bernard Volk

11

Stahlpreise (Stand: 01.01.2009) 991 Karl Heinz Gu¨ntzer, Peter Hammacher Stichwortverzeichnis

1005

Hinweis des Verlages Die Recherche zum Stahlbau-Kalender ab Jahrgang 1999 steht im Internet zur Verfu¨gung unter www.ernst-und-sohn.de

VIII

Autorenverzeichnis Dipl.-Ing. Markus Balz Schlaich, Bergermann und Partner Hohenzollernstraße 1 70178 Stuttgart Dipl.-Ing. Benjamin Braun Universita¨t Stuttgart Institut fu¨r Konstruktion und Entwurf Pfaffenwaldring 7 70569 Stuttgart Dr.-Ing. Joachim Braun RW Sollinger Hu¨tte GmbH Auschnippe 52 37170 Uslar Priv. Doz. Dr.-Ing. habil. Bettina Brune Technische Universita¨t Dortmund Lehrstuhl fu¨r Stahlbau August-Schmidt-Straße 6 44227 Dortmund Dipl.-Ing. Knut Go¨ppert Schlaich, Bergermann und Partner Hohenzollernstraße 1 70178 Stuttgart

Dr.-Ing. Sascha Hothan Bundesanstalt fu¨r Materialforschung und -pru¨fung Fachgruppe VII.3, Abt. Bauwerkssicherheit Unter den Eichen 87 12205 Berlin Dipl.-Ing. Jens Kalameya Technische Universita¨t Dortmund Lehrstuhl fu¨r Stahlbau August-Schmidt-Straße 6 44227 Dortmund Dr.-Ing. Martin Kaldenhoff HHW S Partner Beratende Ingenieure Wolfenbu¨tteler Straße 31b 38102 Braunschweig Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann Universita¨t Stuttgart Institut fu¨r Konstruktion und Entwurf Pfaffenwaldring 7 70569 Stuttgart

RA Karl Heinz Gu¨ntzer Hahnenstraße 32 50259 Pulheim

Dr.-Ing. Johan Sebastian Leendertz Rijkswaterstaat Bouwdienst SWI Griffioenlaan 2 2526 LA Utrecht Niederlande

RA Dr. Peter Hammacher Hanga¨ckerho¨fe 7 69126 Heidelberg

Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Joachim Lindner Furtwa¨nglerstraße 20B 14193 Berlin

Dr.-Ing. Robert Hertle Ingenieurbu¨ro Dr. Hertle Bussardstraße 8 82166 Gra¨felfing

Dipl.-Ing. (FH) Oliver Raabe Ingenieurbu¨ro Berner & Gruber GmbH An der Ho¨he 2 65207 Wiesbaden

Dr.-Ing. Stefan Heyde Technische Universita¨t Berlin Entwerfen und Konstruieren – Stahlbau Gustav-Meyer-Allee 25 13355 Berlin

Dr.-Ing. Cornelius Ruckenbrod SMP Ingenieure im Bauwesen GmbH Stephanienstr. 102 76133 Karlsruhe

Autorenverzeichnis

Prof. em. Dr.-Ing. Herbert Schmidt PSP – Prof. Schmidt und Partner Kruppstraße 98 45145 Essen Dipl.-Ing. Tobias Schulze RW Sollinger Hu¨tte GmbH Auschnippe 52 37170 Uslar

Dipl.-Ing. Bernd Urich mageba SA Solistraße 68 8180 Bu¨lach Schweiz Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Volk Maurer So¨hne GmbH & Co. KG Frankfurter Ring 193 80807 Mu¨nchen

Dr.-Ing. Knut Schwarze Am Stoß 9 57234 Wilnsdorf

Herausgeberin

Verlag

Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann Universita¨t Stuttgart Institut fu¨r Konstruktion und Entwurf Schwerpunkte Stahlbau, Hochbau und Verbundbau Pfaffenwaldring 7 70569 Stuttgart

Ernst & Sohn Verlag fu¨r Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21 10245 Berlin Tel.: (0 30) 47 03 12 00 Fax: (0 30) 47 03 12 70 E-Mail: [email protected] www.ernst-und-sohn.de

IX

X

Inhaltsu¨bersicht fru¨herer Jahrga¨nge Ein Rechercheprogramm fu¨r alle erschienenen Ausgaben des Stahlbau-Kalenders steht seit Mai 2003 auf der Homepage des Verlages zur Verfu¨gung.

Stahlbau-Kalender 1999

Stahlbaunormung – heute und in Zukunft Horst J. Bossenmayer Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Erlaüterungen und Beispiele zur Anwendung der Stahlbaugrundnorm Dietmar H. Maier Beispiele aus dem Verbundhochbau Ulrike Kuhlmann, Ju¨rgen Fries, Hans-Peter Gu¨nther Konstruktion und Bemessung von Dach- und Wandfla¨chen aus Stahl Knut Schwarze, Friedrich A. Lohmann Bemessungshilfen fu¨r nachgiebige Stahlknoten mit Stirnplattenanschlu¨ssen Ferdinand F. Tschemmernegg, Thomas Angerer, Matthias Frischhut Glas im konstruktiven Ingenieurbau mer Bucak Deutscher Stahlbau-Verband


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Erlaüterungen und Beispiele zu DIN 18800, Teil 3 Bettina Brune Neue Verbundbaunorm E DIN 18800 -5 mit Kommentar und Beispielen Gerhard Hanswille, Reinhard Bergmann Bemessung von Flachdecken und Hutprofilen Ulrike Kuhlmann, Ju¨rgen Fries, Michael Leukart Brandsicherheit von Stahlverbundtragwerken Mario Fontana

Korrosionsschutz von Stahlbauten Werner Katzung Baubetrieb im Stahl- und Verbundbau Jo¨rg Lange Bauen mit Seilen Udo Peil Arbeitnehmeru¨berlassung Karl Heinz Gu¨ntzer Deutscher Stahlbau-Verband


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Neue Vornorm DIN V 18800 -7 fu¨r die Ausfu¨hrung von Stahlbauten mit Kommentar Lothar Ba¨r, Herbert Schmidt Nationale brandschutztechnische Bemessung Peter Schaumann Ausgewa¨hlte Tra¨geranschlu¨sse im Verbundbau Ulrike Kuhlmann, Kai Ku¨rschner Sta¨hle fu¨r den Stahlbau – Auswahl und Anwendung in der Praxis Ralf Hubo, Falko Schro¨ter Nichtrostende Sta¨hle im Bauwesen Helmut Saal, Gerhard Steidl Guss im Bauwesen Friedrich Mang, Stefan Herion Patent- und Urheberrechte des Auftragnehmers Karl Heinz Gu¨ntzer


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Beulsicherheitsnachweise fu¨r Schalen nach DIN 18800 Teil 4, E-DASt-Richtlinie 017 und DIN V ENV 1993-1- 6 Herbert Schmidt Geschraubte Verbindungen Uwe Hasselmann, Gu¨nther Valtinat

Inhaltsu¨bersicht fru¨herer Jahrga¨nge

Stahl im Hochhausbau Jo¨rg Lange, Jo¨rrit Kleinschmitt Geschossdecken mit Profilblechen Ingeborg Sauerborn, Norbert Sauerborn Hohlprofilkonstruktionen im Geschossbau – Ausblick auf die europaïsche Normung Ram Puthli Vergaberecht in der Bundesrepublik Deutschland Karl Heinz Gu¨ntzer Deutscher Stahlbau-Verband

XI

Stahlbaunormen – DASt-Richtlinie 019 – Brandsicherheit von Stahl- und Verbundbauteilen in Bu¨ro und Verwaltungsgebaüden Peter Schaumann, Alexander Heise, Klaus Veenker Schweißen im Stahlbau Christian Ahrens, Rainer Zwa¨tz Schlanke Stabtragwerke Joachim Lindner, Stefan Heyde Tra¨ger mit profilierten Stegen Hartmut Pasternak, Dina Hannebauer Maste und Tu¨rme Udo Peil


Europaïsche Harmonisierung fu¨r Bauprodukte – Technische Baubestimmungen Horst J. Bossenmayer, Matthias Springborn Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Neue Norm DIN 18800 -7 – Stahlbauten – Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation – mit Kurzkommentaren Lothar Ba¨r, Herbert Schmidt Interaktion Bauwerk – Baugrund Norbert Vogt Kranbahnen und Betriebsfestigkeit Ulrike Kuhlmann, Andre´ Du¨rr, Hans-Peter Gu¨nther Stahlhallen Ingbert Mangerig, Cedrik Zapfe Fassaden mer Bucak, Franz Heger Windlasten auf Bauwerke Udo Peil, Hans-Ju¨rgen Niemann Insolvenzen vermeiden – Nachtra¨ge durchsetzen Karl Heinz Gu¨ntzer


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert

Geru¨stbau Gerald Ast, Gerhard E. Vo¨lkel Radioteleskope Hans Ju¨rgen Ka¨rcher Membrantragwerke Knut Go¨ppert Sicherheitsleistungen durch Bu¨rgschaften und ihre Kosten Karl Heinz Gu¨ntzer


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert Stahlbaunormen – Verbundtragwerke aus Stahl und Beton, Bemessung und Konstruktion – Kommentar zu DIN V 18800 -5, Ausgabe November 2004 Gerhard Hanswille, Markus Scha¨fer Mechanische Verbundmittel fu¨r Verbundtra¨ger aus Stahl und Beton Kai Ku¨rschner, Ulrike Kuhlmann Betondu¨bel im Verbundbau Ingbert Mangerig, Cedrik Zapfe, Sascha Burger Momententragfa¨hige Anschlu¨sse mit und ohne Steifen Dieter Ungermann, Klaus Weynand, Jean-Pierre Jaspart, Bjo¨rn Schmidt Setzbolzen im Stahlbau Hermann Beck, Martin Reuter

XII


Zugsta¨be und ihre Anschlu¨sse Karsten Kathage, Daniel C. Ruff, Thomas Ummenhofer

Stahlwasserbau Wilfried Meinhold, Ulrike Gabrys, Claus Kunz, Gu¨nter Binder, Manfred Baumann

Kleben von Stahl Hartmut Pasternak, Anja Schwarzlos

Pra¨qualifikation von Bauunternehmen Karl Heinz Gu¨ntzer

Kleben im Glasbau Anneliese Hagl Erdbebenschutzsysteme fu¨r den Hoch- und Bru¨ckenbau Christian Petersen, Hans Beutler, Christian Braun, Ingbert Mangerig


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert, Gesche Henke

Steigende Materialpreise – betriebswirtschaftliche und juristische Aspekte Karl Heinz Gu¨ntzer

Sta¨hle fu¨r den Stahlbau – Anwendung moderner Bausta¨hle und Neuerungen im Regelwerk Falko Schro¨ter


Nichtrostende Sta¨hle nach der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3- 6 Helmut Saal, Detlef Ulbrich, Michael Volz

Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke Helmut Eggert, Gesche Henke Stahlbaunormen – DIN 18800 -7 Stahlbauten – Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation – mit Kurzkommentaren Lothar Ba¨r, Herbert Schmidt Stahlbaunormen – DIN 18800 -7 Stahlbauten – Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation – Entwurf A1-nderung Volker Hu¨ller Stahlbaunormen – DASt-Richtlinie 009 Stahlsortenauswahl fu¨r geschweißte Stahlbauten – Kommentar Bertram Ku¨hn, Gerhard Sedlacek Grundlagen und Erlaüterung der neuen Ermu¨dungsnachweise nach Eurocode 3 Alain Nussbaumer, Hans-Peter Gu¨nther Bewertung bestehender Stahlbru¨cken Karsten Geißler, Wolfgang Graße, Klaus Brandes Die Zersto¨rungsfreie Pru¨fung (ZfP) und deren Bewertung im Stahlbau Karl-Heinz Fischer, Helmut Schmeink Korrosionsschutz von Stahlbauten Werner Katzung Zylindrische Beha¨lter aus Stahl – Bemessungskonzept und statische Tragwirkung Richard Greiner, Andreas Taras

Konstruieren mit Aluminium Dimitris Kosteas, Christina Radlbeck Guss im Bauwesen Stefan Herion Faserverbundwerkstoffe im Bauwesen Jan Knippers, Markus Gabler Konstruktiver Glasbau – Grundlagen und Bemessung Geralt Siebert, Tobias Herrmann, Andreas Haese Tragstrukturen fu¨r Windenergieanlagen Peter Schaumann, Cord Bo¨ker, Tim Rutkowski, Fabian Wilke CAD im Stahlbau – Bestandsaufnahme und Ausblick Hans-Walter Haller, Klaus Thiele, Hans-Ulrich Batzke, Alfred Asam Gewa¨hrleistung des Bauunternehmers Karl Heinz Gu¨ntzer


Stahlbaunormen – Kommentierte Stahlbauregelwerke, Neufassung DIN 18800 Sascha Hothan, Gesche Voith Schweißen Christian Ahrens, Rainer Zwa¨tz


Baudynamik fu¨r die Praxis Udo Peil Dynamische Windwirkungen Udo Peil, Mathias Clobes Tragverhalten, Auslegung und Nachweise von Stahlhochbauten in Erdbebengebieten Ioannis Vayas Stahlkonstruktionen unter Explosionsbeanspruchung Marcus P. Rutner, Norbert Gebbeken, Ingbert Mangerig, Oliver Zapfe, Ru¨diger Mu¨ller, Matthias Wagner, Achim Pietzsch, Martin Mensinger Dynamik von Eisenbahnbru¨cken Lamine Bagayoko, Eckart Koch, Ru¨diger Patz Personeninduzierte Schwingungen von Fußga¨ngerbru¨cken Christiane Butz, Johann Distl Schwingungsanfa¨llige Zugglieder im Bru¨ckenbau Karl. G. Schu¨tz, Michael Schmidmeier, Ralf Schubart, Jo¨rg Frickel, Antje Schumann Glas im konstruktiven Ingenieurbau mer Bucak, Christian Schuler Rissbildung durch Flu¨ssigmetallverspro¨dung beim Feuerverzinken von Stahlkonstruktionen Markus Feldmann, Thomas Pinger, Dirk Tschickardt, Peter Langenberg, Peter Karduck, Alexander Freiherr von Richthofen Haftung fu¨r Scha¨den an Stahlkonstruktionen Karl Heinz Gu¨ntzer

XIII

1 Stahlbaunormen Kommentierte Stahlbauregelwerke Dr.-Ing. Sascha Hothan

2

1

Kommentierte Stahlbauregelwerke

Inhalt

Hinweis zum Beitrag 5 Zeichenerkla¨rung und Abku¨rzungen 5 1

Grundnormen mit Erlaüterungen 6

1.1 DIN 18 800 Stahlbauten Teil 1: Bemessung und Konstruktion 6 Vorwort 6 1 1.1 1.2

Allgemeines 7 Anwendungsbereich 7 Normative Verweisungen 8

2

Bautechnische Unterlagen 11

3 3.1 3.2 3.3

Begriffe und Formelzeichen 13 Grundbegriffe 13 Weitere Begriffe 16 Haüfig verwendete Formelzeichen 17

4 4.1 4.2 4.2.1

Werkstoffe 19 Bauteile 19 Verbindungsmittel 25 Schrauben, Niete, Kopf- und Gewindebolzen 25 Schweißzusa¨tze, Schweißhilfsstoffe 29 Hochfeste Zugglieder 29 Dra¨hte von Seilen 29 End- und Zwischenverankerungen 30 Zugglieder aus Spannsta¨hlen 31 Qualita¨tskontrolle 31 Charakteristische Werte fu¨r mechanische Eigenschaften von hochfesten Zuggliedern 31

4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4

Grundsa¨tze fu¨r die Konstruktion 34 Allgemeine Grundsa¨tze 34 Verbindungen 35 Allgemeines 35 Schrauben- und Nietverbindungen 37 Schweißverbindungen 42 Hochfeste Zugglieder 45 Querschnitte 45 Verankerungen 46 Umlenklager und Schellen fu¨r Spiralseile 47 Umlenklager und Schellen fu¨r Zugglieder aus Spannsta¨hlen 48

6

Annahmen fu¨r die Einwirkungen 49

7 7.1 7.2

Nachweise 51 Erforderliche Nachweise 51 Berechnung der Beanspruchungen aus den Einwirkungen 53

7.2.1 Einwirkungen 53 7.2.2 Beanspruchungen beim Nachweis der Tragsicherheit 54 7.2.3 Beanspruchungen beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 57 7.3 Berechnung der Beanspruchbarkeiten aus den Widerstandsgro¨ßen 58 7.3.1 Widerstandsgro¨ßen 58 7.3.2 Beanspruchbarkeiten 60 7.4 Nachweisverfahren 61 7.5 Verfahren beim Tragsicherheitsnachweis 67 7.5.1 Abgrenzungskriterien und Detailregelungen 67 7.5.2 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch 72 7.5.3 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch 77 7.5.4 Nachweis nach dem Verfahren Plastisch-Plastisch 83 7.6 Nachweis der Lagesicherheit 85 7.7 Nachweis der Dauerhaftigkeit 88 8

8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.5 8.6 9

9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.3.2

Beanspruchungen und Beanspruchbarkeiten der Verbindungen 91 Allgemeine Regeln 91 Verbindungen mit Schrauben oder Nieten 91 Nachweise der Tragsicherheit 91 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 97 Verformungen 98 Augensta¨be und Bolzen 99 Verbindungen mit Schweißna¨hten 101 Verbindungen mit Lichtbogenschweißen 101 Andere Schweißverfahren 108 Zusammenwirken verschiedener Verbindungsmittel 109 Drucku¨bertragung durch Kontakt 110 Beanspruchbarkeit hochfester Zugglieder beim Nachweis der Tragsicherheit 111 Allgemeines 111 Hochfeste Zugglieder und ihre Verankerungen 111 Tragsicherheitsnachweise 111 Beanspruchbarkeit von hochfesten Zuggliedern 111 Beanspruchbarkeit von Verankerungsko¨pfen 113 Umlenklager, Klemmen und Schellen 115 Grenzquerpressung und Teilsicherheitsbeiwert 115 Gleiten 115

Inhalt

A.1 A.2 A.3 A.6 A.7 A.8

Anhang A (normativ) Regelungen 117 Sonderregelungen fu¨r die Stahlsorte St 52-3 117 Bezeichnungen 117 Kennzeichnung der Erzeugnisse 117 Ausfu¨hrungen 117 Nachweis der Nahtgu¨te 117 Fertigungsbeschichtungen 117 Anhang B (normativ) Liste der zuru¨ckgezogenen oder ersetzten Normen und technischen Regelwerke soweit sie in Bezug genommen werden 117 Literaturhinweise 122

1.2 DIN 18 800 Stahlbauten Teil 2: Stabilita¨tsfa¨lle, Knicken von Sta¨ben und Stabwerken 123 Vorwort 123 Allgemeine Angaben 124 Anwendungsbereich 124 Normative Verweisungen 124 Begriffe 125 Haüfig verwendete Formelzeichen 125 Grundsa¨tzliches zum Tragsicherheitsnachweis 127 1.5.1 Allgemeines 127 1.5.2 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie 133 1.5.3 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der Schnittgro¨ßen nach der Fließgelenktheorie 135 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

2

2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3

Imperfektionen fu¨r Sta¨be und fu¨r Stabwerke aus planma¨ßig geraden Sta¨ben 135 Allgemeines 135 Vorkru¨mmung 137 Vorverdrehung 138 Gleichzeitiger Ansatz von Vorkru¨mmung und Vorverdrehung 139 Einteilige Sta¨be 140 Allgemeines 140 Planma¨ßig mittiger Druck 141 Biegeknicken 141 Biegedrillknicken 143 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 144 Allgemeines 144 Behinderung der Verformung 144 Nachweis des Druckgurtes als Druckstab 149 Biegedrillknicken 150 Einachsige Biegung mit Normalkraft 151 Sta¨be mit geringer Normalkraft 151 Biegeknicken 151 Biegedrillknicken 153

3.5

Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft 155 3.5.1 Biegeknicken 155 3.5.2 Biegedrillknicken 156 Mehrteilige, einfeldrige Sta¨be 157 Allgemeines 157 Haüfig verwendete Formelzeichen 157 Ausweichen rechtwinklig zur stofffreien Achse 159 4.3.1 Schnittgro¨ßenermittlung am Gesamtstab 159 4.3.2 Nachweis der Einzelsta¨be 160 4.3.3 Nachweis der Einzelfelder von Rahmensta¨ben 161 4.4 Mehrteilige Rahmensta¨be mit geringer Spreizung 161 4.5 Konstruktive Anforderungen 163 4 4.1 4.2 4.3

5 5.1 5.1.1 5.1.2

5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3

Stabwerke 163 Fachwerke 163 Allgemeines 163 Knickla¨ngen planma¨ßig mittig gedru¨ckter Fachwerksta¨be 164 Rahmen und Durchlauftra¨ger mit unverschieblichen Knotenpunkten 167 Vernachla¨ssigbarkeit von Normalkraftverformungen 167 Definition der Unverschieblichkeit von Rahmen 168 Berechnung der Aussteifungselemente 169 Berechnung von Rahmen und Durchlauftra¨gern 169 Rahmen und Durchlauftra¨ger mit verschieblichen Knotenpunkten 171 Vernachla¨ssigbarkeit von Normalkraftverformungen 171 Verschiebliche ebene Rahmen 171 Elastisch gelagerte Durchlauftra¨ger 176

Bogentra¨ger 178 Mittiger Druck (Stu¨tzlinienbogen) 178 Ausweichen in der Bogenebene 178 Ausweichen rechtwinklig zur Bogenebene 181 6.2 Einachsige Biegung in Bogenebene mit Normalkraft 184 6.2.1 Ausweichen in der Bogenebene 184 6.2.2 Ausweichen rechtwinklig zur Bogenebene 184 6.3 Planma¨ßig raümliche Belastung 186 6 6.1 6.1.1 6.1.2

7

7.1 7.2

Planma¨ßig gerade Sta¨be mit ebenen du¨nnwandigen Querschnittsteilen 187 Allgemeines 187 Berechnungsgrundlagen 188

3

4 7.3 7.4 7.5 7.5.1 7.5.2 7.6 7.6.1 7.6.2 7.6.3 7.6.4 7.6.5

1


Wirksame Breite beim Verfahren Elastisch-Elastisch 189 Wirksame Breite beim Verfahren Elastisch-Plastisch 192 Biegeknicken 192 Spannungsnachweis beim Verfahren Elastisch-Elastisch 192 Vereinfachte Nachweise 192 Biegedrillknicken 194 Nachweis 194 Planma¨ßig mittiger Druck 188 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 194 Einachsige Biegung mit Normalkraft 196 Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft 196 Anhang A (infnormativ) Liste der zuru¨ckgezogenen oder ersetzten Normen und technischen Regelwerke soweit sie in Bezug genommen werden 197 Literaturhinweise 198

1.3 Synopse C DIN 18 800 Teile 1 und 2 D Eurocode 3-1-1; -1-8; -1-10; -1-11 199 1.4 DIN 18 800 Stahlbauten Teil 3: Stabilita¨tsfa¨lle, Plattenbeulen 209

3

DIN 18 801 Stahlhochbau, Bemessung, Konstruktion, Herstellung 211

4

Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen 212

4.1 4.2 4.3 4.4

Vorbemerkungen 212 Muster-Liste Lastannahmen mit Anlagen 213 Muster-Liste Metallbau mit Anlagen 216 Muster-Liste Sonderkonstruktionen mit Anlagen 221

5

Normen und Richtlinien fu¨r den Stahlbau 226

6

Zulassungen des Deutschen Instituts fu¨r Bautechnik DIBt 229

6.1 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen 229 6.1.1 Verzeichnis Sachgebiet Verbundbau 229 6.1.2 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau – Werkstoffe 230 6.1.3 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau und Metallbauarten 233 6.2 Europaïsche Technische Zulassungen 247

7

Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C 250

7.1

Zuordnung der Bauprodukte fu¨r den Stahlbau zu den Zeilen (lfd. Nr.) der Bauregelliste A Teil 1 250 Zusammenstellung der Anlagen zur Bauregelliste A Teil 1 Abschnitte 4 (Stahlbau), 15 (Beha¨lter, Rohre) und 16 (Geru¨ste) 258 Stahlsorten fu¨r den bauaufsichtlich geregelten Bereich 266 Auszug aus der Bauregelliste A Teil 2 268 Auszug aus der Bauregelliste B Teil 1 Abschnitt 1 271 Bauprodukte der Liste C aus dem Bereich Stahl/Stahlbau 272

7.2

1.5 Literatur zum Kommentar DIN 18 000 Teile 1 und 2 210 1.6 DIN 18 800 Stahlbauten, Teile 4 und 5 211

7.3 7.4 7.5 7.6

2

DIN 18 800 Stahlbauten, Teil 7 211

DIN 18 800-1

Vorbemerkungen

5

Hinweis zum Beitrag

x

Die Aktualisierung erfolgte zum Redaktionsschluss September 2008. Die im Jahre 2007 getroffene Entscheidung, die DIN 18 800 neu zu fassen, wurde mittlerweile fu¨r die Teile 1 bis 4 sowie 7 umgesetzt. Die neuen Dokumente von November 2008 umfassen die bisherigen nderungen und alle Erga¨nzungen aus den verschiedenen Fassungen der Anpassungsrichtlinien und ersetzen die Fassungen von November 1990 bzw. September 2002 in der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen. Siehe auch Abschnitt 4 dieses Beitrags.

Zeichenerkla¨rung und Abku¨rzungen x

3 *

kennzeichnet nderungen/Neuerungen gegenu¨ber der Ausgabe des Vorjahres Lfd. Nummer der Synopse DIN 18 800 C EC 3 MLTB Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen MBO Musterbauordnung NA Nationaler Anhang

Zahlreiche Teile des Europaïschen Regelwerks fu¨r Stahbau – des EUROCODE 3 – sind als DIN EN-Normen erschienen und die Nationalen Anha¨nge (NA) befinden sich in der Bearbeitung. Erschienen sind bisher folgende Normenteile: Im Jahr 2005 die Teile 1-1; 1-8; 1-10 und 1-11; im Jahr 2006 der Teil 1-2 und im Jahr 2007 die Teile 1-3; 1- 4; 1-5; 1- 6; 1-7; 1-11; 1-12; 2; 3-1; 3-2; 4 -1; 4 -2; 4 -3; 4 -5; 4 - 6; 5 und 6. Die wichtigsten nderungen, die sich fu¨r den Geltungsbereich von DIN 18 800 Teile 1 und 2 ergeben, werden hier in einer Synopse mitgeteilt. berall dort, wo eine Gegenu¨berstellung vorgenommen wurde, wird dies mit einer eingekreisten Nummer vermerkt. Diese Nummer stimmt u¨berein mit der laufenden Nummer der Zusammenstellung im Anschluss an den Abdruck von DIN 18 800 Teil 2. Zu DIN 18 800 Teil 2 erfolgte eine Beschra¨nkung auf den Bereich, der auch in den verglichenen EC-Teilen geregelt ist.

x

6

1

1


Grundnormen mit Erlaüterungen

Anmerkung zum Abdruck von DIN 18 800 Teile 1 und 2 5 * 7 * 8 * x

x

Auf den folgenden Seiten wird der Normentext von DIN 18 800 Teil 1 und Teil 2 in der Fassung November 2008 in zweispaltiger Darstellung wiedergegeben. Im Unterschied zu den Vorga¨ngerdokumenten weist diese Fassung keine zweispaltige Darstellung mehr auf, da diese Art von Layout vom DIN nicht mehr verwendet wird. Dieser Beitrag verzichtet dennoch nicht auf die gewohnte und fu¨r die Kommentierung sehr praktische und u¨bersichtliche zweispaltige Darstellung. In der linken Spalte sind die verbindlichen Regeln abgedruckt und in der rechten Spalte die „Darf-Regeln“ und „Anmerkungen“ sowie Kommentare. Textpassagen, die im Beitrag 2008 noch als Erga¨nzungen und nderungen aus den A2-nderungen zur Normenfassung von 1990 gekennzeichnet waren, fu¨gen sich nun „nahtlos“ in den Normentext ein.

Fu¨r den Teil 7 der Grundnorm wird eine A1-nderung herausgegeben, die der neuen Situation Rechnung tra¨gt und nur geringe substantielle Vera¨nderung der derzeitigen Situation bedeutet, vgl. Abdruck des Entwurfs im Stahlbau-Kalender 2006, S. 319–343.

Verbindliche Regeln: Normtext

Nicht verbindlicher Text: „Darf-Regeln“/Anmerkungen / Kommentar /

1.1

x

DIN 18 800 Stahlbauten Teil 1: Bemessung und Konstruktion Ausgabe November 2008

Vorwort x

Diese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen (NABau), NA 005- 08-16 AA „Tragwerksbemessung“ erarbeitet. Sie entha¨lt die vom Arbeitsausschuss verabschiedeten nderungen aus dem Entwurf der DIN 18 800 -1/ A1:1996- 02 und DIN 18 800 -1/A2:2007- 06. Die nderungen zu DIN 18 800 -1:1990 -11 sind mit einem Balken am Rand gekennzeichnet. In DIN 18 800 -1:1990 -11 wurde neben der u¨blichen, allgemein bekannten Gliederung in Abschnitte und Unterabschnitte der gesamte Text in u¨berschaubare, (abschnittsweise) durchgehend benummerte, so genannte „Elemente“ gegliedert, deren jedes eine in sich geschlossene Aussage entha¨lt und damit auch bei bernahme in eine andere Norm versta¨ndlich bleibt. Diese Gliederung in Elemente wurde beibehalten, obwohl dadurch eine Anpassung an die neuen Gestaltungsregeln nach DIN 820 nicht vollsta¨ndig erfolgen konnte. Die Abschnitte 1 (Anwendungsbereich) und 2 (Normative Verweisungen) wurden hier in Abschnitt 1 zusammengefasst.

Die neue, auf den Nachweis mit Teilsicherheitsbeiwerten abgestellte Verbundbau-Grundnorm DIN 18 800 Teil 5 ist mit Datum Ma¨rz 2007 erschienen und ist Bestandteil der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen. Sie ersetzt die Verbundtra¨gerrichtlinien und DIN 18 806. Die Vertragsdokumente fu¨r den Bru¨ckenbaubereich des Bundesverkehrsministers, die DIN Fachberichte 103 (Stahlbau) und 104 (Verbundbau) sind erschienen.

1 *

DIN 18 800-1

Allgemeines

7

Dadurch konnte die alte Struktur der Norm beibehalten werden.

nderungen x

Gegenu¨ber DIN 18 800 -1:1990 -11 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Anpassung an Nachfolgenormen von zuru¨ckgezogenen Normen und Aktualisierung der in der Norm zitierten normativen Verweisungen, b) bernahme der Regelungen der 3. Auflage der Anpassungsrichtlinie Stahlbau (Oktober 1998) und der nderungen und Erga¨nzungen der Anpassungsrichtlinie Stahlbau (Dezember 2001), c) Aktualisierung der Stahlsorten, d) der Anhang B, der mit DIN 18 800 -1/ A1:1996- 02 eingefu¨hrt wurde, entfa¨llt.

Fru¨here Ausgaben x

2 * 4 *

DIN 18 800 -1: 1990 -11, 1981- 03

1

Allgemeines

1.1

Anwendungsbereich

(101) Anwendungsbereich Diese Norm ist anzuwenden fu¨r die Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten.

Diese Norm kann ohne große Schwierigkeiten auch fu¨r die sta¨hlernen Teile von anderen Tragkonstruktionen angewandt werden. Der Umrechnungsmodus fu¨r die Verknu¨pfung mit Bauteilen, die nach altem Bemessungskonzept bemessen wurden, wurde in der Anpassungsrichtlinie Stahlbau festgelegt [E2].

Anmerkung: Soweit Fachnormen noch nicht an das in dieser Grundnorm verwendete Bemessungskonzept angepasst sind, ist zur Beurteilung die Anpassungsrichtlinie Stahlbau, DIBtMitteilungen Sonderheft 11/2 und die nderung und Erga¨nzung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau, DIBt-Mitteilungen 1/2002 zu beachten. Diese Anmerkung hat praktische Bedeutung nur noch fu¨r Fachnormen, die nicht den Stahlbau betreffen, und fu¨r Krane nach DIN 15 018.

x

8 3 * 6 *

1


(102) Mitgeltende Normen Die anderen Grundnormen der Reihe DIN 18 800 sind zu beachten. Fu¨r die verschiedenen Anwendungsgebiete sind die entsprechenden Fachnormen zu beachten. In ihnen ko¨nnen zusa¨tzliche oder abweichende Festlegungen getroffen sein.

(103) Anforderungen Stahlbauten mu¨ssen standsicher und gebrauchstauglich sein. Ausreichende raümliche Steifigkeit und Stabilita¨t sind sicherzustellen.

1.2 x

Normative Verweisungen

Die folgenden zitierten Dokumente sind fu¨r die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller nderungen).

Die „anderen Grundnormen“ sind Teil 2 (Knicken von Sta¨ben und Stabwerken), Teil 3 (Plattenbeulen), Teil 4 (Schalenbeulen), Teil 5 (Verbundbauten) und Teil 7 (Herstellen). Sa¨mtliche Fachnormen, ausgenommen die eingangs erwa¨hnten, sind entweder bereits auf das neue Bemessungsverfahren abgestellt (a) oder mit der Anpassungsrichtlinie Stahlbau [E2] auf das neue Bemessungskonzept umgestellt (b) worden. Es handelt sich dabei um: (a) DIN 4131, DIN 4133, DIN 4420, (b) DIN 4024, DIN 4112, DIN 4118, DIN 4119, DIN 4132, DIN 4178, DIN 4421, DIN 18 801, DIN 18 807, DIN 18 808, DIN 18 914 und um die DASt-Richtlinie 016. Auch die Regeln fu¨r den Stahlwasserbau wurden inzwischen auf das neue Bemessungskonzept umgestellt [E26]. Fu¨r den Kranbau (DIN 15 018) ist eine solche Umstellung noch nicht erfolgt.

Anmerkung: Standsicherheit wird hier als Oberbegriff fu¨r Trag- und Lagesicherheit verwendet. Die Standsicherheit ist eine Forderung des o¨ffentlichen Rechts (Landesbauordnung), die Gebrauchstauglichkeit eine zivilrechtliche Forderung. Um dem Anspruch auf Gebrauchstauglichkeit gerecht zu werden, mu¨ssen vom Bauherrn entsprechende Kriterien genannt werden; vgl. hierzu auch [E27].

DIN 18 800-1

DIN 124, Halbrundniete; Nenndurchmesser 10 bis 36 mm DIN 302, Senkniete; Nenndurchmesser 10 bis 36 mm DIN 1055-3:2006- 03, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 3: Eigen- und Nutzlasten fu¨r Hochbauten DIN 1055-100, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung, Sicherheitskonzept und Bemessung DIN 3091, Kauschen – Vollkauschen fu¨r Drahtseile DIN 4132, Kranbahnen; Stahltragwerke; Grundsa¨tze fu¨r Berechnung, bauliche Durchbildung und Ausfu¨hrung DIN V 4141-1:2003- 05, Lager im Bauwesen – Teil 1: Allgemeine Regelungen DIN 18 800 (alle Teile), Stahlbauten DIN 18 800 -2:2008-11, Stahlbauten – Teil 2: Stabilita¨tsfa¨lle; Knicken von Sta¨ben und Stabwerken DIN 18 800 -3:2008-11, Stahlbauten – Teil 3: Stabilita¨tsfa¨lle – Plattenbeulen DIN 18 800 -7:2008-11, Stahlbauten – Teil 7: Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation DIN EN 1369, Gießereiwesen – Magnetpulverpru¨fung DIN EN 1371-1, Gießereiwesen – Eindringpru¨fung – Teil 1: Sand-, Schwerkraftkokillen- und Niederdruckkokillengussstu¨cke DIN EN 1559-1, Gießereiwesen – Technische Lieferbedingungen – Teil 1: Allgemeines DIN EN 1559-2, Gießereiwesen – Technische Lieferbedingungen – Teil 2: Zusa¨tzliche Anforderungen an Stahlgussstu¨cke DIN EN 1563, Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 1993-1- 9, Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-9: Ermu¨dung DIN EN 10 025-2, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen – Teil 2: Technische Lieferbedingungen fu¨r unlegierte Bausta¨hle DIN EN 10 025-3, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen – Teil 3: Technische Lieferbedingungen fu¨r normalgeglu¨hte / normalisierend gewalzte schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 025- 4, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen – Teil 4: Technische Lieferbedingungen fu¨r thermomechanisch gewalzte schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 025-5, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen – Teil 5: Technische Lieferbedingungen fu¨r wetterfeste Bausta¨hle

Allgemeines

9

DIN EN 10 028-3, Flacherzeugnisse aus Druckbeha¨ltersta¨hlen – Teil 3: Schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle, normalgeglu¨ht DIN EN 10 083-1, Vergu¨tungssta¨hle – Teil 1: Technische Lieferbedingungen fu¨r Edelsta¨hle DIN EN 10 083-2, Vergu¨tungssta¨hle – Teil 2: Technische Lieferbedingungen fu¨r unlegierte Qualita¨tssta¨hle DIN EN 10 204, Metallische Erzeugnisse – Arten von Pru¨fbescheinigungen DIN EN 10 210 (alle Teile), Warmgefertigte Hohlprofile fu¨r den Stahlbau aus unlegierten Bausta¨hlen und aus Feinkornbausta¨hlen DIN EN 10 219 (alle Teile), Kaltgefertigte geschweißte Hohlprofile fu¨r den Stahlbau aus unlegierten Bausta¨hlen und aus Feinkornbausta¨hlen DIN EN 10 222- 4, Schmiedestu¨cke aus Stahl fu¨r Druckbeha¨lter – Teil 4: Schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle mit hoher Dehngrenze DIN EN 10 250 -2, Freiformschmiedestu¨cke aus Stahl fu¨r allgemeine Verwendung – Teil 2: Unlegierte Qualita¨ts- und Edelsta¨hle DIN EN 10 264 (alle Teile), Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht fu¨r Seile DIN EN 10 293, Gießereiwesen – Stahlguss fu¨r allgemeine Anwendungen DIN EN 12 385, Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit DIN EN 12 454, Gießereiwesen – Visuelle Bestimmung von Oberfla¨chenfehlern – Stahlsandgussstu¨cke DIN EN 12 680 -1, Gießereiwesen – Ultraschallpru¨fung – Teil 1: Stahlgussstu¨cke fu¨r allgemeine Verwendung DIN EN 12 680 -3, Gießereiwesen – Ultraschallpru¨fung – Teil 3: Gussstu¨cke aus Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 13 411-1, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 1: Kauschen fu¨r Anschlagseile aus Drahtseilen DIN EN 13 411-3, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 3: Pressklemmen und Verpressen DIN EN 13 411- 4, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 4: Vergießen mit Metall oder Kunstharz DIN EN 13 411-5, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 5: Drahtseilklemmen mit U-fo¨rmigem Klemmbu¨gel

10

1


DIN EN 20 898-2, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen – Teil 2: Muttern mit festgelegten Pru¨fkra¨ften – Regelgewinde DIN EN ISO 898-1, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl – Teil 1: Schrauben DIN EN ISO 12 944 -3, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 3: Grundregeln zur Gestaltung DIN EN ISO 13 918, Schweißen – Bolzen und Keramikringe zum Lichtbogenbolzenschweißen SEW 5201), Hochfester Stahlguss mit guter Schweißeignung – Technische Lieferbedingungen

1)

2)

3)

Zu beziehen durch: Verlag Stahleisen GmbH, Sohnstraße 65, 40237 Du¨sseldorf. Zu beziehen durch: Stahlbau Verlags- und Service GmbH, Sohnstraße 65, 40237 Du¨sseldorf. Zu beziehen durch: Deutsches Institut fu¨r Bautechnik, Kolonnenstr. 30L, 10829 Berlin

DASt-Richtlinie 0092), Stahlsortenauswahl fu¨r geschweißte Stahlbauten DASt-Richtlinie 0112), Hochfeste schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle mit einer Mindeststreckgrenze von 460 und 690 N/mm2 DASt-Richtlinie 0162), Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen Anpassungsrichtlinie Stahlbau, DIBt-Sonderheft 11/23) Berechnungen von Bauwerksteilen nach unterschiedlichem Sicherheitskonzept, Beanspruchungen nach der Plastizita¨tstheorie, Anpassung der Fachnormen (DIN 18 801, 18 914, 18 808, 4132, 4119-1, -2, DASt-Richtlinie 016, DIN 4118, 4024 -1, -2, 4178, 4421, 4112, DIN 18 807-1, -2, -3)

DIN 18 800-1

2

Bautechnische Unterlagen

11

Bautechnische Unterlagen

(201) Nutzungsbedingungen Die bautechnischen Unterlagen mu¨ssen Angaben zu den maßgeblichen Nutzungsbedingungen in einer allgemein versta¨ndlichen Form enthalten. (202) Inhalt Die bautechnischen Unterlagen mu¨ssen den Nachweis ausreichender Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der baulichen Anlage wa¨hrend des Bau- und Nutzungszeitraumes enthalten. (203) Baubeschreibung Alle fu¨r die Pru¨fung der Statischen Berechnungen und Zeichnungen wichtigen Angaben sind in die Baubeschreibung aufzunehmen, insbesondere auch solche, die fu¨r die Bauausfu¨hrung wesentlich sind und aus den Nachweisen und Zeichnungen nicht unmittelbar oder nicht vollsta¨ndig entnommen werden ko¨nnen. Hierzu geho¨ren auch Angaben zum Korrosionsschutz.

Aus dieser Forderung folgt, dass ohne anderslautende Vereinbarungen die Unterlagen deutschsprachig sein mu¨ssen.

Anmerkung: Zu den bautechnischen Unterlagen geho¨ren unter anderem die Baubeschreibung, die Statische Berechnung einschließlich der Positionspla¨ne, gegebenenfalls Versuchsberichte zu experimentellen Nachweisen, Zeichnungen mit allen fu¨r die Pru¨fung, Nutzung und Dauerhaftigkeit wesentlichen Angaben, Montage- und Schweißfolgepla¨ne und gegebenenfalls Zulassungsbescheide. Der Gebrauchstauglichkeitsnachweis kann natu¨rlich nur fu¨r den Nutzungszeitraum verlangt werden.

(204) Statische Berechnung In der Statischen Berechnung sind Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit vollsta¨ndig, u¨bersichtlich und pru¨fbar fu¨r alle Bauteile und Verbindungen nachzuweisen. Der Nachweis muss in sich geschlossen sein und eindeutige Angaben fu¨r die Ausfu¨hrungszeichnungen enthalten. (205) Quellenangaben und Herleitungen Die Herkunft außergewo¨hnlicher Gleichungen und Berechnungsverfahren ist anzugeben. Sofern Gleichungen und Berechnungsverfahren nicht vero¨ffentlicht sind, sind Voraussetzungen und Ableitungen soweit anzugeben, dass ihre Eignung gepru¨ft werden kann.

„Vero¨ffentlicht“ bedeutet, dass in allgemein zuga¨nglichen und bekannten Fachzeitschriften oder Fachbu¨chern die Nachweise nachzulesen sind.

12

1


(206) Elektronische Rechenprogramme Fu¨r die Verwendung von Rechenprogrammen ist die „Richtlinie fu¨r das Aufstellen und Pru¨fen EDV-unterstu¨tzter Standsicherheitnachweise“ zu beachten.

(207) Versuchsberichte Versuchsberichte mu¨ssen Angaben u¨ber das Versuchsziel, die Planung, Einrichtung, Durchfu¨hrung und Auswertung der Versuche in einer Form enthalten, die eine Beurteilung erlaubt und die eine unabha¨ngige Wiederholung der Versuche ermo¨glicht. Sofern die Bemessung von Stahlbauten auf der Grundlage von Versuchen erfolgt, mu¨ssen hierfu¨r entsprechende bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise vorliegen.

(208) Zeichnungen In den Zeichnungen sind alle fu¨r die Pru¨fung von bautechnischen Unterlagen sowie fu¨r die Bauausfu¨hrung und -abnahme wichtigen Bauteile eindeutig, vollsta¨ndig und u¨bersichtlich darzustellen.

Die Richtlinie kann bezogen werden bei der Bundesvereinigung der Pru¨fingenieure, Jungfernstieg 49, 20354 Hamburg, Fax 040/353565. E-Mail: [email protected] http://www.bvpi.de Die neueste Ausgabe ist im April 2001 erschienen. 20 Versuchsberichte mu¨ssen auch stets Unter- * suchungen u¨ber die tatsa¨chlichen Festigkeitseigenschaften des Stahls, aus denen die Probeko¨rper bestehen, enthalten, andernfalls – wenn etwa dies durch den Satz „nach Angaben des Lieferanten handelt es sich um ... “ ersetzt werden soll –, sind die Berichte als Bestandteil eines statischen Nachweises unbrauchbar.

Anmerkung: Als bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise gelten: a) europaïsche technische Zulassungen, b) allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen, c) die Zustimmung im Einzelfall, d) das allgemeine bauaufsichtliche Pru¨fzeugnis.

Anmerkung: Zur eindeutigen und vollsta¨ndigen Beschreibung der Bauteile geho¨ren unter anderem – Werkstoffangaben, wie z. B. Stahlsorte von Bauteilen und Festigkeitsklasse von Schrauben, – Darstellung und Bemaßung der Systeme und Querschnitte, – Darstellung der Anschlu¨sse, z. B. durch Angabe der Lage der Schwerachsen von Sta¨ben zueinander, der Anordnung der Verbingungsmittel und der Stoßteile sowie Angaben zum Lochspiel von Verbindungsmitteln, – Angaben zur Ausfu¨hrung, z. B. Vorspannung von Schrauben und Nahtvorbereitung von Schweißna¨hten, – Angaben u¨ber Besonderheiten, die bei der Montage zu beachten sind und – Angaben zum Korrosionsschutz. Zu den Ausfu¨hrungsunterlagen siehe auch Teil 7, Element 402 und 403, zu den Nachweisunterlagen Element 404.

x

DIN 18 800-1

3

Begriffe und Formelzeichen

13


Fu¨r die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe 9 *

3.1

Grundbegriffe

3.1.1 (301) Einwirkungen, Einwirkungsgro¨ßen Einwirkungen sind Ursachen von Kraft- und Verformungsgro¨ßen im Tragwerk. Einwirkungsgro¨ßen sind die zur Beschreibung der Einwirkungen verwendeten Gro¨ßen.

Anmerkung: Einwirkungen sind z. B. Schwerkraft, Wind, Verkehrslast, Temperatur und Stu¨tzensenkungen. Sie hierzu auch Abschn. 7.2.1, Element 706. „Lasten“ sind ein Teil der „Einwirkungen“, denen ein Bauwerk ausgesetzt wird. Was heute Annahmen fu¨r „Einwirkungsgro¨ßen“ sind, waren nach altem Nachweiskonzept „Lastannahmen“. Mit dem neuen Bemessungsverfahren sind viele alte Begriffe – auch z. B. „Lastfa¨lle“, „Traglasten“, „Gebrauchslasten“ – hinfa¨llig geworden, siehe dazu [E3].

3.1.2 (302) Widerstand, Widerstandsgro¨ßen Unter Widerstand wird hier der Widerstand eines Tragwerkes, seiner Bauteile und Verbindungen gegen Einwirkungen verstanden. Widerstandsgro¨ßen sind aus geometrischen Gro¨ßen und Werkstoffkennwerten abgeleitete Gro¨ßen; ihre Streuungen sind zu beru¨cksichtigen. In dieser Norm sind Festigkeiten und Steifigkeiten Widerstandsgro¨ßen.

Anmerkung 1: Vereinfachend werden alle Streuungen des Widerstandes den Festigkeiten und Steifigkeiten zugeordnet, sofern in anderen Normen der Reihe DIN 18 800 nichts anderes geregelt ist. Anmerkung 2: Werkstoffkennwerte sind z. B. die obere Streckgrenze ReH und die Zugfestigkeit Rm. Anmerkung 3: Festigkeiten und Steifigkeiten beinhalten Werkstoffkennwerte und Querschnittswerte. Die charakteristischen Werte von Festigkeiten sind auf die Nennwerte der Querschnittswerte bezogene Festigkeiten. Die wichtigsten Festigkeiten sind die Streckgrenze fy und die Zugfestigkeit fu, denen die Werkstoffkennwerte obere Streckgrenze ReH und die Zugfestigkeit Rm zugeordnet sind. Ein Beispiel fu¨r die Steifigkeit ist die Biegesteifigkeit (E · I ). Sie beinhaltet die streuende Werkstoffkenngro¨ße Elastizita¨tsmodul und die streuende geometrische Gro¨ße Fla¨chenmoment 2. Grades. Zu Element 302 – 309: Diese Elemente enthalten mit Element 301 die Begriffe, auf denen die neue Sicherheitstheorie aufbaut. Fu¨r den Praktiker ist hauptsa¨chlich Folgendes von Belang: 1. Die (charakteristischen Werte der) Einwirkungsgro¨ßen sind mit dem Teilsicherheitsbeiwert gF malzunehmen und mittels Kombinations-

14

1


beiwerten c zu kombinieren (zu addieren; siehe hierzu auch Anmerkung zu Element 710). Die statische Berechnung mit diesen (Bemessungs-) Werten liefert die Beanspruchungen (= einwirkende Kraft, einwirkende Spannung usw., gem. Element 307 auch als „vorhandene Gro¨ßen“ bezeichnet). Bei dieser Rechnung werden keine Indizes beno¨tigt. 2. Die (charakteristischen Werte der) Festigkeiten sind durch gM zu dividieren. Nach Maßgabe dieser Norm ist daraus die Beanspruchbarkeit (Grenzkraft, Grenzspannung) zu ermitteln. Sie erha¨lt den Index R,d.

3.1.3 (303) Bemessungswerte Bemessungswerte sind diejenigen Werte der Einwirkungsgro¨ßen und Widerstandsgro¨ßen, die fu¨r die Nachweise anzunehmen sind. Sie beschreiben einen Fall ungu¨nstiger Einwirkungen auf Tragwerke mit ungu¨nstigen Eigenschaften. Ungu¨nstigere Fa¨lle sind in der Realita¨t nur mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit zu erwarten. Bemessungswerte werden im Allgemeinen durch den Index d gekennzeichnet.

Anmerkung 1: Die Bemessungswerte dieser Norm sind so festgelegt, dass die Nachweise zu der angestrebten Versagenswahrscheinlichkeit fu¨hren. Anmerkung 2: Fu¨r statische Berechnungen ist es wichtig, Bemessungswerte von charakteristischen Werten (siehe Element 304) zu unterscheiden, z. B. durch Verwendung der Indizes d (Bemessungswerte) und k (charakteristische Werte).

3.1.4 16 *

(304) Charakteristische Werte Die charakteristischen Werte fu¨r Einwirkungsgro¨ßen und Widerstandsgro¨ßen sind die Bezugsgro¨ßen fu¨r die Bemessungswerte der Einwirkungsgro¨ßen und Widerstandsgro¨ßen. Charakteristische Werte werden durch den Index k gekennzeichnet.

Anmerkung: Charakteristische Werte der als streuend anzunehmenden Gro¨ßen der Einwirkung und des Widerstandes sind nach der dieser Norm zugrundeliegenden Sicherheitstheorie als p%-Fraktilwerte der Verteilungsfunktionen dieser Gro¨ßen festzulegen, z. B. als 5%-Fraktile. Damit ließe die Sicherheitstheorie die Berechnung der fu¨r die angestrebte Versagenswahrscheinlichkeit erforderlichen Teilsicherheitsbeiwerte zu. Da aus praktischen Gru¨nden zuerst Teilsicherheitsbeiwerte vereinbart wurden, ergeben sich unterschiedliche und von [1] abweichende Werte fu¨r p. Aufgrund nicht ausreichender Kenntnisse (Daten) u¨ber Einwirkungen und Widersta¨nde sind diese Werte fu¨r p teilweise nur angena¨hert bekannt. Die Absicherung der Festlegungen dieser Norm stu¨tzt sich diesbezu¨glich auf globale Kalibrierung an der bisherigen Erfahrung.

3.1.5 (305) Teilsicherheitsbeiwerte Die Teilsicherheitsbeiwerte gF und gM sind die Sicherheitselemente, die die Streuungen der Einwirkungen F und Widerstandsgro¨ßen M beru¨cksichtigen.

Anmerkung 1: Der Teilsicherheitsbeiwert gF setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen: gF = gf · gf,sys

DIN 18 800-1


15

gf bezieht sich ausschließlich auf die Einwirkung und sichert z. B. ihre raümliche und zeitliche Streuung ab. gf,sys beru¨cksichtigt Unsicherheiten im mechanischen und stochastischen Modell und dient z. B. der Erfassung besonderer Systemempfindlichkeiten.

Angaben zur Bestimmung von gF ko¨nnen z. B. DIN 1055-100 oder DIN EN 1990 entnommen werden.

Anmerkung 2: Der Teilsicherheitswert gM setzt sich aus folgenen Anteilen zusammen: gM = gm · gm,sys gm beru¨cksichtigt die Streuung der jeweiligen Widerstandsgro¨ße. gm,sys deckt Ungenauigkeiten im mechanischen Modell zur Berechnung der Beanspruchbarkeiten und Systemempfindlichkeiten ab.

Angaben zur Bestimmung von gM ko¨nnen z. B. DIN 1055-100 oder DIN EN 1990 entnommen werden. Vergleicht man die quantitativen Unterschiede zwischen gF und gM (Gl. (12) bis (14) mit Gl. (19) bis (22)), so zeigt sich, dass fu¨r gm,sys bei diesen Festlegungen kaum Spielraum vorhanden ist. Die Unsicherheit, die durch den im Bauwesen unvermeidlichen Schluss von theoretischen berlegungen in praktische Realita¨t entsteht (= „Unsicherheit/Ungenauigkeit im mechanischen Modell“) wird tatsa¨chlich – abweichend von der Anmerkung 2 – nur bei gF beru¨cksichtigt.

3.1.6 (306) Kombinationsbeiwerte Die Kombinationsbeiwerte c sind die Sicherheitselemente, die die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens vera¨nderlicher Einwirkungen beru¨cksichtigen.

Angaben zur Bestimmung von gM ko¨nnen auch DIN 1055-100 oder DIN EN 1990 entnommen werden.

3.1.7 (307) Beanspruchungen Beanspruchungen Sd sind die von den Bemessungswerten der Einwirkungen Fd verursachten Zustandsgro¨ßen im Tragwerk. Sie werden auch als vorhandene Gro¨ßen bezeichnet. Wenn zur Vermeidung von Verwechslungen Beanspruchungen gekennzeichnet werden mu¨ssen, ist dafu¨r der Index S,d zu verwenden. Hier wird im folgenden auf ein soche Kennzeichnung der Beanspruchungen verzichtet.

Anmerkung: Beanspruchungen sind z. B. Spannungen, Schnittgro¨ßen, Scherkra¨fte von Schrauben, Dehnungen und Durchbiegungen. In anderen Regelwerken – z. B. im EC2 – gibt es in diesem Zusammenhang auch den Begriff „Auswirkung“ (= Reaktion des Tragwerks auf Einwirkungen). Dieser Begriff ist mit „Beanspruchung“ voll abgedeckt und wurde deshalb hier – mangels Bedarf – nicht verwendet.

16

1


3.1.8 (308) Grenzzusta¨nde Grenzzusta¨nde sind Zusta¨nde des Tragwerkes, die den Bereich der Beanspruchung, in dem das Tragwerk tragsicher bzw. gebrauchstauglich ist, begrenzen. Grenzzusta¨nde ko¨nnen auch auf Bauteile, Querschnitte, Werkstoffe und Verbindungsmittel bezogen sein.

Es gibt nur 2 Nachweisarten, fu¨r die im Sinne dieser Regel Grenzzusta¨nde zu definieren sind: – fu¨r den Nachweis der Tragsicherheit (synonym: Tragfa¨higkeit), Element 703 und – fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit (synonym: Gebrauchsfa¨higkeit), Element 704. Leider herrscht hier schon sprachlich eine Begriffsverwirrung in der Fachwelt. Es wird beispielsweise von einem „Grenzzustand der Dauerhaftigkeit“ gesprochen [Der Pru¨fingenieur Nr. 18, Beitrag Graubner]. Dabei ist die Einordnung dieses Begriffs zwingend: Der Nachweis nach Element 703 bzw. 704 schließt die Dauerhaftigkeit (neudeutsch: Nachhaltigkeit) ein. Die definierten Grenzzusta¨nde du¨rfen mit ausreichender Sicherheit so lange nicht u¨berschritten werden, wie das Tragwerk im Sinne der Nachweise genutzt wird. Vgl. auch Kommentar zu Element 701.

3.1.9 18 *

10 *

(309) Beanspruchbarkeiten Beanspruchbarkeiten Rd sind die zu Grenzzusta¨nden geho¨renden Zustandsgro¨ßen des Tragwerkes. Sie sind mit den Bemessungswerten der Widerstandsgro¨ßen Md zu berechnen und werden auch als Grenzgro¨ßen bezeichnet. Wenn zur Vermeidung von Verwechslungen Beanspruchbarkeiten zu kennzeichnen sind, ist dafu¨r im Allgemeinen der Index R,d zu verwenden.

3.2

Wenn keine Verwechslungen mit Beanspruchungen mo¨glich sind, darf der Index R entfallen.

Anmerkung: Beanspruchbarkeiten sind z. B. Grenzspannungen, Grenzschnittgro¨ßen, Grenzabscherkra¨fte von Schrauben und Grenzdehnungen.

Weitere Begriffe

(310) Weitere Begriffe werden im Normtext erlaütert

DIN 18 800-1 11 *

3.3


17

Haüfig verwendete Formelzeichen

(311) Koordinaten, Verschiebungs- und Schnittgro¨ßen, Spannungen sowie Imperfektionen x Stabachse Zu Element 311– 316: Wenngleich keine Norm y, z Hauptachsen des Querschnitts einen Statiker zwingen kann, bestimmte ZeiDie Zeichen sind bei einteiligen Sta¨ben chen zu verwenden, so wird doch dringend empso gewa¨hlt, dass Iy j Iz ist fohlen, ausschließlich nur noch diese zum Teil u, v, w Verschiebungen in Richtung der Achsen gegenu¨ber fru¨heren Festlegungen gea¨nderten x, y, z Formelzeichen zu benutzen. Sie sind so, wie Normalkraft, als Zug positiv N hier angegeben, europaïsch abgestimmt, also My, Mz Biegemomente auch im EC3 [E17], [E36] so festgelegt. Keine Mx Torsionsmoment Bedeutung fu¨r den Praktiker haben u¨brigens die Vy, Vz Querkra¨fte Festlegungen F und M im Element 315. Sie sind s Normalspannung nur Hilfsgro¨ßen fu¨r die Begriffsbestimmung. t Schubspannung Ds Spannungsschwingbreite f0 Stabdrehwinkel des vorverformten (imperfekten) Tragwerks im einwirkungslosen Zustand 12 *

Anmerkung: Das Formelzeichen V fu¨r Querkraft anstelle von Q wird in bereinstimmung mit internationalen Regelwerken, z. B. ISO 3898: 1987, gewa¨hlt.

Bild 1. Koordinaten, Verschiebungs- und Schnittgro¨ßen

18

1


(312) Physikalische Kenngro¨ßen, Festigkeiten E Elastizita¨tsmodul (E-Modul) G Schubmodul aT lineare Temperaturdehnzahl fy Streckgrenze fu Zugfestigkeit m Reibungszahl (313) Querschnittsgro¨ßen t Erzeugnisdicke, Blechdicke b Breite von Querschnittsteilen A Querschnittsfla¨che ASteg Stegfla¨che, nach Abschn. 7.5.2, Element 752 S Statisches Moment I Fla¨chenmoment 2. Grades (fru¨her: Tra¨gheitsmoment) W elastisches Widerstandsmoment Npl Normalkraft im vollplastischen Zustand Mpl Biegemoment im vollplastischen Zustand Mel Biegemoment, bei dem die Spannung s x an der ungu¨nstigsten Stelle des Querschnitts fy erreicht Mpl apl = plastischer Formbeiwert Mel Vpl Querkraft im vollplastischen Zustand d Durchmesser dL Lochdurchmesser dSch Schaftdurchmesser Dd Nennlochspiel a rechnerische Schweißnahtdicke (314) Systemgro¨ßen l Systemla¨nge NKi Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast nach der Elastizita¨tstheorie, als Druck positiv sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi p2 (E p I) zu NKi geho¨rende Knickla¨nge sk = eines Stabes NKi

17 Die fu¨r die Bemessung anzunehmenden oder * festgelegten Festigkeitswerte fy und fu sind begrifflich zu unterscheiden von den in den Liefernormen angegebenen, in dieser Norm nicht vorkommenden Werkstoffkennwerten ReH und Rm, siehe Element 405 und Anmerkungen zu Element 302.

Anmerkung: Die Benennung „vollplastischer * 17 Zustand“ bezieht sich auf die volle Ausnutzung der Plastizita¨t. In Sonderfa¨llen (z. B. Winkel-, U-Profile) ko¨nnen hierbei elastische Restquerschnitte vorhanden sein, vgl. z. B. [7]. In den Profiltabellen, z. B. in [E30], wird auch das plastische Widerstandsmoment Wpl = apl · W angegeben. Die Stegdicke wird unterschiedlich mit s (Bilder 16, 18) oder t (Bilder der Tab. 12, 13, 15, 18, 19, Bild 31) bezeichnet.

DIN 18 800-1

Werkstoffe

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(315) Einwirkungen, Widerstandsgro¨ßen und Sicherheitselemente Einwirkung (allgemeines FormelAnmerkung: Die Formelzeichen sind zum Teil F zeichen) aus der englischen Sprache abgeleitet: z. B. G sta¨ndige Einwirkung Force, Stress, Resistance, design. Q vera¨nderliche Einwirkung FA außergewo¨hnliche Einwirkung FE Erddruck M Widerstandsgro¨ße (allgemeines Formelzeichen) gF Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Einwirkungen gM Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Widerstandsgro¨ßen c Kombinationsbeiwert fu¨r Einwirkungen Sd Beanspruchung (allgemeines Formelzeichen) Rd Beanspruchbarkeit (allgemeines Formelzeichen) (316) Nebenzeichen Index k charakteristischer Wert einer Gro¨ße Index d Bemessungswert einer Gro¨ße Index R,d Beanspruchbarkeit Index S,d Beanspruchung Index w Schweißen Index b Schrauben, Niete, Bolzen vers vorangestelltes Nebenzeichen zur Kennzeichnung eines Versuchswertes 21 *

4

Werkstoffe

4.1

Bauteile

(401) bliche Sorten Es sind folgende Werkstoffe fu¨r Bauteile zu verwenden: 1) Die Stahlsorten S235, S275, S355, S450 der unlegierten Bausta¨hle nach DIN EN 10 025-2 und die entsprechenden Stahlsorten fu¨r kaltgefertigte geschweißte Hohlprofile nach DIN EN 10 219-1 sowie fu¨r warmgefertigte Hohlprofile nach DIN EN 10 210 -1. 2) Die Stahlsorten S275N, S275NL, S355N, S355NL, S420N, S420NL, S460N, S460NL der normalgeglu¨hten/normalisierend gewalzten, schweißgeeigneten Feinkornbausta¨hle nach DIN EN 10 025-3 und die entsprechenden Stahlsorten fu¨r Hohlprofile nach DIN EN 10 219-1 und DIN EN 10 210 -1 sowie die Stahlsorten P275NH, P275NL1, P275NL2, P355N, P355NH, P355NL1 und P355NL2 nach DIN EN 10 028-3.

Anmerkung 1: Nebenzeichen sind zum Teil aus der englischen Sprache abgeleitet: z. B. weld, bolt. Anmerkung 2: Diese Nebenzeichen sind zu verwenden, wenn die Gefahr von Verwechselungen besteht. Anmerkung 3: Es ist z. B. fu,b die Zugfestigkeit eines Schraubenwerkstoffes.

Welche Stahlsorten im einzelnen im Bereich der allgemeinen Bauaufsicht verwendet werden du¨rfen, ergibt sich im u¨brigen aus den Angaben in der Bauregelliste A [E8], siehe auch Abschnitt 7 dieses Beitrages, und in den bauaufsichtlich eingefu¨hrten Regeln. Abweichungen der charakteristischen Festigkeitswerte in Tabelle 1 von den Werkstoffkennwerten in den Liefernormen sind wie folgt begru¨ndet: Bei den charakteristischen Werten handelt es sich stets um Fraktilwerte, die der Lehre der Statistik entsprechend ho¨her liegen mu¨ssen als die in den Liefernormen angegebenen Mindestwerte.

20

1


3) Die Stahlsorten S275M, S275ML, S355M, S355ML, S420M, S420ML, S460M, S460ML der thermomechanisch gewalzten, schweißgeeigneten Feinkornbausta¨hle nach DIN EN 10 025- 4 und die entsprechenden Stahlsorten fu¨r Hohlprofile nach DIN EN 10 219-1. 4) Die Stahlsorten S235W, S355WP, S355W der wetterfesten Bausta¨hle nach DIN EN 10 025-5. 5) Die Stahlsorten S235JRG2, S235J2G3, S355J2G3 der unlegierten Bausta¨hle fu¨r Schmiedestu¨cke nach DIN EN 10 250 -2 und P355NH und P355QH1 der schweißgeeigneten Feinkornbausta¨hle fu¨r Schmiedestu¨cke nach DIN EN 10 222- 4. 6) Die Vergu¨tungssta¨hle C35SN und C45SN nach DIN EN 10 083-2 nur fu¨r sta¨hlerne Lager, Gelenke und spezielle Verbindungselemente (z. B. Raumfachwerkknoten, Bolzen). 7) Die Stahlgusssorten GS200, GS240, G17Mn5, G20Mn5, GE200 und GE240 nach DIN EN 10 293 und die Gusseisensorten EN-GJS- 400 -15, EN-GJS- 400 -18, EN-GJS400 -18-LT, EN-GJS- 400 -18-RT nach DIN EN 1563 (Gusseisen mit Kugelgrafit) nur fu¨r spezielle Formstu¨cke wie z. B. Verankerungsbauteile fu¨r Rundsta¨be mit Gewinde. Fu¨r die Werkstoffe nach den Ziffern 6 und 7 ist nur das Nachweisverfahren Elastisch-Elastisch nach 7.5.2 zula¨ssig. Die Tragsicherheitsnachweise nach DIN 18 800 -2, DIN 18 800 -3 und DIN 18 800 - 4 sind nicht zula¨ssig. x

(402) entfa¨llt

Zur Systematik der Kurzbezeichnung der Sta¨hle siehe Stahlbau-Kalender 2001, S. 554 f. Die Norm DIN EN 10 025 wurde neu herausgegeben. Sie besteht jetzt aus mehreren Teilen, die wie folgt „alte“ Normen ersetzen: „Alte“ Norm ersetzt durch Ausgabe DIN EN DIN EN 10 025 10 025-2 04/05 10 113-2 10 025-3 02/05 10 113-3 10 025- 4 04/05 (alle 3) 10 025-1 02/05

DIN 18 800-1

Werkstoffe

21

(403) Gu¨teanforderungen an Walz- und Gusserzeugnisse Die Stahlsorten fu¨r Walzprodukte und 22 Die „Empfehlungen zum Vermeiden von Terras- * geschmiedete Erzeugnisse sind entsprechend senbru¨chen in geschweißten Konstruktionen aus dem vorgesehenen Verwendungszweck und Baustahl“ (DASt-Richtlinie 014) du¨rfen fu¨r die ihrer Schweißeignung auszuwa¨hlen. Fu¨r die Wahl der Werkstoffgu¨te herangezogen werden. Auswahl der Stahlsorten einschließlich ihrer Gu¨tegruppen gilt DASt-Richtlinie 009. Fu¨r Die DASt-Richtlinie 009 ist als Ausgabe Januar zusa¨tzliche Anforderungen an die Stahlprodukte 2005 erschienen. Anstelle der bisherigen Tabelgelten die Angaben in DIN 18 800 -7:2008-11. len A und B (siehe Stahlbau-Kalender 2006, Fu¨r Bauteile aus Stahlguss und Gusseisen mit S. 17) entha¨lt diese Richtlinie eine neue Tabelle, Kugelgraphit sind Anforderungen an die innere in der die zula¨ssigen Erzeugnisdicken in Abha¨nund aüßere Beschaffenheit entsprechend dem gigkeit von der einwirkenden Bauteilspannung Verwendungszweck festzulegen. In Tabelle 0 angegeben werden. Na¨heres siehe Beitrag im sind fu¨r vorwiegend ruhend beanspruchte BauKalender 2006 von Ku¨hn u. Sedlacek, S. 346 ff. teile in Abha¨ngigkeit von den unterschiedlichen Beanspruchungszonen H (hoch), M (mittel) und N (niedrig) die erforderlichen Gu¨testufen angegeben. Bezu¨glich der Kriterien fu¨r die verschiedenen Beanspruchungszonen gilt, dass jeweils jedes einzelne Kriterium maßgebend wird. Die

Tabelle 0. Anforderungen an die innere und aüßere Beschaffenheit von vorwiegend ruhend beanspruchten Bauteilen aus Stahlguss oder Gusseisen mit Kugelgraphit

Beanspruchungszonen Kriterien

H 1,00 j hZug > 0,75 Wanddicke t J 30 mmb) Wanddicke t J 20 mmc) Schweißflanken Bereiche von Krafteinleitungen (z. B. Sacklochgewinde) Druckkegel von vorgespannten Schrauben

Gu¨testufen der inneren Beschaffenheit (Volumen) Ultraschallpru¨fung nach DIN EN 12 680 -1b) oder DIN EN 12 680 -3c)

der aüßeren Beschaffenheit (Oberfla¨che)a) Eindringpru¨fung nach DIN EN 1371-1 oder Magnetpulverpru¨fungnach DIN EN 1369

1d)

SP2 oder SM2 (Einzelanzeigen)

M 0,75 j hZug > 0,30 2e) 1,00 j hDruck > 0,75 Wanddicke 30 mm < t J 50 mmb) Wanddicke 20 mm < t J 30 mmc)

LP2b oder LM2b (lineare Anzeigen)

N 0,30 j hZug 0,75 j hDruck Wanddicke t > 50 mmb) Wanddicke t > 30 mmc)

AP2b oder AM2b (Anzeigen in Reihe)

a) b) c) d) e)

3e)

Zur visuellen Bestimmung der Oberfla¨che kann auch DIN EN 12 454 vereinbart werden. Fu¨r Stahlguss. Fu¨r Gusseisen mit Kugelgraphit. Oberfla¨chenrisse mit Tiefen u¨ber 3 mm sind unzula¨ssig. Innerhalb einer Bezugsfla¨che du¨rfen nicht gleichzeitig Reflektoren im Rand und Kern auftreten.

22

1


Beanspruchungszonen eines Gussstu¨ckes oder die entsprechende einheitliche Klassifizierung bei kleinen Gussstu¨cken sind in den Bauteilzeichnungen zu definieren. Wegen des Korrosionsschutzes ko¨nnen bezu¨glich der Oberfla¨chenbeschaffenheit ho¨here Anforderungen erforderlich sein als in Tabelle 0 angegeben. Der Nachweis der Gu¨testufen gilt als erbracht, wenn die Pru¨fung einer Stichprobe von 10 % der Gussstu¨cke einer Produktionseinheit keine unzula¨ssigen Befunde ergab. Bei Bauteilen, deren Versagen die Standsicherheit wesentlicher Teile einer baulichen Anlage gefa¨hrdet, ist eine umfassendere Pru¨fung erforderlich. Fertigungsschweißungen an Gussstu¨cken nach DIN EN 1559-1 und DIN EN 1559-2 sind zula¨ssig, wenn die dafu¨r erforderliche Herstellerqualifikation nach DIN 18 800 -7 vorliegt. Fu¨r den Nachweis ausreichender Za¨higkeit gilt fu¨r Stahlguss DASt-Richtlinie 009 entsprechend. Dabei ist zusa¨tzlich eine Temperaturverschiebung DTG w –10 K zu beru¨cksichtigen, und fu¨r die Bauteildicke ist der Maximalwert in einem 50 mm breiten Bereich beiderseits der Schweißnaht anzusetzen. Die Zuordnung zu den Walzstahlsorten ist hinsichtlich der Festigkeit entsprechend Tabelle 21 vorzunehmen. Fu¨r Stahlguss ist DASt-Richtlinie 014 nicht anzuwenden. Zur Ermittlung der mechanisch-technologischen Kennwerte von Gussstu¨cken ist in Abha¨ngigkeit von der fu¨r den Verwendungsfall erforderlichen Zuverla¨ssigkeit eine Probe zu gießen, deren Abmessungen Abku¨hlbedingungen sicherstellt, die den Verha¨ltnissen an den ho¨chstbeanspruchten Stellen des Gussstu¨ckes entsprechen. (404) Bescheinigungen Fu¨r die Bescheinigungen und den Aufschweißbiegeversuch gelten die Angaben in DIN 18 800 -7:2008-11, 5.1.5.

Die Bescheinigungen werden in der Neufassung von DIN 18 800 -7 im Abschnitt 5.1.5 in den Elementen 512 bis 514 geregelt, siehe Beitrag 1B StbK 2006, S. 260. Nach Anlage 4.2 zur Bauregelliste A Teil 1 muss sich das bauaufsichtlich fu¨r Bauprodukte vorgeschriebene bereinstimmungszeichen (-Zeichen) auf der Pru¨fbescheinigung befinden. Das ist gegenu¨ber anderen Bauprodukten eine Erleichterung. Dessenungeachtet muss natu¨rlich auch in diesem Fall das -Zeichen den Bestimmungen der -Zeichen-Verordnung entsprechen, das heißt, dass die betreffende Nr. der Bauregelliste A und die dort angegebene Technische Regel und andere Merkmale anzugeben sind, siehe Abschnitt 7.1 dieses Beitrags.

DIN 18 800-1

(405) Charakteristische Werte fu¨r Walzstahl und Bei der Ermittlung von Beanspruchungen und Beanspruchbarkeiten sind fu¨r die Stahlsorten im gewalzten Zustand und die Gusswerkstoffe die in Tabelle 1 angegebenen charakteristischen Werte zu verwenden. Fu¨r die maximalen Erzeugnisdicken von Hohlprofilen gelten abweichend von Tabelle 1, Spalte 2 die Angaben in den Technischen Lieferbedingungen DIN EN 10 219 und DIN EN 10 210. Fu¨r Sta¨hle im geschmiedeten Zustand gelten als charakteristische Werte fu¨r die entsprechenden Wanddickenbereiche die unteren Grenzwerte der Streckgrenze und der Zugfestigkeit in den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen. Bei Erzeugnisdicken, die gro¨ßer sind als die in Tabelle 1, Spalte 2 angegebenen, jedoch kleiner oder gleich den in den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen angegebenen, sowie bei anderen Stahlsorten gema¨ß Element 402, erster Spiegelstrich, du¨rfen als charakteristische Werte fu¨r die entsprechenden Wanddickenbereiche die unteren Grenzwerte der Streckgrenze und der Zugfestigkeit nach den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen verwendet werden. Bauteile aus Vergu¨tungssta¨hlen oder Gusswerkstoffen, deren Wanddicken gro¨ßer als 160 mm sind, geho¨ren nicht zum Anwendungsbereich der Norm. Die temperaturabha¨ngige Vera¨nderung der charakteristischen Werte ist bei Temperaturen u¨ber 100 hC zu beru¨cksichtigen.

Werkstoffe

23

Stahlguss Anmerkung: Die Erzeugnisdicken sind auch durch die Anforderungen gema¨ß Element (403) begrenzt.

Die angegebenen Werte gelten nur bis +100 hC und fu¨r mittlere Erzeugnisdicken. Fu¨r Runderzeugnisse gilt der Durchmesser als Erzeugnisdicke. Wird der hier definierte Bereich verlassen, so gibt es prinzipiell zwei Mo¨glichkeiten, zu charakteristischen Werten zu kommen: Entweder die Streckgrenze und die Zugfestigkeit werden als Mindestwerte belegt („garantiert“) oder es wird schlu¨ssig nachgewiesen, dass die in der Statik angenommenen Werte mit ausreichender Wahrscheinlichkeit (d. h. 75 % Aussagewahrscheinlichkeit) von 95 % aller Werte u¨berschritten werden (5%-Fraktile). Die alte Sprachregelung lautete hierfu¨r „ist zu vereinbaren“. Daran hat sich prinzipiell nichts gea¨ndert. In Tabelle 1 wurde fu¨r S 235 in bereinstimmung mit der Regelung in DIN EN 10 025 eine andere obere Erzeugnisdicke (100 mm) als fu¨r S 275 und S 355 (jeweils 80 mm) fu¨r die angegebene Streckgrenze festgelegt. Werden Bausta¨hle aus S 275 bzw. S 355 mit Blechdicken zwischen 80 und 100 mm verwendet, so ist gem. der links wiedergegebenen Regel jeweils eine um 20 N/mm2 niedrigere Streckgrenze einzusetzen, vgl. DIN EN 10 025. Eine Erzeugnisdickenbeschra¨nkung ist also hier nicht erfolgt, eine Verwendung von Sta¨hlen mit Erzeugnisdicken außerhalb der Grenzen in der Tabelle 1 bedeutet noch keine wesentliche Abweichung. Eine wesentliche Abweichung kann jedoch dann vorliegen, wenn in anderen Regelwerken festgelegte Grenzdicken u¨berschritten werden, vgl. Vorbemerkung zu Abschnitt 7.3 dieses Beitrags. Diese Werte der Tabelle wurden zum Teil aus der bisherigen Tabelle fortgeschrieben ungeachtet dessen, dass im Eurocode um fu¨nf Einheiten niedrigere Werte angegeben sind in bereinstimmung mit den entsprechenden Festlegungen in der Stoffnorm. Dies la¨sst sich 2-fach begru¨nden: einerseits ist die Differenz zwischen beiden Zahlen so unerheblich, dass der Vorteil der Beibehaltung der bisher festgelegten Werte u¨berwiegt. Zum anderen handelt es sich bei den charakteristischen Werten begriffsma¨ßig stets um Fraktilwerte, die der Lehre der Statistik entsprechend ho¨her liegen mu¨ssen als die – in der Liefernorm angegebenen – Mindestwerte. Die Tabellenwerte korrespondieren mit den Festlegungen in den aktuell gu¨ltigen Liefernormen. DIN EN 10 025 ist inzwischen in einer mehrteiligen Neufassung erschienen, vgl. Kom-

24

1


Tabelle 1. Als charakteristische Werte fu¨r Walzstahl und Gusswerkstoffe festgelegte Werte

1

2 Erzeugnisdicke t mm

3 Streckgrenze f y,k N/mm2

4 Zugfestigkeit f u,k N/mm2

t J 40 40 < t J 100 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80

240 215 275 255 360 335 440 410

360

t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80 t J 40 40 < t J 80

275 255 360 335 360 335 420 390 420 390 460 430 460 430

t J 16 16 < t J 100 t J 16 16 < t J 100

300 270 340 305

5 E-Modul E N/mm2

6 Schubmodul G N/mm2

7 Temperaturdehnzahl aT K–1

210 000

81 000

12 · 10 –6

Baustahl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

S 235 S 275 S 355 S 450 Feinkornbaustahl S 275N u. NL, M u. ML P 275NH, NL1 u. NL2 S 355N u. NL P 355N, NH, NL1 u. NL2 S 355M u. ML S 420N u. NL S 420M u. ML S 460N u. ML S 460M u. ML Vergu¨tungsstahl C 35+N C 45+N

410 470 550

370 470 450 520 520 500 550 530

550 520 620 580

mentar zu Element 401. Sofern und soweit in dieser Norm deutliche Abminderungen (mehr als z 8 %) gegenu¨ber den hier getroffenen Festlegungen festgestellt werden, so ist, wenn nichts anderes vereinbart wird, auf der sicheren Seite liegend der jeweilige Normenwert der Bemessung zugrundezulegen. (Wurde vom Verfasser nicht u¨berpru¨ft.) Stahlguss nach DIN 17 182 wurde in der Bauregelliste und folglich auch hier ersatzlos gestrichen.

DIN 18 800-1

Werkstoffe

25

Tabelle 1. Fortsetzung

1

2 Erzeugnisdicke t mm

3 Streckgrenze f y,k N/mm2

4 Zugfestigkeit f u,k N/mm2

GS-200 GS-240

t J 100

GE-200 GE-240

t J 160

G17Mn5SQT G20Mn5SN G20Mn5SQT EN-GJS- 400 -15 EN-GJS- 400 -18 EN-GJS- 400 -18-LT EN-GJS- 400 -18-RT

t J 50 t J 30 t J 100 t J 60

200 240 200 240 240 300 300 250 250 230 250

380 450 380 450 450 480 500 390

5 E-Modul E N/mm2

6 Schubmodul G N/mm2

7 Temperaturdehnzahl aT K–1

169 000

46 000

12,5 · 10 –6

Gusswerkstoffe 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Anmerkung: Vergleiche hierzu auch 7.3.1, Element 718.

23 * 24 *

4.2

Verbindungsmittel

4.2.1 Schrauben, Niete, Kopf- und Gewindebolzen (406) Schrauben, Muttern, Scheiben Es sind Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 nach DIN ISO 898 Teil 1, zugeho¨rige Muttern der Festigkeitsklassen 4, 5, 8 und 10 nach DIN ISO 898 Teil 2 und Scheiben, die mindestens die Festigkeit der Schrauben haben, zu verwenden. Es du¨rfen auch andere Bauteile aus Stahl mit metrischem Außen- oder Innengewinde verwendet werden, wenn sie einer der Festigkeitsklassen der Schrauben nach Tabelle 2 oder einer der in Tabelle 1 genannten Stahlsorten zugeordnet werden ko¨nnen.

Die Schrauben-Tragmodelle fu¨r die beiden Beanspruchungsarten „Abscheren“ und „Zug“ sind nicht auf Schrauben mit Muttern beschra¨nkt. Sie gelten fu¨r andere Gewindeteile ebenso. Runde Stangen mit Außengewinde am Ende und massive Stahlteile mit Sacklochgewinde werden in der Technik seit Generationen verwendet, im Stahlbau allerdings erst in neuerer Zeit. Letzteres hat zur Folge, dass es an klaren Regeln fu¨r deren Bemessung fehlt. Diese Lu¨cke wurde vorlaüfig mit Hilfe der Anpassungsrichtlinie geschlossen. Die Scheiben werden nach Ha¨rteklassen unterschieden. Genaueres siehe DIN 18 800 Teil 7, Tabelle 1, Stahlbau-Kalender 2006, Beitrag 1B, S. 262.

26

1


(407) Verzinkte Schrauben Es sind nur komplette Garnituren (Schrauben, Muttern und Scheiben) eines Herstellers zu verwenden. Feuerverzinkte Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 sowie zugeho¨rige Muttern und Scheiben du¨rfen nur verwendet werden, wenn sie vom Schraubenhersteller im Eigenbetrieb oder unter seiner Verantwortung im Fremdbetrieb verzinkt wurden. Galvanisch verzinkte Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 du¨rfen nicht verwendet werden.

Zum ersten Absatz vergleiche auch DIN 18 800 Teil 7, Element 518. Andere metallische Korrosionsschutzu¨berzu¨ge (d. h. andere als die im Teil 7 genannte Feuerverzinkung) du¨rfen verwendet werden, wenn – die Vertra¨glichkeit mit dem Stahl gesichert ist und – eine wasserstoffinduzierte Verspro¨dung vermieden wird und – ein ada¨quates Anziehverhalten nachgewiesen wird. Anmerkung 1: Ein anderer metallischer Korrosionsschutzu¨berzug ist z. B. die galvanische Verzinkung. Die galvanische Verzinkung bei Schrauben reicht als Korrosionsschutz alleine nur in trockenen Innenraümen (Korrosionskategorie C1 nach DIN EN ISO 12 944 -2) aus.

Anmerkung 2: Zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Verspro¨dung s. auch DIN 267-9. Je ho¨herfest eine Schraube ist, desto empfindlicher ist sie hinsichtlich der bei galvanischer Verzinkung zu befu¨rchtenden Wasserstoffverspro¨dung, die dazu fu¨hren kann, dass bereits bei sehr kleinen Beanspruchungen die Schraube auseinanderfa¨llt. Es gibt ein Verfahren, mit dem der Wasserstoff wa¨hrend des Verzinkungsvorgangs ausgetrieben werden kann. Dabei handelt es sich aber nicht um einen allgemeinen Stand der Technik. Die Zula¨ssigkeit galvanischer Verzinkung ist deshalb solchen Schrauben vorbehalten, fu¨r die z. B. im Rahmen eines Zulassungsverfahren nachgewiesen wurde, dass der Verzinker dieses Verfahren beherrscht. DIN ISO 4042 Ausgabe Juni 92 ist die Nachfolgenorm von DIN 267 Teil 9. In dieser weltweit geltenden Norm wird, anders als in der Vorga¨ngernorm, nicht nur fu¨r 12.9-Schrauben sondern auch fu¨r 10.9-Schrauben eine sichere Methode der Wasserstoffaustreibung verneint. Fu¨r in Deutschland hergestellte und galvanisierte Schrauben ist dies nach Auffassung von Fachleuten eine u¨bertriebene Warnung. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass auch der Streubereich der Festigkeitswerte zu beachten ist. Bei 10.9-Schrauben kann die konkret vorhandene Festigkeit in den Bereich von 12.9-Schrauben hineinreichen, sodass dann die Warnung zu Recht besteht.

DIN 18 800-1

Werkstoffe

27

Empfohlen wird, bei galvanisch verzinkten 10.9-Schrauben die Besta¨tigung von einer unabha¨ngigen Stelle sowohl u¨ber die erfolgreiche Wasserstoffaustreibung als auch daru¨ber, dass keine berfestigkeiten vorliegen, zu verlangen. Eine solche Besta¨tigung wu¨rde die in der Bauordnung (§ 3 Musterbauordnung) erhobene Forderung eines alternativen Nachweises bei der Abweichung von den Regeln der Technik erfu¨llen. (408) Charakteristische Werte fu¨r Schraubenwerkstoffe Bei der Ermittlung der Beanspruchbarkeiten von Zu Element 406 – 410: Die Herstellung von Schraubenverbindungen sind fu¨r die SchraubenSchrauben, Nieten und anderen Bauteilen mit werkstoffe die in Tabelle 2 angegebenen charakGewinden unterliegt einer Fremdu¨berwachung, teristischen Werte zu verwenden. vgl. Bauregelliste A. Die zugeho¨rigen Produktnormen sind in DIN 18 800 Teil 7, Tabelle 1, und auch in der BauTabelle 2. Als charakteristische Werte fu¨r Schrauregelliste A lfd. Nr. 4.8.x (Abschnitt 7.1 dieses benwerkstoffe festgelegte Werte Beitrags) angegeben.

Anmerkung: Vergleiche hierzu auch Abschnitt 7.3.1, Element 718.

Fu¨r Erzeugnisdicken > 40 mm und J 100 mm sind als charakteristische Werte die in den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen angegebenen unteren Grenzwerte der Streckgrenze und der Zugfestigkeit zu verwenden, sofern sie die Werte nach Tabelle 3 nicht u¨berschreiten. Anderenfalls gelten die Werte nach Tabelle 2.

Anmerkung 2: Rundsta¨be mit Gewinde, Hammerschrauben und sonstige Gewindeteile der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 werden i. d. R. aus Erzeugnissen aus den Stahlsorten S 235 (4.6) und S 355 (5.6) nach DIN EN 10025-2 oder aus Erzeugnissen aus den Vergu¨tungssta¨hlen 42CrMo4+QT (8.8), 34CrNiMo6+QT (10.9) und 30CrNiMo8+QT (10.9) nach DIN EN 10 083-1 hergestellt. Streckgrenze und Zugfestigkeit sind gema¨ß DIN EN ISO 898-1 zu ermitteln.

28

1


(409) Niete Angaben zu den einsetzbaren Nietwerkstoffen sind den Produktnormen zu entnehmen. (410) Charakteristische Werte fu¨r Nietwerkstoffe Angaben zu den charakteristischen Werten fu¨r die einsetzbaren Nietwerkstoffe sind den Produktnormen zu entnehmen. x

Tabelle 3 entfa¨llt (411) Kopf- und Gewindebolzen Es sind Kopf- und Gewindebolzen nach Tabelle 4 zu verwenden. Bei der Ermittlung der Beanspruchbarkeiten von Verbindungen mit Kopf- und Gewindebolzen sind fu¨r die Bolzenwerkstoffe die in Tabelle 4 angegebenen charakteristischen Werte zu verwenden. Tabelle 4. Als charakteristische Werte fu¨r Werkstoffe von Kopf- und Gewindebolzen festgelegte Werte

1

2

Bolzen

nach

3

4

Streck- Zugfestiggrenze keit f y,b,k f u,b,k N/mm2 N/mm2

1 Festigkeitsklasse 4.8

DIN EN ISO 13 918

340

420

2 S235J2SC450

DIN EN ISO 13 918

350

450

3 S235JR, S235J0, DIN EN 10 S235J2, S355J0, 025-2 S355J2

Auch hier gilt: Andere als in dieser Tabelle genannte Bolzen du¨rfen nur u¨ber allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen verwendet werden, es handelt sich in solchen Fa¨llen um wesentliche Abweichungen von dieser Norm. In Tabelle 4 wird auf die nicht mehr gu¨ltige Norm DIN 17 100 Bezug genommen. Diese Norm wurde inzwischen ersetzt durch DIN EN 10 025. Die Stahlbezeichnungen in Tabelle 1 wurden bereits darauf abgestellt. Vgl. hierzu auch BRL A Teil 1 lfd. Nr. 4.8.17.

Anmerkung: Vergleiche hierzu auch Abschnitt 7.3.1, Element 718.

Werte nach Tabelle 1

(412) Bescheinigungen u¨ber Schrauben, Niete und Bolzen Fu¨r die Bescheinigungen gelten die Angaben in Fu¨r die Herstellung von Verbindungsmitteln, DIN 18 800 -7:2008-11. sofern sie als Bauprodukte verwendet werden sollen, wird das bereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle (Z) beno¨tigt, s. Bauregelliste A. Nach alter Ausdrucksweise heißt der Text vorstehender Anmerkung: Die Herstellung von Schrauben und Niete unterliegen einer Fremdu¨berwachung. Fu¨r Bolzen wird u¨brigens nur HP, also nur eine Erstpru¨fung, verlangt.

DIN 18 800-1

Werkstoffe

29

(413) Andere dornartige Verbindungsmittel Fu¨r die Verwendung von Verbindungsmitteln aus anderen als den zuvor genannten Werkstoffen gelten Abschn. 4.1, Element 402, und Abschn. 4.2.1, Element 412, sinngema¨ß.

4.2.2 Schweißzusa¨tze, Schweißhilfsstoffe (414) Fu¨r die Schweißzusa¨tze und Schweißhilfsstoffe gilt DIN 18 800 -7. 52 *

4.3

Schweißhilfsstoffe sind z. B. Schweißpulver und Schutzgase.

Hochfeste Zugglieder

4.3.1 Dra¨hte von Seilen (415) Fu¨r Dra¨hte von Seilen sind korrosionsgeschu¨tzte Dra¨hte aus Sta¨hlen nach den Normen der Reihen DIN EN 10 264 und DIN EN 12 385 zu verwenden.

Fu¨r die Herstellung von hochfesten Zuggliedern, sofern sie als Bauprodukte verwendet werden sollen, wird das bereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle (Z) beno¨tigt, siehe Bauregelliste A. Zu Element 415 – 421: Dra¨hte, Verankerungsko¨pfe, Kauschen etc. sind keine selbsta¨ndigen Bauprodukte. Bauprodukt ist das hochfeste Zugglied, dessen Bestandteile in diesen Elementen aufgefu¨hrt sind. Die Herstellung von hochfesten Zuggliedern als vorgefertigte Bauteile unterliegt der Fremdu¨berwachung (Z). Die Fremdu¨berwachung (Zertifizierung) wird von Stellen durchgefu¨hrt, die vom DIBt im Auftrag der La¨nder anerkannt worden sind. Fu¨r Dra¨hte aus nichtrostendem Stahl fu¨r Seile gibt es keine DIN-Norm, die in Element 415 genannte Norm gilt nur fu¨r niedriglegierte Sta¨hle. Dennoch werden Seile aus nichtrostenden Dra¨hten versta¨rkt im Stahlbau verwendet. In der Allgemeinen Bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3- 6 (s. Abschnitt 6.2) sind solche Seile nicht enthalten. Hochfeste Zugglieder, eingesetzt fu¨r tragende Zwecke, bei denen solche Seile verwendet werden, du¨rfen somit, weil ungeregelt und weil nicht von untergeordneter Bedeutung, nur verwendet werden, wenn fu¨r sie speziell eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erwirkt wurde oder wenn eine Zustimmung im Einzelfall seitens der obersten Baubeho¨rde des Landes, in dem das Bauwerk errichtet wird, vorliegt.

30

1


Siehe hierzu auch [E25] und vgl. auch die vorhandenen Zulassungen fu¨r hochfeste Zugglieder, Zul.-Nr. Z-14.7-xx, s. Abschnitt 6 dieses Beitrages.

4.3.2 End- und Zwischenverankerungen (416) Verankerungsko¨pfe Fu¨r Verankerungsko¨pfe sind Gussteile aus Stahlguss G20Mn5 oder G26CrMo4 nach DIN EN 10 293 oder G18NiMoCr36 nach SEW520 sowie Schmiedeteile aus Vergu¨tungsstahl 34CrNiMo6SQT oder 42CrMo4SQT nach DIN EN 10 083-1 zu verwenden. Fu¨r die Stahlsorten, die in Tabelle 1 nicht aufgefu¨hrt sind, du¨rfen als charakteristische Werte fu¨r die entsprechenden Wanddickenbereiche die unteren Grenzwerte der Streckegrenze und der Zugfestigkeit nach den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen verwendet werden.

SEW: Stahl-Eisen-Werkstoff-bla¨tter. Wenngleich Hochfeste Zugglieder insgesamt als Bauprodukte mit dem Nachweisverfahren Z gem. BRLA Teil 1 lfd. Nr. 4.10.4 eingestuft wurden, so dass die einzelnen Elemente nicht -Zeichenpflichtig sind (denn sie sind nur Teile eines Bauprodukts, ihr Nachweis richtet sich nach den Bestimmungen dieser Norm), so ist es doch eine Erleichterung, fu¨r die Elemente, die auch als selbsta¨ndiges Bauprodukt auftreten ko¨nnten, solche mit einem -Zeichen zu verwenden. Deshalb wird nachfolgend, soweit vorhanden, die entsprechende Zuordnung zur lfd. Nr. angegeben: DIN-Nr. EN 10 293 17 100 (jetzt: EN 10 025) 17 103 (jetzt: EN 10 222-4)

(417) Verankerungen mit Verguss Fu¨r Vergussverankerungen gilt DIN EN 13 411- 4. x

(418) entfa¨llt (419) Kauschen Fu¨r Kauschen sind die in DIN 3090 und DIN 3091 angegebenen Werkstoffe zu verwenden. (420) Reibschluss-Verankerungen Fu¨r reibschlu¨ssige Verbindungen sind Drahtseilklemmen mit U-fo¨rmigem Klemmbu¨gel nach DIN EN 13 411-5 oder Pressklemmen nach DIN EN 13 411-3 zu verwenden.

BRL A Teil 1 lfd. Nr. 4.3.1 4.1 4.2.1

DIN 18 800-1

Werkstoffe

31

4.3.3 Zugglieder aus Spannsta¨hlen (421) Fu¨r Spanndra¨hte, Spannlitzen und Spannsta¨hle sind die in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen genannten Werkstoffe zu verwenden.

Zu Element 421 und 424: Ungeachtet dessen, dass die Zulassungsbescheide fu¨r Spannsta¨hle den hier angesprochenen Verwendungszweck nicht einschließen, wird dennoch von den dort getroffenen Regelungen der Werkstofffestlegung und der berwachung („Qualita¨tskontrolle“) Gebrauch gemacht. Die u¨brigen Bestimmungen der Zulassungen gelten zugunsten der Regelungen dieser Norm nicht! (Vgl. aber Anmerkung 1 zu Element 426).

4.3.4 Qualita¨tskontrolle (422) Bescheinigung Die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe sind mindestens durch ein Abnahmepru¨fzeugnis 3.1 nach DIN EN 10 204 zu belegen. (423) Verankerungsko¨pfe aus Stahlguss Fu¨r die innere und aüßere Beschaffenheit gilt Element 403 mit den Anforderungen fu¨r die Beanspruchungszone M nach Tabelle 0. (424) Zugglieder aus Spannsta¨hlen Fu¨r die Qualita¨tskontrolle gelten die Angaben in den entsprechenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen.

Siehe Anmerkung zu Element 421.

4.3.5 Charakteristische Werte fu¨r mechanische Eigenschaften von hochfesten Zuggliedern (425) Festigkeiten von Dra¨hten Als charakteristischer Wert fu,k der Zugfestigkeit ist die Drahtnennfestigkeit nach DIN EN 10 264 zu verwenden. Der charakteristische Wert fu,k darf 1770 N/mm2 nicht u¨berschreiten.

32 53 *

1


(426) Dehnsteifigkeit Die Dehnsteifigkeit von hochfesten Zuggliedern ist im Allgemeinen durch Versuche zu bestimmen. Bei der Bestimmung des Verformungsmoduls von Seilen ist zu beachten, dass sich an kurzen Versuchsseilen – Probenla¨nge J 10facher Schlagla¨nge – ein geringeres Kriechmaß als bei langen Seilen ergibt.

Falls keine genaueren Werte bekannt sind, darf dieser Effekt bei der Abla¨ngung von Spiralseilen durch eine zusa¨tzliche Verku¨rzung von 0,15 mm/m beru¨cksichtigt werden. Anmerkung 1: Die Dehnsteifigkeit ist das Produkt von Verformungsmodul und metallischem Querschnitt. Anhaltswerte fu¨r die Verformungsmoduln von hochfesten Zuggliedern aus Dra¨hten nach Element 415 ko¨nnen Bild 2 und der Tabelle 5 entnommen werden. Anmerkung 2: Die in Tabelle 5 angegebenen Verformungsmoduln EQ gelten nach mehrmaligem Be- und Entlasten zwischen 30 % und 40 % der rechnerischen Bruchkraft. Anmerkung 3: Da nichtvorgereckte Seile bei Erstbelastung außer elastischen auch bleibende Dehnungen haben, kann es vorteilhaft sein, diese Seile vor oder nach dem Einbau bis ho¨chstens 0,45 fu,k zu recken. Das Versuchergebnis – also die Dehnsteifigkeit – ist eine Eigenschaft, die im Zuge der Fremdu¨berwachung durch die anerkannte Stelle – s. Kommentar zu Element 415 – 421 – im Rah-

Bild 2. Anhaltswerte fu¨r die Verformungsmoduln vollverschlossener, nichtvorgereckter Spiralseile aus Dra¨hten nach Element 415

In Bild 2 bedeuten: EG Verformungsmodul nach erstmaliger Belastung bis s G EQ Verformungsmodul im Bereich vera¨nderlicher Einwirkungen EA Verformungsmodul maßgebend fu¨r das Abla¨ngen EB Verformungsmodul wa¨hrend der Bauzusta¨nde s G Beanspruchung aus sta¨ndigen Einwirkungen s Q Beanspruchung aus vera¨nderlichen Einwirkungen Voraussetzung fu¨r die Verformungsmoduln nach Bild 2 sind: – die Schlagla¨nge ist etwa gleich dem 10fachen Durchmesser der jeweiligen La¨nge; – die Grundspannung ist 40 N/mm2. Die Grundspannung beim Abla¨ngen entspricht der Unterlast in den Abla¨ngversuchen, bei der die Seile keine Welligkeit mehr aufweisen und der Seilverband praktisch geschlossen ist (untere Grenzlast des elastischen Bereichs).

Tabelle 5. Anhaltswerte fu¨r den Verformungsmodul EQ im Bereich vera¨nderlicher Einwirkungen von hochfesten Zuggliedern

DIN 18 800-1

Werkstoffe

33

men einer Erstpru¨fung zu besta¨tigen und durch laufende Kontrolle sicherzustellen ist (siehe hierzu BRL A Teil 2 Anlage 7). Sind die „genaueren Werte“ ungu¨nstiger als bei Annahme des Pauschalwertes 0,15 mm/m, so mu¨ssen sie beru¨cksichtigt werden. Zur Anmerkung 1: Die Anhaltswerte in Bild 2 und Tabelle 5 geben dem Statiker die Mo¨glichkeit, die Tragkonstruktion zu berechnen, bevor die Versuchsergebnisse bekannt sind. Bei Spannstahl sind genauere Werte der Zulassung zu entnehmen. Diesen Werten lagen bereits Versuche zugrunde, so dass sich erneute Versuche eru¨brigen. Bei Spannlitzen (Tabelle 5, Zeile 5) betra¨gt der Zulassungswert beispielsweise in der Regel statt 0,19 [106 N/mm2] etwas mehr, und zwar 0,195 [106 N/mm2]. Diese Abweichung von weniger als 3 % ist natu¨rlich unerheblich. (427) Berechnungsannahme fu¨r die Dehnsteifigkeit Wenn die durch Versuche an dem zum Einbau 20 In praxi handelt es sich hier um die Beru¨cksich- * bestimmten Zugglied festgestellte Dehnsteifigtigung der Differenz zwischen den aufgrund der keit mehr als 10 % von dem der Berechnung Angaben in Bild 2 und Tabelle 5 getroffenen zugrunde gelegten Wert abweicht, ist dies zu Annahmen und den eventuell erst spa¨ter beberu¨cksichtigen. kannten Versuchsergebnissen. Mit Ru¨cksicht darauf, dass Auswirkungen dieser Nachrechnung auf die Konstruktion nicht auszuschließen sind, hat diese vor der Montage zu erfolgen. (428) Temperaturdehnzahl Die Temperaturdehnzahl fu¨r Zugglieder aus 54 Die Gleichung (3) ist, weil Wiederholung von * Dra¨hten nach Element 415 ist Tabelle 1, u¨berflu¨ssig, der (hier weggelassene) Hinweis auf nichtrostende Sta¨hle ist irrefu¨hrend. aT = 12 · 10 – 6 K–1 (3) Wenn tatsa¨chlich hochfeste Zugglieder aus nichtrostenden Sta¨hlen verwendet werden sollen, so muss dies durch die Zulassung fu¨r diese Sta¨hle abgedeckt sein. In der Zulassung sind auch die Werte fu¨r die Temperaturdehnzahlen zu finden. (429) Reibungszahlen Fu¨r die Reibung zwischen vollverschlossenen 20 Der angegebene Wert (m = 0,1) setzt voraus, * Spiralseilen untereinander sowie zwischen volldass die Oberfla¨chen, die gegeneinander reiben, verschlossenen Spiralseilen und Stahl (Seilblank, glatt und frei von Verschmutzung sind. klemmen, Kabelschellen, Umlenklager oder Fu¨r andere Zugglieder mu¨ssen die Vorausa¨hnlichen Bauteilen) ist eine Reibungszahl m = setzungen an die Reibfla¨chen, die beim Versuch 0,1 anzusetzen, falls nicht durch Versuche ein vorlagen, auch fu¨r die zur Anwendung komanderer Wert nachgewiesen wird. menden Teile erfu¨llt sein. Fu¨r alle anderen hochfesten Zugglieder sind die Daraus folgt in der Regel, dass eine Inspektion Reibungszahlen durch Versuche zu bestimmen. und Wartung im eingebauten Zustand erforderlich ist und notfalls eine Auswechselung sa¨mtlicher Teile mo¨glich sein muss. Zu den Elementen 426, 427 und 429 ist auch Anlage 7 im Abschnitt 7.4 dieses Kapitels zu beachten.

34

1


5

Grundsa¨tze fu¨r die Konstruktion

5.1

Allgemeine Grundsa¨tze

(501) Mindestdicken Die Mindestdicken sind den Fachnormen zu entnehmen.

(502) Verschiedene Stahlsorten Die Verwendung verschiedener Stahlsorten in einem Tragwerk und in einem Querschnitt ist zula¨ssig.

(503) Krafteinleitungen Es ist zu pru¨fen, ob im Bereich von Krafteinleitungen oder -umlenkungen, an Knicken, Kru¨mmungen und Ausschnitten konstruktive Maßnahmen erforderlich sind.

Mindestdickenfestlegungen gibt es auch indirekt durch Beschra¨nkung des Gu¨ltigkeitsbereichs von empirischen oder halbempirischen Formeln. Insofern gibt es nicht nur in den Fachnormen solche Beschra¨nkungen, sondern z. B. auch bei den Grenzwertfestlegungen in Tabelle 12 und folgenden dieser Norm und bei einigen Formeln in DIN 18 800 Teil 4. Sollen verschiedene Stahlsorten zu einem Querschnitt bzw. zu einem gemeinsam tragenden Bauteil miteinander verschweißt werden, so sind eventuelle Festlegungen u¨ber Verfahrenspru¨fungen in der Schweißanweisung (WPS) nach Teil 7, Abschnitt 7.1.1 zu beachten. Bei geschweißten Profilen und Walzprofilen mit I-fo¨rmigem Querschnitt du¨rfen Kra¨fte ohne Aussteifungen eingeleitet werden, wenn – der Betriebsfestigkeitsnachweis nicht maßgebend ist und – der Tra¨gerquerschnitt gegen Verdrehen und seitliches Ausweichen gesichert ist und – der Tragsicherheitsnachweis nach Abschnitt 7.5.1, Element 744, gefu¨hrt wird.

Anmerkung: Ein Beispiel fu¨r konstruktive Maßnahmen ist die Anordnung von Steifen. Außer der Tragfa¨higkeit ist auch eventuell die Gebrauchstauglichkeit an den Unstetigkeitsstellen der Konstruktion zu u¨berpru¨fen. Beispielsweise wird die Gleitplatte eines Gleitlagers in ihrer Funktion erheblich behindert, wenn deren Biegeverformung zu groß ist. Eine solche Verformung la¨sst sich konstruktiv durch Anordnung von Steifen weitgehend verhindern.

DIN 18 800-1

5.2 23 *


35

Verbindungen

5.2.1 Allgemeines (504) Sto¨ße und Anschlu¨sse Sto¨ße und Anschlu¨sse sollten gedrungen ausgebildet werden. Unmittelbare und symmetrische Stoßdeckung ist anzustreben. Die einzelnen Querschnittsteile sollen fu¨r sich angeschlossen oder gestoßen werden. Bei Schraubsto¨ßen – z. B. bei Gewindestangen – und bei Sacklochverbindungen reicht die Einschraubtiefe aus, wenn das Verha¨ltnis j der Einschraubtiefe zum Durchmesser des Außengewindes mindestens folgenden Wert erreicht j = (600/fu,k) (0,3 + 0,4 fu,b,k/500) und wenn fu,k J fu,b,k erfu¨llt ist. Dabei ist fu,k der charakteristische Wert der Zugfestigkeit des Bauteils mit Innengewinde (in N/mm2); fu,b,k der charakteristische Wert der Zugfestigkeit des Bauteils mit Außengewinde (in N/mm2). Bei Schraubverbindungen gelten die Regeln fu¨r Schraubenverbindungen im brigen sinngema¨ß.

(505) Kontaktstoß Wenn Kra¨fte aus druckbeanspruchten Querschnitten oder Querschnittsteilen durch Kontakt u¨bertragen werden, mu¨ssen – die Stoßfla¨chen der in den Kontaktfugen aufeinandertreffenden Teile eben und zueinander parallel und – lokale Instabilita¨ten infolge herstellungsbedingter Imperfektionen ausgeschlossen oder unscha¨dlich sein und – die gegenseitige Lage der miteinander zu stoßenden Teile nach Abschnitt 8.6, Element 837, gesichert sein. Bei Kontaktsto¨ßen, deren Lage durch Schweißna¨hte gesichert wird, darf der Luftspalt nicht gro¨ßer als 0,5 mm sein.

Knotenbleche du¨rfen zur Stoßdeckung herangezogen werden, wenn ihre Funktion als Stoßund als Knotenblech beru¨cksichtigt wird.

Anmerkung 1: Querschnittsteile sind z. B. Flansche oder Stege. Anmerkung 2: Eine genauere Ermittlung der Einschraubtiefe bei Sacklochverbindungen (z. B. Einschraubtiefe fu¨r Rundsta¨be mit Gewinde) darf nach der VDI-Richtlinie 2230 erfolgen. Anmerkung 3: Sacklochverbindungen du¨rfen nur mit speziellem Nachweis (Verfahrenspru¨fung) planma¨ßig vorgespannt werden. Wird gegen diese „Soll“-Anweisungen verstoßen, so ist dies zu begru¨nden. Vgl. Kommentar zu Element 425. Dies bedeutet hier im Zweifelsfall einen genaueren Nachweis des bergangs von Kra¨ften und Momenten von einem Bauteil auf das andere. Die Formel wurde abgeleitet aus der Zulassungs-Festlegung der Einschraubtiefe bei Knotenstu¨cken von Raumtragwerken. Die Formel liegt deutlich auf der sicheren Seite, so dass insbesondere bei Serienbauteilen z. B. im Rahmen von Typenpru¨fungen ein genauerer Nachweis lohnend sein kann. Eine tabellarische Auswertung entha¨lt der Stahlbau-Kalender 1999 auf S. 247 (Tabelle 1-5). Vgl. auch DIN 18 800 Teil 7, Element 524 und 820 und den Beitrag von Kathage et al. im Stahlbau-Kalender 2005 (Kap. 6, Abschn. 3.1.2).

Anmerkung 1: Herstellungsbedingte Imperfektionen ko¨nnen z. B. Versatz oder Unebenheiten sein. Lokale Instabilita¨ten ko¨nnen insbesondere bei du¨nnwandigen Bauteilen auftreten, siehe z. B. [2] und [3]. Anmerkung 2: Die Anforderung fu¨r die Begrenzung des Luftspaltes gilt z. B. fu¨r den Anschluss druckbeanspruchter Flansche an Stirnplatten. Hierbei handelt es sich um eine Erga¨nzung zu DIN 18 800 Teil 7 Abschnitt 11.2. Entsprechend der Anmerkung zu Element 208 ist es erforderlich (und in der Regel Sache des fu¨r den Nachweis der Standsicherheit Verantwortlichen, dafu¨r zu sorgen), dass auf den Ausfu¨hrungspla¨nen

36

1


Fu¨r Querschnittsteile mit Dicken t von 10 mm bis 30 mm aus den Stahlsorten S235, S275 oder S355, die durch Doppelkehlna¨hte an Stirnplatten angeschlossen sind, darf der als Stegabstand h bezeichnete Luftspalt zwischen Querschnittsteil und Stirnplatte bis zu 2,0 mm betragen.

entsprechende Anweisungen vorhanden sind, denn nur er weiß, an welchen Stellen der ho¨here Fertigungsaufwand aus statischen Gru¨nden erforderlich ist. In [E28] und [E5] wird fu¨r den letzten Absatz von Element 505 als nderung vorgeschlagen, dass bei Kehlna¨hten und St 37 die Spaltbreite 2 mm betragen darf. Da dieser Wert versuchsma¨ßig abgesichert ist – diese Forschung wurde u¨ber das Institut fu¨r Bautechnik aus dem Forschungsetat der Bundesla¨nder fu¨r bauaufsichtlich relevante Aufgabenstellungen finanziert –, kann auch aus baurechtlicher Sicht (§ 3 Musterbauordnung) von diesem Vorschlag Gebrauch gemacht werden, ohne dass deshalb eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung verlangt wird. Prinzipiell sind Kontaktsto¨ße planma¨ßig ohne Spalt auszubilden. Diese Forderung la¨sst sich jedoch mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand nicht vollsta¨ndig umsetzen. Im letzten Satz des Elements 505 von DIN 18 800 -1 geht es nur um Kontaktsto¨ße, die durch Schweißna¨hte in ihrer Lage gesichert werden. Die Grenzdruckspannungen du¨rfen nach Element 837 in der Fuge genau so groß sein wie die Druckspannungen im Bauteil. Der tatsa¨chliche Kontakt wird aber bei Vorhandensein eines Luftspaltes zuna¨chst nur wenige Prozente der planma¨ßigen Kontaktfla¨che betragen und sich im wesentlichen auf die Schweißna¨hte konzentrieren, so dass also bei planma¨ßiger Belastung lokale Plastizierungen der Schweißna¨hte die Folge sind, bis sich der Spalt geschlossen hat. Damit die fu¨r ihre Aufgabe in der Regel nur sehr kurzen Na¨hte nicht zersto¨rt werden, muss das Ausmaß der Plastizierungen durch eine Begrenzung des „Luftspalts“ in seiner Ho¨he – sie wird hier mit „Spaltbreite“ bezeichnet – klein gehalten werden. Bei der Festlegung der zula¨ssigen Spaltbreite orientierte man sich an dem Umstand, dass sich eine Schweißnaht nicht so duktil wie das Grundmaterial verha¨lt. Als zula¨ssig wurde eine Spaltbreite von 0,5 mm festgelegt. Eine sehr konservative Forderung, die mit Problemen in der Praxis verbunden ist. Dies war Motivation fu¨r Scheer, Versuche an Bauteilen aus St 37 mit einer Lagesicherung durch Kehlna¨hte durchzufu¨hren. vgl. [E28]. Scheer kam zu dem Ergebnis, dass fu¨r den untersuchten Fall eine Spaltbreite von 2 mm zugelassen werden ko¨nnte.

DIN 18 800-1


37

5.2.2 Schrauben- und Nietverbindungen 25 *

x

(506) Schraubenverbindungen Die Ausfu¨hrungsformen fu¨r Schraubenverbindungen sind nach Tabelle 6 zu unterscheiden. Fu¨r planma¨ßig vorgespannte Verbindungen sind Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 oder 10.9 zu verwenden. Gleitfeste Verbindungen mit Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 und 10.9 sind planma¨ßig vorzuspannen; die Reibfla¨chen sind nach DIN 18 800 -7 vorzubehandeln. Zugbeanspruchte Verbindungen mit Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 oder 10.9 sind planma¨ßig vorzuspannen. Fu¨r Schraubenverbindungen mit zugbeanspruchten Schrauben sind mindestens Schrauben der Gro¨ße M12 zu verwenden. Schrauben, Muttern und Scheiben kleiner M12 du¨rfen nur bei einem Ausnutzungsgrad auf Zug kleiner als 50 % verwendet werden. Schrauben kleiner als M6 sind fu¨r tragende Verbindungen nicht zula¨ssig.

Die Regelungen dieses Elements sind weitgehend durch den Abschnitt 5.3.1 in DIN 18 800 Teil 7 einschließlich der zugeho¨rigen Tabelle 1 durch inhaltlich gleiche Regelungen ersetzt worden. Abweichend von der bisherigen Regelung du¨rfen jedoch 8.8-Schrauben nicht mehr fu¨r gleitfeste Verbindungen verwendet werden, vgl. Tabelle 1 in DIN 18 800 -7. Fu¨ r Passverbindungen sind nur Schrauben der Festigkeitsklassen 5.6 oder 10.9 zu verwenden. Vgl. auch DIN 18 800 Teil 7, Elemente 516 und 517. Auf planma¨ßiges Vorspannen darf verzichtet werden, wenn Verformungen (Klaffungen) beim Tragsicherheitsnachweis beru¨cksichtigt werden und im Gebrauchszustand in Kauf genommen werden ko¨nnen.

Anmerkung 1: GV-Verbindungen sichern die Formschlu¨ssigkeit der Verbindungen bis zur Grenzgleitkraft, SLP-, SLVP- und GVP-Verbindungen bis zur Grenzabscher- bzw. Grenzlochreibungskraft. Anmerkung 2: Planma¨ßiges Vorspannen von zugbeanspruchten Verbindungen (z. B. von biegesteifen Stirnplatten-Verbindungen) verhindert das Klaffen der Verbindung unter den Einwirkungen fu¨r den Gebrauchstauglichkeitsnachweis. Dadurch wird auch die Betriebsfestigkeit der Verbindung erho¨ht. Anmerkung 3: In der Literatur werden GV- und GVP-Verbindungen auch als gleitfeste vorgespannte Verbindungen bezeichnet, siehe z. B. [4]. Zum Abschnitt 5.2.2 vgl. auch DIN 18 800 Teil 7, Abschnitt 8. Die Vorbereitung der Reibfla¨chen wird dort im Abschnitt 8.4 beschrieben. Zu Element 506 und 507: Wenn Schrauben im Stahlbau als Bauprodukt verwendet werden, gilt hinsichtlich der Zula¨ssigkeit die Bauregelliste (BRL) A lfd. Nr. 4.8. Bei Abweichungen in der Geometrie – etwa wenn Schrauben mit Ko¨pfen mit innenliegendem Sechskant verwendet werden – darf eine -Kennzeichnung ohne Zulassung nur vorgenommen werden, wenn die Zertifizierungsstelle dies als unwesentliche Abweichung besta¨tigt hat. Die Unwesentlichkeit allgemein zu bescheinigen setzt voraus, dass sowohl Beanspruchungen quer zur als auch in La¨ngsrichtung der Schraubenachse mit gleicher

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1


Sicherheit aufnehmbar sind. Eine Einschra¨nkung auf die Art der Beanspruchbarkeit – etwa auf eine solche quer zur Schraubenachse bei zu kleinen Ko¨pfen, sonst aber gleichen Abmessungen – ist bisher nicht ausdru¨cklich vorgesehen, du¨rfte aber, wenn sachlich korrekt, legitim sein. Bei nicht drehsymmetrischer Ausbildung des Kopfes handelt es sich gema¨ß Festlegung zu Element 809 um ein Bauteil, das statisch nachgewiesen werden muss, und damit um ein vorgefertigtes Bauteil nach BRL A lfd. Nr. 4.10, es sei denn, es handelt sich um Hammerschrauben, die schon in der BRL A lfd. Nr. 4.8.49– 4.8.51 als Bauprodukte genannt sind. Die Angabe u¨ber die Ausfu¨hrungsformen ist unvollsta¨ndig. Es gibt auch Schraubenverbindungen mit Zugbeanspruchung in Richtung der Schraubenachse mit und ohne planma¨ßige Vorspannung, die keiner Beanspruchung auf ScherLochleibung ausgesetzt sind, und die u¨blicherweise als Z – und ZV – Verbindung bezeichnet werden. Das Lochspiel hat fu¨r solche Verbindungen eine andere Bedeutung als fu¨r Verbindungen mit Scher-Lochleibungsbeanspruchung. Es darf nicht so groß sein, dass die sichere Kraftu¨bertragung vom Kopf bzw. von der Mutter in das Bauteil wegen zu kleiner Auflagefla¨chen gefa¨hrdet ist. In diesen Fa¨llen gilt die Fußnote in Tabelle 6, die fu¨r Schrauben kleiner als M 16 eine Einschra¨nkung bedeutet (1 mm statt 2 mm) gegenu¨ber der sonst gleichen Festlegung in DIN 18 800 Teil 7, Element 805. (Nach Element 517 ist mindestens M 12 vorzusehen.) Vgl. hierzu auch den Kommentar im Beitrag 1B im Stahlbau-Kalender 2006. Vgl. hierzu auch DIN 18 800 Teil 7 Abschnitt 8.2. Verbindungen, die sowohl auf Scher-Lochleibung als auch auf Zug beansprucht werden, sollten der Klarheit wegen durch Anfu¨gung des Buchstabens Z an die in Tabelle 6 angegebenen Bezeichnungen gekennzeichnet werden. Nach DIN 18 800 Teil 7 – dort Element 519 – gilt fu¨r planma¨ßig vorgespannte Verbindungen generell – also auch, wenn die Verbindungsmittel nicht feuerverzinkt sind – , dass die Teile „von ein und demselben Hersteller“ einzusetzen sind. Ein Verstoß gegen die Vorschrift „Von ein und demselben Hersteller“ bedeutet noch keine wesentliche Abweichung von der Regel. In solchen Fa¨llen ist als neutralisierende Maßnahme eine Pru¨fung der Passgenauigkeit zwischen den zur Anwendung kommenden Muttern und Schrauben erforderlich, die bei identischer Produktionssta¨tte als gegeben angenommen wird.

DIN 18 800-1 Tabelle 6. Ausfu¨hrungsformen von Schraubenverbindungen

1

2

3

4

Nennlochspiel nicht planma¨ßig Dd w d L – d Sch planvorgespannt mm ma¨ßig ohne mit vorgegleitfeste gleitfester spannt Reibfla¨che Reibfla¨che 1

0,3 < Dd a) J max Dd

SL

SLV

GV

2

Dd J 0,3

SLP

SLVP

GVP

SL Scher-Lochleibungsverbindungen SLP Scher-Lochleibungs-Passverbindungen SLV planma¨ßig vorgespannte Scher-Lochleibungsverbindungen SLVP planma¨ßig vorgespannte Scher-LochleibungsPassverbindungen GV gleitfeste, planma¨ßig vorgespannte Verbindungen GVP gleitfeste, planma¨ßig vorgespannte Passverbindungen a)

25 *


39

Zu Tabelle 6: Die berschrift zu Spalte 2 wird bisweilen – als Folge einer Definitionsschwa¨ che – missverstanden. Die SL- und SLP-Verbindungen sind solche, bei denen keinerlei Anspru¨che an die Vorspannung gestellt werden, sie brauchen also u¨berhaupt nicht vorgespannt werden, auch dann nicht, wenn hochfeste Schrauben verwendet werden. Die fru¨her u¨blichen Verbindungen mit „halber“, d. h. „nicht planma¨ßiger“ Vorspannung, gibt es seit Herausgabe dieser Norm nicht mehr als normativ geregelte Verbindung. Dem steht nicht entgegen, dass Verbindungen mit hochfesten Schrauben in ihrem qualitativen Verhalten verbessert werden, wenn sie zwar vorgespannt werden, dies aber nicht planma¨ßig erfolgt. Zu den Unterlegscheiben vgl. auch den Beuth-Kommentar.

Der Gro¨ßtwert max d des Nennlochspiels betra¨gt: – 1,0 mm fu¨r Schrauben J M 12; – 2,0 mm fu¨r Schrauben < M 27; – 3,0 mm fu¨r Schrauben j M 27; – 1,0 mm generell bei Senkschrauben im Bauteil mit dem Senkkopf.

(507) Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben Die fu¨r die einzelnen Ausfu¨hrungsformen von Schraubenverbindungen nach Tabelle 6 zu verwendenden genormten Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben sind in DIN 18 800 -7: 2008-11 festgelegt. Die Auflagefla¨chen am Bauteil du¨rfen bei nicht vorwiegend ruhender Zugbeanspruchung der Verbindung nicht, und ansonsten nicht mehr als 2 % planma¨ßig gegen die Auflagefla¨chen von Schraubenkopf und Mutter geneigt sein. Beim Verschrauben von U- oder I-Profilen sind genormte Keilscheiben zu verwenden. (508) Niete Fu¨r Nietverbindungen sind Halbrundniete nach DIN 124 oder Senkniete nach DIN 302 zu verwenden.

Als nicht planma¨ßig vorgespannt gelten Schrauben bzw. Verbindungen, wenn die Schrauben entsprechend der ga¨ngigen Montagepraxis ohne Kontrolle des Anziehmomentes angezogen werden. Vgl. auch die Definition in DIN 18 800 Teil 7, Element 827. Gro¨ßere Neigungen ko¨nnen z. B. durch Keilscheiben ausgeglichen werden. Die Zuordnung der Produktnormen fu¨r Schrauben, Muttern und Scheiben in Abha¨ngigkeit von der Ausfu¨hrungsform (Tabelle 6) ergibt sich aus DIN 18 800 Teil 7 Tabelle 1.

40

1


(509) Zugkra¨fte in Nieten Planma¨ßige Zugkra¨fte in Nieten infolge von Einwirkungen sollen vermieden werden. (510) Mittelbare Stoßdeckung Bei mittelbarer Stoßdeckung u¨ber m Zwischenlagen zwischen der Stoßlasche und dem zu stoßenden Teil ist die Anzahl der Schrauben oder Niete gegenu¨ber der bei unmittelbarer Deckung rechnerisch erforderlichen Anzahl n auf n’ = n (1 + 0,3 m) zu erho¨hen (s. Bild 3).

Bild 3. Erho¨hung der Anzahl der Verbindungsmittel bei mittelbarer Stoßdeckung

(511) Endanschlu¨sse zusa¨tzlicher Gurtplatten mit Wenn der Einfluss des Schlupfes im Nachweis nicht beru¨cksichtigt wird, darf das Lochspiel geschraubter Endanschlu¨sse zusa¨tzlicher Gurtplatten von Vollwandtra¨gern ho¨chstens 1 mm betragen. Die Endanschlu¨sse sind mit der gro¨ßten Querkraft zwischen dem Gurtplattenende und dem Querschnitt mit der gro¨ßten Beanspruchung zu bemessen. Ist die rechnerisch erforderliche Anschlussla¨nge gro¨ßer als dieser Bereich, so ist die Gurtplatte u¨ber den rechnerischen Anschlusspunkt hinauszuziehen; ist sie kleiner, so ist die Gurtplatte in dem u¨brigen Bereich konstruktiv anzuschließen. (512) Futter Stoßteile du¨rfen in Verbindungen ho¨chstens um 2 mm verzogen sein. Futterstu¨cke von mehr als 6 mm Dicke sind als Zwischenlagen nach Element 510 zu behandeln, wenn sie nicht mit mindestens einer Schrauben- bzw. Nietreihe oder durch entsprechende Schweißna¨hte vorgebunden werden.

In GVP-Verbindungen darf auf ein Erho¨hen der Schraubenzahl verzichtet werden. An dieser Stelle ist besonders klar sichtbar, wie schwierig eine Abweichung von inzwischen u¨berholten Traditionen ist. Im Beuth-Kommentar [E5] wird dargelegt, dass eine „Beschra¨nkung auf die Gleichgewichtsbetrachtung gerechtfertigt ist, da der Stoß ausreichend duktil ist“. Das bedeutet nichts anderes, als dass der Sicherheitszuschlag entbehrlich ist, denn die Berufung auf die Tradition, wie sie im Kommentar erfolgt, kann im harten Wettbewerb kaum eine u¨berzeugende Begru¨ndung fu¨r die Verteuerung eines Anschlusses sein. Will man hier von der Normenregelung abweichen, so du¨rfte die Berufung auf den Beuth-Kommentar und der Nachweis, dass in jedem Schnitt die Beanspruchung geringer als die Beanspruchbarkeit ist, eine auch von der pru¨fenden Stelle zu akzeptierende ausreichende Begru¨ndung sein. Schrauben oder Nieten Der Zweck dieser schwer versta¨ndlichen Regel, die im u¨brigen wo¨rtlich nur zutreffend ist, wenn es nur ein Momentenmaximum zwischen den Endpunkten der zusa¨tzlichen Gurtplatten gibt, ist ein kompakter Anschluss mit mo¨glichst geringer Verschiebung zwischen zusa¨tzlicher Gurtplatte und Tra¨ger, vgl. Beuth-Kommentar [E5]. Auch hier wird die Tradition als Begru¨ndung herangezogen – die Ausfu¨hrung zu Element 510 gilt analog. Hinweis: Hier handelt es sich um die Normung eines Schnittbereichs zwischen Bemessung und Ausfu¨hrung.

Fu¨r GVP-Verbindungen darf auf das Vorbinden verzichtet werden. Mit dem 2. Satz sind Futterstu¨cke von insgesamt 6 mm Dicke gemeint, die Aufteilung auf mehrere Futterstu¨cke ist verformungsma¨ßig ungu¨nstiger als wenn nur ein Futterstu¨ck genommen wird.

DIN 18 800-1


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(513) Schrauben- und Nietabsta¨nde 26 *

Tabelle 7. Rand- und Lochabsta¨nde von Schrauben und Nieten

Fu¨r die Absta¨nde von Schrauben und Nieten gilt Tabelle 7. Dabei ist t die Dicke des du¨nnsten der außenliegenden Teile der Verbindung.

Bei Anschlu¨ssen mit mehr als 2 Lochreihen in und rechtwinklig zur Kraftrichtung brauchen die gro¨ßten Lochabsta¨nde e und e3 nach Tabelle 7, Zeile 5 nur fu¨r die aüßeren Reihen eingehalten zu werden. Wenn ein freier Rand z. B. durch die Profilform versteift wird, darf der maximale Randabstand 8 t betragen.

Anmerkung 1: Die Absta¨nde werden von Lochmitte aus gemessen. Anmerkung 2: Die Beanspruchbarkeit auf Lochleibung ist von den gewa¨hlten Rand- und Lochabsta¨nden abha¨ngig. Die gro¨ßtmo¨gliche, rechnerisch nutzbare Beanspruchbarkeit wird nach Abschn. 8.2.1.2, Element 805, mit den in Tabelle 8 angegebenen Rand- und Lochabsta¨nden erreicht. Fu¨r die Mindestabsta¨nde nach Tabelle 7 betra¨gt die Beanspruchbarkeit nur etwa die Ha¨lfte der gro¨ßtmo¨glichen Werte. Bild 4. Randabsta¨nde e1 und e2 und Lochabsta¨nde e und e3

Bild 5. Beispiele fu¨r die Versteifung freier Ra¨nder im Bereich von Sto¨ßen und Anschlu¨ssen

Tabelle 8. Rand- und Lochabsta¨nde, fu¨r die die gro¨ßtmo¨gliche Beanspruchbarkeit auf Lochleibung erreicht wird

Anmerkung 3: Ausreichender Korrosionsschutz kann z. B. durch planma¨ßiges Vorspannen biegesteifer Stirnplattenverbindungen oder durch Abdichten der Fugen erreicht werden.

42

1


Die Anmerkung 3 bezieht sich auf die Mo¨glichkeit, die gro¨ßten Randabsta¨nde von 6 t auf 8 t zu vergro¨ßern (entsprechend dem 2. Satz der nicht verbindlichen Regelung). Der letzte Satz der Tabelle 7 ist unglu¨cklich formuliert. Beabsichtigt ist, darauf hinzuweisen, dass bei zu großen Rand- und Lochabsta¨nden zwischen den miteinander verbundenen Stahlteilen klaffende Fugen entstehen ko¨nnen, die kaum oder gar nicht einer Wartung zuga¨nglich sind, so dass u¨ber den normalen Korrosionsschutz hinaus etwas getan werden muss. Beim Einsatz in nicht korrosiven Bereichen, wie sie z. B. im Innern von Wohn- und Bu¨rogebaüden vorkommen, entfa¨llt somit eine Beschra¨nkung der Absta¨nde nach oben. Bild 4 ist hier eine Erlaüterung zu Tabelle 7, vgl. auch Bild 22.

5.2.3 Schweißverbindungen (514) Allgemeine Grundsa¨tze Die Bauteile und ihre Verbindungen mu¨ssen schweißgerecht konstruiert werden, Anhaüfungen von Schweißna¨hten sollen vermieden werden.

Anmerkung: Fu¨r die Stahlauswahl siehe Abschnitt 4.1, Element 403. Zur schweißgerechten Konstruktion geho¨rt auch die schweißgerechte Fertigungsbeschichtung, siehe DIN 18 800 -7 Element 1004.

(515) Stumpfstoß von Querschnittsteilen verschiedener Dicken Wechselt an Stumpfsto¨ßen von QuerschnittsteiDieser aus der Vorga¨ngernorm u¨bernommelen die Dicke, so sind bei Dickenunterschieden nen Forderung liegt die Vorstellung zugrunde, von mehr als 10 mm die vorstehenden Kanten dass der Blechdickensprung dem Kraftfluss entim Verha¨ltnis 1 : 1 oder flacher zu brechen sprechen soll. Abrupte Dickena¨nderung fu¨hren (siehe Bild 6). zur Ausbildung lokaler Spannungsspritzen, die im gewo¨hnlichen Hochbau in vielen Fa¨llen „herausplastizieren“. Im Falle von – nicht vorw. ruhender Beanspruchung oder – schlagartiger Belastung oder – bei niedrigen Temperaturen ist der Forderung des Elements unbedingt nachzukommen. Auch bei Gefahr von Spannungsrisskorrosion kann sich bei Nichtbeachtung des Elements 515 eine Beeintra¨chtigung der Tragfa¨higkeit ergeben.

Bild 6. Beispiele fu¨r das Brechen von Kanten bei Stumpfsto¨ßen von Querschnittsteilen mit verschiedenen Dicken

DIN 18 800-1

tR J20 mm

(516) Obere Begrenzung von Gurtplattendicken Gurtplatten, die mit Schweißverbindungen angeschlossen oder gestoßen werden, sollen nicht dicker sein als 50 mm.


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Gurtplatten von mehr als 50 mm Dicke du¨rfen verwendet werden, wenn ihre einwandfreie Verarbeitung durch entsprechende Maßnahmen sichergestellt ist. Dieses Element hat insgesamt lediglich Warncharakter ohne eine substantielle, konkrete Forderung. Selbstversta¨ndlich muss auch beim Verschweißen von Gurtplatten, die du¨nner als 50 mm sind, die einwandfreie Verarbeitung sichergestellt sein.

Bild 7. Vorbinden zusa¨tzlicher Gurtplatten

(517) Geschweißte Endanschlu¨sse zusa¨tzlicher Gurtplatten Sofern kein Nachweis fu¨r den GurtplattenDer offensichtliche Ungleichheitsfehler in Bild anschluss gefu¨hrt wird, ist die zusa¨tzliche Gurt7b betreffend tR – hier korrigiert! – du¨rfte inzwischen allgemein bekannt sein. platte nach Bild 7a) vorzubinden. Bei Gurtplatten mit t > 20 mm darf der Endanschluss nach Bild 7b) ausgefu¨hrt werden. Bei Bauteilen mit vorwiegend ruhender Beanspruchung darf auf die Ausfu¨hrung nach Bild 7 verzichtet werden. Die Stirnkehlna¨hte ko¨nnen wie die Flankenkehlna¨hte ausgefu¨hrt werden. Deren Dicke ergibt sich nach den statischen Erfordernissen. (518) Gurtplattensto¨ße Wenn aufeinanderliegende Gurtplatten an derselben Stelle gestoßen werden, ist der Stoß mit Stirnfugenna¨hten vorzubereiten (siehe Bild 8).

Bild 8. Beispiele fu¨r die Nahtvorbereitung eines Stumpfstoßes aufeinanderliegender Gurtplatten

Hier handelt es sich um eine Fertigungshilfe, deren Nichtbeachtung an der fertigen Konstruktion nur indirekt – aufgewo¨lbte Platten mit Hohlraümen zwischen den Platten – erkennbar ist. Alternativen sind denkbar, ohne dass es sich um eine „wesentliche Abweichung“ handelt. (Nur bei „wesentlichen Abweichungen“ sind Zulassungen notwendig.)

44 34 *

1


(519) Grenzwerte fu¨r Kehlnahtdicken Bei Querschnittsteilen mit Dicken t j 3 mm sollen folgende Grenzwerte fu¨r die Schweißnahtdicke a von Kehlna¨hten eingehalten werden:

2 mm J a J 0,7 min t pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi a j max t – 0,5 mit a und t in mm.

(4) (5)

In Abha¨ngigkeit von den gewa¨hlten Schweißbedingungen darf auf die Einhaltung von Bedingung (5) verzichtet werden, jedoch sollte fu¨r Blechdicken t j 30 mm die Schweißnahtdicke mit a j 5 mm gewa¨hlt werden.

Anmerkung: Der Richtwert nach Bedingung (5) vermeidet ein Missverha¨ltnis von Nahtquerschnitt und verbundenen Querschnittsteilen, s. auch [5]. Hier handelt es sich um nicht quantifizierbare Richtwerte, um unabha¨ngig von der tatsa¨chlichen Beanspruchung „vernu¨nftig“ aussehende Verha¨ltnisse zwischen Schweißnahtdicke und Blechdicke zu erhalten. Begru¨ndete Abweichungen sind hier, weil keine wesentliche Abweichungen, ohne Einschaltung einer zusa¨tzlichen Entscheidungsinstanz, auch ohne Erwirken einer Zulassung, mo¨glich.

(520) Schweißna¨hte bei besonderer Korrosionsbeanspruchung Bei besonderer Korrosionsbeanspruchung du¨rAnmerkung: Besondere Korrosionsbeansprufen unterbrochene Na¨hte und einseitige nicht chung liegt z. B. im Freien vor. Als besondere durchgeschweißte Na¨hte nur ausgefu¨hrt werden, Maßnahme kann z. B. die Anordnung einer wenn durch besondere Maßnahmen ein ausreizusa¨tzlichen Beschichtung im Bereich des Spalchender Korrosionsschutz sichergestellt ist. tes angesehen werden.

In Spalten und anderen Hohlraümen sind eine wesentlich geringere Trocknung von nassen Stellen und eine im Allgemeinen schlechtere Qualita¨t eines sonst ausreichenden Korrosionsschutzes zu erwarten. Neben der Verbesserung des Korrosionsschutzes ist es wichtig, dass solche Stelle inspiziert und nach Bedarf der Korrosionsschutz erneuert werden kann. x

(521) entfa¨llt

DIN 18 800-1

(522) Schweißen in kaltgeformten Bereichen Wenn in kaltgeformten Bereichen einschließlich der angrenzenden Bereiche der Breite 5 t geschweißt wird, sind die Grenzwerte min r/t nach Tabelle 9 einzuhalten. Zwischen den Werten der Zeilen 1 bis 5 darf linear interpoliert werden. 35 *

45

Die Werte der Umformgrade nach Tabelle 9 brauchen nicht eingehalten zu werden, wenn kaltgeformte Teile vor dem Schweißen normalgeglu¨ht werden. Hier gilt sinngema¨ß das zu Element 521 festgestellte.

Tabelle 9. Grenzwerte min (r/t) fu¨r das Schweißen in kaltgeformten Bereichen

5.3 49 * 57 *



5.3.1 Querschnitte (523) Einteilung Folgende hochfeste Zugglieder werden unterschieden (siehe Bild 9): a) Seile – Offene Spiralseile; sie bestehen nur aus Runddra¨hten. – Vollverschlossene Spiralseile; sie bestehen in der aüßeren Lage oder den aüßeren Lagen aus Formdra¨hten und in den inneren Lagen aus Runddra¨hten. – Rundlitzenseile; sie bestehen aus einer oder mehreren Lagen von Litzen. b) Zugglieder aus Spannsta¨hlen; Bu¨ndel aus parallel zur Bu¨ndelachse verlaufenden – Spanndra¨hten, – Spannlitzen, – Spannsta¨ben.

Bild 9. Beispiele fu¨r hochfeste Zugglieder

Ist ein hochfestes Zugglied nicht einer dieser 6 Arten zuzuordnen, so spricht alles dafu¨r, dass es sich um eine wesentliche Abweichung von der Norm handelt, also eine Regelung durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich ist.

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1


(524) Grenzen fu¨r Drahtdurchmesser Der Drahtdurchmesser d und die Formdrahtho¨he h fu¨r Dra¨hte von Seilen nach DIN EN 10 264 -1 und DIN EN 10264 -3 sind zu begrenzen auf

0,7 mm J d J 7,0 mm und

(6)

3,0 mm J h J 7,0 mm

(7)

Die Formdrahtho¨he ist dann zu beachten, wenn es sich nicht um einen im Querschnitt runden Draht handelt. Sie ist die gro¨ßte Querschnittsabmessung. Zu den Spannsta¨hlen gilt der Kommentar zu Element 421 und 424 entsprechend.

Fu¨r Zugglieder aus Spannsta¨hlen gelten die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen.

5.3.2 Verankerungen (525) Arten Seile sind mit Vergussverankerungen, Kauschen und Klemmen anzuschließen. Fu¨r die Verankerungen von Zuggliedern aus Spannsta¨hlen gelten die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen.

Anmerkung 1: Die Art der Verankerungen richtet sich nach der Art und dem Durchmesser der gewa¨hlten Zugglieder, nach der anschließenden Konstruktion und nach den mo¨glichen Verformungen, z. B. infolge Windschwingungen. Anmerkung 2: Die aüßere Form der Verankerungen kann z. B. durch die Montage- oder die Spannvorrichtungen bestimmt sein. Anmerkung 3: Anhaltswerte fu¨r die Abmessungen u¨blicher Vergussverankerungen sind in Bild 10 angegeben.

Bild 10. Anhaltswerte fu¨r die Abmessungen zylindrischer Verankerungsko¨pfe

DIN 18 800-1

(526) Kauschen und Klemmen Wenn offene Spiralseile oder Rundlitzenseile mit Kauschen und Klemmen verankert werden sollen, mu¨ssen die Seile ausreichend biegsam sein. Es sind Kauschen nach DIN EN 13 411-1 oder DIN 3091 zu verwenden. Das um die Kausche gelegte Seilende muss durch – fla¨mische Augen mit Stahlpressklemmen nach DIN EN 13 411-3 oder – Pressklemmen aus Aluminium-Knetlegierungen nach DIN EN 13 411-3 oder – Drahtseilklemmen nach DIN EN 13 411-5 befestigt werden. Bei offenen Spiralseilen sind mindestens 2 Pressklemmen nach DIN EN 13 411-3 anzuordnen, oder es ist die nach DIN EN 13 411-5 erforderliche Anzahl der Klemmen um eins zu erho¨hen. Zur Verankerung von vollverschlossenen Spiralseilen du¨rfen Kauschen und Klemmen nicht verwendet werden. Pressklemmen und Drahtseilklemmen du¨rfen fu¨r Gleichschlagseile nicht verwendet werden. x


47

Zu Element 525 – 527: Die Verankerungen sind hier konstruktiv nicht in allen Details festgelegt, außerdem wird bei „anderen“ Verankerungen auf Versuche, u¨ber die im Abschnitt 9 der Norm Na¨heres mitgeteilt wird, verwiesen. Hier handelt es sich um eine Fortschreibung von Regeln fru¨herer Normen. Der Ausschluss von Kauschen und Klemmen bei vollverschlossenen Spiralseilen gilt generell, das heißt, dass eine Nichtbeachtung dieser Bedingung als wesentliche Abweichung einzustufen ist, die – falls relevant – nur u¨ber eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung statthaft wa¨re. Dabei ist vor allem nachzuweisen, dass auch unter ungu¨nstigsten Bedingungen die aüßeren Lagen aus Formdra¨hten voll verschlossen bleiben. Beim Einbau der Drahtseilklemmen ist Folgendes zu beachten: Der Seilquerschnitt verringert sich beim Anziehen des Seils. Es ist deshalb eine ausreichend große Klemmkraft bzw. Vorspannkraft zwischen Klemme und Seil aufzubringen bzw. sicherzustellen.

(527) entfa¨llt

5.3.3 Umlenklager und Schellen fu¨r Spiralseile (528) Umlenklager Der Radius der Auflagerfla¨che von Umlenklagern muss mindestens gleich dem 30fachen Seildurchmesser sein. Die Bogenla¨nge l1 des Umlenklagers nach Bild 11 muss l1 j 1,06 l2 betragen. Die Radien r2 der Endausrundungen der Auflagerfla¨che, die innerhalb der Bogenla¨nge l1 liegen ko¨nnen, mu¨ssen mindestens 20 mm betragen. Die Lage der beiden Punkte T2 nach Bild 11 ist fu¨r die jeweils ungu¨nstigsten Lastfa¨lle zu ermitteln, wobei die Bewegung des Lagers und der Durchhang des vollverschlossenen Spiralseils zu beru¨cksichtigen sind. Bei Kabeln aus mehreren vollverschlossenen Spiralseilen ist die Auflagerfla¨che der Querschnittsform anzupassen; wo es erforderlich ist, sind zum bertragen der Querpressungen Formstu¨cke vorzusehen.

Wenn eine formtreue Lagerung des Seiles auf einer Breite von mindestens 60 % des Seildurchmessers und einer Weichmetalleinlage oder Spritzverzinkung von mindestens 1 mm Dicke vorhanden ist, darf der Radius auf das 20fache des Seildurchmessers verringert werden. Kleinere Kru¨mmungsradien du¨rfen verwendet werden, wenn die Umlenkla¨nge l2 nach Bild 11 ein ganzzahliges Vielfaches der Schlagla¨nge ist, wenn der Durchmesser bzw. die Ho¨he des Einzeldrahtes J 0,005 r ist und die Bruchkraft des gekru¨mmten Seiles durch mindestens einen Versuch einer von der Bauaufsicht anerkannten Pru¨fstelle mit Pru¨fstu¨cken, die der Ausfu¨hrung im Bauwerk entsprechen, nachgewiesen ist.

48

1


Anmerkung 1: Die hier angegebenen geometrischen Verha¨ltnisse stellen sicher, dass die Grenzzugkraft des umgelenkten Seiles um nicht mehr als 3 % unter der des geraden Seiles liegt. Anmerkung 2: Die Verschiebung der Punkte T2 in Richtung auf T1 ergibt sich aufgrund der Einschnu¨rung des Spiralseiles im Lagerbereich infolge der Querpressung zu Dl2 = 0,03 l2. Daraus folgt l1 j l2 + 2 Dl2 = 1,06 l2.

Bild 11. Endausrundung von Umlenklager

(529) Schellen Seil- und Kabelschellen sind im Allgemeinen auszufuttern. Fu¨r Spreizschellen ist diese Festlegung sinngema¨ß zu beachten. Die Eignung der gewa¨hlten Konstruktion ist durch Versuche nachzuweisen. Schellen sind so auszubilden, dass die Seile formtreu gepresst werden, wobei lokale Spannungsspitzen zwischen Schelle und Seil und scharfe Kanten zu vermeiden sind. Trotzdem ist die Querpressung mo¨glichst hoch zu wa¨hlen bzw. der bergangsbereich zur freien Seilstrecke so kurz wie mo¨glich zu halten.

Zu Element 528 – 529: Das zum vorigen Abschnitt Gesagte gilt hier sinngema¨ß. Die hier getroffenen Festlegungen korrespondieren mit den Festlegungen zur Beanspruchbarkeit im Abschnitt 9.3. Abweichungen von diesen Regeln bedeuten folglich, dass der Abschnitt 9.3 nicht mehr uneingeschra¨nkt anwendbar ist.

Anmerkung 1: Das Ausfuttern ist im Allgemeinen notwendig, um die erforderliche Reibung zwischen Seil oder Kabel und Schelle zu erreichen, damit ein Wandern oder Rutschen vermieden wird. Anmerkung 2: Spannungsspitzen ko¨nnen den Drahtverband sto¨ren, scharfe Kanten die metallische Schutzschicht zersto¨ren und große Biegebeanspruchungen im Draht hervorrufen. Anmerkung 3: Kurze Schellen werden gefordert, um die Relativbewegungen zwischen Draht und Schelle infolge von Spannungsa¨nderungen klein zu halten.

5.3.4 Umlenklager und Schellen fu¨r Zugglieder aus Spannsta¨hlen (530) Die Eignung der gewa¨hlten konstruktiven Ausbildung von Umlenklagern und Schellen fu¨r Zugglieder aus Spannsta¨hlen ist durch Versuche nachzuweisen.

Soweit die Eignung bereits fu¨r die Verwendung im Spannbetonbau nachgewiesen ist, spricht nichts gegen die bertragbarkeit ohne erneute Versuche.

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Annahmen fu¨r die Einwirkungen

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Annahmen fu¨r die Einwirkungen

(601) Charakteristische Werte Als charakteristische Werte der Einwirkungen gelten die Werte der einschla¨gigen Normen u¨ber Lastannahmen. Fu¨r Einwirkungen, die nicht oder nicht vollsta¨ndig in Normen angegeben sind, mu¨ssen entsprechende charakteristische Werte festgelegt werden. Diese sind als p%-Fraktile der Verteilungen der Einwirkungen fu¨r einen vorgesehenen Bezugszeitraum festzulegen. Reichen die dafu¨r erforderlichen statistischen Daten nicht aus, sind Scha¨tzwerte fu¨r die Fraktilwerte anzunehmen.

Anmerkung: Zu den festzulegenden charakteristischen Werten von Einwirkungen geho¨ren z. B. die von Lasten in Bauzusta¨nden, z. B. aus Montagegera¨t. Der erste Satz soll klarstellen, dass es nicht darauf ankommt, dass in einer Norm fu¨r Lastannahmen die neuen Begriffe bereits enthalten sind. Was bisher Lastannahmen waren, sind jetzt Annahmen fu¨r charakteristische Werte fu¨r Einwirkungsgro¨ßen. Begriffsma¨ßig sind die Einwirkungen allerdings weiter gefasst. Auch Temperaturen sind Einwirkungen. Soweit nichts festgelegt wurde, was dem widerspricht, gilt fu¨r die Einwirkung „Temperatur“ das gleiche wie fu¨r die Einwirkung „Belastung“. Im DIN-Normenwerk gibt es zwei Normen, die aussschließlich Lastannahmen zum Inhalt haben, na¨mlich DIN 1055 (fu¨r Hochbauten) und DIN 1072 bzw. DIN Fachbericht 101 (fu¨r Straßenbru¨cken). Letztere interessiert uns hier weniger, weil, wie eingangs mitgeteilt, DIN 18 800 nicht fu¨r Bru¨cken anzuwenden ist. Zur Normenreihe DIN 1055 ist anzumerken, dass – in Anbetracht der unbekannten Frist bis zur Anwendbarkeit der entsprechenden Teile vom Eurocode 1 – eine kurzfristige berarbeitung dieser deutschen Norm erfolgt, mit dem Ziel, eine Regelung der Einwirkungen nach dem neuen Bemessungskonzept als Vorgriff auf die europaïsche Regelung zu erhalten. Der Teil 100 dieser Norm ist im Ma¨rz 2001, die Teile 4 und 5 (Wind und Schnee) sind im Ma¨rz bzw. Juli 2005 erschienen. Die Aufnahme in die Liste der Technischen Baubestimmungen ist inzwischen erfolgt, siehe Musterliste Abschnitt 4.2 dieses Kapitels. Der zweite Absatz stellt eine sehr unbestimmte Anweisung dar, mit der der Praktiker kaum etwas anzufangen weiß. Es wird nicht angegeben, wie groß p sein muss. Auch der BeuthKommentar [E5] hilft hier kaum weiter. In der Praxis wird es haüfig mo¨glich sein, p = 100 % zu wa¨hlen, d. h. sicherzustellen, dass die angenommene Einwirkungsgro¨ße nicht u¨berschritten wird, wenn sie ungu¨nstig wirkt. Damit wird allerdings das Sicherheitskonzept, das von streuenden Gro¨ßen ausgeht, verlassen, denn eine „garantierte“ Gro¨ße ist begrifflich genau deren Gegenteil. In Element 710 gibt es Hinweise, wie in solchen Fa¨llen hinsichtlich des Teilsicherheitsbeiwerts zu verfahren ist.

50

1


(602) Eigenlast von Seilen und Zuggliedern aus Spannsta¨hlen Der charakteristische Wert der Eigenlast von Anmerkung: Der Eigenlastfaktor w ist ein * 51 Seilen und Zuggliedern aus Spannsta¨hlen ist Rechenwert, der außer dem Gewichtsanteil der Dra¨hte auch die Gewichtsanteile des Korrosig k = Am · w (8) onsschutzes beru¨cksichtigt. Dabei ist Der Eigenlastfaktor ha¨tte, dem spezifischen Am metallischer Querschnitt in mm2; Gewicht entsprechend, den Wert 0,785, wenn w Eigenlastfaktor nach Tabelle 10 es sich um ungeschu¨tzten Stahl handeln wu¨rde, 2 in kN/(m · mm ); was zumindest im Innern von geschlossenen Am darf nach Gl. (9) berechnet werden. Raümen vorstellbar ist. Werden u¨ber den u¨blichen Korrosionsschutz hinaus Umhu¨llungen p d2 Am = f (9) der Seile vorgesehen, so sind diese zusa¨tzlich 4 zu beru¨cksichtigen. Dabei ist

f d

Fu¨llfaktor nach Tabelle 10; Seil- oder Bu¨ndeldurchmesser in mm.

Tabelle 10. Eigenlast- und Fu¨llfaktoren

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7

Nachweise

7.1

Erforderliche Nachweise

Nachweise

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Zum Abschnitt 7 allgemein: Auch die Abschnitte 8 und 9 enthalten Nachweisregeln, s. hierzu [E5].

(701) Umfang Die Trag- und die Lagesicherheit sowie die Gebrauchstauglichkeit fu¨r das Tragwerk, seine Teile und Verbindungen sowie seiner Lager sind nachzuweisen.

Anmerkung 1: Mit dem Nachweis der Tragsicherheit wird belegt, dass das Tragwerk und seine Teile wa¨hrend der Errichtung und geplanten Nutzung gegen Versagen (Einsturz) ausreichend sicher sind. Dieses setzt voraus, dass wa¨hrend der Nutzung des Bauwerks keine die Standsicherheit beeintra¨chtigenden Vera¨nderungen, z. B. Korrosion, eintreten ko¨nnen. Anmerkung 2: Der Nachweis der Lagesicherheit betrifft in der Regel nur Lagerfugen. In vielen Fa¨llen ist von vornherein erkennbar, dass ein solcher Nachweis entbehrlich ist, z. B. fu¨r Abheben eines Einfeld-Deckentra¨gers. Anmerkung 3: Die Gebrauchstauglichkeit des Bauwerkes kann je nach Anwendungsbereich Beschra¨nkungen, z. B. von Forma¨nderungen oder von Schwingungen, erforderlich machen. Ihr Nachweis kann insbesondere bei Anwendung des Nachweisverfahrens Plastisch-Plastisch bemessungsbestimmend sein. Die Lagesicherheit ist eine spezielle Form der Tragsicherheit. Zum Tragsicherheitsnachweis geho¨rt auch der Nachweis der hier noch nicht erwa¨hnten Dauerhaftigkeit. Die Dauerhaftigkeit wird haüfig als eigener Grenzzustand aufgefasst. Sie la¨sst sich je nach Auswirkung der Tragsicherheit oder der Gebrauchstauglichkeit zuweisen. Eine spezielle Form der Dauerhaftigkeit ist – als Folge nicht vorwiegend ruhender Einwirkungen – die Materialermu¨dung (Dauerfestigkeit bzw. Betriebsfestigkeit). Die Gebrauchstauglichkeit ist eine Forderung dessen, der vom Bauwerk „Gebrauch macht“. Bauaufsichtlich wird deren Nachweis nicht gefordert, weil von einer fehlenden Gebrauchstauglichkeit keine Gefahr ausgeht, hier also keine o¨ffentlich-rechtlichen Anforderungen zu stellen sind. Zum Sprachlichen siehe auch [E31].

(702) Allgemeine Anforderungen Es ist nachzuweisen, dass die Beanspruchungen Sd die Beanspruchbarkeiten Rd nicht u¨berschreiten:

S d/ Rd J 1

(10)

Anmerkung 1: In Abha¨ngigkeit vom gewa¨hlten Nachweisverfahren und den betrachteten Tragwerksteilen ko¨nnen die Nachweise als Spannungsnachweise, Schnittgro¨ßennachweise, Bauteil- oder Tragwerksnachweise gefu¨hrt werden.

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1


Die Beanspruchungen Sd sind mit den Bemessungswerten der Einwirkungen Fd und gegebenenfalls den Bemessungswerten der Widerstandsgro¨ßen Md zu bestimmen. Die Beanspruchbarkeiten Rd sind mit den Bemessungswerten der Widerstandsgro¨ßen Md zu bestimmen.

Anmerkung 2: Die Beanspruchungen ko¨nnen auch von Widerstandsgro¨ßen abha¨ngig sein, wie z. B. von den Steifigkeiten bei Zwa¨ngungen in statisch unbestimmten Tragwerken. Die Form der Nachweisgleichung wird mit Gl. (10) nicht vorgeschrieben, die Nachweise du¨rfen auch lauten

S d J Rd oder in anderer, mathematisch gleichwertiger Form erfolgen (Beispiel: Sd – Rd J 0). Zu empfehlen ist allerdings, sich weitgehend an die Symbolik und sonstige Darstellung in dieser Norm wegen der besseren Nachvollziehbarkeit zu halten. Die Symbole fu¨r die Begriffe „Bemessungswerte der Einwirkungen“ und „Bemessungswerte der Widerstandsgro¨ßen“ Fd und Md sind Hilfsgro¨ßen fu¨r die Sortierung der Begriffe und fu¨r allgemeine Festlegungen in dieser Norm. Fu¨r die praktische Anwendung der Norm sind sie weder gedacht noch geeignet, s. zu Element 315. (703) Grenzzusta¨nde fu¨r den Nachweis der Tragsicherheit Die Tragsicherheit ist fu¨r einen oder mehrere der Anmerkung 1: Ob die Grenzzusta¨nde Biegeknifolgenden, vom gewa¨hlten Nachweisverfahren cken, Biegedrillknicken, Platten- oder Schalenabha¨ngigen Grenzzusta¨nde nachzuweisen: beulen sowie Ermu¨dung maßgebend sein ko¨n– Beginn des Fließens; nen, ergibt sich aus Abschn. 7.5, Elemente – Durchplastizieren eines Querschnittes; 739, 740, 741 und den Tabellen 12 bis 14. – Ausbilden einer Fließgelenkkette; Anmerkung 2: Die Nachweisverfahren sind im – Bruch. Abschn. 7.4, Element 726 mit Tabelle 11, angegeben. Weitere Grenzzusta¨nde sind gegebenenfalls anderen Grundnormen und Fachnormen zu entAnmerkung 3: Angelehnt an den allgemeinen nehmen. Sprachgebrauch werden nebeneinander die Begriffe Fließen und Plastizieren verwendet. In der Regel wird in den rechnerischen Nachweisen von Bauteilen von der Verfestigung kein Gebrauch gemacht.

Mit „Beginn des Fließens“ ist gemeint, dass in der Querschnittsfaser mit der ho¨chsten Spannung gerade der Wert der Streckgrenze erreicht wird. In der Regel ist diese Querschnittsfaser eine Randfaser. Zur Anmerkung 3, 2. Satz: Die Verfestigung nutzen, bedeutet eine Beru¨cksichtigung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufs bis zum Erreichen der Zugfestigkeit bzw. bis zum Bruch. Solche Rechnungen geho¨ren in den Bereich der Bruchmechanik. Sie sind mit dieser Norm nicht erfasst und kommen eventuell in der Forschung, nicht jedoch im praktischen Bauwesen vor, vgl. aber Element 735.

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Nachweise

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(704) Grenzzusta¨nde fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Grenzzusta¨nde fu¨r den Nachweis der GeEs handelt sich hier um die Vereinbarung zwibrauchstauglichkeit sind, soweit sie nicht in schen dem Bauherrn und dem Tragwerksplaner. anderen Grundnormen oder Fachnormen geregelt sind, zu vereinbaren. (705) Nachweis der Gebrauchstauglichkeit bei Gefa¨hrdung von Leib und Leben Wenn mit dem Verlust der GebrauchstauglichAnmerkung: Der Nachweis der Gebrauchstaugkeit eine Gefa¨hrdung von Leib und Leben verlichkeit, z. B. der Dichtigkeit von Leitungen, bunden sein kann, gelten fu¨r den Nachweis der ist dann als Tragsicherheitsnachweis zu fu¨hren, Gebrauchstauglichkeit die Regeln fu¨r den Nachwenn es sich beim Inhalt der Leitungen z. B. weis der Tragsicherheit. um giftige Gase handelt.

Diese Bestimmung verlangt, dass dem Tragwerksplaner der Zweck eines Gebrauchstauglichkeitskriteriums rechtzeitig mitgeteilt wird. Der Nachweis der Tragsicherheit erfa¨hrt hier also eine Begriffserweiterung auf die Nutzungssicherheit, die ansonsten eine andere wesentliche Anforderungen ist, die an ein Bauwerk gestellt wird (siehe Beitrag Bossenmayer: Stahlbaunormung – heute und in Zukunft. StahlbauKalender 1999, dort Abschn. 3.2.1).

7.2

Berechnung der Beanspruchungen aus den Einwirkungen

7.2.1 Einwirkungen (706) Einteilung Die Einwirkungen F sind nach ihrer zeitlichen Vera¨nderung einzuteilen in

– sta¨ndige Einwirkungen G infolge der Schwerkraft, – sta¨ndige Einwirkungen P infolge von Vorspannung, – vera¨nderliche Einwirkungen Q und – außergewo¨hnliche Einwirkungen FA. Wahrscheinliche Baugrundbewegungen sind wie sta¨ndige Einwirkungen zu behandeln. Temperatura¨nderungen sind in der Regel den vera¨nderlichen Einwirkungen zuzuordnen.

Anmerkung: Außergewo¨hnliche Einwirkungen sind z. B. Lasten aus Anprall von Fahrzeugen. Die Gleichsetzung von wahrscheinlichen Baugrundbewegungen und anderen sta¨ndigen Einwirkungen setzt natu¨rlich voraus, dass sie in der Wirkung vergleichbar sind. Die Inanspruchnahme von gu¨nstigen Einflu¨ssen, die nur als „wahrscheinlich“ eingestuft werden, verbietet sich von selbst. Vgl. hierzu die Festlegung zum Element 711. Bei der Beru¨cksichtigung der Vorspannung handelt es sich meist nicht um den Tragsicherheitsnachweis. Die Vorspannung kann die Konstruktion versteifen und kann daher gezielt eingesetzt werden, um Gebrauchstauglichkeitseigenschaften – Verformungen, Schwingungen – im gewu¨nschten Sinne zu beeinflussen. Tragsicherheitsrelevanz liegt jedoch vor, wenn Verformungen fu¨r den Tragsicherheitsnachweis von Belang sind (Theorie 2. Ordnung) und wenn durch Vera¨nderung des Spannungszustandes die Beanspruchbarkeit auf Ermu¨dung vera¨ndert wird. Siehe hierzu auch [E9].

54

1


(707) Bemessungswerte Die Bemessungswerte Fd der Einwirkungen sind die mit einem Teilsicherheitsbeiwert gF und gegebenenfalls mit einem Kombinationsbeiwert c vervielfachten charakteristischen Werte Fk der Einwirkungen: F d = gF · c · F k (11)

Anmerkung: Die Zahlenwerte fu¨r die Teilsicherheitsbeiwerte gF und die Kombinationsbeiwerte c sind fu¨r den Nachweis der Tragsicherheit im Abschn. 7.2.2 und fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit im Abschn. 7.2.3 geregelt.

(708) Charakteristische Werte Die charakteristischen Werte Fk der Einwirkungen F sind nach Abschn. 6 zu bestimmen. (709) Dynamische Erho¨hung der Einwirkung Dynamische Erho¨hungen der Beanspruchungen sind zu beru¨cksichtigen.

Handelt es sich um eine nichtperiodische Einwirkung, darf sie durch Einwirkungsfaktoren erfasst werden. Anmerkung 1: Bei vera¨nderlichen Einwirkungen tritt in Abha¨ngigkeit von der Schnelle der Einwirkungen und der dynamischen Reaktion des Bauwerkes eine Erho¨hung der Beanspruchung gegenu¨ber dem statischen Wert ein. Beispiele fu¨r Einwirkungsfaktoren sind: Stoßfaktor, Schwingfaktor, Boënreaktionsfaktor; sie ko¨nnen z. B. Fachnormen entnommen werden. Anmerkung 2: Periodische Einwirkungen erfordern im Allgemeinen baudynamische Untersuchungen, insbesondere wenn Bauwerksresonanzen entstehen ko¨nnen. Es handelt sich hier um Beanspruchungserho¨hungen, deren Gro¨ße von der dynamischen Eigenschaft der Tragkonstruktion abha¨ngt. Wenn an der nachzuweisenden Stelle der dynamische Effekt nicht mehr spu¨rbar ist, so entfa¨llt zweifelsohne seine Beru¨cksichtigung. Die „Darf-Regel“ ist insofern eine auf der sicheren Seite liegende Bestimmung.

7.2.2 Beanspruchungen beim Nachweis der Tragsicherheit Die Kombinationsregeln nach 7.2.2 du¨rfen alternativ zu den Regelungen nach DIN 1055-100 angewandt werden. (710) Grundkombinationen Fu¨r den Nachweis der Tragsicherheit sind Einwirkungskombinationen aus – den sta¨ndigen Einwirkungen G und allen ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkungen Qi und – den sta¨ndigen Einwirkungen G und jeweils einer der ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkungen Qi zu bilden.

Fu¨r 2 und mehr vera¨nderliche Einwirkungen du¨rfen in Gl. (13) auch Kombinationsbeiwerte ci < 0,9 verwendet werden, wenn die Kombinationsbeiwerte zuverla¨ssig ermittelt sind. Fu¨r kontrollierte vera¨nderliche Einwirkungen du¨rfen in den Gl. (13) und (14) kleinere Teilsicherheitsbeiwerte gF eingesetzt werden. Sie du¨rfen jedoch nicht kleiner als 1,35 sein, sofern nicht in Sonderfa¨llen in Fachnormen kleinere Werte angegeben sind.

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Fu¨r die Bemessungswerte der sta¨ndigen Einwirkungen G gilt Gd = gF · Gk (12) mit gF = 1,35. Fu¨r die Bemessungswerte der vera¨nderlichen Einwirkungen Q gilt – bei Beru¨cksichtigung aller ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkungen Qi

Qi,d = gF · ci · Qi,k (13) mit gF = 1,5 und ci = 0,9, – bei Beru¨cksichtigung nur jeweils einer der ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkung Qi Qi,d = gF · Qi,k mit gF = 1,5.

(14)

Die Definitionen von Einwirkungen Qi sind den Fachnormen zu entnehmen.

Nachweise

55

Anmerkung 1: In den Fachnormen ko¨nnen abweichende Einwirkungskombinationen vereinbart sein. Anmerkung 2: Die kombinierten Einwirkungen w s Schnee und Wind (s + ) und (w + ) im Sinne 2 2 von DIN 1055-5:1975- 06, Abschnitt 5, gelten als eine vera¨nderliche Einwirkung bei Ansatz der Grundkombinationen nach (710). Anmerkung 3: Einwirkungen Qi ko¨nnen aus mehreren Einzeleinwirkungen bestehen; z. B. sind in der Regel alle vertikalen Verkehrslasten nach DIN 1055-3, Abschn. 6.1 mit Tabelle 1 eine Einwirkung Qi. Eingeschlossen in diese eine Einwirkung ist auch der Trennwandzuschlag (TWZ), der als Zuschlag zu vera¨nderlichen Lasten diese vergro¨ßert. Die reale Bedeutung – eine Einwirkungsgro¨ße fu¨r die in Wirklichkeit selbsta¨ndige sta¨ndige Einwirkung „Trennwand“ – darf also beim Tragsicherheitsnachweis außer acht gelassen werden.

Anmerkung 4: Untersuchungen zu den Kombinationsbeiwerten ci sind in der Fachliteratur zu finden, z. B. in [6]. Anmerkung 5: Kontrollierte vera¨nderliche Einwirkungen sind solche mit geringer Streuung ihrer Extremwerte, wie z. B. Flu¨ssigkeitslasten in offenen Beha¨ltern und betriebsbedingte Temperatura¨nderungen. Die Gl. (13) und (14) definieren 2 Grundkombinationen, die an die beiden Lastfa¨lle H und HZ der alten Regelung erinnern ko¨nnten. Wa¨hrend es fru¨her jedoch ein Sonderfall war, wenn ein Einfluss mit der gro¨ßten Wirkung (DIN 18 801, Abschn. 4.3: „Wird ein Bauteil ..., so gilt die mit der gro¨ßten Wirkung als Hauptlast“) zu beru¨cksichtigen war, ist eine solche Selektionsvorschrift jetzt fu¨r Gl. (14) die Regel. In der Praxis du¨rfte die Entscheidung, welche der ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkungen an der jeweiligen Bemessungsstelle zu nehmen ist, in aller Regel keinen großen Aufwand – abha¨ngig von der Erfahrung des Tragwerksplaners – bedeuten.

x

56

1


(711) Sta¨ndige Einwirkungen, die Beanspruchungen verringern Wenn sta¨ndige Einwirkungen Beanspruchungen Anmerkung: Die Regel bezu¨glich Gl. (15) gilt aus vera¨nderlichen Einwirkungen verringern, z. B. fu¨r den Tragsicherheitsnachweis von gilt fu¨r den Bemessungswert der sta¨ndigen EinDa¨chern bei Windsog oder Unterwind. wirkung Die Festlegung in Gl. (15) entbindet den TragGd = gF · Gk (15) werksplaner allerdings nicht von der Verpflichmit gF = 1,0. tung, sich jeweils zu vergewissern, dass diese Festlegung ausreichend sicher ist. Wenn die Gro¨ßen fu¨r die sta¨ndige Einwirkung sehr stark Falls die Einwirkung Erddruck die vorhandenen schwanken ko¨nnen – etwa durch nderung des Beanspruchungen verringert, so gilt fu¨r den Feuchtegehaltes bei Holz – so muss in diesem Bemessungswert des Erddruckes Fall das 0,9-fache des unteren Fraktilwerts als Bemessungswert eingesetzt werden. FE,d = gF · FE,k (16) Fu¨r Einwirkungen aus wahrscheinlichen Baumit gF = 0,6. grundbewegungen, die Beanspruchungen verringern, gilt gF = 0. Zusa¨tzliche Anmerkung bzw. Erga¨nzung: Bei dieser Bedingung sind nicht einzelne sta¨ndige Einwirkungen zu betrachten, sondern alle zu einer Ursache geho¨renden sta¨ndigen Einwirkungen. Beispiele: – Wenn die Verringerung der Schwerkraft zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchung fu¨hrt – Wenn eine Verringerung des Vorspannweges zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchung fu¨hrt – Wenn eine geringere Stu¨tzensenkung zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchung fu¨hrt. (712) Sta¨ndige Einwirkungen, von denen Teile Beanspruchungen verringern Bei Rahmen und Durchlauftra¨gern darf auf Wenn Teile sta¨ndiger Einwirkungen Beandiese zusa¨tzliche Grundkombination verzichtet spruchungen aus vera¨nderlichen Einwirkungen werden. verringern, sind zusa¨tzlich zu Element 710 Wenn durch Kontrolle die Unter- bzw. berGrundkombinationen zu bilden. In Gl. (12) schreitung von sta¨ndigen Lasten mit hinreichenist anstelle von gF = 1,35 zu setzen – fu¨r die Teile, die diese Beanspruchungen der Zuverla¨ssigkeit ausgeschlossen ist, darf mit gF = 1,05 bzw. 0,95 gerechnet werden. vergro¨ßern gF = 1,1, – fu¨r die Teile, die diese Beanspruchungen Anmerkung: Diese zusa¨tzlichen Grundkombinaverringern gF = 0,9. tionen ko¨nnen nur bei Tragwerken vom Typ Waagebalken maßgebend werden. Bei diesen Tragwerken ergibt sich die Beanspruchung aus sta¨ndigen Einwirkungen aus der Differenz der sie vergro¨ßernden und verringernden Einwirkungen.

Handelt es sich bei der Tragkonstruktion weder um einen Durchlauftra¨ger noch um einen Rahmen, so ist hier stets entweder dieser zusa¨tzliche Nachweis zu bringen oder nachzuweisen, dass die sta¨ndigen Einwirkungen ausschließlich im ungu¨nstigen Sinne wirken.

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(713) Erho¨hung relativ kleiner Beanspruchung Ergeben sich lokal vergleichsweise geringe Beanspruchungen, muss gepru¨ft werden, ob sich durch kleine Vera¨nderungen des Systems oder Lastbildes gro¨ßere Beanspruchungen oder solche mit anderen Vorzeichen ergeben. Gegebenenfalls sind additive Zuschla¨ge zu den Beanspruchungen vorzusehen. (714) Außergewo¨hnliche Kombinationen Die Beanspruchungen Sd sind mit den Bemessungswerten Fd der Einwirkungen zu berechnen. Dafu¨r sind Einwirkungskombinationen aus den sta¨ndigen Einwirkungen G, allen ungu¨nstig wirkenden vera¨nderlichen Einwirkungen Qi und einer außergewo¨hnlichen Einwirkung FA zu bilden.

Nachweise

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Anmerkung: Beispiele sind Biegemomente in Sto¨ßen im Bereich von Momentennullpunkten und kleine Normalkra¨fte in Fachwerksta¨ben, bei denen eine Vorzeichenumkehr mo¨glich ist.

Bei dieser Regel wurde vorausgesetzt, dass die außergewo¨hnlichen Einwirkungen unabha¨ngig voneinander sind. Ist dies nicht der Fall, so sind auch die verschiedenen außergewo¨hnlichen Einwirkungen miteinander zu kombinieren.

Fu¨r die Bemessungswerte gelten dabei fu¨r – sta¨ndige Einwirkungen G und vera¨nderliche Einwirkungen Q die Gl. (12) und (13) jedoch mit gF = 1,0 und; – die außergewo¨hnliche Einwirkung FA: FA,d = gF · FA,k (17) mit gF = 1,0.

7.2.3 Beanspruchungen beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit (715) Vereinbarungen Teilsicherheitsbeiwerte, Kombinationsbeiwerte und Einwirkungskombinationen fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit sind, soweit sie nicht in anderen Grundnormen oder Fachnormen geregelt sind, zu vereinbaren.

Im EC 1 wird vereinfachend gF =1,0 angegeben, obwohl auch bei diesem Nachweis streuende Gro¨ßen zu beru¨cksichtigen sind. Damit wird dieser Nachweis jedoch kein Nachweis unter „Gebrauchslasten“ – ein solcher Nachweis ist dem neuen Nachweiskonzept fremd, siehe hierzu auch [E27].

Anmerkung: Der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit ist in den meisten Fa¨llen ein Nachweis der Gro¨ße der Verformungen. Bei der Verformungsberechnung ist gegebenenfalls auch das plastische Verhalten zu beru¨cksichtigen; dies gilt insbesondere bei Tragwerken, deren Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Plastisch-Plastisch (siehe Tabelle 11) gefu¨hrt wird. Ein unzula¨ssiger Schluss ist, eine Begrenzung der Maximalspannungen auf den Wert der Streckgrenze wa¨re ein Gebrauchstauglichkeitsnachweis. Ungeachtet dieser Bestimmung entha¨lt diese Norm im Abschn. 8.2.2 auch konkrete Regeln fu¨r den Gebrauchstauglichkeitsnachweis bei vorgespannten gleitfesten Schraubenverbindungen.

58

1


(716) Verlust der Gebrauchstauglichkeit verbunden mit der Gefa¨hrdung von Leib und Leben Wenn der Verlust der Gebrauchstauglichkeit Dieses Element ist eine an sich u¨berflu¨ssige mit einer Gefa¨hrdung von Leib und Leben verWiederholung des Inhalts des Elements 705, vgl. den dortigen Kommentar. bunden ist, sind die Beanspruchungen nach Abschn. 7.2.2 zu berechnen.

7.3

Berechnung der Beanspruchbarkeiten aus den Widerstandsgro¨ßen

7.3.1 Widerstandsgro¨ßen (717) Bemessungswerte Die Bemessungswerte Md der Widerstandsgro¨ßen sind im Allgemeinen (Ausnahmen s. Abschn. 7.5.4. Element 759) aus den charakteristischen Gro¨ßen Mk der Widerstandsgro¨ßen durch Dividieren durch den Teilsicherheitsbeiwert gM zu berechnen. M d = M k / gM

(18)

Anmerkung: Der Nachweis mit den gMfachen Bemessungswerten der Einwirkungen und den charakteristischen Werten der Widerstandsgro¨ßen fu¨hrt zum gleichen Ergebnis wie der Nachweis mit den Bemessungswerten der Einwirkungen und der Widerstandsgro¨ßen, wenn fu¨r alle Widerstandsgro¨ßen derselbe Wert gM gilt. Abweichend von einer weit verbreiteten anderen Auffassung ist es nicht zu empfehlen, von der in der Anmerkung genannten Mo¨glichkeit Gebrauch zu machen. Die Stahlkonstruktion ist in aller Regel mit anderen tragenden Baustoffen Teil eines Gesamttragwerks. Die Voraussetzung gleicher Teilsicherheitsbeiwerte fu¨r den Widerstand ist aber nur innerhalb der Stahlkonstruktion dank entsprechender Formulierung des deutschen Regelwerks gegeben. In der ku¨nftigen europaïschen Stahlbaunorm wird diese Einheitlichkeit nicht mehr gegeben sein, im Eurocode [E36] sind die Werte ebenfalls uneinheitlich. Andere Baustoffe haben andere Teilsicherheitsbeiwerte. Lediglich die Einwirkungsseite ist stoffu¨bergreifend gleich. Das Durcheinander und die Fehlerhaüfung sind vorprogrammiert, wu¨rde speziell fu¨r Stahlkonstruktionen nach dieser Anmerkung die Trennung zwischen Einwirkungs- und Widerstandsseite bei den Sicherheitsbeiwerten aufgehoben.

(718) Charakteristische Werte der Festigkeiten Die charakteristischen Werte der Festigkeiten ƒy,k und ƒu,k sind Abschn. 4 zu entnehmen. (719) Charakteristische Werte der Steifigkeit Die charakteristischen Werte der Steifigkeiten sind aus den Nennwerten der Querschnittswerte und den charakteristischen Werten fu¨r den Elastizita¨ts- oder den Schubmodul zu berechnen.

Fu¨r die in Tabelle 1 aufgefu¨hrten Werkstoffe du¨rfen die dort angegebenen Werte als charakteristische Werte verwendet werden.

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Nachweise

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Voraussetzung fu¨r diese Festlegung ist, dass die Streuungen bei den Querschnittswerten um die Nennwerte so gering ist, dass sie bei den Nachweisen unberu¨cksichtigt bleiben kann. Das ist im Stahlbau stets der Fall mit Ausnahme der sehr du¨nnen Bleche, fu¨r deren Hauptanwendungsgebiet „Trapezbleche“ eine spezielle Normenreihe – DIN 18 807 – vorhanden ist, die eine entsprechende Regelung entha¨lt. (720) Teilsicherheitsbeiwerte gM zur Berechnung der Bemessungswerte der Festigkeiten beim Nachweis der Tragsicherheit Zu Element 720 und 721: Bei der Festlegung Falls in anderen Normen nichts anderes geregelt ist, gilt fu¨r den Teilsicherheitsbeiwert dieser Werte stand die einfache Handhabung im Vordergrund. Dort, wo eigentlich untergM = 1,1 (19) schiedliche Werte gerechtfertigt sind, wird in dieser Norm statt dessen ein Faktor in die entsprechende Formel fu¨r den Bemessungswert eingefu¨hrt. Ein weiterer Gesichtspunkt war auch ein ausgehandelter Abstand zur entsprechenden Festlegung in den Regeln fu¨r den Stahlbeton. (721) Teilsicherheitsbeiwerte gM zur Berechnung der Bemessungswerte der Steifigkeiten beim Nachweis der Tragsicherheit Falls in anderen Normen nichts anderes geregelt Falls nach Abschn. 7.5.1, Elemente 739 und ist, gilt fu¨r den Teilsicherheitsbeiwert 740, keine Nachweise der Biegeknick- oder Biegedrillknicksicherheit erforderlich sind, darf gM = 1,1 (20) immer mit gM = 1,0 gerechnet werden. Falls sich eine abgeminderte Steifigkeit weder Anmerkung: Bei der Berechnung von Schnitterho¨hend auf die Beanspruchungen noch erma¨gro¨ßen aus Zwa¨ngungen nach der Elastizita¨tsßigend auf die Beanspruchbarkeiten auswirkt, theorie wu¨rde ein Teilsicherheitsbeiwert gM = darf mit 1,1 bei der Berechnung der Bemessungswerte gM = 1,0 (21) der Steifigkeit zu einer Erma¨ßigung der Zwa¨ngungsbeanspruchungen fu¨hren. Daher gilt in gerechnet werden. diesem Fall gM = 1,0. (722) Teilsicherheitsbeiwerte gM beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Diese Festlegung entspricht der Festlegung im gilt im Allgemeinen europaïschen Normenwerk. Sie ha¨ngt damit zusammen, dass bei diesem Nachweis eine ho¨here gM = 1,0 (22) Versagenswahrscheinlichkeit als beim Tragsifalls nicht in anderen Grundnormen oder Fachcherheitsnachweis toleriert wird. normen andere Werte festgelegt sind. (723) Verlust der Gebrauchstauglichkeit, verbunden mit der Gefa¨ hrdung von Leib und Leben Wenn der Verlust der Gebrauchstauglichkeit mit Die Festlegung in diesem Element korresponeiner Gefa¨hrdung von Leib und Leben verbundiert wie Element 716 mit der Festlegung in Element 705, vgl. die Anmerkungen dort. den ist, sind die Beanspruchbarkeiten nach Element 720 zu berechnen.

60

1


7.3.2 Beanspruchbarkeiten 20 *

(724) Ermittlung der Beanspruchbarkeiten Die Beanspruchbarkeiten Rd sind aus den Bemessungswerten der Widerstandsgro¨ßen Md zu berechnen oder durch Versuche zu bestimmen.

Anmerkung: Die Planung, Durchfu¨hrung und Auswertung von Versuchen setzt besondere Kenntnisse und Erfahrungen voraus, so dass dafu¨r nur qualifizierte und erfahrene Institute in Frage kommen. Vergleiche hierzu auch Abschn. 2, Element 207. Diese Bestimmung wiederholt die Festlegung des Elements 309. Fu¨r die Ermittlung der Beanspruchbarkeit beno¨tigt man ein Versagensmodell. Ein wesentliches Anliegen dieser Norm ist, solche Versagensmodelle mitzuteilen. Der Weg u¨ber Versuche ist die Ausnahme und ist meist mit dem Aufwand eines Zulassungsverfahrens verbunden. Die Ermittlung der Beanspruchbarkeit hochfester Zugglieder durch Versuche nach Abschnitt 9 ist jedoch, weil in dieser Norm geregelt, ohne Zulassungsverfahren mo¨glich.

(725) Einwirkungsunempfindliche Systeme Falls Beanspruchungen gegen nderungen von Einwirkungen wenig empfindlich sind, sind die Beanspruchungen mit den 0,9fachen Bemessungswerten der Einwirkungen zu berechnen, und der Tragsicherheitsnachweis ist mit dem Teilsicherheitsbeiwert gM = 1,2 zu fu¨hren.

Anmerkung 1: Wenn nderungen bei den Einwirkungen sich auf die Beanspruchungen wenig auswirken, muss zum Erzielen einer ausreichenden Gesamtsicherheit der Teilsicherheitsbeiwert auf der Widerstandsseite erho¨ht werden. Anmerkung 2: In weichen Seilsystemen und in Stabsystemen, die seila¨hnlich wirken, ko¨nnen die Zugkra¨fte stark unterlinear mit den Einwirkungen zunehmen. Bei vorwiegend biegebeanspruchten Sta¨ben ist dies nicht der Fall. Zuna¨chst ist festzustellen, dass hier ein Fall vorliegt, bei dem der in Element 717 in der Anmerkung genannte Globalsicherheitsnachweis genau in die falsche Richtung fu¨hren wu¨rde. Siehe hierzu auch [E5]. Dort wird darauf hingewiesen, dass Seiltragwerke „die wichtigsten Beispiele“ sind, was bedeutet, dass es auch andere Konstruktionen gibt, die einwirkungsunempfindlich sind. Sofern es nicht sofort erkennbar ist, dass dieses Element nicht anzuwenden ist, la¨sst sich die Frage wie folgt kla¨ren: Die Konstruktion wird mit um den Faktor 1,1 erho¨hten Bemessungswerten der Einwirkungen nach bereits erfolgter Bemessung ein zweites Mal durchgerechnet. Ergeben sich dann fast die gleichen Querschnitte, so handelt es sich um ein einwirkungsunempfindliches System. Anstatt neuer Rechnung genu¨gt dann die Wahl eines neuen Querschnitts mit einer um 10 % gro¨ßeren Tragfa¨higkeit.

DIN 18 800-1

7.4

Nachweise

61

Nachweisverfahren

(726) Einteilung der Verfahren Die Nachweise sind nach einem der drei in Tabelle 11 genannten Verfahren zu fu¨hren.

Anmerkung 1: blicherweise wird der Nachweis beim Verfahren – Elastisch-Elastisch mit Spannungen – Elastisch-Plastisch mit Schnittgro¨ßen und – Plastisch-Plastisch mit Einwirkungen oder Schnittgro¨ßen gefu¨hrt.

Tabelle 11. Nachweisverfahren, Bezeichnungen

Die nachfolgenden Regelungen fu¨r die Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch und PlastischPlastisch gelten nur fu¨r Stahlsorten, deren Verha¨ltnis von Zugfestigkeit zu Streckgrenze gro¨ßer als 1,1 ist.

Anmerkung 2: Im Stahlbetonbau werden die drei Nachweisverfahren nach Tabelle 11 auch wie folgt bezeichnet: Zeile 1 linearelastisch – linearelastisch Zeile 2 linearelastisch – nichtlinear Zeile 3 bilinear – nichtlinear Eine weitere Voraussetzung fu¨r die uneingeschra¨nkte Anwendbarkeit der Verfahren 2 und 3 nach Tabelle 11 ist, dass das KraftVerformungs-Verhalten des Stahls als linearelastisch-idealplastisch beschrieben werden kann. Bei nichtrostenden Sta¨hlen, die weder ein linearelastisches Verhalten bis zur Streckgrenze aufweisen noch u¨berhaupt eine ausgepra¨gte Streckgrenze besitzen, musste diese Voraussetzung erst im Rahmen des Zulassungsverfahrens gekla¨rt und in eine entsprechende Regel umgesetzt werden [E6]. Dass ganz allgemein, also ohne Formulierung zusa¨tzlicher Bedingungen, eine Duktilita¨tsforderung – Mindestbruchdehnung und MindestStreckgrenzenverha¨ltnis – fu¨r das Verfahren 1 gelten muss, weil auch dann in einer normalen Konstruktion an unza¨hligen Stellen (z. B. bei einspringenden Ecken und bei Schraubenlo¨chern) unabsichtlich von der Plastizierungsmo¨glichkeit Gebrauch gemacht wird, ergibt sich aus der Anmerkung zum Element 738. Dies ist einer der Gru¨nde fu¨r die Notwendigkeit des Zulassungsverfahrens fu¨r die Verwendung von in der Norm nicht genannten Sta¨hlen. Siehe auch Kommentar zu Element 402.

62

1


(727) Allgemeine Regeln Beim Nachweis sind grundsa¨tzlich zu beru¨cksichtigen: – Tragwerksverformungen (Element 728), – geometrische Imperfektionen (Elemente 729 ff.), – Schlupf in Verbindungen (Element 733), – planma¨ßige Außermittigkeiten (Element 734). (728) Tragwerksverformungen Tragwerksverformungen sind zu beru¨cksichtigen, wenn sie zur Vergro¨ßerung der Beanspruchungen fu¨hren. Bei der Berechnung sind die Gleichgewichtsbedingungen am verformten System aufzustellen (Theorie II. Ordnung).

Der Einfluss der sich nach Theorie II. Ordnung ergebenden Verformungen auf das Gleichgewicht darf vernachla¨ssigt werden, wenn der Zuwachs der maßgebenden Schnittgro¨ßen infolge der nach Theorie I. Ordnung ermittelten Verformungen nicht gro¨ßer als 10 % ist.

Anmerkung: Verformungen ko¨nnen zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchungen fu¨hren, wenn durch sie – Abtriebskra¨fte entstehen (Theorie II. Ordnung, siehe DIN 18 800 -2), – eine Vergro¨ßerung der planma¨ßigen Lasten eintritt, z. B. bei Bildung von Schnee- oder Wassersa¨cken auf Flachda¨chern. Diese Erlaubnis soll den Umfang der statischen Berechnung in Grenzen halten. Praktisch genu¨gt es, fu¨r den ungu¨nstigsten Fall die Einhaltung dieses Kriteriums nachzuweisen. (729) Geometrische Imperfektionen von Stabwerken Geometrische Imperfektionen in Form von VorAnmerkung: Durch den Ansatz von Imperfekverdrehungen der Stabachsen gegenu¨ber den tionen in Form von Vorverdrehungen nach den planma¨ßigen Stabachsen sind zu beru¨cksichtiElementen 729 bis 732 sollen mo¨gliche Abweigen, wenn sie zur Vergro¨ßerung der Beanspruchungen von der planma¨ßigen Geometrie des chung fu¨hren. Tragwerkes beru¨cksichtigt werden. Vorverdrehungen sind fu¨r solche Sta¨be und DIN 18 800 -2 fordert zusa¨tzlich Imperfektionen Stabzu¨ge anzunehmen, die am verformten Stabin Form von Vorkru¨mmungen, weil die Ersatztragwerk Stabdrehwinkel aufweisen ko¨nnen und imperfektionen nach DIN 18 800 -2 auch den die durch Druckkra¨fte beansprucht werden. Einfluss struktureller Imperfektionen, z. B. von Von den mo¨glichen Imperfektionen sind dieEigenspannungen, und den Einfluss von Unsijenigen anzunehmen, die sich auf die jeweils cherheiten der Rechenmodelle, z. B. die Nichtbetrachtete Beanspruchung am ungu¨nstigsten beru¨cksichtigung teilplastischer Verformungen auswirken. bei der Fließgelenktheorie, beru¨cksichtigen. Als fu¨r ein bestimmtes Stabwerk mo¨gliche VorUrsachen fu¨r imperfekte Stabwerke ko¨nnen verdrehungen gelten solche, die bei der vorz. B. sein: Abweichungen von den planma¨ßigen gesehenen Art und Weise von Herstellung und Stabla¨ngen, von den planma¨ßigen Winkeln Montage durch Abweichung von planma¨ßigen zwischen Sta¨ben in Verbindungen und von den Maßen verursacht werden ko¨nnen. Die Imperplanma¨ßigen Lagen von Auflagerpunkten. fektionen brauchen dabei nicht mit den geometrischen Randbedingungen des Systems verUnplanma¨ßiger Versatz von Sta¨ben in Knoten tra¨glich zu sein. ist im Allgemeinen nicht anzunehmen.

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Bild 12. Zu den Begriffen fu¨r die geometrischen Imperfektionen von Stabwerken 41 *

(730) Art und Gro¨ße der Imperfektionen Fu¨r den bzw. die gro¨ßten Stabdrehwinkel der Vorverformung einer Imperfektionsfigur gilt Gl. (23).

f0 =

1 · r1 · r2 400

(23)

Dabei ist rffiffiffi 5 r1 = L Reduktionsfaktor fu¨r Sta¨be oder Stabzu¨ge mit L > 5 m, wobei L die La¨nge des vorverdrehten Stabes bzw. Stabzuges in m ist. Maßgebend ist jeweils derjenige Stab oder Stabzug, dessen Vorverdrehung sich auf die betrachtete Beanspruchung am ungu¨nstigsten auswirkt. rffiffiffi! 1 1 1+ r2 = 2 n Reduktionsfaktor zur Beru¨cksichtigung von n voneinander unabha¨ngigen Ursachen fu¨r Vorverdrehungen von Sta¨ben und Stabzu¨gen.

Nachweise

63

Zu Element 729 und 730: Die Beru¨cksichtigung der Imperfektionen nach diesen Elementen ist unabha¨ngig davon erforderlich, ob ein Stabilita¨tsnachweis nach DIN 18 800 Teil 2 erforderlich ist. Im u¨brigen empfiehlt sich die Lektu¨re des hierzu sehr ausfu¨hrlichen Beuth-Kommentars [E5]. Ungeachtet der nicht deckungsgleichen Darstellung hier und in Teil 2, Element 205, unterscheidet beide Regeln praktisch nur der Vorfaktor – 1/400 hier in Gl. (23) und im Teil 2 fallweise 1/200 oder 1/400. Diesen Imperfektionsannahmen entsprechen die geometrischen Toleranzen in der Ausfu¨hrung, siehe Abschnitt 11 in DIN 18 800 Teil 7. Die Herstellungstoleranzen mu¨ssen kleiner sein als die geometrischen Ersatzimperfektionen, die zusammen die strukturellen Imperfektionen beru¨cksichtigen. (Vgl. hierzu auch den Kommentar zu Element 1101 von DIN 18 800 Teil 7 im Stahlbau-Kalender 2003, Seite 320). Bei Abweichungen an der fertigen Konstruktion kann ein Nachrechnen der Auswirkung auf die Standsicherheit wirtschaftlicher sein als Korrekturmaßnahmen auf der Baustelle, wenn andere Gru¨nde letztere nicht erforderlich machen.

Bei der Berechnung des Reduktionsfaktors r2 fu¨r Rahmen darf in der Regel fu¨r n die Anzahl der Stiele des Rahmens je Stockwerk in der betrachteten Rahmenebene eingesetzt werden. Stiele mit geringer Normalkraft za¨hlen dabei nicht. Als Stiele mit geringer Normalkraft gelten solche, deren Normalkraft kleiner als 25 % der Normalkraft des maximal belasteten Stieles im betrachteten Geschoss und der betrachteten Rahmenebene ist.

Anmerkung 1: Bei der Berechnung der Geschossquerkraft in einem mehrgeschossigen Stabwerk sind Vorverdrehungen fu¨r die Sta¨be des betrachteten Geschosses am ungu¨nstigsten. Daher ist in r1 fu¨r sie die Systemla¨nge L der Geschossstiele einzusetzen. In den u¨brigen Geschossen darf in r1 fu¨r die Systemla¨nge L die Gebaüdeho¨he Lr gesetzt werden (s. Bild 13). Anmerkung 2: Imperfektionen ko¨nnen auch durch den Ansatz gleichwertiger Ersatzlasten beru¨cksichtigt werden (vgl. hierzu auch DIN 18 800 -2:2008-11, Bild 7). Der Zahlenwert 400 wird in [E5] (dort zu Teil 2 im Abschn. 2.3.2) begru¨ndet.

64

1


(731) Reduktion der Grenzwerte der Stabdrehwinkel Abweichend von Element 730 du¨rfen geringere Der Aufsteller der statischen Berechnung hat bei Imperfektionen angesetzt werden, wenn die vorInanspruchnahme dieser Regel festzulegen, wie gesehenen Herstellungs- und Montageverfahren die Kontrolle der Einhaltung der Verfahren zu dies rechtfertigen und nachgewiesen wird, dass erfolgen hat. Er sollte sich auch u¨berlegen, weldie Annahmen fu¨r die Imperfektionen eingehalche Maßnahmen erforderlich sind, wenn das ten sind. Ergebnis der Kontrolle negativ ist.

Bild 13. Beispiele fu¨r Vorverdrehungen in Stabwerken

(732) Stabwerke mit geringen Horizontallasten Sofern auf das Tragwerk als ganzes oder auf seine stabilisierenden Bauteile nur geringe Horizontallasten einwirken, die in der Summe nicht mehr als 1/400 der das Tragwerk ungu¨nstig beanspruchenden Vertikallasten betragen, sind die Imperfektionen nach Element 730 zu verdoppeln, wenn entsprechend Element 728 nach Theorie I. Ordnung gerechnet werden darf.

Anmerkung: Diese Regelung betrifft z. B. sogenannte „Haus-in-Haus“-Konstruktionen, die keine Windbelastung erhalten. Fu¨r die hier verlangte Untersuchung passt auch der Begriff „Sto¨rungsrechnung“. Bei „Haus-inHaus“-Konstruktionen oder anderen, von einer statisch von diesen unabha¨ngigen schu¨tzenden Hu¨lle umgebenden Konstruktionen handelt es sich im u¨brigen eventuell nicht mehr um „Bauliche Anlagen“ nach der Definition der Landesbauordnungen, sondern um Einrichtungen. Die „materiellen Anforderungen“ (ein juristischer Begriff; er grenzt ab gegen die formellen Anforderungen) an die Standsicherheit sind von dieser Einstufung unabha¨ngig in gleicher Weise gegeben.

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(733) Schlupf in Verbindungen Der Schlupf in Verbindungen ist zu beru¨cksichtigen, wenn nicht von vornherein erkennbar ist, dass er vernachla¨ssigbar ist.

Nachweise

65

Bei Fachwerktra¨gern darf der Schlupf im Allgemeinen vernachla¨ssigt werden. Anmerkung 1: Bei Durchlauftra¨gern, die u¨ber der Innenstu¨tze mittels Flanschlaschen gestoßen sind, kann die Durchlaufwirkung durch zur Tra¨gerho¨he relativ großes Lochspiel stark beeintra¨chtigt werden. Anmerkung 2: Bei Fachwerktra¨gern, die der Stabilisierung dienen, kann die Vernachla¨ssigung des Schlupfes unzula¨ssig sein, dies gilt z. B. bei kurzen Sta¨ben. Anmerkung 3: Zur Nachgiebigkeit von Verbindungen im Unterschied zum Schlupf vergleiche Element 737. Fu¨r die Gebrauchstauglichkeit kann der Schlupf auch bei Fachwerktra¨gern von nicht vernachla¨ssigbarem Einfluss sein. Hier gilt außerdem: Je genauer die Fertigung, desto wahrscheinlicher ist es, dass der rechnerische Schlupf tatsa¨chlich auftritt [E37]. Siehe auch Element 813.

(734) Planma¨ßige Außermittigkeiten Planma¨ßige Außermittigkeiten sind zu beru¨cksichtigen.

Bild 14. Beru¨cksichtigung planma¨ßiger Außermittigkeiten in der Bildebene

(735) Spannungs-Dehnungs-Beziehungen Bei der Berechnung nach der Elastizita¨tstheorie ist linearelastisches Werkstoffverhalten (Hookesches Gesetz) anzunehmen, bei der Berechnung nach der Plastizita¨tstheorie linearelastisch-idealplastisches Werkstoffverhalten.

Bei Gurten von Fachwerken mit einem u¨ber die La¨nge vera¨nderlichen Querschnitt darf in der Regel die Außermittigkeit des Kraftangriffs im Einzelstab unberu¨cksichtigt bleiben, wenn die gemittelte Schwerachse der Einzelquerschnitte in die Systemlinie des Fachwerkgurtes gelegt wird.

Anmerkung: Planma¨ßige Außermittigkeiten sind vielfach konstruktionsbedingt, z. B. an Anschluss- oder Stoßstellen. Beispiel nach Bild 14: Knotenblechfreies Fachwerk, bei dem der Schnittpunkt der Schwerachsen der Diagonalen nicht auf der Schwerachse des Gurtes liegt.

Die Verfestigung des Werkstoffes darf beru¨cksichtigt werden, wenn sich diese nur auf lokal eng begrenzte Bereiche erstreckt. Anmerkung: Die Verfestigung wird z. B. in Bereichen von Fließgelenken oder Lo¨chern von Zugsta¨ben ausgenutzt. Fu¨r den Tragwerksplaner du¨rfte die „DarfRegel“ bedeutungslos sein. Denkbar ist die Anwendung allenfalls bei sogenannten Typenstatiken, wenn ein sonst unverha¨ltnisma¨ßig großer Rechenaufwand fu¨r eine Bauteilserie genutzt werden kann. Vgl. auch Anmerkungen zu Element 703.

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1


(736) Kraftgro¨ßen-Weggro¨ßen-Beziehungen fu¨r Stabquerschnitte Fu¨r die Kraftgro¨ßen-Weggro¨ßen-Beziehungen du¨rfen die u¨blichen vereinfachten Annahmen getroffen werden, soweit ohne weiteres erkennbar ist, dass diese berechtigt sind.

Anmerkung 1: Nicht berechtigt ist z. B. die Annahme des Ebenbleibens der Querschnitte (Bernoulli-Hypothese), – wenn Sta¨be schubweiche Elemente enthalten, – wenn Tra¨ger sehr kurz sind und deshalb die Schubverzerrung nicht vernachla¨ssigt werden darf, – im Fall der Wo¨lbkrafttorsion. Die Beru¨cksichtigung der Wo¨lbkrafttorsion entfa¨llt – bei allen wo¨lbfreien Querschnitten, – bei symmetrischen Querschnitten, wenn die Belastung in den Symmetrieachsen erfolgt, – bei allen anderen Querschnitten, wenn der Lastvektor durch den Schubmittelpunkt geht, also keine Beanspruchung auf Torsion erfolgt.

Anmerkung 2: Fu¨r Querschnitte mit plastischen Formbeiwerten apl > 1,25 ist Abschn. 7.5.3, Element 755, zu beachten. (737) Kraftgro¨ßen-Weggro¨ßen-Beziehungen fu¨r Verbindungen Die Nachgiebigkeit der Verbindung ist zu Kraftgro¨ßen-Weggro¨ßen-Beziehungen du¨rfen beberu¨cksichtigen, wenn nicht von vornherein reichsweise linearisiert werden. erkennbar ist, dass sie vernachla¨ssigbar ist. Sie Anmerkung 1: Damit ko¨nnen z. B. steifenlose ist durch Kraftgro¨ßen-Weggro¨ßen-Beziehungen Tra¨gerverbindungen in ihrem Einfluss erfasst zu beschreiben. werden. Wenn in Verbindungen abha¨ngig von der EinAnmerkung 2: Zum Schlupf in Verbindungen wirkungssituation Schnittgro¨ßen mit wechselnvergleiche Element 733. den Vorzeichen auftreten, ist gegebenenfalls der Einfluss von Wechselbewegungen (Schlupf) und Wechselplastizierungen auf die Steifigkeit und Festigkeit zu beru¨cksichtigen. (738) Einfluss von Eigen-, Neben- und Kerbspannungen Eigenspannungen aus dem Herstellungsprozess Anmerkung: Es du¨rfen z. B. die Stabkra¨fte von (wie Walzen, Schweißen, Richten), NebenFachwerktra¨gern unter Annahme reibungsfreier spannungen und Kerbspannungen brauchen Gelenke in den Knotenpunkten berechnet wernicht beru¨cksichtigt zu werden, wenn nicht den. ein Betriebsfestigkeitsnachweis zu fu¨hren ist Auch diese Regel, die gilt, seit es den Stahlbau (s. Abschn. 7.5.1, Element 741). gibt, kann dann nicht mehr in Anspruch genommen werden, wenn Sta¨hle verwendet werden, deren unzureichende Duktilita¨t dazu fu¨hrt, dass Kerbwirkungen und Spannungsinhomogenita¨ten auch bei ruhender Beanspruchung zum Verlust der Tragfa¨higkeit fu¨hren. Die Voraussetzung im Element 726 fu¨r die Verfahren 2 und 3 (Tabelle 11) gilt deshalb allgemein auch fu¨r das Verfahren 1! Siehe auch Kommentar zu Element 402.

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7.5

Nachweise

67

Verfahren beim Tragsicherheitsnachweis

7.5.1 Abgrenzungskriterien und Detailregelungen 39 *

(739) Biegeknicken Fu¨r Sta¨be und Stabwerke ist der Nachweis der Biegeknicksicherheit nach DIN 18 800 -2 zu fu¨hren. Bei vera¨nderlichen Querschnitten oder Normalkra¨ften sind (E · I), NKi und sK fu¨r die Stelle zu ermitteln, fu¨r die der Tragsicherheitsnachweis gefu¨hrt wird. Im Zweifelsfall sind mehrere Stellen zu untersuchen.

Der Einfluss der sich nach Theorie II. Ordnung ergebenden Verformungen auf das Gleichgewicht darf vernachla¨ssigt werden, wenn der Zuwachs der maßgebenden Biegemomente infolge der nach Theorie I. Ordnung ermittelten Verformungen nicht gro¨ßer als 10 % ist. Diese Bedingung darf als erfu¨llt angesehen werden, wenn a) die Normalkra¨fte N des Systems nicht gro¨ßer als 10 % der zur idealen Knicklast geho¨renden Normalkra¨fte NKi,d des Systems sind (bei Anwendung der Fließgelenktheorie ist hierbei das statische System unmittelbar vor Ausbildung des letzten Fließgelenks zugrunde zu legen), oder lK nicht b) die bezogenen Schlankheitsgrade pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi s Nffi = N/A, gro¨ßer als 0,3 f y,d =s N sindpmit ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi lK = lK/la, lK = sK/i, la = p E=f y,k , oder c) die mit den Knickla¨ngenbeiwerten b = sK/l multiplizierten Stabkennzahlen pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi e = l N=ðE p IÞd aller Sta¨be nicht gro¨ßer als 1,0 sind.

Anmerkung: In den Bedingungen a), b) und c) ist die Normalkraft N (unter gF-fachen Einwirkungen) entsprechend den Regelungen in DIN 18 800 -2 als Druckkraft positiv anzusetzen, vergleiche auch Abschn. 3.3, Element 314. Die Normalkraft N ist – selbstversta¨ndlich – als Beanspruchungsgro¨ße, also unter erho¨hten und kombinierten Einwirkungen, zu ermitteln. (740) Biegedrillknicken Fu¨r Sta¨be und Stabwerke ist der Nachweis der Biegedrillknicksicherheit nach DIN 18 800 -2 zu fu¨hren.

Der Nachweis darf entfallen bei – Sta¨ben mit Hohlquerschnitt oder – Sta¨ben mit I-fo¨rmigem Querschnitt bei Biegung um die z-Achse oder – Sta¨ben mit I-fo¨rmigem, zur Stegachse symmetrischem Querschnitt bei Biegung um die y-Achse, wenn der Druckgurt dieser Sta¨be in einzelnen Punkten im Abstand c nach Bedingung (24) seitlich unverschieblich gehalten ist. Mpl,y,d c J 0,5 la · iz,g · (24) My Dabei ist My gro¨ßter Absolutwert des maßgebenden Biegemomentes; pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi la = p E=fy,k Bezugsschlankheitsgrad;

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1


iz,g

Tra¨gheitsradius um die Stegachse z der aus Druckgurt und 1/5 des Steges gebildeten Querschnittsfla¨che.

Anmerkung: In DIN 18 800 -2:2008-11, Abschn. 3.3.3, Element 310, ist zusa¨tzlich ein Druckkraftbeiwert kc beru¨cksichtigt, der hier aus Vereinfachungsgru¨nden auf der sicheren Seite zu 1 gesetzt worden ist. (741) Betriebsfestigkeit Ein Betriebsfestigkeitsnachweis ist zu fu¨hren. Fu¨r die Stahlsorten S235, S275 und S355 ist der Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN 4132 in Verbindung mit der Anpassungsrichtlinie zu fu¨hren. Die Stahlsorte P275 ist wie die Stahlsorte S275 und die Stahlsorte P355 wie die Stahlsorte S355 nachzuweisen. Fu¨r die Stahlsorten S460 ist der Betriebsfestigkeitsnachweis nach DASt-Richtlinie 011 zu fu¨hren, wobei die Anpassung an das Bemessungskonzept der Teilsicherheitsbeiwerte sinngema¨ß wie fu¨r DIN 4132 zu erfolgen hat. Alternativ darf ein Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN EN 1993-1- 9 gefu¨hrt werden. Fu¨r die Stahlsorten S420 und S450 ist der Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN EN 1993-1- 9 zu fu¨hren.

Der Nachweis ist nur dann erforderlich, wenn es sich bei den vera¨nderlichen Einwirkungen um nicht vorwiegend ruhende Einwirkungen handelt, siehe z. B. DIN 1055-3:2006- 03, 6.4, oder wenn bei Beanspruchung durch Wind das Bauwerk schwingungsanfa¨llig ist. Weiterhin darf auf einen Betriebsfestigkeitsnachweis verzichtet werden, wenn Bedingung (25) oder (26) erfu¨llt ist. Ds < 26 N/mm2

n 0,5 fy,k

FR,d =

1 s · l · fy,k (1,25 – 0,5|sx|/fy,k) (29) gM

– fu¨r alle anderen Fa¨lle

FR,d =

1 s · l · fy,k gM

(30)

Dabei ist s x Normalspannung im Tra¨ger im maßgebenden Schnitt nach Bild 16; s Stegdicke des Tra¨gers; l mittragende La¨nge nach Bild 16. Sofern ein Beulsicherheitsnachweis erforderlich ist, ist dieser nach DIN 18 800 -3:2008-11, Element 504 zu fu¨hren.

Die Grenzkraft FR,d darf fu¨r geschweißte Profile mit I-fo¨rmigem Querschnitt nach den Gl. (29) bzw. (30) berechnet werden, wenn die Stegschlankheit h/s J 60 ist. Bei Stegschlankheiten h/s > 60 ist zusa¨tzlich ein Beulsicherheitsnachweis fu¨r den Steg zu fu¨hren. Fu¨r die Berechnung von c und l ist fu¨r geschweißte I-fo¨rmige Querschnitte der Wert r = a (Schweißnahtdicke) zu setzen.

Anmerkung 1: In den Gl. (25) und (30) wird von einer konstanten Spannung sz u¨ber die Bereiche der La¨ngen l bzw. li ausgegangen. Anmerkung 2: Ein Tragsicherheitsnachweis nach Abschn. 7.5.2, Element 748, ist im Bereich der Krafteinleitungen nicht erforderlich. Anmerkung 3: In die Bilder 16a und c sind nicht alle Kraftgro¨ßen, die zum Gleichgewicht geho¨ren, eingetragen. In Gl. (29) ist fu¨r die Normalspannung der Beanspruchungswert einzusetzen. Diese Gleichung ist ein Beispiel dafu¨r, dass Grenzgro¨ßen von vorhandenen Gro¨ßen (oder: Widerstandsgro¨ßen von Einwirkungsgro¨ßen) abha¨ngig sein ko¨nnen. Der Grund dafu¨r liegt in der Darstellungsart. Die Alternative wa¨re eine Interaktionsgleichung, in der die gleichzeitige Wirkung von Spannungen in x- und z-Richtung beru¨cksichtigt wird.

DIN 18 800-1

Nachweise

Bild 16. Rippenlose Lasteinleitung bei Walz- und geschweißten Profilen mit I-Querschnitt

71

72 43 *

1


7.5.2 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch (745) Grundsa¨tze Die Beanspruchungen und die Beanspruchbarkeiten sind nach der Elastizita¨tstheorie zu berechnen. Es ist nachzuweisen, dass

1. das System im stabilen Gleichgewicht ist und 2. in allen Querschnitten die nach Abschn. 7.2 berechneten Beanspruchungen ho¨chstens den Bemessungswert fy,d der Streckgrenze erreichen und 3. in allen Querschnitten entweder die Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nach den Tab. 12–14 eingehalten sind oder ausreichende Beulsicherheit nach DIN 18 800 -3 bzw. DIN 18 800 - 4 nachgewiesen wird.

Anmerkung 1: Als Grenzzustand der Tragfa¨higkeit wird der Beginn des Fließens definiert. Daher werden plastische Querschnitts- und Systemreserven nicht beru¨cksichtigt. Anmerkung 2: Beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch mit Spannungen ist die Forderung, dass die Beanspruchungen ho¨chstens die Streckgrenze erreichen, gleichbedeutend damit, dass die Vergleichspannung s v J fy,k/gM ist. k und c sind definiert in Teil 3, Abschn. 1.4, vgl. auch Teil 2, Tabelle 26, St 37 und St 52 in Element 401.

Tabelle 12. Grenzwerte grenz (b/t) fu¨r beidseitig gelagerte Plattenstreifen fu¨r volles Mittragen unter Druckspannungen sx beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch mit zugeho¨rigen Beulwerten ks s1 = Gro¨ßtwert der Druckspannungen s x in N/mm2 und ƒy,k in N/mm2

x

Fu¨r s 1 · g M = f y,k darf der Maximalwert f y,k nach Tabelle 1 fu¨r die jeweilige Stahlsorte unabha¨ngig von der Erzeugnisdicke in den Wurzelausdruck eingesetzt werden.

DIN 18 800-1

Nachweise

73

Tabelle 13. Grenzwerte grenz (b/t) fu¨r einseitig gelagerte Plattenstreifen fu¨r volles Mittragen unter Druckspannungen sx beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch mit zugeho¨rigen Beulwerten ks s1 = Gro¨ßtwert der Druckspannungen s x in N/mm2 und ƒy,k in N/mm2

x


74

1


Tabelle 14. Grenzwerte grenz (d/t) fu¨r Kreiszylinderquerschnitte fu¨r volles Mittragen unter Druckspannungen sx beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch s1 = Gro¨ßtwert der Druckspannungen sx in N/mm2 und ƒy,k in N/mm2 sN = Druckspannungsanteil aus Normalkraft in N/mm2

x


Anmerkung 3: Bei den Grenzwerten grenz (b/t) in Tabelle 12 wird die c-abha¨ngige Erho¨hung der Abminderungsfaktoren nach DIN 18 800 -3: 2008-11, Tabelle 1, Zeile 1 beru¨cksichtigt. Hierauf wird in DIN 18 800 -2:2008-11, Abschn. 7, verzichtet, um zu einfachen Regeln und zu einer bereinstimmung mit anderen nationalen und internationalen Regelwerken zu kommen. Anmerkung 4: Auf den Beulsicherheitsnachweis fu¨r Einzelfelder darf unter den in DIN 18 800 -3: 2008-11, Abschn. 2, Element 205 angegebenen Bedingungen verzichtet werden. Das Randspannungsverha¨ltnis wird hier bedauerlicherweise mit dem gleichen griechischen Buchstaben bezeichnet wie der hiermit in keinem Zusammenhang stehende Kombinationsbeiwert in Element 710. (746) Grenzspannungen Fu¨r die Grenzspannungen gilt:

– Grenznormalspannung s R,d = fy,d = fy,k/gM

(31)

– Grenzschubspannung pffiffiffi tR,d = fy,d/ 3

(32)

Der Anhang B mitsamt der Erga¨ nzung in der Anpassungsrichtlinie betrifft das Element 747 und wurde deshalb hier als Normenerga¨nzung eingefu¨gt. Der letzte Absatz bedeutet, dass die Vergleichsspannung im Sonderfall der einachsigen Biegung mit Querkraft 10 % ho¨her sein darf als nach Gl. (35), eine Fortschreibung fru¨herer Regeln. Dafu¨r gilt die Normenerga¨nzung allerdings nicht.

DIN 18 800-1 44 *

(747) Nachweise Der Nachweis ist mit den Bedingungen (33) bis (35) zu fu¨hren:

– fu¨r die Normalspannungen s x, s y, s z s J1 s R,d

(33)

– fu¨r die Schubspannungen txy, txz, tyz t tR,d

J1

(34)

– fu¨r die gleichzeitige Wirkung mehrerer Spannungen sv J1 s R,d

(35)

Dabei ist s v Vergleichsspannung nach Element 748. Bedingung (35) gilt fu¨r die alleinige Wirkung von s x und t oder sy und t als erfu¨llt, wenn s /sR,d J 0,5 oder t/tR,d J 0,5 ist.

44 *

Nachweise

75

In den Bedingungen (33) bis (35) du¨rfen die Beanspruchbarkeiten (sR,d, tR,d) um 10 % erho¨ht werden, wenn keine Nachweise nach DIN 18 800 -2 bis DIN 18 800 - 4 gefu¨hrt werden mu¨ssen und beim Nachweis nicht von Mo¨glichkeiten der Elemente (749) – diese Einschra¨nkung gilt nicht fu¨r den Stegbereich von Walzprofilen – oder (750) Gebrauch gemacht wird.

Anmerkung 1: Dass kein Nachweis nach DIN 18 800 -2 gefu¨hrt werden muss, setzt u. a. voraus, dass die Abgrenzungskriterien nach Element (739) – kein Nachweis nach Theorie II. Ordnung erforderlich – und Element (740) – kein Nachweis der Biegedrillknicksicherheit erforderlich – erfu¨llt sind. Anmerkung 2: Dass kein Nachweis nach DIN 18 800 -3 gefu¨hrt werden muss, setzt u. a. voraus, dass die Grenzwerte fu¨r (b/t)-Verha¨ltnisse nach den Tabellen 12 und 13 eingehalten sind. Anmerkung 3: Dass kein Nachweis nach DIN 18 800 - 4 gefu¨hrt werden muss, setzt u. a. voraus, dass die Grenzwerte fu¨r (d/t)-Verha¨ltnisse nach Tabelle 14 eingehalten sind.

(748) Vergleichsspannung Die Vergleichsspannung s v ist mit Gl. (36) zu berechnen. qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s v = s 2x + s 2y + s 2z – s x p s y – s x p s z – s y p s z + 3 t2xy + 3 t2xz + 3 t2yz

(36)

Die Gl. (36) ist eine Verallgemeinerung der fu¨r den zweiachsigen Zustand auch in der Vorga¨ngernorm – dort Gl. (9) – zu findenden, altvertrauten Beziehung. (749) Erlaubnis o¨rtlich begrenzter Plastizierung, In kleinen Bereichen darf die Vergleichsspannung s v die Grenzspannung s R,d um 10 % u¨berschreiten. Fu¨r Sta¨be mit Normalkraft und Biegung kann ein kleiner Bereich unterstellt werden, wenn gleichzeitig gilt: N M y J 0,8 s R,d + z (37a) A Iy N Mz + y J 0,8 s R,d (37b) A Iz

allgemein

Anmerkung: Tragsicherheitsnachweise nach den Elementen 749 und 750 nutzen bereits teilweise die plastische Querschnittstragfa¨higkeit aus; eine vollsta¨ndige Ausnutzung ermo¨glicht das Verfahren Elastisch-Plastisch (s. Abschn. 7.5.3).

76

1


(750) Erlaubnis o¨rtlich begrenzter Plastizierung fu¨r Sta¨be mit I-Querschnitt Fu¨r Sta¨be mit doppeltsymmetrischem I-QuerFu¨r gewalzte I-fo¨rmige Sta¨be darf a*pl,y = 1,14 schnitt, die die Bedingungen nach Tabelle 15 und a*pl,z = 1,25 gesetzt werden. erfu¨llen, darf die Normalspannung sx nach Gl. (38) berechnet werden. N My Mz sx = e * e (38) A apl,y p Wy a*pl,z p Wz

In Gl. (38) ist fu¨r a*pl der jeweilige plastische Formbeiwert apl , jedoch nicht mehr als 1,25 einzusetzen. (751) Vereinfachung fu¨r Sta¨be mit Winkelquerschnitt Werden bei der Berechnung der Beanspruchungen von Sta¨ben mit Winkelquerschnitt schenkelparallele Querschnittsachsen als Bezugsachsen anstelle der Tra¨gheitshauptachsen benutzt, so sind die ermittelten Beanspruchungen um 30 % zu erho¨hen. (752) Vereinfachung fu¨r Sta¨be mit I-fo¨rmigem Querschnitt Bei Sta¨ben mit I-fo¨rmigem Querschnitt, bei Anmerkung 1: Nach der Theorie der du¨nnwandenen die Wirkungslinie der Querkraft Vz mit digen Querschnitte ist ASteg gleich dem Produkt dem Steg zusammenfa¨llt und bei denen erkennaus dem Abstand der Schwerlinien der Flansche bar ist, dass die maximale Schubspannung im und der Stegdicke. Steg um nicht mehr als 10 % vom mittleren Wert Anmerkung 2: Dies ist bei doppeltsymmetriabweicht, darf die Schubspannung im Steg nach schen Querschnitten der Fall, wenn das Verha¨ltGl. (39) berechnet werden (siehe Bild 17). nis AGurt/ASteg gro¨ßer als 0,6 ist. Wenn die Beanspruchbarkeiten nach Element Beim doppeltsymmetrischen I-Tra¨ger ist fu¨r (747) um 10 % erho¨ht werden, darf Gleichung AGurt/ASteg = 0,6 die maximale Schubspannung (39) nicht angewendet werden. im Steg Vz 1,5 p Vz 4 p AGurt + ASteg t= (39) p max t = ASteg ASteg 6 p AGurt + ASteg

rd. 10 % gro¨ßer als die mittlere Schubspannung.

x

Bild 17. Ersatzweise geradlinig angenommene Verteilung der Schubspannung nach Gl. (39) fu¨r AGurt,oben = AGurt,unten

DIN 18 800-1 43 * 44 *

Nachweise

77

7.5.3 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch (753) Die Beanspruchungen sind nach der Elastizita¨tstheorie, die Beanspruchbarkeiten unter Ausnutzung plastischer Tragfa¨higkeiten der Querschnitte zu berechnen. Es ist nachzuweisen, dass 1. das System im stabilen Gleichgewicht ist und 2. in keinem Querschnitt die nach Abschn. 7.2 berechneten Beanspruchungen unter Beachtung der Interaktion zu einer berschreitung der Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand fu¨hren und 3. in allen Querschnitten die Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nach Tabelle 15 eingehalten sind.

Anmerkung: Beim Verfahren Elastisch-Plastisch wird bei der Berechnung der Beanspruchungen linearelastisches Werkstoffverhalten, bei der Berechnung der Beanspruchbarkeiten linearelastisch-idealplastisches Werkstoffverhalten angenommen. Damit werden die plastischen Reserven des Querschnitts ausgenutzt, nicht jedoch die des Systems.

Tabelle 15. Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) fu¨r volles Mitwirken von Querschnittsteilen unter Druckspannungen s x beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch ƒy,k in N/mm2

78

1


Fu¨r die Bereiche des Tragwerkes, in denen die Schnittgro¨ßen nicht gro¨ßer als die elastischen Grenzschnittgro¨ßen nach Abschn. 7.5.2, Element 745, Nummer 2 sind, gilt Element 745, Nummer 3. (754) Momentenumlagerung Wenn nach Abschn. 7.5.1, Element 739, Biegeknicken und nach Abschn. 7.5.1, Element 740, Biegedrillknicken nicht beru¨cksichtigt werden mu¨ssen, du¨rfen die nach der Elastizita¨tstheorie ermittelten Stu¨tzmomente um bis zu 15 % ihrer Maximalwerte vermindert oder vergro¨ßert werden, wenn bei der Bestimmung der zugeho¨rigen Feldmomente die Gleichgewichtsbedingungen eingehalten werden. Zusa¨tzlich sind fu¨r die Bemessung der Verbindungen Abschn. 7.5.4, Element 759, Abschn. 8.4.1.4, Element 831 und Element 832, zu beachten.

Siehe hierzu auch die Anmerkung zu Element 758.

Anmerkung 1: Bei der Momentenumlagerung werden die Forma¨nderungsbedingungen der Elastizita¨tstheorie nicht erfu¨llt. Eine Umlagerung erfordert im Tragwerk bereichsweise Plastizierungen. Anmerkung 2: Der Tragsicherheitsnachweis unter Beru¨cksichtigung der Regelung dieses Elementes nutzt fu¨r Sonderfa¨lle bereits teilweise Systemreserven statisch unbestimmter Systeme aus. Eine vollsta¨ndige Ausnutzung bei statisch unbestimmten Systemen ermo¨glicht das Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch (s. Abschnitt 7.5.4).

(755) Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand, allgemein Fu¨r die Berechnung der Grenzschnittgro¨ßen von Auf diese Reduzierung darf bei Einfeldtra¨gern Stabquerschnitten im plastischen Zustand sind und bei Durchlauftra¨gern mit u¨ber die gesamte folgende Annahmen zu treffen: La¨nge gleichbleibendem Querschnitt verzichtet 1. Linearelastische-idealplastische Spannungswerden. Dehnungs-Beziehung fu¨r den Werkstoff mit Anmerkung 1: In der Literatur werden auch der Streckgrenze fy,d nach Gl. (31). Grenzschnittgro¨ßen angegeben, bei denen die 2. Ebenbleiben der Querschnitte. Gleichgewichtsbedingungen verletzt werden; 3. Fließbedingung nach Gl. (36). sie sind in vielen Fa¨llen dennoch als Na¨herung Die Gleichgewichtsbedingungen am differenberechtigt. tiellen oder finiten Element (Faser) sind einAnmerkung 2: Als plastische Zusta¨nde eines zuhalten. Querschnittes werden die Zusta¨ nde bezeichnet, Die Dehnungen ex du¨rfen beliebig groß angenommen werden, jedoch sind die Grenzin denen Querschnittsbereiche plastiziert sind. biegemomente im plastischen Zustand auf den Als vollplastische Zusta¨nde werden diejenigen 1,25fachen Wert des elastischen Grenzbiegemoplastischen Zusta¨nde bezeichnet, bei denen mentes zu begrenzen. eine Vergro¨ßerung der Schnittgro¨ßen nicht mo¨glich ist. Dabei muss der Querschnitt nicht durchplastiziert sein. Dies kann z. B. bei ungleichschenkligen Winkelquerschnitten der Fall sein, die durch Biegemomente My und Mz beansprucht sind; s. hierzu z. B. [7].

Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand sind gleich den Schnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand, berechnet mit dem Bemessungswert der Streckgrenze fy,d und gegebenenfalls mit dem Faktor 1,25/apl reduziert.

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Nachweise

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(756) Schnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand fu¨r doppeltsymmetrische I-Querschnitte Die Schnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand sind Bild 18 zu entnehmen.

Bild 18. Spannungsverteilung fu¨r doppeltsymmetrische I-Querschnitte fu¨r Schnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand

(757) Interaktion von Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand fu¨r I-Querschnitte Fu¨r doppeltsymmetrische I-Querschnitte mit Anmerkung 1: Andere Interaktionsgleichungen konstanter Streckgrenze u¨ber den Querschnitt ko¨nnen der Literatur, z. B. [8], entnommen werdarf den. – fu¨r einachsige Biegung, Querkraft und NorAnmerkung 2: Vereinfachend sind die Faktoren malkraft mit den Bedingungen in den Tabelin den Tabellen 16 und 17 auf 2 Ziffern gerunlen 16 und 17, det. Aus diesem Grunde ergeben sich gering– fu¨r zweiachsige Biegung und Normalkraft fu¨gig vera¨nderte Zahlenwerte, wenn man in mit den Bedingungen (41) und (42), wenn Grenzfa¨llen von den allgemeinen Interaktionsfu¨r die Querkra¨fte Vz J 0,33 Vpl,z,d und gleichungen mit allen drei Schnittkra¨ften M, N, Vy J 0,25 Vpl,y,d gilt, V auf die Sonderfa¨lle u¨bergeht. nachgewiesen werden, dass die Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand nicht u¨berschritten sind. Tabelle 16. Vereinfachte Tragsicherheitsnachweise fu¨r doppeltsymmetrische I-Querschnitte mit N, My, Vz 1,0

Tabelle 17. Vereinfachte Tragsicherheitsnachweise fu¨r doppeltsymmetrische I-Querschnitte mit N, Mz, Vy

80

1


Mit

M*y

= [1 – (N/Npl,d

)1,2]

· Mpl,y,d

(40)

My 2,3 Mz + c1 + c2 J1 Mpl,z,d Mpl,y,d

(41)

gilt – fu¨r My J M*y:

mit

c1 = (N/Npl,d)2,6 c2 = (1 – c1)

Anmerkung 3: Querschnitte mit nicht konstanter Streckgrenze sind z. B. solche mit unterschiedlicher Erzeugnisdicke nach Tabelle 1 oder unterschiedlicher Streckgrenze fu¨r die Querschnittsteile. Anmerkung 4: Die Schnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand nach Bild 18 ko¨nnen nicht alle als Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand verwendet werden; offensichtlich ist dies z. B. fu¨r Vpl,y,d. Anmerkung 5: Mpl,d, Npl,d und Vpl,d in den Tabellen 16 und 17 sind Grenzschnittgro¨ßen.

– Npl,d/N

– fu¨r My > M*y : 1 Mz Mz* N 1,2 + – + 40 Mpl,z,d Mpl,z,d Npl,d +

My J1 Mpl,y,d

Es ist Mpl,z,d = 1,25 s R,d · Wz.

(42)

mit M *z = [1sc 1sc 2 · (M *y /M pl,y,d)2,3] · M pl,z,d

Bild 19. Interaktion fu¨r die Normalkraft N und die Biegemomente My und Mz nach den Bedingungen (41) und (42)

Anmerkung 6: Die in den Tabellen 16 und 17 angegebenen Interaktionsbeziehungen sind Na¨herungen. Es wird auf die genaueren, auch fu¨r andere Querschnitte anwendbaren Gleichungen in [10] hingewiesen. Die Tabellen 16 und 17 sind nur anzuwenden fu¨r doppeltsymmetrische Profile, die nicht durch Torsion beansprucht werden. Sie gelten also nicht fu¨r U-Profile, C-Profile und Winkelquerschnitte. Die Beanspruchbarkeit solcher Querschnitte ist entweder unter Verzicht auf die plastischen Reserven zu bemessen oder es ist die einschla¨gige Literatur zu Rate zu ziehen [E32]. Anla¨sslich der Festlegung der nderung der Tab. 16 in der Anpassungsrichtlinie wurde intern dafu¨r folgende Begru¨ndung gegeben: „Hinweis zur nderung der Tabelle 16: Bei dieser nderung geht es darum, dass der Schubnachweis beim Verfahren el.-el. nicht gu¨nstiger sein kann als bei Ausnutzung der plastischen Reserven. Dies wa¨re aber so gewesen bei Beibehaltung der Regel im Zusammenhang mit Anhang B, der fu¨r el.-el. 10 % Gewinn bringt. Die urspru¨ngliche Idee, Gl. (39) zu korrigieren (Reduzierung auf den 0,9fachen Wert), wa¨re eine auf Unversta¨ndnis stoßende Reduzierung gegenu¨ber der in der Vorga¨ngernorm mo¨glichen Ausnutzung und wurde deshalb verworfen. Die Korrektur wurde nur an der Tabelle 16, also nur fu¨r Nachweise fu¨r Vz bei I-Querschnitten, dem Gu¨ltigkeitsbereich von Gl. (39), vorgenommen. In diesen Fa¨llen wird, s. Bild 18, Asteg nur bis zur Schwerlinie der Flansche angenommen. Es erschien plausibel, dass die aus der Traglastrichtlinie [E20] fortgeschriebene Bedingung „Qn/Qpl J 0,90“ ohne Sicherheitsrisiko entfallen kann. Die Nachweise el.-el. und el.-pl. sind damit lediglich gleichgestellt.

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Nachweise

81

Fu¨r Tabelle 17 gelten diese berlegungen nicht.“ Dieses Element ist insgesamt eine „Darf-Regel“, sie wurde dennoch, aus Platzgru¨ nden, auf der linken Seite abgedruckt. Fu¨r eine genauere Rechnung und fu¨r den Nachweis anderer Querschnitte werden auf der folgenden Seite die Gleichungen von Rubin – umgeformt auf die zu den Gleichungen in den Tabellen 16 und 17 analoge Form – aus dem Stahlbau Handbuch wiedergegeben. Dabei ist auf Folgendes hinzuweisen: Bei diesen Gleichungen wird zuna¨chst vom querkraftaufnehmenden Teil des Querschnitts („Querkraftparallele Teile“) der Teil gedanklich entfernt, der fu¨r die Querkraftaufnahme beno¨tigt wird. Fu¨r den Rest wird die M-N-Interaktion angegeben. Sind keine querkraftparallelen Teile vorhanden, sondern nur schra¨g liegende, jedoch symmetrisch angeordnete, so la¨sst sich vorab unschwer eine Umwandlung in einen fiktiven Querschnitt vornehmen, bei dem die schra¨g liegenden Teile durch einen querkraftparallelen Teil mit gleicher Ho¨he und gleicher Fla¨che ersetzt werden. Dafu¨r sind die hier angegebenen Formeln verwendbar. Mit diesem „Trick“ la¨sst sich das hier angegebene Querschnittsspektrum noch erweitern (Mitteilung von H. Rubin). Die Formeln sind wie die Tabellen 16 und 17 nur anwendbar fu¨r symmetrische Profile, die nicht durch Torsion beansprucht werden. Sie gelten also ebenfalls im Allgemeinen nicht fu¨r U-bzw. C-Profile bei unsymmetrischer Beanspruchung und auch nicht fu¨r Winkelquerschnitte. Eine Erweiterung der Gleichungen in den Tabellen 16 und 17 auf Torsion, auch anwendbar auf U-Tra¨ger, entha¨lt ein neuerer Aufsatz von J. Lindner und T. Glitsch [E39].

82

1


Tafel 1. Interaktionsbedingungen fu¨r mindestens 1-fachsymmetrische Querschnitte mit parallelen Gurten und dazu senkrechten Stegen nach [10]

Ar

d d1 d2 Npl,V,d Mpl,V,d**)

aM/d3 + (1-2d2 -aN)2/ (4d3 · d) + aN J 1

-1J aN J 2 d1-1

aM/d4 -aN J 1

A 2 bzw A 1

BY1 A 1 bzw. A 2

y

y

Gu¨ltigkeitsbereich

Tragsicherheitsnachweis

0 J aN J d

aM + aN2/(1-(1-d)2) J 1

d J aN J 1

(1- 0,5d) · aM + aN J 1

BZ: aN = |N|/Npl,V,d

aM = |M|/Mpl,V,d



0 J aN J d

aM J 1

d J aN J 1

aM + (1-(1-aN)/(1-d))2 J 1

*)

**)

N als Zug pos., siehe Element 311. (In [10] wurde Druck pos. angenommen, dadurch vertauscht sich A1 gegen A2). Hinweis: Auch bei Anwendung dieser genaueren Interaktionsbeziehungen gilt die Einschra¨nkung nach Element 755 letzter Absatz.

A 1 bzw. A 2

y

y AS

AS

aM = |M|/Mpl,V,d

A 2 bzw A 1

y

y BY2

z

BZ AS z b

A 2 bzw A 1

y

y AS

AS

t

BY2: aN = |N|/Npl,V,d

AS

AS

h

2d1-1 J aN J 1-2d2

y

y

h

aM/d3 + aN J 1

y

h

1-2d2 J aN J 1

y

h


A 1 bzw. A 2

A 1 bzw. A 2

BY1: aN = N/Npl,V,d*) aM = |M|/(h · Npl,V,d)**) d3 = d1 + d/2 d4 = d2 + d/2


= 1 wenn V/ Vpl,d J 0,333 (BY1 u. BY2) bzw. V/Vpl,d J 0,250 (BZ), V als Betrag pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi = (1-(V=V pl,d )2 ) in allen anderen Fa¨llen Restfla¨che des Querschnitts nach Abzug des fu¨r die Aufnahme der Querkraft beno¨tigten Teils des Steges bzw. der Stege = A1+A2+hAs (BY1) = A-(1-h)As (BY2) = A-(1-h) · 2bt (BZ) = hAs /Ar (BY1 u. BY2), = As /Ar (BZ) = A1/Ar (BY1) = A2/Ar (BY1) = Npl,d · (Ar /A) = 0,25 (2-d) h Npl,V,d (BY2) = 0,25 (1-d) b Npl,V,d (BZ)

h

h

h

Bezeichnungen und Vorwerte (Bezeichnungen nach Bild 18 gelten hier ebenfalls): Biegung um die y-Achse 1-fachsymmetrische Querschnitte a BY1 Biegung um die y-Achse doppeltsymmetrische Querschnitte a BY2 Biegung um die z-Achse doppeltsymmetrische Querschnitte a BZ h Abstand der Gurtschwerpunkte A Querschnittsfla¨che As Fla¨che des Steges bzw. der Stege insgesamt, wobei als Stegho¨he h anzusetzen ist (BY1 und BY2) bzw. A-2bt (BZ) A1 Gurtfla¨che auf der Momentenzugseite (BY1) A2 Gurtfla¨che auf der Momentendruckseite (BY1)

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Nachweise

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7.5.4 Nachweis nach dem Verfahren Plastisch-Plastisch (758) Grundsa¨tze Die Beanspruchungen sind nach der Fließgelenk- oder Fließzonentheorie, die Beanspruchbarkeiten unter Ausnutzung plastischer Tragfa¨higkeiten der Querschnitte und des Systems zu berechnen. Es ist nachzuweisen, dass 1. das System im stabilen Gleichgewicht ist und 2. in allen Querschnitten die Beanspruchungen unter Beachtung der Interaktion nicht zu einer berschreitung der Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand fu¨hren und 3. in den Querschnitten im Bereich der Fließgelenke bzw. Fließzonen die Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nach Tabelle 18 eingehalten sind. Fu¨r die Querschnitte in den u¨brigen Bereichen des Tragwerkes gilt Abschn. 7.5.3, Element 753, Nummer 3. 43 *

Anmerkung 1: Beim Verfahren Plastisch-Plastisch werden plastische Querschnitts- und Systemreserven ausgenutzt. Anmerkung 2: Zur Berechnung der plastischen Beanspruchbarkeit s. Abschn. 7.5.3, Elemente 755 bis 757. Die Forderung in der (nicht mehr anzuwendenden) Herstellungsrichtlinie nach einer Pru¨fbescheinigung 3.1B fu¨r das Stahlerzeugnis, wenn das Verfahren pl.-pl. angewandt wird, ist zugunsten einer von der Berechnungsart unabha¨ngigen Regel in Element 513 in DIN 18 800 -7 entfallen. Damit du¨rfte die Entscheidung des Tragwerkplaners, das Verfahren pl.-pl. anzuwenden, etwas leichter fallen.

Tabelle 18. Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) fu¨r volles Mitwirken von Querschnittsteilen unter Druckspannungen s x beim Tragsicherheitsnachweis nach dem Verfahren Plastisch-Plastischƒy,k in N/mm2

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1


(759) Beru¨cksichtigung oberer Grenzwerte der Streckgrenze Bei durch- oder gegengeschweißten Na¨hten Wenn fu¨r einen Nachweis eine Erho¨hung der kann die Erho¨hung der Beanspruchbarkeit Streckgrenze zu einer Erho¨hung der Beanspruunterstellt werden (vergleiche hierzu auch Abchung fu¨hrt, die nicht gleichzeitig zu einer proschnitt 8.4.1.4, Element 832). portionalen Erho¨hung der zugeordneten BeanBei u¨blichen Tragwerken darf die Erho¨hung von spruchbarkeit fu¨hrt, ist fu¨r die Streckgrenze Auflagerkra¨ften infolge der Annahme des obeauch ein oberer Grenzwert ren Grenzwertes der Streckgrenze unberu¨ckðobenÞ s R,d = 1,3 · s R,d (43) sichtigt bleiben. anzunehmen. Auf die Beru¨cksichtigung des oberen Grenzwertes der Streckgrenze darf verzichtet werden, wenn fu¨r die Beanspruchungen aller Verbindungen die 1,25fachen Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand der durch sie verbundenen Teile angesetzt werden und die Sta¨be konstanten Querschnitt u¨ber die Stabla¨nge haben.

Anmerkung 1: Beim Zweifeldtra¨ger mit u¨ber die La¨nge konstantem Querschnitt unter konstanter Gleichlast erho¨ht sich die Auflagerkraft an der Innenstu¨tze vom Grenzzustand nach dem Verfahren Plastisch-Plastisch infolge der Annahme des oberen Grenzwertes der Streckgrenze nur um rund 4 %.

A Beanspruchung fu¨r Streckgrenze = sR,d (unterer Grenzwert)

B Beanspruchung fu¨r Streckgrenze = s(oben) R,d (oberer Grenzwert)

C Beanspruchung bei Berechnung nach der Elastizita¨tstheorie *) unter Beru¨cksichtigung der gleichzeitig wirkenden Querkraft Anmerkung: Wenn jMBCj < 1,3 Mpl,d , wird Fall 3 maßgebend

Bild 20. Beispiel zur Beru¨cksichtigung des oberen Grenzwertes der Streckgrenze

Anmerkung 2: Bei Anwendung der Fließgelenktheorie werden in den Fließgelenken die Schnittgro¨ßen auf die Grenzschnittgro¨ßen im plastischen Zustand begrenzt. Nimmt die Streckgrenze in der Umgebung eines Fließgelenkes einen ho¨heren Wert an als die Grenznormalspannung s R,d nach Gl. (31) (dieser Wert ist ein unterer Grenzwert), dann wird die am Fließgelenk auftretende Schnittgro¨ße (Beanspruchung) gro¨ßer als die untere Grenzschnittgro¨ße. Fu¨r den Stab selbst bedeutet dies keine Gefa¨hrdung, da ja auch die Beanspruchbarkeit im selben Maße zunimmt. Fu¨r die Verbindungen, die sich nicht durch Verformung der zunehmenden Beanspruchung entziehen ko¨nnen, kann die Beru¨cksichtigung der oberen Grenzwerte der Streckgrenzen bemessungsbestimmend werden. Dies ist bei Verbindungen ohne ausreichende Rotationskapazita¨t mo¨glich.

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Nachweise

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(760) Vereinfachte Berechnung der Beanspruchungen Fu¨r den Tragsicherheitsnachweis nach Element 758 darf bei unverschieblichen Systemen die Lage der Fließgelenke beliebig angenommen werden, wenn die Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nach Tabelle 18 u¨berall eingehalten sind.

Die hier genannte Voraussetzung ist haüfig ohnehin erfu¨llt. Sie erspart die theoretisch mu¨hsame Ermittlung der Fließgelenke, die sich bei einer stetigen Laststeigerung jeweils an den ho¨chstbeanspruchten Stellen nacheinander so lange bilden, bis eine instabile Fließgelenkkette erreicht ist. In [E33] wird ein neues Fließgelenkmodell (FG) vorgestellt, das im Vergleich zum bisherigen Modell von Petersen [E34] im Bereich kleiner und mittlerer Flanschdicken gro¨ßere, durch Versuche und FEM-Berechnungen besta¨tigte Grenztragfa¨higkeiten ergibt. 19 *

7.6

Nachweis der Lagesicherheit

(761) Grundsa¨tze Die Sicherheit gegen Gleiten, Abheben und Umkippen von Tragwerken und Tragwerksteilen ist nach den Regeln fu¨r den Nachweis der Tragsicherheit nachzuweisen. Zwischenzusta¨nde sind zu beru¨cksichtigen, wenn das Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch angewendet wird.

Anmerkung 1: Die Nachweise der Lagesicherheit sind Nachweise der Tragsicherheit, die sich auf unverankerte und verankerte Lagerfugen beziehen. Anmerkung 2: Im Allgemeinen genu¨gt es, nur die Zusta¨nde unter den Bemessungswerten der Einwirkungen zu betrachten. Fu¨r den Nachweis der Lagesicherheit ko¨nnen Zwischenzusta¨nde maßgebend werden, bei denen alle oder einige Einwirkungen noch nicht ihren Bemessungswert erreicht haben. Fu¨r diesen Nachweis gilt: Der Nachweis fu¨r Tragwerke ist der Nachweis am starren Ko¨rper, der Nachweis an Tragwerksteilen setzt dagegen die Kenntnis der Schnittgro¨ße an dieser Stelle voraus und ist deshalb der Nachweis am elastischen oder am teilplastizierten System. Der Nachweis beinhaltet somit neben dem Nachweis der aüßeren Standsicherheit auch den Nachweis, dass die Systemgliederung stabil ist („System mit unvera¨nderlicher Gliederung“), dass also in einer unverankerten Fuge beispielsweise kein Klaffen und damit keine nderung des statischen Systems zu befu¨rchten ist.

(762) Beanspruchungen Die Beanspruchungen sind nach Abschn. 7.2.2 zu berechnen; im Allgemeinen gilt Element 711. Wenn nach Abschn. 7.4, Element 728, ein Nachweis nach Theorie II. Ordnung notwendig ist, gelten die so ermittelten Schnittkra¨fte auch fu¨r den Lagesicherheitsnachweis.

Der Hinweis auf Element 711 bezieht sich auf dessen ersten Satz und bedeutet praktisch, dass die sta¨ndigen Beanspruchungen im Lagesicherheitsnachweis meist gu¨nstig wirken und deshalb nur mit 1,0 zu multiplizieren sind. Das kann im konkreten Fall aber auch unzutreffend sein und ist deshalb im Einzelfall zu u¨berpru¨fen.

86

1


(763) Beanspruchbarkeit von Verankerungen Die Beanspruchbarkeiten von Lagerfugen und deren Verankerungen sind nach den Abschn. 7.3 und 8 zu berechnen. (764) Gleiten Es ist nachzuweisen, dass in der Fugenebene die Gleitkraft nicht gro¨ßer als die Grenzgleitkraft ist. Der Bemessungswert der Grenzgleitkraft VR,d ist wie folgt zu ermitteln:

VR,d = md Nz,d + Va,R,d Dabei ist Nz,d der kleinste zugeho¨rige Bemessungswert der Normalkraft in der Gleitfuge; Va,R,d der Bemessungswert des Scherwiderstandes einer vorhandenen Schubsicherung; md der Bemessungswert der Reibungszahl in der untersuchten Fuge, z. B. fu¨r – fu¨r Stahl/Stahl 0,20; – fu¨r Stahl/Beton 0,50.

(765) Abheben Fu¨r unverankerte Lagerfugen ist nachzuweisen, dass die Beanspruchung keine abhebende Kraftkomponente rechtwinklig zur Lagerfuge aufweist. Fu¨r verankerte Lagerfugen ist nachzuweisen, dass die Beanspruchung der Verankerung nicht gro¨ßer als deren Beanspruchbarkeit ist. (766) Umkippen Fu¨r den Nachweis gegen Umkippen sind die Normaldruckspannungen gleichverteilt u¨ber eine Teilfla¨che der Lagerfugenfla¨che anzunehmen. Dabei darf die Teilfla¨che beliebig angenommen werden. Es ist nachzuweisen, dass die Drucknormalspannungen (Pressungen) nicht gro¨ßer als die Grenzpressungen der angrenzenden Bauteile sind.

Soweit hochfeste Zugglieder fu¨r die Verankerung verwendet werden, sind die Regeln in Abschn. 9 zu beachten. Fu¨r die Berechnung der Grenzgleitkraft du¨rfen Reibwiderstand und Scherwiderstand von mechanischen Schubsicherungen als gleichzeitig wirkend angesetzt werden. Die Sicherheit gegen Gleiten darf nach DIN V 4141:2003- 05, Abschn. 6, nachgewiesen werden. Die Formel fu¨r die Grenzgleitkraft wurde aus Gl. (3) im Abschnitt 6 von DIN 4141-1 abgeleitet. Sie wird dort erlaütert. Der Nennerwert 1,5 in der Anpassungsrichtlinie und auch in fru¨heren Ausgaben dieses Kalenders ist ein nachtra¨glich nicht erkla¨rbarer, auf der sicheren Seite liegender Druckfehler. In der europaïschen Lagernorm EN 1337-1 (abgedruckt in [E38]) wird im Abschnitt 5.2 ein zahlenma¨ßig mit der korrigierten Fassung u¨bereinstimmender Nachweis angegeben. Die Voraussetzungen an die Oberfla¨chenqualita¨t zur Sicherung der angenommenen Reibungszahlen sind, abha¨ngig von der Oberfla¨chenpaarung, folgende (vgl. DIN 4141-1 Ausgabe Sept. 84 Abschn. 6): – Stahl/Stahl: unbeschichtet und fettfrei oder spritzverzinkt oder zinksilikatbeschichtet, – Stahl/Beton: wie vor oder ungeschu¨tzte Stahlfla¨che, – Allgemein: vollsta¨ndige Ausha¨rtung der Beschichtung vor dem Einbau.

Anmerkung: Charakteristische Werte fu¨r Festigkeiten von Verankerungsteilen aus Stahl sind im Abschn. 4, Grenzwerte im Abschn. 8 zu finden.

Anmerkung 1: Das anzunehmende Tragmodell hat hnlichkeit mit dem der Fließgelenktheorie. Die Teilfla¨che ist eine „Fließfla¨che“ und entspricht dem Fließgelenk. Anmerkung 2: Der Nachweis von Kantenpressungen, z. B. fu¨r Mauerwerk bei Auflagerung von Stahltra¨gern, ist hiervon nicht beru¨hrt.

DIN 18 800-1

Fu¨r verankerte Lagerfugen ist außerdem nachzuweisen, dass die Beanspruchung der Verankerung nicht gro¨ßer als deren Beanspruchbarkeit ist.

Nachweise

87

Dieser Nachweis ist vergleichbar dem Teilfla¨chenpressungsnachweis im Stahlbeton. Der in Anmerkung 2 erwa¨hnte Kantenpressungsnachweis ist, wenn bei Zersto¨rung der Kanten die Standsicherheit der Konstruktion unvera¨ndert gegeben ist, ein Gebrauchstauglichkeitsnachweis: die Zersto¨rung ist in der Regel unerwu¨nscht und kann auch, wenn sie zu einem spa¨teren Zeitpunkt auftritt, nichttragende Teile – z. B. Putz – in Mitleidenschaft ziehen.

(767) Charakteristische Werte der Hertzschen Pressung von Stahllagern Sofern keine Regelung fu¨r den speziellen Verwendungszweck vorliegt und kein genauerer Nachweis erfolgt, du¨rfen die Werte nach Tabelle 18a verwendet werden. Tabelle 18a. Charakteristische Werte sH,k des Grenzdruckes nach Hertz fu¨r Lager mit nicht mehr als 2 Rollen

Werkstoff

sH,k in N/mm2

1

S235, S275

800

2

S355, S420, S460

1000

3

C35SN, C45SN

950

Zu den Hertzschen Pressungen: Die Tabelle ist eine Fortschreibung aus der Vorga¨ngernorm, umgestellt auf das neue Bemessungskonzept. Nachdem mit Tabelle 1 die Werkstoffe des Stahlbaus neu geordnet wurden – es fehlt beispielsweise ku¨nftig der GS-52 zugunsten mehrerer neuer Stahlgusssorten – mu¨sste die Tabelle der Hertzschen Pressungen neu gefasst werden. Dies war jedoch in der Ku¨rze der zur Verfu¨gung stehenden Zeit nicht mo¨glich, denn fu¨r die Festlegung von Hertzschen Pressungen fehlt ein allgemein anerkanntes mechanisches Modell.

88

7.7 38 *

1


Nachweis der Dauerhaftigkeit

(768) Grundsa¨tze Die Dauerhaftigkeit erfordert bei der Herstellung der Stahlbauten Maßnahmen gegen Korrosion, die der zu erwartenden Beanspruchung genu¨gen. Die Erhaltung der Dauerhaftigkeit erfordert eine sachgema¨ße Instandhaltung der Stahlbauten. Sie ist auf die bei der Herstellung getroffenen Maßnahmen abzustimmen oder bei vera¨nderter Beanspruchung dieser anzupassen. (769) Maßnahmen gegen Korrosion Stahlbauten mu¨ssen gegen Korrosionsscha¨den geschu¨tzt werden. Wa¨hrend der Nutzungsdauer darf keine Beeintra¨chtigung der erforderlichen Tragsicherheit durch Korrosion eintreten. Maßnahmen gegen Korrosion mu¨ssen neben dem allgemeinen Schutz gegen fla¨chenhafte Korrosion auch den besonderen Schutz gegen lokal erho¨hte Korrosion einschließen.

Der Abschnitt 7.7 ist ein Novum gegenu¨ber der Vorga¨ngernorm. Die Sorge fu¨r einen sachgerechten Korrosionsschutz unmittelbar nach Fertigstellung der Konstruktion fa¨llt in den Verantwortungsbereich des Tragwerkplaners, wa¨hrend der Nutzung tra¨gt der Bauherr die Verantwortung dafu¨r, dass der Korrosionsschutz erhalten bleibt. Anstelle von Maßnahmen gegen Korrosion darf die Auswirkung der Korrosion durch Dickenzuschla¨ge beru¨cksichtigt werden, wenn sie auf den Korrosionsabtrag und die Nutzungsdauer abgestimmt sind.

Anmerkung: Maßnahmen gegen Korrosion ko¨nnen sein: – Beschichtung und/oder berzu¨ge nach Normen der Reihe DIN EN ISO 12 944; – Kathodischer Korrosionsschutz, – Wahl geeigneter nichtrostender Werkstoffe (nicht geeignet sind diese z. B. in chlorhaltiger und chlorwasserstoffhaltiger Atmospha¨re, vergleiche hierzu z. B. die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen fu¨r nichtrostende Sta¨hle). – Umhu¨llung mit geeigneten Baustoffen. Besondere Maßnahmen gegen Korrosion ko¨nnen erforderlich sein z. B. – bei hochfesten Zuggliedern, – in Fugen und Spalten, – an Beru¨hrungsfla¨chen mit anderen Baustoffen, – an Beru¨hrungsfla¨chen mit dem Erdreich und – an Stellen mo¨glicher Kontaktkorrosion. Hinweis: Die Norm DIN 55 928 wurde ersetzt durch die Norm DIN EN ISO 12 944. Die Nichteignung nichtrostender Sta¨hle bei chlorhaltiger Atmospha¨re trifft nur auf einzelne Sorten zu. Der Abschn. 10 von DIN 18 800 Teil 7 verweist auf die aktuellen Regeln fu¨r die verschiedenen Korrosionsschutzmaßnahmen, der Abschnitt 12.2.4 auf die Bewertung der Oberfla¨chen.

DIN 18 800-1

(770) Korrosionsschutzgerechte Konstruktion Die Konstruktion soll so ausgebildet werden, dass Korrosionsscha¨den weitgehend vermieden, fru¨hzeitig erkannt und Erhaltungsmaßnahmen wa¨hrend der Nutzungsdauer einfach durchgefu¨hrt werden ko¨nnen. (771) Unzuga¨ngliche Bauteile Sind Bauteile zur Kontrolle und Wartung nicht mehr zuga¨nglich und kann ihre Korrosion zu unangeku¨ndigtem Versagen mit erheblichen Gefa¨hrdungen oder erheblichen wirtschaftlichen Auswirkungen fu¨hren, mu¨ssen die Maßnahmen gegen Korrosion so getroffen werden, dass keine Instandhaltungsarbeiten wa¨hrend der Nutzungsdauer no¨tig sind. In diesem Fall ist das Korrosionsschutzsystem Bestandteil des Tragsicherheitsnachweises.

Nachweise

89

Anmerkung: Grundregeln zur korrosionsschutzgerechten Gestaltung sind in DIN EN ISO 12 944 -3 enthalten.

Anmerkung 1: Beispiele solcher Bauteile sind Haltekonstruktionen hinterlu¨fteter Fassaden, verkleidete Stahlbauteile, Verankerungen und hnliches. Anmerkung 2: Sichtbares Auftreten von Korrosionsprodukten kann im Allgemeinen als Anku¨ndigung der Mo¨glichkeit eines Versagens gewertet werden. Anmerkung 3: Nach Bauteil und Nutzungsdauer unterschiedliche Maßnahmen gegen Korrosion werden in den entsprechenden Fachnormen oder bauaufsichtlichen Zulassungen geregelt. Es gibt grundsa¨tzlich 2 Mo¨glichkeiten: Entweder es ist kein oder nur ein sehr geringer, fu¨r die Standsicherheit wa¨hrend der Nutzungsdauer des Gebaüdes ungefa¨hrlicher KorrosionsEinfluss zu erwarten. Das ist meist im Innern von Gebaüden der Fall. Dann entfa¨llt die Forderung nach Korrosionsschutz auch bei unzuga¨nglichen Bauteilen. Im anderen Fall sollte bei fla¨chigen Bauteilen stets Verzinkung plus Beschichtung gewa¨hlt werden, wenn nicht gar nichtrostendes Material (nichtrostender Stahl oder Aluminium) und bei Verbindungs- und Verankerungsmitteln nur nichtrostendes Material.


(772) Kontaktkorrosion Zur Vermeidung von Kontaktkorrosion an Beru¨hrungsfla¨chen von Stahlteilen mit Bauteilen aus anderen Metallen ist DIN EN ISO 12 944 -3 zu beachten.

(773) Hochfeste Zugglieder Der Korrosionsschutz aus Verfu¨llung und Beschichtung muss der Konstruktionsart und den Einsatzbedingungen der hochfesten Zugglieder angepasst sein. Bei der konstruktiven Ausbildung von Klemmen, Schellen und Verankerungen sind Schutzmaßnahmen fu¨r die Zugglieder zu beru¨cksichtigen.

Auf diesem Gebiet ist bei Bauingenieuren meist nur unsicheres Wissen vorhanden. Als Faustregel gilt, dass bei stark unterschiedlichen Oberfla¨chen – nur auf sie kommt es hier an – das unedlere Metall auf keinen Fall das mit der kleineren Oberfla¨che sein darf. Kontaktkorrosion kann im u¨brigen nur entstehen, wenn unmittelbarer Kontakt vorhanden ist und wenn Feuchtigkeit Zutritt hat. Nachfolgend wird eine Tabelle wiedergegeben, die fu¨r die meisten vorkommenden Paarungen Auskunft u¨ber Korrosionsgefa¨hrdung gibt [E21]. Tabelle B: Kontaktkorrosion bei Metallpaarungen Hinsichtlich Kontaktkorrosion betrachteter Werkstoff

Magnesiumlegierung Zink

*)

Verha¨ltnis der Oberfla¨che des „betrachteten“ Werkstoffs zur Oberfla¨che des „Paarungswerkstoffes“ S = starke Korrosion des betrachteten Werkstoffs M = ma¨ßige Korrosion des betrachteten Werkstoffs (in sehr feuchter Atmospha¨re) G = geringfu¨gige oder keine Korrosion des betrachteten Werkstoffs **) Der Begriff „nichtrostender Stahl“ umfasst eine Werkstofffamilie mit sehr großen Unterschieden hinsichtlich der Korrosionsempfindlichkeit und der Wirkung auf den Kontaktwerkstoff. So ist es z. B. Stand der Technik, dass die Verwendung von Verbindungsmitteln aus nichtrostendem Stahl mit Unterkonstruktionen aus Aluminium im Fassadenbau (DIN 18 516 Teil 1) ohne Probleme mo¨glich ist, wenn die werkstofflichen Festlegungen der Norm beachtet werden. Daru¨berhinaus sollte sich in solchen Fa¨llen stets eine elektrisch isolierende Schicht in Form einer Unterlegscheibe aus Neoprene unter dem Schraubenkopf befinden, sodass der unmittelbare Kontakt der beiden Werkstoffe sich auf das Gewinde beschra¨nkt.

Paarungswerkstoffe

klein groß klein groß feuerverzinkter klein Stahl groß Aluminiumklein legierung groß Cadmiumklein u¨berzug groß Baustahl klein groß Niedriglegierter klein Stahl groß Stahlguss klein groß klein Chromstahl groß Blei klein groß Zinn klein groß Kupfer klein groß nichtrostender klein Stahl**) groß

Magnesiumlegierung Zink Feuerverzinkter Stahl Aluminiumlegierung Cadmiumu¨berzug Baustahl Niedriglegierter Stahl Stahlguss Chromstahl Blei Zinn Kupfer nichtrostender Stahl **)

1

Fla¨chenverha¨ ltnis*)

90

M G M G M G G M G G G G G G G G G G G G G G G G

S S S MMM G S G G G M G G G G G M G G G G M G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G M G

S M S G M G G G

G G G G G G G G G G G G G G G G

S S S G S G S G S G

G G G G G G G G G G G G

S S S G S G G S G M G

M G G G G G G G G G G G G

S S S G S G S M S G S G G G

S S S G S G M S G S G S G S G

G G M G G G M M G G G M

S S S G S G S S S G S G S G S G M G

G G M G G M

S S S G S G

S S S G S G S S S G S G S G S

S S S G S G S S S G S G S G S

S S G S G S G S G M S S G G G G G G

S M G G M G

DIN 18 800-1

(774) berwachung des Korrosionsschutzes Wird eine besondere berwachung des Korrosionsschutzes wa¨hrend der Nutzungsdauer des Bauwerkes vorgesehen, so sind in den Entwurfsunterlagen die Zeitabsta¨nde und die zu u¨berpru¨fenden Bauteile festzulegen.

Verbindungen

Fu¨r Bru¨ckenbauwerke gibt es mit DIN 1076 eine Norm, die den Erhaltungsaufwand regelt. Verbindlich ist diese Norm allerdings nur fu¨r Bru¨cken des o¨ffentlichen Verkehrs (durch entsprechendes Rundschreiben des Verkehrsministers). Fu¨r andere Bauwerke bleibt es eine Sache der Vereinbarung zwischen den Beteiligten, den Erhaltungsaufwand zu regeln. Das Bauwesen hat hier keine Sonderstellung gegenu¨ber anderen zu wartenden Einrichtungen. Wa¨re es anders, mu¨sste dies bei jedem Bauwerk grundbuchma¨ßig gesichert werden, damit die Festlegungen unabha¨ngig davon sind, wem das Gebaüde zu einem bestimmten Zeitpunkt geho¨rt. Zu diesem Thema gibt es neuere berlegungen, ausgelo¨st durch einen spektakula¨ren Dacheinsturz [E42].

8

Beanspruchungen und Beanspruchbarkeiten der Verbindungen

8.1

Allgemeine Regeln

(801) Die Beanspruchung der Verbindungen eines Querschnittsteiles soll aus den Schnittgro¨ßenanteilen dieses Querschnittsteils bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass in Schraubenverbindungen Abstu¨tzkra¨fte entstehen ko¨nnen und dadurch die Beanspruchungen in der Verbindung beeinflusst werden.

91

23 In doppelsymmetrischen I-fo¨rmigen Biegetra¨- * gern mit Schnittgro¨ßen N, My und Vz du¨rfen die Verbindungen vereinfacht mit folgenden Schnittgro¨ßenanteilen nachgewiesen werden. Nz = N/2 + My/hF (44) Zugflansch: Druckflansch: ND = N/2 – My/hF (45) VSt = Vz (46) Steg: wobei hF der Schwerpunktabstand der Flansche ist. Vorausgesetzt ist, dass in den Flanschen die Beanspruchungen NZ und ND nicht gro¨ßer als die Beanspruchbarkeiten nach Abschn. 7 sind.

Anmerkung 1: Die Regel des ersten Absatzes folgt aus Abschn. 5.2.1, Element 504, zweiter Absatz.

Bild 21. T-Stoß

8.2

Anmerkung 2: Ein Beispiel fu¨r die Beeinflussung der Beanspruchungen einer Verbindung ist der T-Stoß von Zugsta¨ben: Abha¨ngig von den Abmessungen der Schrauben und der Stirnplatte ko¨nnen im Bereich der Stirnplattenkante Abstu¨tzkra¨fte K entstehen. Die Abstu¨tzkra¨fte K und die Zugkraft F stehen mit den Schraubenzugkra¨ften im Gleichgewicht (Bild 21), siehe z.B. [4].

Verbindungen mit Schrauben oder Nieten

8.2.1 Nachweise der Tragsicherheit 8.2.1.1 Allgemeines

(802) Anwendungsbereich Die in Abschn. 8.2.1.2, Elemente 804 bis 805, genannten Tragsicherheitsnachweise gelten fu¨r alle Ausfu¨hrungsformen von Schraubenverbindungen nach Tabelle 6 und fu¨r Nietverbindungen.

Die Regeln gelten nur fu¨r Anschlu¨sse mit kreisrunden Lo¨chern in den Bauteilen. Langlo¨cher sind jedoch auch zula¨ssig, vgl. Element 807 in

92

1


Fu¨r Schraubenverbindungen mit zugbeanspruchten Schrauben darf das Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch nur dann angewendet werden, wenn – keine Fließgelenke im Bereich der Verbindung auftreten oder – im Bereich der Verbindung eine ausreichende Rotationskapazita¨t nachgewiesen werden kann.

DIN 18 800 Teil 7. EC3-1-8 entha¨lt Bemessungsund Abstandsregeln. Eine neue DASt-Richtlinie fu¨r Langlo¨cher liegt seit 22.11.05 als Entwurf vor. Mit der jetzigen Fassung von Element 504 gelten die Abschnitte sinngema¨ß auch fu¨r Schraubverbindungen, in denen keine Schrauben verwendet werden.

(803) Begrenzung der Anzahl von Schrauben und Nieten Bei unmittelbaren Laschen- und StabanAnmerkung: Bei kontinuierlicher Krafteinleischlu¨ssen du¨rfen in Kraftrichtung hintereinantung ist eine obere Begrenzung nicht erforderderliegend ho¨chstens 8 Schrauben oder Niete lich. fu¨r den Nachweis beru¨cksichtigt werden. 8.2.1.2 Abscheren und Lochleibung 28 *

(804) Abscheren Die Grenzabscherkraft ist nach Gl. (47) zu ermitteln. Va,R,d = A · ta,R,d = A · aa · fu,b,k/gM (47)

Die Grenzabscherkra¨fte der Schrauben einer Verbindung du¨rfen innerhalb eines Anschlusses addiert werden.

Dabei ist aa = 0,60 fu¨r Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6 und 8.8 aa = 0,55 fu¨r Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 Als maßgebender Abscherquerschnitt A ist dabei einzusetzen – der Schaftquerschnitt ASch, wenn der glatte Teil des Schaftes in der Scherfuge liegt, oder – der Spannungsquerschnitt ASp, wenn der Gewindeteil des Schaftes in der Scherfuge liegt.

Anmerkung 1: Der Faktor aa resultiert aus dem Verha¨ltnis Abscherfestigkeit zu Zugfestigkeit.

Es ist mit Bedingung (48) nachzuweisen, dass die vorhandene Abscherkraft Va je Scherfuge und je Schraube die Grenzabscherkraft Va,R,d nicht u¨berschreitet. Va J1 (48) Va,R,d

Die Festlegung im vorletzten Absatz betreffend 10.9-Schrauben bedeutet, dass fu¨r solche Schrauben, deren Gewindeteil in die Scherfuge hineinragt, keine gro¨ßere Tragfa¨higkeit als fu¨r 8.8-Schrauben in Anspruch genommen werden kann. Das ist kein Versehen. Die vorliegenden Versuche haben gezeigt, dass in diesem Fall 10.9-Schrauben im Mittel tatsa¨chlich keine gro¨ßere Grenzabscherkraft aufweisen. Nach Element 817 von DIN 18 800 Teil 7 darf das Gewinde in die Scherfuge hineinragen, wenn dies bei der Bemessung beru¨cksichtigt wurde. Das bedeutet allerdings nicht, dass das entsprechende Verbot bei Passschrauben hinfa¨llig wa¨re, siehe hierzu den Beitrag 1B, Stahlbau-Kalender 2006, S. 279.

aa = 0,60 gilt auch fu¨r Bolzen aus Werkstoffen nach Tabelle 4. Liegt bei Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 der Gewindeteil des Schaftes in der Scherfuge, so ist die Grenzabscherkraft um 20 % abzumindern. Es ist dann mit einem Beiwert aa = 0,44 zu rechnen. Bei einschnittigen ungestu¨tzten Verbindungen ist gM = 1,25 anzusetzen. Beim Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch ist Element 808 zu beachten. Bei einschnittigen ungestu¨tzten Verbindungen ist Element 807 zu beachten.

Anmerkung 2: Die Grenzabscherkraft einer zweischnittigen Schraubenverbindung, bei der in einer Scherfuge der Schaft- und in der anderen der Gewindequerschnitt liegt, ergibt sich beispielsweise als Summe der einzelnen Grenzabscherkra¨fte in den beiden Scherfugen.

DIN 18 800-1 29 *

(805) Lochleibung Die Grenzlochleibungskraft ist nach Gl. (49) zu ermitteln; sie gilt fu¨r Blechdicken t j 3 mm.

Vl,R,d = t · dSch · s l,R,d = t · dSch · a1 · fy,k/gM

(49)

Der Wert al ist nach den Gl. (50a) bis (50d) zu berechnen. Dabei darf der Randabstand in Kraftrichtung e1 ho¨chstens mit 3,0 dL und der Lochabstand in Kraftrichtung e ho¨chstens mit 3,5 dL in Rechnung gestellt werden. – Fu¨r e2 j 1,5 dL und e3 j 3,0 dL gilt, wenn der Randabstand in Kraftrichtung maßgebend ist, al = 1,1 e1/dL – 0,30

(50a)

und, wenn der Lochabstand in Kraftrichtung maßgebend ist, al = 1,08 e/dL – 0,77.

(50b)

– Fu¨r e2 = 1,2 dL und e3 = 2,4 dL gilt, wenn der Randabstand in Kraftrichtung maßgebend ist, al = 0,73 e1/dL – 0,20

(50c)

und, wenn der Lochabstand in Kraftrichtung maßgebend ist, al = 0,72 e/dL – 0,51.

(50d)

Die Bezeichnungen fu¨r die Loch- und Randabsta¨nde sind Bild 22 zu entnehmen.

Verbindungen

93

Fu¨r Zwischenwerte von e2 und e3 darf geradlinig interpoliert werden. Die Grenzlochleibungskra¨fte der Schrauben einer Verbindung du¨rfen innerhalb eines Anschlusses addiert werden, wenn die einzelnen Schraubenkra¨fte beim Nachweis auf Abscheren beru¨cksichtigt werden. Sofern beim Tragsicherheitsnachweis des Nettoquerschnittes die Grenznormalspannung sR,d des Bauteilwerkstoffes nach Gl. (31) nicht erreicht wird, darf bei GV- und GVP-Verbindungen eine erho¨hte Grenzlochleibungskraft Vl,R,d eingesetzt werden: (al + 0,5) t p dSch p fy,k =gM Vl,R,d = min (51) 3,0 t p dSch p fy,k =gM

Anmerkung: Fu¨r die von einer Schraube auf Lochleibung und Abscheren zu u¨bertragenden Kra¨fte sind selbstversta¨ndlich die Gleichgewichtsbedingungen einzuhalten. Daraus folgt: Fu¨r jede einzelne Schraube sind – die Summe der Grenzabscherkra¨fte Va,R,d, die Summe der fu¨r die maßgebenden Rand- und Lochabsta¨nde fu¨r eine Kraftrichtung ermittelten Grenzlochleibungskra¨fte Vl,R,d und – die entsprechende Summe fu¨r die entgegengesetzte Kraftrichtung zu berechnen. Der Kleinstwert ist die Beanspruchbarkeit der betrachteten Schraube. Die Beanspruchbarkeit der Verbindung ist die Summe der Beanspruchbarkeiten der einzelnen Schrauben. Fu¨r die Schraube a) nach Bild 22 z. B. sind die Summe der Grenzabscherkra¨fte fu¨r die beiden Scherfugen, die Summe der Grenzlochleibungskra¨fte fu¨r die beiden Außenlaschen (1) mit dem Randabstand e1 sowie die Grenzlochleibungskraft fu¨r die Innenlasche (2) mit dem Lochabstand e zu berechnen. Der kleinste Wert der drei berechneten Gro¨ßen ist die Beanspruchbarkeit der Schraube a). Im Allgemeinen ergeben sich nicht fu¨r alle Schrauben einer Verbindung dieselben Werte fu¨r die maßgebenden Grenzkra¨fte. Dies ist gleichbedeutend mit einer ungleichma¨ßigen Aufteilung der Scherkraft der Verbindung (Beanspruchung der Verbindung) auf die einzelnen Schrauben. Mit der Annahme gleichma¨ßiger Aufteilung liegt man jedoch beim Nachweis immer auf der „sicheren Seite“.

Bild 22. Randabsta¨nde e1 und e2 und Lochabsta¨nde e und e3

Mit diesem Element wurde der Lochleibungsnachweis den aktuellen Erkenntnissen angepasst und damit gegenu¨ber der Vorga¨ngernorm wesentlich vera¨ndert. Es gibt z. B. keine Ab-

94

1


Es ist mit Bedingung (52) nachzuweisen, dass die vorhandene Lochleibungskraft Vl einer Schraube an einer Lochwandung die Grenzlochleibungskraft Vl,R,d nicht u¨berschreitet. Vl J1 Vl,R,d

(52)

(806) Senkschrauben und -niete Bei der Berechnung der Grenzlochleibungskraft fu¨r Bauteile, die mit Senkschrauben oder -nieten verbunden sind, ist auf der Seite des Senkkopfes anstelle der Querschnittsteildicke der gro¨ßere der beiden folgenden Werte einzusetzen: 0,8 t oder ts (Bild 23).

ha¨ngigkeit mehr von der Festigkeitsklasse der Schrauben. In Abweichung zum Eurocode [E17], [E36] wird die Grenzlochleibungskraft nicht von der Zugfestigkeit, sondern von der Streckgrenze der angeschlossenen Bauteile abha¨ngig gemacht, was prinzipiell falsch ist, weil das Versagen letztlich ein Zerreißen des Materials ist. Wenngleich fu¨r die Sta¨hle, fu¨r die diese Norm unmittelbar gilt, dieser Unterschied belanglos ist – „unter dem Strich“ kommt in diesem Fall etwa der gleiche Wert heraus – so ergeben sich Probleme, wenn die gleichen Formeln auf andere Materialien u¨bertragen werden sollen.

Anmerkung: Bei Senkschrauben- und Senknietverbindungen treten infolge der Verdrehung des Senkkopfes gro¨ßere gegenseitige Verschiebungen der Bauteile auf als bei Verbindungen mit Schrauben, Bolzen oder Nieten. Nach DIN 18 800 -7, Element 524 mu¨ssen Garnituren mit Senkschrauben bei planma¨ßiger Vorspannung einer Verfahrenspru¨fung unterzogen werden.

Bild 23. Verbindung mit Senkschraube oder -niet

(807) Einschnittige ungestu¨tzte Verbindungen Bei einschnittigen ungestu¨tzten Verbindungen mit nur einer Schraube in Kraftrichtung muss anstelle von Bedingung (52) Bedingung (53) erfu¨llt sein.

Vl/Vl,R,d J 1/1,2

Anmerkung: Die Gu¨ltigkeit des Nachweises der Verbindung fu¨r kleinere als die angegebenen Randabsta¨nde e1 und e2 ist nicht belegt.

(53)

Fu¨r die Randabsta¨nde gilt:

e1 j 2,0 dL und e2 j 1,5 dL

Bild 24. Tragverhalten einschnittiger ungestu¨tzter Schraubenverbindungen

(808) Zusa¨tzliche Bedingung fu¨r das Berechnungsverfahren Plastisch-Plastisch Wenn Anmerkung: Durch Bedingung (54) wird abge– die Schnittgro¨ßen nach dem Nachweisverfahsichert, dass in den genannten Verbindungen ren Plastisch-Plastisch berechnet und plastische Verformungen durch Ovalisierung – Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 oder der Schraubenlo¨cher und nicht durch Scher10.9 in SL-Verbindungen mit mehr als 1 mm versatz der Schrauben entstehen, planma¨ßiges Lochspiel verwendet werden und Tragen aller Schrauben erreicht wird und aus– die Beanspruchbarkeit der Verbindung kleireichende Duktilita¨t der Gesamtverbindung vorner ist als die der anzuschließenden Querhanden ist. schnitte und Zum Lochspiel siehe Hinweis zu Element 511.

DIN 18 800-1

– der Ausnutzungsgrad auf Abscheren Va /Va,R,d > 0,5 ist, muss fu¨r alle Schrauben der Verbindung Bedingung (54) erfu¨llt sein: Vl/Vl,R,d j Va /Va,R,d (54)

Verbindungen

95

Fu¨r Schraubenverbindungen mit zugbeanspruchten Schrauben gilt, dass das Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch nur dann angewendet werden darf, wenn – keine Fließgelenke im Bereich der Verbindungen auftreten oder – wenn im Bereich der Verbindungen eine ausreichende Rotationskapazita¨t nachgewiesen werden kann.

8.2.1.3 Zug

(809) Die Grenzzugkraft von Gewindeteilen mit Gewindedurchmessern bis maximal M100 ist unter Beru¨cksichtigung der nach Element (504) erforderlichen Einschraubtiefe nach Gleichung (55) zu ermitteln. ASch p s 1,R,d a) NR,d = min (55) ASp p s 2,R,d b)

Hierin bedeutet: s 1,R,d = fy,b,k/(1,1 gM)

(56a)

Anmerkung 1: Die in der Schraube vorhandene * 30 Zugkraft ist z. B. die anteilig auf die Schraube entfallende Zugkraft, gegebenenfalls erho¨ht durch die Abstu¨tzkraft K nach Bild 21. Anmerkung 2: Ist eine auf Zug beanspruchte Schraube Teil einer vorgespannten Verbindung, so ist beim Nachweis auf Zug die anteilige Vorspannkraft bei der Ermittlung von N nicht zu beru¨cksichtigen.

(56b)

Bei Schrauben, deren Kopfform so stark von denen der Sechskantschrauben nach Element (507) abweicht, dass die Beanspruchung nicht mehr drehsymmetrisch ist (z. B. Hammerschrauben, Steinschrauben), muss die Beanspruchbarkeit des Schraubenkopfes gesondert nachgewiesen werden. Bisweilen wird auch das Grenzbiegemoment beno¨tigt: MR,d z 0,36 · r · NR,d. Fu¨r Hammerschrauben gibt es eine mit Unterstu¨tzung des DASt erstellte Richtlinie, die im Stahlbau-Kalender 2004 auszugsweise wiedergegeben wurde (siehe dort Seite 108).

Fu¨r Gewindeteile, bei denen der gewindefreie, zugbeanspruchte Bereich nicht la¨nger ist als 0,5 dSch, ist in Gleichung (55) anstelle des Schaftquerschnittes ASch der Spannungsquerschnitt ASp einzusetzen, sofern dieser kleiner ist. Das gleiche gilt fu¨r Gewindeteile, wenn die beim Fließen auftretenden Verformungen nicht zula¨ssig sind. Es ist mit Bedingung (57) nachzuweisen, dass die in der Schraube vorhandene Zugkraft N die Grenzzugkraft NR,d nicht u¨berschreitet.

Vorsicht ist geboten bei der Bemessung zugbeanspruchter Bauteile mit Innengewinden, die z. B. als Zugstangenstoß verwendet werden sollen (Muffen), wenn diese zu „ausgehungert“ sind. Der Muffenquerschnitt muss, um eine ausreichende Duktilita¨t der Verbindung sicherzustellen, einen um mindestens 10 % gro¨ßeren Querschnitt haben als die angeschlossenen Zugsta¨be, wenn es sich um die gleichen Werkstoffe handelt, bei unterschiedlichen Werkstoffen ist im Verha¨ltnis der Zugfestigkeiten umzurechnen. Bei genormten Spannschlo¨ssern (DIN 1478, DIN 1480) ist diese Bedingung fu¨r die Muffen bereits erfu¨llt, d. h. fu¨r diese ist lediglich sicherzustellen, dass die Anschweißenden keine gro¨ßere Festigkeit haben als die Muffen. Hier und an anderen Stellen taucht bisweilen die Frage auf, wo die Gu¨ltigkeitsgrenzen fu¨r die normativen – somit stets empirischen – Festlegungen fu¨r Verbindungen und Verbindungsmittel liegen.

s 2,R,d = fu,b,k/(1,25 gM)

N J1 NR,d

(57)

96

1


Die Frage betrifft – die Gewindeart und – den Durchmesser von Verbindungsmitteln. Dazu einige Hinweise: In beiden Fa¨llen gilt, dass sich die Festlegungen auf die Verwendung solcher Verbindungsmittel beziehen, deren Normen im Abschnitt 4.2.1 genannt sind, bzw. in deren Folgenormen. Diese technischen Regeln sind auch in der Bauregelliste A genannt. Nach den Festlegungen dieser Liste wird der geregelte Bereich erst bei wesentlichen Abweichungen verlassen. Also ist stets vom Verwender eigenverantwortlich zu pru¨fen, ob es sich um eine solche handelt. Die Abweichung im Gewinde ist dann nicht als eine wesentliche Abweichung anzusehen, wenn es sich weiterhin um ein genormtes und in seiner Art vergleichbares Gewinde – z. B. um das in den USA verbreitete Withworth-Gewinde oder um ein metrisches Feingewinde – handelt. Wird ein Durchmesser verwendet, der um ein Mehrfaches gro¨ßer als 39 mm ist, so sind bei reiner Zugbeanspruchung und sicherer zentrischer Lasteinleitung im Bereich des Gewindes keine Probleme zu erwarten. Dagegen kann es bei der Herstellung schwieriger sein, eine u¨ber den Querschnitt gleichma¨ßig verteilte Festigkeit zu erreichen. Bei Scherbeanspruchung sind die Verha¨ltnisse weniger klar. Dort gibt es jedoch auch weniger Probleme bei der Einhaltung der normenma¨ßig vorgegebenen Dimensionen. Fu¨r dicke Schrauben (bis M 64) gibt es eine neue DASt-Richtlinie (Nr. 021). 8.2.1.4 Zug und Abscheren 31 *

(810) Fu¨r Beanspruchung von Schrauben auf Zug und Abscheren in gestu¨tzten Verbindungen ist der Tragsicherheitsnachweis nach Abschn. 8.2.1.3, Element 809 und zusa¨tzlich nach Bedingung (58) zu fu¨hren, wobei in Bedingung (58) fu¨r NR,d derjenige Querschnitt zugrunde zu legen ist, der in der Scherfuge liegt. N 2 Va 2 + J1 (58) NR,d Va,R,d

Auf den Interaktionsnachweis darf verzichtet werden, wenn N/NR,d oder Va/Va,R,d kleiner als 0,25 ist. In der Norm fehlt die Definition „gestu¨tzte Verbindung“. Gemeint sind damit Verbindungen, die sich bei Erreichung des Grenzzustands nicht verdrehen ko¨nnen, vgl. hierzu Bild 24 der Norm. Nach [E5] ist der bergang von gestu¨tzten zu ungestu¨tzten Verbindungen „fließend“, was Festlegungen hierzu – auch z. B. Element 807 – fragwu¨rdig macht. Die Gl. (58) setzt jedenfalls voraus, dass in der Verbindung so viel Stu¨tzung vorhanden ist, dass im Grenzzustand keine zusa¨tzliche, in den Schrauben Zug erzeugende Kraftkomponente infolge der Verdrehung der Verbindung erzeugt wird. Werden in ungestu¨tzten Verbindungen Schrauben planma¨ßig auf Zug und Abscheren beansprucht, so handelt es sich um Verbindungen außerhalb dieser Norm.

DIN 18 800-1

Verbindungen

97

8.2.1.5 Betriebsfestigkeit

(811) Fu¨r den Betriebsfestigkeitsnachweis zugbeanspruchter Schrauben gilt Abschn. 7.5.1, Element 741, wobei in den Bedingungen (25) und (26) fu¨r Ds die Spannungsschwingbreite im Spannungsquerschnitt einzusetzen ist. Fu¨r Schrauben, die auf Abscheren beansprucht werden, gilt Abschn. 7.5.1, Element 741, jedoch sind hier an die Stelle der Bedingungen (25) und (26) die Bedingungen (59a) und (59b) zu setzen. Dta J 46 N/mm2 (59a)

n J 108 (46/Dta)5 (59b) Dabei ist Dta = max ta – min ta in N/mm2 Scherspannungs-Schwingbreite im Schaftquerschnitt; 2 46 N/mm Dauerfestigkeit bei 108 Spannungsspielen; n Anzahl der Spannungsspiele. Bei schwingender Beanspruchung auf Abscheren darf das Gewinde nicht in die zu verbindenden Teile hineinreichen.

Anmerkung 1: Die Spannungsschwingbreite Ds in den Bedingungen (25) und (26) bezieht sich bei planma¨ßig vorgespannten, zugbeanspruchten Schrauben auf die Schwingbreite der Schraubenkraft und nicht auf die der anteiligen Anschlusskraft. Anmerkung 2: Die Bedingung (25) ist wegen des sehr geringen Wertes Ds fu¨r nichtplanma¨ßig vorgespannte Schrauben im Allgemeinen nicht erfu¨llbar. Bei der Scherspannungsschwingbreite handelt es sich um den gesamten mo¨glichen „Ausschlag“. Wenn die Scherspannung ausschließlich aus nicht sta¨ndiger Einwirkung herru¨hrt, die in beiden bzw. allen Richtungen in gleicher Gro¨ße auftreten kann, so ist die Schwingbreite folglich gleich der doppelten maximalen vorhandenen Scherspannung. Grundsa¨tzlich gilt, dass fu¨r betriebsbeanspruchte Verbindungen bei Scherbeanspruchung Passschrauben und bei Zugbeanspruchung hochfeste Schrauben, die vorgespannt sind, verwendet werden. Ob die Verbindung als „betriebsbeansprucht“ gilt, ergibt sich aus Bedingung (25) und (26) im Element 741. Fu¨r deren Anwendung muss die vorhandene Zugkraft in der Schraube ermittelt werden, was im konkreten Fall schwierig sein kann. Fu¨r Flanschverbindungen siehe hierzu [E35].

8.2.2 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit (812) Fu¨r gleitfeste planma¨ßig vorgespannte Verbindungen (GV, GVP) ist mit Bedingung (60) nachzuweisen, dass die im Gebrauchstauglichkeitsnachweis auf eine Schraube in einer Scherfuge entfallende Kraft Vg die Grenzgleitkraft Vg,R,d nach Gl. (61) nicht u¨berschreitet.

27 Bei 8.8-Schrauben ragt das Gewinde stets * in das Bauteil hinein, deshalb sollten fu¨r GV- * 32 Verbindungen stets 10.9-Schrauben verwendet werden, vgl. Tabelle 1 in DIN 18 800 Teil 7. Vgl. hierzu auch den Kommentar im Beitrag 1B, Stahlbau-Kalender 2006.

Vg J1 Vg,R,d

(60)

Es du¨rfen Reibungszahlen m > 0,5 verwendet werden, wenn sie belegt werden.

Vg,R,d = m · Fv (1 – N/Fv)/(1,15 gM)

(61)

Vgl. hierzu DIN 18 800 Teil 7, Element 826.

98

1


Dabei ist m die Reibungszahl nach Vorbehandlung der Reibfla¨chen nach DIN 18 800 -7:2002- 09; Fv die Vorspannkraft nach DIN 18 800 -7: 2008-11; N die anteilig auf die Schraube entfallende Zugkraft fu¨r den Gebrauchstauglichkeitsnachweis. gM = 1,0

Anmerkung 1: Fu¨r nicht zugbeanspruchte Schrauben folgt: Vg,R,d = m · Fv/(1,15 gM) Anmerkung 2: Zugkra¨fte in vorgespannten Verbindungen reduzieren die Klemmkraft zwischen den Beru¨hrungsfla¨chen, so dass die Gleitlasten ebenfalls reduziert werden. Anmerkung 3: Der Faktor 1,15 ist ein Korrekturfaktor. Die Zugbeanspruchung aus aüßerer Belastung wird rechnerisch ausschließlich den Schrauben zugewiesen, das heißt, der tatsa¨ chlich eintretende Abbau der Klemmkraft in den Beru¨hrungsfla¨chen der zu verbindenden Bauteile sowie die Vergro¨ßerung der Pressung in den Auflagefla¨chen von Schraubenkopf und Mutter werden nicht beru¨cksichtigt. Aus der Bezeichnung dieses Elements geht schon indirekt hervor, dass mit der Inanspruchnahme der Reibung bei vorgespannten Verbindungen kein Tragfa¨higkeitsgewinn verbunden ist. Im Stahlbau gibt es im u¨brigen keine Festlegung u¨ber die Ho¨he des Klemmpakets. Die Festlegungen u¨ber die Ho¨he der Vorspannung sind so erfolgt, dass kein die Wirksamkeit dieser Verbindungen beeintra¨chtigender Abfall der Vorspannung durch Relaxation zu befu¨rchten ist.

8.2.3 Verformungen (813) muss nach Abschn. 7.4, Element 733, der Schlupf von Schraubenverbindungen bei der Tragwerksverformung beru¨cksichtigt werden, ist er mit dem 1,0fachen Nennlochspiel Dd nach Tabelle 6 anzusetzen. Dabei ist von deckungsgleichen Lo¨chern auszugehen.

Eine Alternative zu Passschrauben ist die sogen. Injektionsschraube, bei deren Anwendung kein Schlupf auftritt und folglich auch nicht beru¨cksichtigt werden muss. Solange sich deren Verwendung auf den Bereich der Gebrauchstauglichkeit beschra¨nkt, solange also keine Tragfa¨higkeitserho¨hung durch die Injektion in Anspruch genommen werden soll, ist deren Einsatz ohne allgemeine bauaufsichtliche Zulassung unbedenklich. Die Anweisung in Element 813 ist unpra¨zise, weil in der zu Element 506 geho¨renden Tabelle 6 fu¨r D d kein fester Wert, sondern Extremalwerte angegeben sind. Gemeint ist hier der obere Wert in den Zeilen 1 und 2.

DIN 18 800-1 33 *

8.3

Verbindungen

99

Augensta¨be und Bolzen

(814) Grenzabmessungen Falls fu¨r Bolzen mit einem Lochspiel

Dd J 0,1 dL,

ho¨chstens jedoch 3 mm, auf einen genaueren Tragsicherheitsnachweis verzichtet wird, mu¨ssen die Grenzabmessungen (Mindestwerte) der Augensta¨be nach Form A oder Form B eingehalten werden. Form A nach Bild 25: grenz a = grenz c =

F 2 + dL 2 t p fy,k =gM 3 F 2 t p fy,k =gM

+

Form B nach Bild 26: sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi F grenz t = 0,7 fy,k =gM grenz dL = 2,5 grenz t

1 dL 3

(62) (63)

Bild 25. Augenstababmessungen Form A

(64) (65)

Bild 26. Augenstababmessungen Form B

(815) Grenzscherkraft Der Nachweis auf Abscheren ist nach Abschn. 8.2.1.2, Element 804, zu fu¨hren.

Im Abschnitt 8.3 fehlt die Angabe u¨ber den Bolzenwerkstoff, in Tabelle 4 im Element 411 sind nur Kopf- und Gewindebolzen genannt. Das Element 804 bezieht sich formal nur auf Schraubenwerkstoffe und Nietwerkstoffe. Diese Lu¨cke ist wie folgt zu schließen: Als charakteristische Zugfestigkeit ist in Gl. (47) der entsprechende Wert aus Tabelle 4 Spalte 3 zu nehmen. Da sa¨mtliche dort vorkommenden Werte weit unter der Zugfestigkeit einer 10.9-Schraube liegen, ist als Vorfaktor stets 0,6 zu nehmen. Wird dagegen Schraubenmaterial fu¨r die Fertigung eines Bolzens verwendet, so gilt Tabelle 2.

100

1


(816) Grenzlochleibungskraft Falls auf eine genauere Berechnung verzichtet wird, ist der Nachweis mit Bedingung (52) zu fu¨hren. Fu¨r Bolzen mit einem Lochspiel Dd J 0,1 dL, ho¨chstens jedoch 3 mm, ist dabei die Grenzlochleibungskraft wie folgt zu ermitteln:

Vl,R,d = t · dSch · 1,5 fy,k/gM

(66)

(817) Grenzbiegemoment Fu¨r Bolzen mit einem Lochspiel Dd J 0,1 dL, ho¨chstens jedoch 3 mm, ist das Grenzbiegemoment wie folgt zu ermitteln:

MR,d = WSch ·

fy,b,k 1,25 p gM

Zu Element 816 und 817: Die gegenu¨ber Schraubenverbindungen geringeren Grenzschnittkra¨fte in den Gl. (66) und (67) sind in [E5] damit begru¨ndet, dass die Augensta¨be mit den Bolzen ein Gelenk bilden und dieses Gelenk als solches – also als Nullstelle fu¨r Biegemomente – im statischen System angenommen wird. Das muss bis zum angenommenen Grenzzustand erhalten bleiben, weil andernfalls imperfektionsempfindliche Teile in der Na¨he des Gelenkes – beispielsweise Gewindeteile von Stabankern – in diesem Grenzzustand Beanspruchungen erhalten, fu¨r die sie nicht bemessen wurden. Ist diese Sorge unbegru¨ndet, so kann dies ein Anlass fu¨r eine „genauere Berechnung“ sein. Bei Element 816 verbleibt nach [E5] die Notwendigkeit, die fehlende seitliche Stu¨tzung zu beru¨cksichtigen, etwa mit Gl. (53). Das Grenzbiegemoment (Element 817) ergibt sich dann wie fu¨r andere Bauteile mit kreisfo¨rmigem Querschnitt.

Anmerkung: Ein auf der sicheren Seite liegendes Beispiel fu¨r die Ermittlung des Biegemomentes in einem Bolzen ist in Bild 27 dargestellt.

(67)

Dabei ist WSch = Widerstandsmoment des Bolzenschaftes. Falls auf eine genauere Berechnung verzichtet wird, ist mit Bedingung (68) nachzuweisen, dass das vorhandene Biegemoment M das Grenzbiegemoment MR,d nicht u¨berschreitet. M J1 MR,d

(68)

Bild 27. Ermittlung des Biegemomentes in einem Bolzen

DIN 18 800-1

(818) Biegung und Abscheren Es ist nachzuweisen, dass in den maßgebenden Schnitten Bedingung (69) eingehalten ist. M 2 Va 2 + J1 (69) MR,d Va,R,d

8.4

Verbindungen

101

Auf den Interaktionsnachweis darf verzichtet werden, wenn M/MR,d oder Va/Va,R,d kleiner als 0,25 ist.

Verbindungen mit Schweißna¨hten

8.4.1 Verbindungen mit Lichtbogenschweißen 8.4.1.1 Maße und Querschnittswerte 37 *

(819) Rechnerische Schweißnahtdicke a Die rechnerische Schweißnahtdicke a fu¨r verschiedene Nahtarten ist Tabelle 19 zu entnehmen. Andere als die dort aufgefu¨hrten Nahtarten sind sinngema¨ß einzuordnen.

(820) Rechnerische Schweißnahtla¨nge l Die rechnerische Schweißnahtla¨nge l einer Naht ist ihre geometrische La¨nge. Fu¨r Kehlna¨hte ist sie die La¨nge der Wurzellinie. Kehlna¨hte du¨rfen beim Nachweis nur beru¨cksichtigt werden, wenn l j 6,0 a , mindestens jedoch 30 mm, ist.

Zu Abschnitt 8.4: In dieser Norm sind nur die fu¨r den Tragsicherheitsnachweis relevanten Regelungen fu¨r Schweißkonstruktionen zu finden. DIN 18 800 Teil 7 regelt u. a. die Werkstoffe, die Ausfu¨hrung und die Herstellerqualifikation fu¨r diesen Bereich.

Anmerkung: Gro¨ßte Nahtla¨nge s. Element 823.

(821) Rechnerische Schweißnahtfla¨che Aw Die rechnerische Schweißnahtfla¨che Aw ist

Aw = Sa · l

(70)

Beim Nachweis sind nur die Fla¨chen derjenigen Schweißna¨hte anzusetzen, die aufgrund ihrer Lage vorzugsweise imstande sind, die vorhandenen Schnittgro¨ßen in der Verbindung zu u¨bertragen. (822) Rechnerische Schweißnahtlage Fu¨r Kehlna¨hte ist die Schweißnahtfla¨che konzentriert in der Wurzellinie anzunehmen. (823) Unmittelbarer Stabanschluss In unmittelbaren Laschen- und Stabanschlu¨ssen darf als rechnerische Schweißnahtla¨nge l der einzelnen Flankenkehlna¨hte maximal 150 a angesetzt werden. In unmittelbaren Laschen- und Stabanschlu¨ssen mit Bauteilen aus den Stahlsorten S420, S450 und S460 darf fu¨r die rechnerische Schweißnahtla¨nge maximal 100 a angesetzt werden.

Wenn die rechnerische Schweißnahtla¨nge nach Tabelle 20 bestimmt wird, du¨rfen die Momente aus den Außermittigkeiten des Schweißnahtschwerpunktes zur Stabachse unberu¨cksichtigt bleiben. Das gilt auch dann, wenn andere als Winkelprofile angeschlossen werden.

Anmerkung 1: Mindestnahtla¨nge siehe Element 820. Anmerkung 2: Bei kontinuierlicher Krafteinleitung u¨ber die Schweißnaht ist eine obere Begrenzung nicht erforderlich.

102 37 *

1


Tabelle 19. Rechnerische Schweißnahtdicken a

in Zeile 5 sinngema¨ß wie in Zeile 7

(vgl. hierzu auch Hofmann, H.-G.: Die versenkte Kehlnaht, Der Stahlbau 1/1985 S. 14–16 Verlag Ernst & Sohn, Berlin)

Fußnoten siehe na¨chste Seite

DIN 18 800-1

Verbindungen

103

Tabelle 19. (Fortsetzung)

*)

*)

Dieser Abschnitt der alten Norm wurde in der neuen Ausgabe von DIN 18 800 Teil 7 durch Verweis auf spezielle Normen wie z. B. bzgl. der Bewertungsgruppen auf DIN EN 25 817 im Element 402 i) und in den Elementen 1202 – 1213 ersetzt. Die Fußnote 1) ist damit hinfa¨llig. (824) Mittelbarer Anschluss Bei zusammengesetzten Querschnitten ist auch die Schweißverbindung zwischen mittelbar und unmittelbar angeschlossenen Querschnittsteilen nachzuweisen.

Wenn Teile von Querschnitten im Anschlussbereich von Sta¨ben zur Aufnahme von Schnittgro¨ßen nicht erforderlich sind, brauchen deren Anschlu¨sse in der Regel nicht nachgewiesen zu werden.

104

1


Tabelle 20. Rechnerische Schweißnahtla¨ngen Sl bei unmittelbaren Stabanschlu¨ssen

DIN 18 800-1

Verbindungen

105

Anmerkung: Ein Beispiel fu¨r eine Schweißverbindung zwischen dem unmittelbar (Flansch) und dem mittelbar angeschlossenen Querschnittsteil (Steg) ist in Bild 28 dargestellt. Diese Schweißverbindung wird in diesem Fall mittelbarer Anschluss genannt. Als rechnerische Nahtla¨nge des mittelbaren Anschlusses gilt die Nahtla¨nge l vom Beginn des unmittelbaren Anschlusses bis zum Ende des mittelbaren Anschlusses.

Bild 28. Mittelbarer Anschluss bei zusammengesetzten Querschnitten

8.4.1.2 Schweißnahtspannungen 36 *

(825) Nachweis fu¨r Schweißna¨hte nach Tabelle 19 Fu¨r Schweißna¨hte nach Tabelle 19 ist mit BeDie Schweißnahtspannung s k in Richtung der dingung (71) nachzuweisen, dass der VergleichsSchweißnaht braucht nicht beru¨cksichtigt zu wert sw,v der vorhandenen Schweißnahtspanwerden. nungen (z. B. nach Bild 29), die Grenzschweißnahtspannung s w,R,d nicht u¨berschreitet.

s w,v J1 s w,R,d qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi mit s w,v = s 2? + t2? + t2k

(71) (72)

und s w,R,d nach Abschn. 8.4.1.3, Elemente 829 und 830.

Bild 29a. Schweißnahtspannungen in Stumpfna¨hten

Bild 29b. Schweißnahtspannungen in Kehlna¨hten Anmerkung: Zur Definition von a siehe Tabelle 19, Zeilen 10 und 11.

x

106

1


(826) Schweißnahtschubspannungen bei Biegetra¨gern Die Schweißnahtschubspannung tk in La¨ngsAnmerkung: Regelungen fu¨r unterbrochene na¨hten von Biegetra¨gern ist nach Gl. (73) zu Na¨hte zur Verbindung gedru¨ckter Bauteile entberechnen. ha¨lt DIN 18 800 -3.

tk =

V pS Ipa

(73)

Bei unterbrochenen Na¨hten nach Bild 30 ist sie mit dem Faktor (e + l)/l zu erho¨hen. Bild 30. Zur Berechnung von Schweißnahtschubspannungen tk in unterbrochenen La¨ngsna¨hten

(827) Exzentrisch beanspruchte Na¨hte Bei exzentrisch beanspruchten Na¨hten ist die Exzentrizita¨t rechnerisch zu beru¨cksichtigen, wenn die angeschlossenen Teile ungestu¨tzt sind.

36 *

Der Anhang B – siehe Element 747 – bezieht sich zwar nicht ausdru¨cklich auch auf Schweißna¨hte, ist aber dennoch fu¨r Gl. (71)/(74) analog anzuwenden, da es hier um den alten Besitzstand geht, der fru¨her durch DIN 1050 und DIN 4100 gegeben war. Die zula¨ssige Spannung fu¨r solche Schweißna¨hte, fu¨r die nach Tabelle 21 aw = 1 ist, hatte in DIN 4100 den gleichen Wert wie die Bauteilspannung in DIN 1050. Insofern ist die Fußnote zu Tabelle 21 weiterhin zutreffend.

Tabelle 21. aw-Werte fu¨r Grenzschweißnahtspannungen

1

2

Na¨hte nach Tabelle 19

Nahtgu¨te

1

alle Nahtgu¨ten

2

Nahtgu¨te nachgewiesen

Zeile 1–4

a)

Zeile 5–15

alle Nahtgu¨ten

4

5

BeanS235 S275, P275 spruchungs- GS200, GS240, art G17Mn5SQT

6

7

S355, P355 G20Mn5SN, G20Mn5SQT

S420, S450, S460

Druck 1,0a)

1,0a)

1,0a)

1,0a)

0,95

0,85

0,80

0,60

Zug, Schub

Nahtgu¨te nicht nachgewiesen

3 4

3

Druck, Zug, Schub

Diese Na¨hte brauchen im Allgemeinen rechnerisch nicht nachgewiesen zu werden, da der Bauteilwiderstand maßgebend ist.

(828) Nichttragende Schweißna¨hte Na¨hte, die – z. B. wegen erschwerter Zuga¨nglichkeit – nicht einwandfrei ausgefu¨hrt werden ko¨nnen, du¨rfen bei der Berechnung nicht beru¨cksichtigt werden.

DIN 18 800-1 36 *

Verbindungen

107

8.4.1.3 Grenzschweißnahtspannungen

(829) s w,R,d fu¨r alle Na¨hte Die Grenzschweißnahtspannung s w,R,d ist mit fy,k nach Tabelle 1, Zeile 1, 3 oder 5 und aw nach Tabelle 21 mit Gl. (74) zu ermitteln. s w,R,d = aw · fy,k/gM (74)

Fu¨r Schweißna¨hte in Bauteilen mit Erzeugnisdicken u¨ber 40 mm gilt hier jeweils als charakteristischer Wert der Streckgrenze fy,k der Wert fu¨r Erzeugnisdicken bis 40 mm. x

(830) entfa¨llt Gleichung (75) entfa¨llt. 8.4.1.4 Sonderregelungen fu¨r Tragsicherheitsnachweise nach den Verfahren Elastisch-Plastisch und Plastisch-Plastisch

(831) Nicht erlaubte Schweißna¨hte Werden die Schnittgro¨ßen nach dem Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch mit Umlagerung von Momenten nach Abschn. 7.5.3, Element 754, oder dem Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch ermittelt, so du¨rfen die Schweißna¨hte nach Tabelle 19, Zeilen 5, 6, 10, 12 und 15, in Bereichen von Fließgelenken nicht verwendet werden, wenn sie durch Spannungen s^ oder t^ beansprucht werden. Dies gilt auch fu¨r Na¨hte nach Zeile 4, wenn diese Na¨hte nicht pru¨fbar sind, es sei denn, dass durch eine entsprechende berho¨ hung (Kehlnaht) das mo¨gliche Defizit ausgeglichen ist. Bei Bauteilen aus Stahlguss sind in den Beanspruchungszonen H und M nach Tabelle 0 Schweißverbindungen mit nicht durchgeschweißten Na¨hten (siehe Zeilen 5 bis 15 von Tabelle 19) nicht zula¨ssig. (832) Schweißna¨hte mit Nachweis der Nahtgu¨te Werden die Schnittgro¨ßen nach dem Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch mit Umlagerung von Momenten nach Abschn. 7.5.3, Element 754, oder dem Nachweisverfahren Plastisch-Plastisch ermittelt, so darf bei Schweißna¨hten nach Tabelle 19, Zeilen 1 bis 4, der Tragsicherheitsnachweis nach Abschn. 7.5.4, Element 759, entfallen, sofern bei Zugbeanspruchung die Nahtgu¨te nachgewiesen wird.

Anmerkung: Schweißverbindungen in den Beanspruchungszonen H und M sind mit voll durchgeschweißten Na¨hten (vgl. Zeilen 1 bis 4 von Tabelle 19) auszufu¨hren. In der Beanspruchungszone N sind auch nicht durchgeschweißte Na¨hte (vgl. Zeilen 5 bis 15 von Tabelle 19) zula¨ssig.

108

1


(833) Anschluss oder Querstoß von Walztra¨gern mit a¨hnlichen Abmessungen Der Anschluss oder Querstoß eines Walztra¨gers mit I-Querschnitt oder eines I-Tra¨gers mit a¨hnlichen Abmessungen darf ohne weiteren Tragsicherheitsnachweis nach Bild 31 und Tabelle 22 ausgefu¨hrt werden. Fu¨r die Stahlauswahl ist Abschn. 4.1, Element 403, zu beachten

Tabelle 22. Erforderliche Nahtdicken beim Anschluss nach Bild 31

Stahlsorte

Wurzelmaß

S235

a F j 0,5 t F

a S j 0,5 t S

S275, P275

a F j 0,6 t F

a S j 0,6 t S

S355, P355

a F j 0,7 t F

a S j 0,7 t S

S420

a F j 0,8 t F

a S j 0,8 t S

S450

a F j 0,8 t F

a S j 0,8 t S

S460

a F j 0,9 t F

a S j 0,9 t S

mit I-Querschnitt und I-Tra¨gern

Anmerkung 1: Diese Regelung gilt fu¨r alle Nachweisverfahren nach Tabelle 11. Anmerkung 2: Walztra¨ger sind hier warmgewalzte Tra¨ger mit I-Querschnitt nach den Normen der Reihe DIN 1025; I-Tra¨ger mit a¨hnlichen Abmessungen sind geschweißte Tra¨ger, die in ihrer Form und in ihren Abmessungen nur unwesentlich von den Walztra¨gern nach den Normen der Reihe DIN 1025 abweichen. Bei Zugbeanspruchung in Dickenrichtung sind Element 504 und Element 505 in DIN 18 800 Teil 7 zu beachten. Die neue Tabelle 22 in der geplanten A1-nderung sieht fu¨r S 460 eine Mindestnahtdicke von 0,9 tF vor.

Bild 31. Tra¨geranschluss oder -querstoß ohne weiteren Tragsicherheitsnachweis

8.4.2 Andere Schweißverfahren (834) Gasschweißen, Laserstrahlschweißen und Widerstandspunktschweißen Bei Bauteilen mit vorwiegend ruhender Beanspruchung ist die Anwendung des Gasschweißens, Widerstandspunktschweißens sowie fu¨r die Nahtarten 1, 2 und 4 nach Tabelle 19 des Laserstrahlschweißens zula¨ssig. Fu¨r das Gasschweißen gelten die Ausfu¨hrungen nach 8.4.1 sinngema¨ß. Fu¨r das Widerstandspunktschweißen gelten die Regelungen in DASt-Richtlinie 016. Fu¨r das Laserstrahlschweißen mu¨ssen die Schweißna¨hte den Anforderungen der Zeilen 1 und 2 der Tabelle 21 entsprechen und brauchen gema¨ß zugeho¨riger Fußnote rechnerisch nicht nachgewiesen zu werden.

DIN 18 800-1

Verbindungen

109

(835) Bolzenschweißen Fu¨r Kopfbolzen (Bolzentyp SD), Stifte (Bolzentyp UD, und US) und Gewindebolzen (Bolzentyp ID, PD, RD, IS und PS) nach DIN EN ISO 13 918 gelten bei Anwendung der Bolzenschweißprozesse Hubzu¨ndungs-Bolzenschweißen mit Keramikring oder Schutzgas und Kurzzeit-Bolzenschweißen mit Hubzu¨ndung die Grenzspannungen nach den Gleichungen (76) und (77) sowohl fu¨r die Schweißnaht als auch fu¨r den Bolzen.

s b,R,d = fy,b,k/gM

(76)

tb,R,d = 0,7 fy,b,k/gM

(77)

mit ƒy,b,k nach Tabelle 4. Die Bezugsfla¨che ist bei Kopfbolzen der Schaftquerschnitt und bei Gewindebolzen der Spannungsquerschnitt.

8.5

Zusammenwirken verschiedener Verbindungsmittel

(836) Werden verschiedene Verbindungsmittel in einem Anschluss oder Stoß verwendet, ist auf die Vertra¨glichkeit der Forma¨nderungen zu achten. SL- und SLV-Verbindungen du¨rfen nicht mit SLP-, SLVP-, GVP- und Schweißnahtverbindungen zur gemeinsamen Kraftu¨bertragung herangezogen werden.

Gemeinsame Kraftu¨bertragung darf angenommen werden bei – Nieten und Passschrauben oder – GVP-Verbindungen und Schweißna¨hten oder – Schweißna¨hten in einem oder in beiden Gurten und Niete oder Passschrauben in allen u¨brigen Querschnittsteilen bei vorwiegender Beanspruchung durch Biegemomente My. Die Grenzschnittgro¨ßen ergeben sich in diesen Fa¨llen durch Addition der Grenzschnittgro¨ßen der einzelnen Verbindungsmittel. Diese Festlegung geht davon aus, dass bei unterschiedlichem Forma¨nderungsverhalten ein Teil der Verbindungsmittel bereits seine „Bruchgrenze“ erreicht hat, wenn die u¨brigen aktiviert werden. Die Formulierung „Gemeinsame ... darf angenommen werden“ ist, streng genommen, keine Bestimmung, sondern eine „Darf-Regel“. Sie schließt andere Mo¨glichkeiten bei entsprechendem Nachweis nicht aus. Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, dass in Fugen der Abscherwiderstand von Verankerungsteilen beliebiger Art (also ohne Ru¨cksicht darauf, wie sie sich forma¨nderungsma¨ßig verhalten) mit dem Reibwiderstand zusammenwirkend angenommen werden darf, vgl. Element 764.

110

8.6

1


Drucku¨bertragung durch Kontakt

(837) Druckkra¨fte normal zur Kontaktfuge du¨rfen vollsta¨ndig durch Kontakt u¨bertragen werden, wenn seitliches Ausweichen der Bauteile am Kontakstoß ausgeschlossen ist. Die Grenzdruckspannungen in der Kontaktfuge sind gleich denen des Werkstoffes der gestoßenen Bauteile. Beim Nachweis der zu stoßenden Bauteile mu¨ssen Verformungen, Toleranzen und eventuelles Bilden einer klaffenden Fuge beru¨cksichtigt werden. Die ausreichende Sicherung der gegenseitigen Lage der Bauteile ist nachzuweisen. Dabei du¨rfen Reibungskra¨fte nicht beru¨cksichtigt werden. In Querschnittsteilen mit Dicken t von 10 mm bis 30 mm aus den Stahlsorten S235, S275 oder S355, die durch Doppelkehlna¨hte an Stirnplatten angeschlossen sind, genu¨gt fu¨r die Drucku¨bertragung die rechnerische Schweißnahtdicke a w 0,15 t, wenn die als Stegabstand bezeichnete Spaltbreite h zwischen Querschnittsteil und Stirnplatte nicht gro¨ßer als 2,0 mm ist. Sofern in diesem Anschluss des Profils gleichzeitig auch Querkra¨fte zu u¨bertragen sind, muss die bertragung der Druckspannungen und der Schubspannungen unterschiedlichen Querschnittsteilen zugewiesen werden. Die Schweißnahtbemessung fu¨r die Querkraftu¨bertragung ist nach 8.4 vorzunehmen. Fu¨r die zur bertragung der Druckspannungen und die zur bertragung der Schubspannungen aus der Querkraft herangezogenen Kehlna¨hte ist einheitlich der groëre Wert der aus den beiden Nachweisen ermittelten Schweißnahtdicke anzusetzen. Sofern in dem Anschluss des Profils auch Zugspannungen u¨bertragen werden, ist dafu¨r die Schweißnahtbemessung nach 8.4 vorzunehmen.

Anmerkung 1: Verformungen ko¨nnen hierbei Vorverformungen, elastische Verformungen und lokale plastische Verformungen sein. Anmerkung 2: Toleranzen ko¨nnen einen Versatz in der Schwerlinie von Querschnittsteilen bewirken. Anmerkung 3: Hinweise ko¨nnen der Literatur entnommen werden, z. B. [2] und [3]. Probleme entstehen, wenn außer den Druckkra¨ften bei anderen Lastkonstellationen auch Zugkra¨fte u¨bertragen werden mu¨ssen. In [E5] ist ein auf solche Fa¨lle ausgerichteter Bemessungsvorschlag fu¨r Kehlna¨hte enthalten, der sich auf Versuche abstu¨tzt; vgl. Anmerkung zu Element 505.

DIN 18 800-1


111

9

Beanspruchbarkeit hochfester Zugglieder beim Nachweis der Tragsicherheit

9.1

Allgemeines

Zu Abschnitt 9: Hochfeste Zugglieder sind vorgefertigte Bauteile. Sie sind als geregelte Bauprodukte in der Bauregelliste A Teil 1 unter der lfd. Nr. 4.10.3 und Bauregelliste A Teil 2 unter der lfd. Nr. 2.3.2 [E8] aufgefu¨hrt. Der sogenannte bereinstimmungsnachweis ist fu¨r diese Bauteile Z, was bedeutet, dass nur solche Bauteile verwendet werden du¨rfen, die fremdu¨berwacht worden sind. Die versuchsma¨ßig ermittelten Bruchkra¨fte sind in diesem Sinne als Ergebnisse der Erstpru¨fung zu werten und durch laufende berwachung sicherzustellen. Siehe auch den Beitrag „Zugsta¨be und ihre Anschlu¨sse“ von K. Kathage, D. Ruff und Th. Ummenhofer im Stahlbau-Kalender 2005.

(901) Beanspruchbarkeiten von Zuggliedern, Verankerungen, Umlenklagern, Klemmen und Schellen sind durch Versuche zu ermitteln, wenn im folgenden keine anderen Regeln gegeben sind. Die Pru¨fko¨rper mu¨ssen mit der Ausfu¨hrung im Bauwerk u¨bereinstimmen.

9.2

Anmerkung: Auch scheinbar geringe konstruk- * 20 tive Unterschiede ko¨nnen die Beanspruchbarkeit nachhaltig beeinflussen. Vergleiche hierzu auch Anlage 7 im Abschnitt 7.4 dieses Kapitels.

Hochfeste Zugglieder und ihre Verankerungen

9.2.1 Tragsicherheitsnachweise (902) Es ist mit Bedingung (78) nachzuweisen, dass die vorhandene Zugkraft Z die Grenzzugkraft ZR,d nicht u¨berschreitet.

Z J1 ZR,d

(78)

9.2.2 Beanspruchbarkeit von hochfesten Zuggliedern (903) Grenzzugkraft Die Grenzzugkraft hochfester Zugglieder ist mit Gl. (79) zu ermitteln. ZB,k =(1,5 gM ) ZR,d = min (79) ZD,k =(1,0 gM )

Anmerkung: Bei hochfesten Zuggliedern wird im Allgemeinen gegenu¨ber der Bruchkraft ZB,k abgesichert. Bei Seilen kann aber auch die Dehnkraft ZD,k maßgebend werden.

Dabei ist

ZB,k Bruchkraft nach Element 904 oder 905; ZD,k Dehnkraft nach Element 906. (904) Durch Versuch bestimmte Bruchkraft Wird die Bruchkraft von hochfesten Zuggliedern durch Versuche bestimmt (wirkliche Bruchkraft), ist eine ausreichende Zahl von Eignungsoder berwachungsversuchen zwischen den am Bau Beteiligten zu vereinbaren. Die Versuche sind von oder unter Aufsicht einer anerkannten

Anmerkung: Der Versuchswert vers ZB,k wird in * 20 DIN EN 12 385-2 wirkliche Bruchkraft genannt. Bei der Ermittlung der 5 %-Fraktile du¨rfen Vorinformationen zwecks Reduzierung des Versuchsumfanges benutzt werden (vgl. z. B. [9]).

112

1


Pru¨fstelle durchzufu¨hren oder zu u¨berwachen und zu bescheinigen. Die Probestu¨cke mu¨ssen derjenigen Lieferung entnommen werden, die fu¨r das Bauwerk, fu¨r das der Nachweis erbracht wird, bestimmt ist. Sie mu¨ssen mindestens an einem Ende mit der fu¨r das Bauwerk vorgesehenen Verankerung und Lagerung versehen sein. Bei Eignungsversuchen ist als charakteristischer Wert der wirklichen Bruchkraft vers ZB,k die 5 %-Fraktile der Versuchswerte zu verwenden. Bei berwachungsversuchen muss mindestens die durch Rechnung ermittelte Bruchkraft nach Element 905 erreicht werden. 50 *

(905) Durch Rechnung ermittelte Bruchkraft Die Bruchkraft darf nach Gleichung (80) ermittelt werden.

cal ZB,k = ke Fmin

(80)

Dabei ist ke der Verlustfaktor nach Tabelle 24; Fmin die Mindestbruchkraft nach DIN EN 12 385-1.

x

Tabelle 23. Verseilfaktoren ks

Anmerkung 1: Typische Werte fu¨r die Mindestbruchkraft von vollverschlossenen Spiralseilen und Spirallitzenseilen werden als Anhaltswerte in DIN EN 12 385-10 angegeben. Als Alternative besteht die Mo¨glichkeit, solche Anhaltswerte mit Fmin w Am · fu,k · ks mit Am nach Gleichung (81), fu,k nach Element 425 und kS nach Tabelle 23 zu ermitteln. Dies kann nur zu einer Abscha¨tzung dienen und ersetzt nicht den Nachweis der Mindestbruchkraft Fmin nach DIN EN 12 385-1.

1

2

Art des hochfesten Zuggliedes nach Element 523

Verseilfaktor k S

3

4

Anzahl der um den Kerndraht angeordneten Drahtlagen 1

2

j3

0,88

0,87

1

Offene Spiralseile

0,90

2

Vollverschlossene Spiralseile

–

3

Rundlitzenseile mit Stahleinlage

4

0,95

Ho¨chstseildurch- Anzahl der messer in mm Außenlitzen

Drahtanzahl je Außenlitze

7

6

6 bis 8

0,84

8

8

6 bis 8

0,78

17

6

15 bis 26

0,80

19

8

15 bis 26

0,75

23

6

27 bis 49

0,77

30

8

27 bis 49

0,73

25

6

50 bis 75

0,72

32

8

50 bis 75

0,70

Zugglieder aus Spannsta¨hlen

1,0

DIN 18 800-1 x

Tabelle 24. Verlustfaktor ke

1

2

3

Art der Verankerung nach Norm Verlustfaktor ke 1 Verguss mit Metall oder Kunstharz

DIN EN 13 411-4

1,00

2

Pressklemmen

DIN EN 13 411-3

0,90

3

Drahtseilklemmen mit U-fo¨rmigem Klemmbu¨gel

DIN EN 13 411-5

0,80


113

Anmerkung 2: Der metallische Querschnitt Am ist die Summe der Querschnitte aller Dra¨hte bzw. Spanndra¨hte oder Spannsta¨be. d2 p (81) 4 Hierin ist d der Nenndurchmesser des umschreibenden Kreises und der Fu¨llfaktor f das Verha¨ltnis des metallischen Querschnittes zum Fla¨cheninhalt des umschreibenden Kreises, siehe Tabelle 10.

Am = f

Anmerkung 3: Der charakteristische Wert der Zugfestigkeit der Dra¨hte wird in den einschla¨gigen Seilnormen auch als Nennfestigkeit bezeichnet. Anmerkung 4: Der Verseilfaktor kS beru¨cksichtigt den Einfluss des Verseilens auf die Bruchkraft ohne den Einfluss der Verankerung. Anmerkung 5: Der Verlustfaktor ke beru¨cksichtigt den Einfluss der Verankerung auf die Bruchkraft.

(906) Dehnkraft von Seilen Die Dehnkraft (0,2%-Dehngrenze) von Seilen ist durch Versuche unter Beachtung der Belastungsgeschichte und des eventuellen Vorreckens zu bestimmen. Als charakteristischer Wert vers ZD,k der Dehnkraft ist die 5%-Fraktile der Versuchswerte vers ZD zu verwenden. Abschn. 4.3.5, Element 426, ist zu beachten.

Anmerkung: Die Dehnkraft ist kein Maß fu¨r die * 20 Sicherheit des Seiles selbst. Die Forderung ausreichender Sicherheit gegen die 0,2%-Dehngrenze bedeutet lediglich, dass sich das Seil auch unter – kurzzeitig wirkend gedachter – Bemessungswerte der Einwirkungen elastisch verha¨lt und sich somit keine Lastumlagerung auf andere Bauteile ergibt. Bei vollverschlossenen Spiralseilen ist die Dehnkraft j 0,66 · Bruchkraft und deshalb fu¨r den Nachweis nicht maßgebend.

9.2.3 Beanspruchbarkeit von Verankerungsko¨pfen (907) Allgemeines Die Beanspruchbarkeit von Verankerungsko¨ pfen ist durch Versuch oder Berechnung zu bestimmen.

114

1


(908) Berechnung der Grenzfließkraft Bei der Berechnung der Grenzfließkraft sind Verankerungsko¨pfe als dickwandige Rohre mit Innendruck anzunehmen. Es ist mit den Bedingungen (82) und (83) nachzuweisen, dass die vorhandene La¨ngsspannung s l und die vorhandene Ringzugspannung sr,i die Grenzspannung s R,d nach Gl. (84) nicht u¨berschreiten.

s1 J1 s R,d

(82)

s r,i J1 s R,d

(83)

s R,d = fy,k/gM

(84)

Bild 32. Verteilung der Ringzugkraft u¨ber die La¨nge des Verankerungskopfes

Vereinfachend darf fu¨r zylindrische Verankerungsko¨pfe, die auf der Austrittsfla¨che ringfo¨rmig und zentrisch gelagert sind, angenommen werden, dass – die gro¨ßte La¨ngsspannung 1,5 Z s1 = ist, (85) A – die Ringzugkraft Z Pr = (86) 2 p p tan (r + a) ist und sich entsprechend Bild 32 u¨ber die La¨nge des Verankerungskopfes verteilt und – die gro¨ßte Ringzugspannung auf der Innenseite des Verankerungskopfes max pr s r,i = 1,5 (87) (da – di )=2 ist. Dabei ist Z vorhandene Zugkraft; A Aufstandfla¨che des Verankerungskopfes; a Neigungswinkel des Verankerungskonus (s. Bild 10); l Hu¨lsenla¨nge (s. Bild 10); r Wandreibungswinkel. Fu¨r Kugel-Epoxidharzverguss ist r = 22h, und fu¨r Metallvergu¨sse mit Legierung Z610 ist r = 17h zu setzen; da, di Außen- bzw. Innendurchmesser des Verankerungskopfes; Pr max pr = 1,2 fu¨r Kugel-Epoxidharzverguss; l Pr max pr = 1,5 fu¨r Metallverguss. l

Anmerkung 1: Die angegebenen Gleichungen und die Zahlenwerte fu¨r den Wandreibungswinkel beruhen auf der Auswertung zahlreicher Zerreißversuche. Anmerkung 2: Der Faktor 1,5 bei der Ermittlung der La¨ngsspannung s l beru¨cksichtigt das Einspannmoment infolge Innendruck. Anmerkung 3: Der Faktor 1,5 bei der Ermittlung der Ringzugspannung s r,i beru¨cksichtigt die ungleichfo¨rmige Spannungsverteilung u¨ber die Wanddicke.

DIN 18 800-1

9.3


115

Umlenklager, Klemmen und Schellen

9.3.1 Grenzquerpressung und Teilsicherheitsbeiwert (909) Nachweis Es ist mit Bedingung (88) nachzuweisen, dass die vorhandene mittlere Querpressung q aus Klemmen- oder Schellendruck die Grenzquerpressung qR,d nicht u¨berschreitet.

q J1 qR,d

(88)

q = D/dl

(89)

Anmerkung: Bei der Berechnung der Querpressung braucht der Umlenkdruck nicht beru¨cksichtigt zu werden, da dieser u¨ber die Begrenzung des Umlenkradius nach Abschn. 5.3.3, Element 528, begrenzt ist.

mit Dabei ist D Klemmen- oder Schellendruck (Kraft je La¨ngeneinheit);

dl Auflagerungsbreite nach Bild 11; 0,6 d J dl J d d

Seildurchmesser.

(910) Grenzquerpressung Die Grenzquerpressung qR,d von vollverschlossenen Spiralseilen ist fu¨r

– Lagerung auf Stahl

qR,d =

40 N/mm2 gM

(90)

– Lagerung auf Weichmetalleinlage oder Spritzverzinkung mit einer Dicke von mindestens 1 mm

qR,d =

100 N/mm2 gM

(91)

– den Runddrahtkern

qR,d =

200 N/mm2 gM

(92)

Fu¨r andere hochfeste Zugglieder ist die Grenzquerpressung durch Versuche zu bestimmen.

Anmerkung: Bei der angegebenen Grenzquer- * 56 pressung ist die Bruchlast des Seils auf dem Umlenklager gegenu¨ber der Bruchlast des freien Seiles ohne Querpressung um nicht mehr als 3 % abgemindert.

116

1


9.3.2 Gleiten (911) Nachweis Fu¨r das Gleiten von hochfesten Zuggliedern auf Sattellagern sowie von Klemmen und Schellen auf hochfesten Zuggliedern ist mit Bedingung (93) nachzuweisen, dass die vorhandene Gleitkraft G die Grenzgleitkraft GR,d nicht u¨berschreitet.

G J1 GR,d

(93)

(912) Grenzgleitkraft von Seilen Die Grenzgleitkraft GR,d von Seilen auf Sattellagern und von Klemmen und Schellen auf Seilen ist

GR,d = m (U au /1,5 + K ak)/gM

(94)

Anmerkung: Die Beiwerte au und ak beru¨cksichtigen, dass durch die entsprechende Formgebung der Sattellager, Klemmen und Schellen die Umlenk- bzw. Klemmkra¨fte mehrfach aktiviert werden ko¨nnen.

Dabei ist gM Teilsicherheitsbeiwert auf der Widerstandsseite w 1,1; U Summe der Umlenkkra¨fte; K Summe der Klemmkra¨fte; au Umlenkkraftbeiwert; ak Klemmkraftbeiwert; m Reibungszahl nach Abschn. 4.3.5, Element 429. Der Abbau der Klemmkra¨fte durch elastische und plastische Seileinschnu¨rung ist zu beru¨cksichtigen. Die Dicke der Klemmen und Schellen im Scheitelbereich ist so zu begrenzen, dass dieser Abbau mo¨glichst gering ist. (913) Grenzgleitkraft fu¨r andere hochfeste Zugglieder Die Grenzgleitkraft fu¨r andere hochfeste Zugglieder ist durch Versuche zu bestimmen.

DIN 18 800-1

Anhang B

117

Anhang A (normativ) Regelungen Dieser Anhang entha¨lt Regelungen, die ihrem Sachinhalt entsprechend eigentlich anderen Normen zuzuordnen sind. Sie ko¨nnen, sobald sie dort enthalten und damit zitierfa¨hig sind, hier entfallen. A1 Sonderregelung fu¨r die Stahlsorte St 52-3 Die Stahlsorte St 52-3 wird in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt. A2 Bescheinigungen Bescheinigungen werden in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt. A3 Kennzeichnung der Erzeugnisse Die Kennzeichnung der Erzeugnisse wird in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt. x

A4 entfa¨llt

x

A5 entfa¨llt

In der BRL A Teil 1, siehe Abschn. 7.1, wird in Anlage 4.2 hierzu Na¨heres bestimmt.

A6 Ausfu¨hrungen Die Ausfu¨hrung wird in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt. A7 Nachweis der Nahtgu¨te Der Nachweis der Nahtgu¨te wird in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt. A8 Fertigungsbeschichtungen Fertigungsbeschichtungen werden in DIN 18 800 -7:2008-11 geregelt.

Anhang B (normativ) Liste der zuru¨ckgezogenen oder ersetzten Normen und technischen Regelwerke soweit sie in Bezug genommen werden x

Nachstehende Tabelle fasst diejenigen Normen und technischen Regelwerke der DIN 18 800 -1: 1990 -11 zusammen, die bis zur Erarbeitung der vorliegenden nderung A2 zuru¨ckgezogen oder ersetzt worden sind. Die entsprechenden Ausgabedaten sind ebenfalls angegeben, damit ist jedoch keine Datierung im Sinne der Regeln von DIN 820 -2 beabsichtigt.

118 x

1


Liste der zuru¨ckgezogenen oder ersetzten Normen und technischen Regelwerke soweit sie in Bezug genommen werden

Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

1

Zuru¨ckgezogen: 1992- 06

Nachfolgedokument:

DIN 267- 9:1979- 08, Mechanische VerDIN EN ISO 4042:2001- 01, Verbindungsbindungselemente; Technische Lieferbedin- elemente – Galvanische berzu¨ge gungen, Teile mit galvanischen berzu¨gen (ISO 4042:1999) 2


Nachfolgedokumente:

DIN 779:1980 -12, Formstahldra¨hte fu¨r vollverschlossene Spiralseile – Maße und Technische Lieferbedingungen

DIN EN 10 264 -1:2002- 06, Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht fu¨r Seile – Teil 1: Allgemeine Anforderungen DIN EN 10 264 -3:2003- 02, Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht fu¨r Seile – Teil 3: Runder und profilierter Draht aus unlegiertem Stahl fu¨r hohe Beanspruchungen

3

4


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-1:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Schmale I-Tra¨ger, I-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-1:1995- 05, Warmgewalzte I-Tra¨ger – Teil 1: Schmale I-Tra¨ger, I-Reihe – Maße, Masse, statische Werte

Zuru¨ckgezogen: 1994 - 03

DIN EN 10 024:1995- 05, I-Profile mit geneigten inneren Flanschfla¨chen – Grenzabmaße und Formtoleranzen Nachfolgedokumente:

DIN 1025-2:1963-10, Formstahl; WarmDIN 1025-2:1995-11, Warmgewalzte gewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, IPB- und I-Tra¨ger – Teil 2: I-Tra¨ger, IPB-Reihe; IB-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Maße, Masse, statische Werte Abweichungen, statische Werte DIN EN 10 034:1994 - 03; I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen 5


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-3:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, leichte Ausfu¨hrung, IPBl-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-3:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨ger; Breite I-Tra¨ger, leichte Ausfu¨hrung, IPBl-Reihe; Maße, Masse, statische Werte DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

6


Nachfolgedokumente:

DIN 1025- 4:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, versta¨rkte Ausfu¨hrung, IPBv-Reihe, Maße, Gewichte, Zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025- 4:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨ger; Breite I-Tra¨ger, versta¨rkte Ausfu¨hrung, IPBv-Reihe; Maße, Masse, statische Werte DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

DIN 18 800-1 x

Anhang B

119


Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

7


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-5:1965- 03, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Mittelbreite I-Tra¨ger, IPE-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-5:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨ger; Mittelbreite I-Tra¨ger, IPE-Reihe; Maße, Masse, statische Werte

Zuru¨ckgezogen: 2002-10

Nachfolgedokumente:

DIN 1055-3:1971- 06, Lastannahmen fu¨r Bauten; Verkehrslasten

DIN 1055-3:2002-10, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 3: Eigen- und Nutzlasten fu¨r Hochbauten

8

DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

DIN 1055- 9:2003- 08, Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 9: Außergewo¨hnliche Einwirkungen 9


Nachfolgedokument:

DIN 1055-5:1975- 06, Lastannahmen fu¨r DIN 1055-5:2005- 07, Einwirkungen auf Bauten; Verkehrslasten, Schneelast und Eis- Tragwerke – Teil 5: Schnee- und Eislasten last 10

11


Nachfolgedokument:

DIN 1142:1982- 01, Drahtseilklemmen fu¨r Seil-Endverbindungen bei sicherheitstechnischen Anforderungen

DIN EN 13 411-5:2003- 09, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 5: Drahtseilklemmen mit U-fo¨rmigem Klemmbu¨gel


Nachfolgedokument:

DIN 3051-3:1972- 03, Drahtseile aus Stahl- DIN EN 12 385-2:2003- 04, Stahldrahtseile dra¨hten – Grundlagen, Berechnung, Fak– Sicherheit – Teil 2: Begriffe, Bezeichnung toren und Klassifizierung 12


Nachfolgedokument:

DIN 3090:1989- 08, Kauschen – Formstahl- DIN EN 13 411-1:2002- 05, Endverbindunkauschen fu¨r Drahtseile gen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 1: Kauschen fu¨r Anschlagseile aus Drahtseilen 13


Nachfolgedokument:

DIN 3093-2:1988-12, Preßklemmen aus Aluminium-Knetlegierungen; Preßverbindungen; Sicherheitstechnische Anforderungen

DIN EN 13 411-3:2004 - 09, Endverbindungen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 3: Pressklemmen und Verpressen

120 x

1



Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

14


Nachfolgedokument:

DIN 3095-2:1988-12, Fla¨mische Augen mit DIN EN 13 411-3:2004 - 09, EndverbindunStahlpreßklemmen; Formen, Sicherheitsgen fu¨r Drahtseile aus Stahldraht – Sichertechnische Anforderungen, Pru¨fung heit – Teil 3: Pressklemmen und Verpressen 15


Nachfolgedokumente:

DIN 4141-1:1984 - 09, Lager im Bauwesen – DIN V 4141-1:2003- 05, Lager im Bauwesen Allgemeine Regelungen – Teil 1: Allgemeine Regelungen DIN EN 1337-1:2001- 02, Lager im Bauwesen – Teil 1: Allgemeine Regelungen 16

Zuru¨ckgezogen: 2000 -10

Nachfolgedokument:

DIN 18 800 -7:1983- 05, Stahlbauten – Her- DIN 18 800 -7:2002- 09, Stahlbauten – stellen, Eignungsnachweise zum Schweißen Teil 7: Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation 17


Nachfolgedokumente:

E DIN 55 928-1:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Allgemeines, Begriffe, Korrosionsbelastungen

DIN EN ISO 12 944 -1:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 1: Allgemeine Einleitung (ISO 12 944 -1:1998) DIN EN ISO 12 944 -2:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 2: Einteilung der Umgebungsbedingungen (ISO 12 944 -2:1998)

18

19

20


Nachfolgedokument:

E DIN 55 928-2:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Korrosionsschutzgerechte Gestaltung

DIN EN ISO 12 944 -3:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 3: Grundregeln zur Gestaltung (ISO 12 944 -3:1998)


Nachfolgedokument:

E DIN 55 928-3:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Planung der Korrosionsschutzarbeiten

DIN EN ISO 12 944 -8:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 8: Erarbeiten von Spezifikationen fu¨r Erstschutz und Instandsetzung (ISO 12 944 -8:1998)


Nachfolgedokument:

E DIN 55 928- 4:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtung und berzu¨ge; Vorbereitung und Pru¨fung der Oberfla¨chen

DIN EN ISO 12 944 - 4:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 4: Arten von Oberfla¨chen und Oberfla¨chenvorbereitung (ISO 12 944 - 4:1998)

DIN 18 800-1 x

Anhang B

121


Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

21


Nachfolgedokument:

E DIN 55 928-5:1990 - 02, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Beschichtungsstoffe und Schutzsysteme

DIN EN ISO 12 944 -5:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 5: Beschichtungssysteme (ISO 12 944 -5:1998)


Nachfolgedokument:

E DIN 55 928- 6:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Ausfu¨hrung und berwachung der Korrosionsschutzarbeiten

DIN EN ISO 12 944 -7:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 7: Ausfu¨hrung und berwachung der Beschichtungsarbeiten (ISO 12 944 -7:1998)


Nachfolgedokumente:

E DIN 55 928-7:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Technische Regeln und Kontrollfla¨chen

DIN EN ISO 12 944 -7:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 7: Ausfu¨hrung und berwachung der Beschichtungsarbeiten (ISO 12 944 -7:1998)

22

23

DIN EN ISO 12 944 -8:1998- 07, Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme – Teil 8: Erarbeiten von Spezifikationen fu¨r Erstschutz und Instandsetzung (ISO 12 944 -8:1998) 24

25


Nachfolgedokument:

DIN 55 928-8:1980 - 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Korrosionsschutz von tragenden du¨nnwandigen Bauteilen (Stahlleichtbau)

DIN 55 928-8:1994 - 07, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Teil 8: Korrosionsschutz von tragenden du¨nnwandigen Bauteilen

Zuru¨ckgezogen: 1991- 05 E DIN 55 928-9:1989- 03, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und berzu¨ge; Beschichtungsstoffe; Zusammensetzung von Bindemitteln und Pigmenten

26


Nachfolgedokument:

DIN ISO 898-1:1989- 01, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen; Schrauben; Identisch mit ISO 898-1:1988

DIN EN ISO 898-1:1999-11, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl – Teil 1: Schrauben (ISO 898-1:1999)

122 x

1



Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

27


Nachfolgedokument(e):

DIN ISO 898-2:1981- 03, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen; Muttern mit festgelegten Pru¨fkra¨ften

DIN EN 20 898-2:1994 - 02, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen – Teil 2: Muttern mit festgelegten Pru¨fkra¨ften; Regelgewinde (ISO 898-2:1992)


Nachfolgedokument:

ISO 3898:1987-12, Bases for design of structures – Notations – General symbols (Berechnungsgrundlagen fu¨r Bauten; Begriffe; Allgemeine Symbole)

ISO 3898:1997- 08, Bases for design of structures – Notations – General symbols (Berechnungsgrundlagen fu¨r Bauten; Begriffe; Allgemeine Symbole)

28

Literaturhinweise [1] DIN: Grundlagen zur Festlegung von Sicherheitsanforderungen fu¨r bauliche Anlagen. Berlin, Ko¨ln: Beuth Verlag, 1981. [2] Scheer, J., Peil U. und Scheibe, H.-J.: Zur bertragung von Kra¨ften durch Kontakt im Stahlbau. Bauingenieur 62 (1987), S. 419–424. [3] Linder, J. und Gietzelt, R.: Kontaktsto¨ße in Drucksta¨ben. Stahlbau 57 (1988), S. 39–50 und 384. [4] Valtinat, G.: Schraubenverbindungen, Stahlbau Handbuch Band 1. Ko¨ln: Stahlbau-Verlag 1982, dort S. 402–425. [5] Fischer, M. und Wenk, P.: Zur Frage der Abha¨ngigkeit der Kehlnahtdicke von der Blechdicke beim Verschweißen von Bausta¨ hlen. Stahlbau 54 (1985), S. 239–242. [6] SIA 160 Einwirkungen auf Tragwerke. Zu¨rich: Schweizerischer Ingenieur- und ArchitektenVerein 1970. [7] Scheer, J. und Bahr, G.: Interaktionsdiagramme fu¨r die Querschnittstraglasten außermittig la¨ngsbelasteter, du¨nnwandiger Winkelprofile. Bauingenieur 56 (1981), S. 459–466. [8] Rubin, H.: Interaktionsbeziehungen . . . Stahlbau 47 (1978), S. 76–85, 145–151, 174–281. [9] Grundlagen zur Beurteilung von Baustoffen, Bauteilen und Bauarten im Pru¨f- und Zulassungsverfahren. Berlin: Institut fu¨r Bautechnik, 1986. [10] Rubin, H.: Baustatik ebener Stabtragwerke; Tabelle 3.4-1, in Stahlbauhandbuch 1, Teil A, 3. Auflage, S. 197, Stahlbauverlagsgesellschaft. [11] Hofmann, H.-G.: Die versenkte Kehlnaht, Stahlbau 54 (1985), S. 14–16.

Der ja¨hrlich erscheinenden Zusammenstellung sa¨mtlicher fu¨r das Bauwesen relevanter Normen [E22] kann der aktuelle Stand entnommen werden, so dass hier auf eine Wiedergabe aus Platzgru¨nden verzichtet werden konnte. Der Text von Anhang B der A1-Ausgabe vom Februar 1996 wurde in den Normentext eingegliedert, siehe Element 747.

DIN 18 800-2

1.2

Vorwort

123

DIN 18 800 Stahlbauten Teil 2: Stabilita¨tsfa¨lle, Knicken von Sta¨ben und Stabwerken Ausgabe November 2008

Anmerkung zum Abdruck von DIN 18 800 Teil 2 Zu den fachlichen Hintergru¨nden und Erlaüterungen wird wie schon in den Anmerkungen zu Teil 1 auf den Beuth-Kommentar [E5] verwiesen. Im Unterschied zu Teil 1 gibt es daru¨ber hinaus fu¨r die speziellen Nachweisregeln fu¨r die Stabilita¨t von Sta¨ben und Stabwerken nur wenige zusa¨tzliche Anmerkungen. Die Wiedergabe erfolgt hier, wie schon beim Teil 1, so, dass links die verbindlichen Regeln und rechts die „Darf-Regeln“ der Norm, die Anmerkungen in der Norm und gegebenenfalls ein weiterer erlaüternder Hinweis zu finden sind. Es wurde wie folgt verfahren: Festlegungen, die keine Alternative zulassen, wie „Bei ... gilt“, „Wenn ... dann muss ...“ „Bei ... darf nicht“ oder „Die ... ergibt sich aus“ wurden der linken Spalte zugeordnet,

„Darf-Regeln“ dagegen der rechten, wenn sie – weil alternativ anwendbar – nicht bindend sind, unabha¨ngig davon, ob sie im Normenblatt grau hinterlegt sind oder nicht. „Darf-Regeln“, die mangels anderer Angabe alternativlos sind, dies auch dann, wenn sie in verbindlichen Regeln ausschließlich genannt sind oder mit ihnen alternativlos verknu¨pft sind, wurden jedoch links abgedruckt. Die Entscheidung ist dabei bisweilen nicht zwingend gewesen, dies du¨rfte aber fu¨r die Anwendung ohne Bedeutung sein. Formal gesehen sind nur die Abschn. 1 und 2 der Norm zwingend, wa¨hrend es sich bei den Abschn. 3 bis 7 – das sind 80 % des gesamten Normentextes – um vereinfachte, fu¨r den Praktiker aufbereitete Nachweise fu¨r die am haüfigsten vorkommenden Anwendungsfa¨lle handelt, vgl. hierzu den jeweils letzten (unverbindlichen) Absatz in Element 112 und 201. Der Anwender der Norm hat jedoch in der Regel keine Alternative. Dem wurde in der Darstellung Rechnung getragen.

Verbindliche Regeln: Normtext

Nicht verbindlicher Text: „Darf-Regeln“/Anmerkungen / Kommentar

Vorwort x

Diese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen (NABau), NA 005- 08-16 AA „Tragwerksbemessung“ erarbeitet. Sie entha¨lt die vom Arbeitsausschuss verabschiedeten nderungen aus dem Entwurf der DIN 18 800 -2/A2: 2007- 06. Die nderungen zu DIN 18 800 -2: 1990 -11 sind mit einem Balken am Rand gekennzeichnet. In DIN 18 800 -2:1990 -11 wurde neben der u¨blichen, allgemein bekannten Gliederung in Abschnitte und Unterabschnitte der gesamte Text in u¨berschaubare, (abschnittsweise) durchgehend benummerte, so genannte „Elemente“ gegliedert, deren jedes eine in sich geschlossene Aussage entha¨lt und damit auch bei bernahme in eine andere Norm versta¨ndlich bleibt. Diese Gliederung in Elemente wurde beibehalten, obwohl dadurch eine Anpassung an die neuen Gestaltungsregeln nach DIN 820 nicht vollsta¨ndig erfolgen konnte. Die Abschnitte 1 (Anwen-

124

1


dungsbereich), 2 (Normative Verweisungen) und 3 (Begriffe) wurden hier in Abschnitt 1 zusammengefasst. Dadurch konnte die alte Struktur der Norm beibehalten werden.

nderungen x

Gegenu¨ber DIN 18 800 -2:1990 -11 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Anpassung an Nachfolgenormen von zuru¨ckgezogenen Normen und Aktualisierung der in der Norm zitierten normativen Verweisungen; b) bernahme der Regelungen der 3. Auflage der Anpassungsrichtlinie Stahlbau (Oktober 1998) und der nderungen und Erga¨nzungen der Anpassungsrichtlinie Stahlbau (Dezember 2001); c) Aktualisierung der Stahlsorten.

Fru¨here Ausgaben x

DIN 18 800 -2:1990 -11 DIN 4114 -1:1952- 07 DIN 4114 -2:1953- 02

1

Allgemeine Angaben

1.1

Anwendungsbereich

(101) Tragsicherheitsnachweis Diese Norm regelt die Tragsicherheitsnachweise fu¨r stabilita¨tsgefa¨hrdete Sta¨be und Stabwerke aus Stahl. Diese Norm gilt stets in Verbindung mit DIN 18 800 Teil 1. (102) Gebrauchstauglichkeitsnachweis Gebrauchstauglichkeitsnachweise sind nur dann zu fu¨hren, wenn sie in den Fachnormen gefordert werden.

Anmerkung: Vergleiche dazu DIN 18 800 -1: 2008-11, Abschn. 7.2.3 und 7.3.1, Element 723. Gebrauchstauglichkeitsnachweise sind daru¨ber hinaus auch dann zu fu¨hren, wenn der Bauherr dies verlangt.

1.2 x

Normative Verweisungen

Die folgenden zitierten Dokumente sind fu¨r die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller nderungen).

DIN 18 800-2

Allgemeine Angaben

125

DIN 1025 (alle Teile), Warmgewalzte I-Tra¨ger DIN 1053 (alle Teile), Mauerwerk DIN 18 800 -1:2008-11, Stahlbauten – Bemessung und Konstruktion DIN 18 800 -3:2008-11, Stahlbauten – Stabilita¨tsfa¨lle, Plattenbeulen DIN 18 800 - 4, Stahlbauten – Stabilita¨tsfa¨lle, Schalenbeulen DIN 18 807 (alle Teile), Trapezprofile im Hochbau DIN EN 10 024, I-Profile mit geneigten inneren Flanschfla¨chen – Grenzabmaße und Formtoleranzen DIN EN 10 034, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

1.3 Begriffe Fu¨r die Anwendung dieses Dokuments gelten folgende Begriffe. 1.3.1 (103) Knicken Beim Versagen infolge Knicken treten Verschiebungen v, w oder Verdrehungen 4 um die Stabachse auf, oder diese Verformungen kommen gleichzeitig vor.

Anmerkung: Man unterscheidet Biegeknicken und Biegedrillknicken.

1.3.2 (104) Biegeknicken Beim Biegeknicken treten nur Verschiebungen v oder w oder beide auf, oder die Verdrehungen 4 um die Stabachse du¨rfen vernachla¨ssigt werden.

1.3.3 (105) Biegedrillknicken Beim Biegedrillknicken treten Verschiebungen v, w und gleichzeitig Verdrehungen 4 um die Stabachse auf, wobei diese Verdrehungen beru¨cksichtigt werden mu¨ssen.

Anmerkung 1: In a¨lterer Literatur und in fru¨heren Regelwerken (z. B. DIN 4114 Teil 1 und Teil 2) wird das Biegedrillknicken bei Beanspruchung durch Biegemomente und Querlasten als Kippen bezeichnet. Anmerkung 2: Das Drillknicken, bei dem die Verschiebungen v und w gleich Null sind, stellt einen Sonderfall des Biegedrillknickens dar.

1.4


(106) Koordinaten, Verschiebungs- und Schnittgro¨ßen sowie Imperfektionen (vgl. Bild 1) x Stabachse y, z Hauptachsen des Querschnitts (die Zeichen sind bei einteiligen Sta¨ben so gewa¨hlt, dass Iy > Iz ist) u, v, w Verschiebung in Richtung der Achsen x, y, z 4 Verdrehung um die x-Achse

126

v0, w0 f0

N My, Mz Vy, Vz

1


Stich einer Vorkru¨mmung im spannungslosen (unbelasteten) Zustand Stabdrehwinkel des vorverformten (imperfekten) Tragwerks im spannungslosen (unbelasteten) Zustand Normalkraft, als Druck positiv Biegemomente Querkra¨fte

Bild 1. Koordinaten, Verschiebungs- und Schnittgro¨ßen

(107) Nebenzeichen Index k charakteristischer Wert einer Gro¨ße Index d Bemessungswert der Gro¨ße (108) Physikalische Kenngro¨ßen, Festigkeiten E Elastizita¨tsmodul G Schubmodul Streckgrenze ƒy (109) Querschnittgro¨ßen A Querschnittsfla¨che I Fla¨chenmoment 2. Grades rffiffiffi (fru¨her: Tra¨gheitsmoment) I i= Tra¨gheitsradius A IT Torsionsfla¨chenmoment 2. Grades (St. Venantscher Torsionswiderstand) Iv Wo¨lbfla¨chenmoment 2. Grades (Wo¨lbwiderstand) W elastisches Widerstandsmoment Npl Normalkraft im vollplastischen Zustand Mpl Biegemoment im vollplastischen Zustand Mel Biegemoment, bei dem an der ungu¨nstigsten Stelle des Querschnitts die Streckgrenze ƒy erreicht wird Mpl apl = plastischer Formbeiwert Mel (110) Systemgro¨ßen l Systemla¨nge eines Stabes NKi Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast nach der Elastizita¨tstheorie sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi p2 (E · I) sK = zu NKi geho¨rende Knickla¨nge NKi eines Stabes

Anmerkung: Die Begriffe „charakteristischer Wert“ und „Bemessungswert“ sind in DIN 18 800 -1:2008-11, 3.1 definiert. Anmerkung: Fu¨r die Zahlenwerte von E, G und ƒy,k siehe DIN 18 800 -1:2008-11, Tabelle 1.

Anmerkung: Die Bezeichnung „vollplastischer Zustand“ bezieht sich auf die volle Ausnutzung der Plastizita¨t. In Sonderfa¨llen (z. B. Winkel, U-Profile) ko¨nnen hierbei elastische Restquerschnitte vorhanden sein. Bei vera¨nderlichen Querschnitten oder Schnittgro¨ßen sind Npl, Mpl, Mel fu¨r die maßgebende Stelle zu ermitteln.

Mit „ungu¨nstigste Stelle“ ist die Stelle mit der ho¨chsten, durch das Biegemoment erzeugten La¨ngsspannung gemeint.

Anmerkung 1: Bei vera¨nderlichen Querschnitten oder Normalkra¨ften sind (E · I), NKi und sK fu¨r die Stelle zu ermitteln, fu¨r die der Tragsicherheitsnachweis gefu¨hrt wird. Im Zweifelsfall sind mehrere Stellen zu untersuchen (s. auch Abschn. 3.4.2.2, Element 316).

DIN 18 800-2

sK lK = i sffiffiffiffiffiffi E la = p fy,k lK lK = = la

sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi N e=l (E · I)d NKi,d N

MKi,y

sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Mpl,y lM = MKi,y kM

Bezugsschlankheitsgrad

rffiffiffiffiffiffiffi Npl bezogener Schlankheitsgrad NKi bei Druckbeanspruchung

k

hKi =

Schlankheitsgrad

Abminderungsfaktor nach den Europaïschen Knickspannungslinien Stabkennzahl Verzweigungslastfaktor des Systems Biegedrillknickmoment nach der Elastizita¨tstheorie bei Wirkung von Momenten My ohne Normalkraft bezogener Schlankheitsgrad bei Biegemomentenbeanspruchung

Allgemeine Angaben

127

Anmerkung 2: Bei der Ermittlung bezogener Schlankheitsgrade ist fu¨r ƒy, (E · I), NKi und MKi entsprechend Abschn. 1.5.1, Elemente 116 und 117, einheitlich entweder mit deren charakteristischen Werten oder mit deren Bemessungswerten zu rechnen. Anmerkung 3: hKi ist fu¨r alle Sta¨be eines biegesteifen Stabwerkes gleich groß. Anmerkung 4: Das Moment MKi,y wird in der Literatur haüfig als Kippmoment bezeichnet. Bei vera¨nderlichen Querschnitten oder Schnittgro¨ßen ist MKi fu¨r die Stelle zu ermitteln, fu¨r die der Tragsicherheitsnachweis gefu¨hrt wird. Im Zweifelsfall sind mehrere Stellen zu untersuchen. Weitere Werte fu¨r la : 86,8 fu¨r S 275, t J 40 mm und ƒy,k = 275 N/mm2 83,1 fu¨r C 35 + N, t J 16 mm und ƒy,k = 300 N/mm2 78,1 fu¨r C 45 + N, t J 16 mm und ƒy,k = 340 N/mm2

Abminderungsfaktor fu¨r das Biegedrillknicken

(111) Teilsicherheitsbeiwerte gF Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Einwirkungen gM Teilsicherheitsbeiwert fu¨r den Widerstand

1.5

Anmerkung: Die Werte gF, gM sind DIN 18 800 -1:2008-11, Abschn. 7 zu entnehmen. Damit gilt in den zu fu¨hrenden Tragsicherheitsnachweisen sowohl fu¨r die Streckgrenze als auch fu¨r die Steifigkeiten (z. B. E · I, E · A, G · AS, S) stets der Teilsicherheitsbeiwert: gM = 1,1.

Grundsa¨tzliches zum Tragsicherheitsnachweis

1.5.1 Allgemeines (112) Berechnungsverfahren und Grundlagen Ausreichende Tragsicherheit ist wahlweise nach einem der in Tabelle 1 angegebenen Verfahren nachzuweisen. Dabei sind folgende Grundlagen zu beachten:

– – – – – – –

Werkstoffgesetz (Element 113) Imperfektionen (Element 114 und Abschn. 2) Schnittgro¨ßen (Elemente 115 und 116) Einfluss der Verformungen (Element 116) Schlupf (Element 118) Querschnittsmitwirkung (Element 119) Lochschwa¨chungen (Element 120)

Zur Vereinfachung du¨rfen Biegeknicken und Biegedrillknicken getrennt untersucht werden. Dabei ist nach dem Nachweis des Biegeknickens der Biegedrillknicknachweis fu¨r die aus dem Gesamtsystem herausgelo¨st gedachten Einzelsta¨be zu fu¨hren, die durch die am Gesamtsystem ermittelten Stabendschnittgro¨ßen und durch die Einwirkungen auf den betrachteten Einzelstab beansprucht werden. Hinweise auf die erforderliche Anwendung der Theorie I. oder II. Ordnung finden sich bei den entsprechenden Nachweisen.

128

1


Tabelle 1. Nachweisverfahren

Anstelle der in Tabelle 1 angegebenen Verfahren du¨rfen auch vereinfachte Nachweise nach den Abschn. 3 bis 7 gefu¨hrt werden.

Anmerkung 1: Erga¨nzende Angaben zur Fließzonentheorie, deren Anwendung grundsa¨tzlich erlaubt ist, sind in dieser Norm nicht enthalten, s. hierzu z. B. [1]. Anmerkung 2: In DIN 18 800 -1:2008-11, Tabelle 11, wird statt „Schnittgro¨ßen infolge der Einwirkungen“ der Oberbegriff „Beanspruchungen“ verwendet. Anmerkung 3: Die beim gedanklichen Herauslo¨sen des Einzelstabes angenommenen Randbedingungen und Schnittgro¨ßen sind beim Nachweis des Biegedrillknickens zu beachten. Anmerkung 4: Vereinfachte Tragsicherheitsnachweise der Abschn. 3 und 4 fu¨r Sta¨be sind in der Tabelle 2 aufgefu¨hrt. Der letzte Satz der „Darf-Regel“ ist missversta¨ndlich formuliert. Er erweckt den Eindruck, als ob es noch andere Nachweisverfahren als die in Tabelle 1 bzw. in Tabelle 11 von Teil 1 gibt. Das war aber nicht beabsichtigt, die Abschn. 3 bis 7 enthalten vor allem vereinfachte Nachweise. Die Forderung der Einhaltung der b/t-Werte entsprechend den Angaben in den Tabellen 12 bis 15 und 18 in DIN 18 800 Teil 1 gilt auch fu¨r die Nachweise nach den Abschn. 3 bis 7. Der Auslegungsausschuss hat sich hierzu wie folgt geaüßert: [E10] (Die Anfrage betraf die Anwendung der b/t-Grenzwerte auf eine Stu¨tze mit Biegung und Normalkraft). „a) Anwendung der Nachweisverfahren nach Tabelle 1 von Teil 2: Hierfu¨r gelten fu¨r jedes Verfahren eigene b/t-Grenzwerte, die in Teil 1 angegeben sind, vgl. Element 101 zweiter Satz. b) Anwendung der vereinfachten Nachweise nach den Abschn. 3 bis 7 des Teils 2: Aus der Formulierung in Element 112 „Anstelle der in Tabelle 2 angegebenen Verfahren ...“ in der Norm ko¨nnte der unzutreffende Eindruck erweckt werden, als handle es sich bei den Abschn. 3– 6 um Nachweisverfahren, die sich der Tabelle 1 nicht zuordnen ließen. Die Zuordnung ist aber unschwer mo¨glich und damit auch die Entscheidung, welche b/t-Grenzwerte maßgebend sind. Bei den Nachweisen nach Abschn. 3– 6 ist als Grenztragfa¨higkeit jeweils

DIN 18 800-2 Tabelle 2. Zusammenstellung vereinfachter Tragsicherheitsnachweise Schnittgro¨ßen

Versagensart

Vereinfachte Nachweise nach Abschnitt

Gleichung

Einteilige Sta¨be 1

N

Biegeknicken

3.2.1

3

2

N

Biegedrillknicken

3.2.2

3

3

My

Biegedrillknicken

3.3.2, 3.3.3, 3.3.4

7, 8, 12, 14, 16, 21

4

N + My

Biegeknicken

3.4.2

24

5

N + Mz

Biegeknicken

3.4.2

24

6

N + My

Biegedrillknicken

3.4.3

27

7

N + My + Mz

Biegeknicken

3.5.1

28, 29

N + My + Mz

Biegedrillknicken

3.5.2

30

8

Mehrteilige Sta¨be 9

N

Biegeknicken

4.3

10

N + Mz

Biegeknicken

4.3

31 bis 38

Allgemeine Angaben

129

die Tragfa¨higkeit im vollplastischen Zustand eingegangen. Dies ist auch aus den Interaktionsbedingungen zu ersehen, z. B. Element 323, Bedingung (30). Dort gehen jeweils die vollplastischen Schnittgro¨ßen ein. Es kommen demnach nur die Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch und Plastisch-Plastisch zur Anwendung. Bei den Werten grenz (b/t) ist deshalb zu unterscheiden: Bei statisch bestimmten Konstruktionen mu¨ssen die Grenzwerte fu¨r das Verfahren ElastischPlastisch eingehalten werden, weil in diesem Fall eine Schnittgro¨ßenumlagerung nicht mo¨glich ist. Bei statisch unbestimmten Konstruktionen, bei denen von der Mo¨glichkeit der Momentenumlagerung Gebrauch gemacht wird, mu¨ssen die Grenzwerte fu¨r das Verfahren Plastisch-Plastisch eingehalten werden. Wenn bei statisch unbestimmten Konstruktionen von der Mo¨glichkeit der Momentenumlagerung kein Gebrauch gemacht wird, genu¨gt die Einhaltung der Grenzwerte Elastisch-Plastisch. c) Du¨nnwandige Querschnitte nach Abschn. 7 von Teil 2: Dieser Abschn. ist dann anzuwenden, wenn Teile von Querschnitten gerade nicht die Anforderungen der Werte grenz (b/t) nach DIN 18 800 Teil 1 erfu¨llen, s. DIN 18 800 Teil 2, Element 119, zweiter Absatz. Aus diesem Grunde sind bei Anwendung dieses Abschnitts keine besonderen Anforderungen fu¨r Werte grenz (b/t) nach Teil 1, weder nach den dortigen Tabellen 12 und 13 (El.-El.), noch nach Tabelle 15 (El.-Pl.) zu erfu¨llen. Die Vorgehensweise im Abschn. 7 ist ein reines Rechenverfahren. Hierbei ist das Verfahren Elastisch-Elastisch mit wirksamen Breiten bl und das Verfahren Elastisch-Plastisch mit den wirksamen Breiten bll anzuwenden. Formal werden dann zwar mit den jeweils reduzierten Querschnitten vollplastische Schnittgro¨ßen berechnet (z. B. NIpl, MIpl), tatsa¨chlich tritt jedoch im Bereich druckbeanspruchter Querschnittsteile o¨rtliches Beulen auf.“

130

1


(113) Werkstoffgesetz Der Werkstoff muss ein ausreichendes Plastizierungsvermo¨gen haben. Anstatt des tatsa¨chlichen Werkstoffverhaltens darf eine linearelastischidealplastische Spannungs-Dehnungs-Beziehung zugrunde gelegt werden.

Anmerkung: Die in DIN 18 800 -1:2008-11, 4.1, Element 401, Nummer 1 bis 5 genannten Stahlsorten besitzen ein ausreichendes Plastizierungsvermo¨gen. Eine Abweichung von dieser Vorschrift ist eine wesentliche Abweichung und begru¨ndet einen Antrag auf allgemeine bauaufsichtliche Zulassung.

(114) Imperfektionen Zur Beru¨cksichtigung des Einflusses geometrischer und struktureller Imperfektionen mu¨ssen sinnvolle Annahmen, z. B. nach Abschn. 2, getroffen werden.

Anmerkung: Geometrische Imperfektionen sind z. B. unplanma¨ßige Außermittigkeiten des Lastangriffs und Abweichungen von der planma¨ ßigen Geometrie. Strukturelle Imperfektionen sind z. B. Eigenspannungen. Wer nachweisen kann, dass fu¨r seine Konstruktion kleinere Imperfektionen zutreffen, darf diese in Anspruch nehmen, ohne dass er deshalb wesentlich von dieser Norm abweicht.

(115) Schnittgro¨ßen Die Schnittgro¨ßen sind mit den Bemessungswerten der Einwirkungen fu¨r die maßgebenden Nachweisstellen zu ermitteln. Auf die Kennzeichnung der Schnittgro¨ßen mit dem Index d wird aus Vereinfachungsgru¨nden verzichtet. (116) Einfluss der Verformungen Bei der Berechnung der Schnittgro¨ßen ist in der Regel der Einfluss der Verformungen auf das Gleichgewicht (Theorie II. Ordnung) zu beru¨cksichtigen. Hierfu¨r sind als Bemessungswerte der Steifigkeiten die aus den Nennwerten der Querschnittsabmessungen und den charakteristischen Werten der Elastizita¨ts- und Schubmoduln berechneten charakteristischen Werte der Steifigkeiten, dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert gM = 1,1, zu verwenden.

Anmerkung: Die Regeln zur Berechnung der Bemessungswerte der Einwirkungen entha¨lt DIN 18 800 -1:2008-11, 7.2.1 und 7.2.2.

Der Einfluss von Verformungen aus Querkraftschubspannungen darf in der Regel vernachla¨ssigt werden.

Anmerkung 1: Bei der Berechnung der Schnittgro¨ßen nach Theorie II. Ordnung ist beispielsweise bei der Ermittlung der Stabkennzahl e und des Verzweigungslastfaktors hKi als Steifigkeit deren Bemessungswert (E · I)d einzusetzen. Anmerkung 2: Die Entscheidung, ob nach Theorie II. Ordnung gerechnet werden muss, richtet sich nach den in DIN 18 800 -1:2008-11, 7.5.1, Element 739 angegebenen Abgrenzungskriterien. Anmerkung 3: Verformungen ko¨nnen auch aus Nachgiebigkeiten von Anschlu¨ssen resultieren. Anmerkung 4: Bei mehrteiligen Drucksta¨ben werden die Verformungen aus Querkraft nach Abschn. 4 beru¨cksichtigt.

DIN 18 800-2

Allgemeine Angaben

131

(117) Nachweis mit gM-fachen Bemessungswerten der Einwirkungen Abweichend von Abschn. 1.5.1, Elemente 115 und 116 du¨rfen die Schnittgro¨ßen und Verformungen auch mit den gM(= 1,1)-fachen Bemessungswerten der Einwirkungen berechnet werden. In diesem Fall sind bei den Tragsicherheitsnachweisen die charakteristischen Werte der Festigkeiten und Steifigkeiten zu verwenden. In den Gleichungen der Abschn. 3 bis 7 mu¨ssen dann statt der Bemessungswerte des Widerstandes, ausgedru¨ckt durch den Index d, jeweils die charakteristischen Werte, ausgedru¨ckt durch den Index k, verwendet werden.

Anmerkung 1: Hierbei ist beispielsweise bei der Ermittlung der Stabkennzahl e und des Verzweigungslastfaktors hKi als Steifigkeit deren charakteristischer Wert (E · I)k einzusetzen. Anmerkung 2: Diese alternative Nachweismo¨glichkeit besteht insbesondere bei den allgemeinen Tragsicherheitsnachweisen der Abschn. 5, 6 und 7, ist aber sinngema¨ß auch in den Abschn. 3 und 4 anwendbar. Sie fu¨hrt zu denselben Ergebnissen wie die Beru¨cksichtigung von gM auf der Widerstandsseite. Ihre Anwendung ist in der Statischen Berechnung kenntlich zu machen, falls Verwechslungen nicht auszuschließen sind. Anmerkung 3: Hinweise zu den Widerstandsgro¨ßen s. DIN 18 800 -1:2008-11, 7.3.1. Dem vermeintlichen kleinen Vorteil bei der Rechnung mit um den Faktor 1,1 erho¨hten Einwirkungen steht der große Nachteil gegenu¨ber, dass es zwangslaüfig ein Durcheinander geben wird, wenn einmal so und ein anderes Mal ohne diesen Faktor gerechnet wird. Fu¨r die bergangszeit von alter auf neue Regel wurde mit dieser Klausel die neue Regel „schmackhaft“ gemacht, weil von ihr wieder leicht auf das „alte“ Konzept umgerechnet werden kann. Bedenkt man jedoch, dass die Sicherheitsbeiwerte gM fu¨r Stahlbeton und fu¨r dessen Bewehrung anders als die fu¨r Stahl sind, so leuchtet ein, dass hier – etwa bei Verbundkonstruktionen – eine Quelle fu¨r Verwechslungsfehler besteht. Der Auslegungsausschuss hat sich durch eine Anfrage veranlasst gesehen, eine Warnung auszusprechen (Zitat aus [E10]): „Die Anwendung des Elements 117 mit gMfachen Bemessungswerten der Einwirkungen ist mo¨glich, sofern fu¨r alle Widerstandsgro¨ßen derselbe gM-Wert gilt. Dies trifft aber z. B. nicht zu fu¨r DIN 18 800 Teil 4, Element 206,

132

1


wo gM-Werte zwischen 1,1 und 1,45 anzusetzen sind oder DIN 18 800 Teil 1, Element 804, wo in der Anpassungsrichtlinie ein Wert von gM = 1,25 fu¨r einschnittige, ungestu¨tzte Verbindungen gefordert wird, und Element 912. Fu¨r Stabilita¨tsprobleme ist die Gu¨ltigkeit von Element 117 nachweisbar, wobei hier aber die linearisierte Theorie II. Ordnung Voraussetzung ist (Kru¨mmung = 2. Ableitung der Biegelinie). Bei Seilsystemen ist im Allgemeinen diese Na¨herung unzula¨ssig. Dies bedeutet, dass Seilkonstruktionen von der Anwendung der Rechnung mit gM-fachen Bemessungswerten der Einwirkungen ausgenommen werden mu¨ssen. Bedauerlicherweise entha¨lt die Norm DIN 18 800 Teil 2 hierzu keinerlei Hinweis oder Warnvermerk, obwohl Element 725 der stets mitgeltenden Norm DIN 18 800 Teil 1 darauf hinweist.“ (118) Schlupf Der Schlupf in SL- oder SLV-Verbindungen ist bei stabilita¨tsgefa¨hrdeten Sta¨ben und Stabwerken zu beru¨cksichtigen.

Hierbei du¨rfen die in DIN 18 800 -1:2008-11, 8.2.3, Element 813 angegebenen Werte angesetzt werden.

Anmerkung: Die Beru¨cksichtigung des Schlupfes ist dann erforderlich, wenn durch den Schlupf die Stabilita¨tsgefa¨hrdung deutlich vergro¨ßert wird. Weder hier noch im Kommentar [E5] wird die Grenze, ab wann der Schlupf zu beru¨cksichtigen ist, genau angegeben. Bei Passverbindungen (Zeile 2 von Tabelle 6 in Teil 1) entfa¨llt der Nachweis, in allen anderen Fa¨llen du¨rfte im Zweifelsfall auch die sinngema¨ße Anwendung der Regel im Teil 1, Element 728 zula¨ssig sein. (119) Querschnittsmitwirkung (Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t)) Wird bei druckbeanspruchten Querschnittsteilen Anmerkung 1: Die Grenzwerte grenz (b/t) sind die volle Fla¨che in Rechnung gestellt, so du¨rfen vom angewendeten Nachweisverfahren gema¨ß die Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nach Tabelle 1 abha¨ngig. Na¨here Angaben u¨ber DIN 18 800 -1 nicht u¨berschritten werden. grenz (b/t) fu¨r ebene Querschnittsteile entha¨lt DIN 18 800 -1:2008-11, Tabellen 12, 13, 15 Wenn diese Grenzwerte grenz (b/t) und grenz (d/t) nicht eingehalten sind, sind fu¨r und 18. diese du¨nnwandigen Querschnitte die NachAnmerkung 2: Na¨here Angaben u¨ber grenz (d/t) weise unter Beru¨cksichtigung des Zusammenvon Rohren entha¨lt DIN 18 800 -1:2008-11, wirkens von Biegeknicken und Beulen bzw. Tabellen 14, 15 und 18. Mo¨glichkeiten des von Biegedrillknicken und Beulen nach Nachweises bei berschreiten dieser GrenzAbschn. 7 oder nach DIN 18 800 -3 bzw. DIN werte sind im Rahmen dieser Norm nicht ange18 800 - 4 zu fu¨hren. geben.

DIN 18 800-2

Allgemeine Angaben

133

(120) Lochschwa¨chungen

Lochschwa¨chungen du¨rfen bei der Ermittlung der Schnittgro¨ßen und Verformungen vernachla¨ssigt werden, wenn sichergestellt ist, dass die Lochschwa¨chungen zu keinem vorzeitigen, o¨rtlichen Versagen fu¨hren. Weil die Lochschwa¨chungen nach Teil 1, Element 742 beim Nachweis zu beru¨cksichtigen sind, ist die Bedingung vorstehender „DarfRegel“ stets gegeben. Ausschnitte sind hiermit nicht gemeint, in solchen Fa¨llen ist die DAStRi. 015, Abschn. 5 anzuwenden.

1.5.2 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie (121) Nachweis Die Tragsicherheit ist ausreichend, wenn bei der Berechnung der Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie das System im stabilen Gleichgewicht ist und – entweder die Vergleichsspannung unter diesen Schnittgro¨ßen ho¨chstens den Bemessungswert der Streckgrenze ƒy,d erreicht (Verfahren Elastisch-Elastisch nach Tabelle 1, Zeile 1), wobei sinngema¨ß auch Abschn. 1.5.1, Element 117, anwendbar ist; – oder die Schnittgro¨ßen unter Beachtung der Interaktion nicht zu einer berschreitung der Grenzschnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand fu¨hren (Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch nach Tabelle 1, Zeile 2).

In kleinen Bereichen darf die Vergleichsspannung die Grenzspannung ƒy,d um 10 % u¨berschreiten (vergleiche DIN 18 800 -1: 2008-11, 7.5.2, Element 749).

Anmerkung 1: Der Wert ƒy,d ist in DIN 18 800 -1:2008-11, 7.5.2, Element 746 angegeben. Anmerkung 2: Beim Verfahren Elastisch-Plastisch werden Querschnittsplastizierungen zugelassen, wobei im Grenzfall an einer oder mehreren Stellen Fließgelenke auftreten ko¨nnen. In diesem Zustand du¨rfen sich jedoch noch keine Verdrehungen der Fließgelenke einstellen. Damit werden die plastischen Reserven der Querschnitte ausgenutzt, nicht jedoch die des Systems. Anmerkung 3: Die Querschnittstragfa¨higkeit wird mit Hilfe von Interaktionsbedingungen (s. z. B. DIN 18 800 -1:2008-11, Tabellen 16 und 17) ermittelt.

134

1


(122) Schnittgro¨ßen bei zweiachsiger Biegung

Bei zweiachsiger Biegung mit oder ohne Normalkraft ohne planma¨ßige Torsion du¨rfen die Schnittgro¨ßen (Momente und Querkra¨fte) durch Superposition der Schnittgro¨ßen fu¨r Einwirkungen, die zu Biegemomenten My und Querkra¨ften Vz, und denen, die zu Biegemomenten Mz und Querkra¨ften Vy fu¨hren, bestimmt werden. Dabei mu¨ssen jedoch fu¨r beide Berechnungen die Stabkennzahl e fu¨r die Summe der Normalkra¨fte aus allen Einwirkungen berechnet werden. (123) Begrenzung des plastischen Formbeiwertes Wenn der zur betreffenden Biegeachse geho¨rende Formbeiwert apl > 1,25 ist und nicht nach Theorie I. Ordnung gerechnet werden darf, muss das unter gleichzeitig wirkender Normalund Querkraft im vollplastizierten Stabquerschnitt aufnehmbare Biegemoment mit dem Faktor 1,25/apl abgemindert werden. Sinngema¨ß ist bei zweiachsiger Biegung fu¨r jedes der beiden Biegemomente zu verfahren, wenn apl,y > 1,25 oder apl,z > 1,25 ist.

apl Anmerkung: Anstelle der Abminderung des aufnehmbaren Momentes kann das vorhandene (nachzuweisende) Moment mit dem Faktor apl/1,25 erho¨ht werden.

Zu Element 123 und 124: Der plastische Formbeiwert ist bei Querschnitten, deren gro¨ßerer Fla¨chenteil in Schwerlinienna¨he angesiedelt ist, wie beispielsweise bei Kreis- und Rhombusquerschnitten, bekanntlich erheblich gro¨ßer als 1,25. Das bedeutet auch, dass schon unter deutlich kleineren Lasten als den einfachen charakteristischen Einwirkungen plastische Verformungen zu erwarten sind. Hierzu nimmt der Beuth-Kommentar [E5] ausfu¨hrlich Stellung, auch zur Frage, wann die Begrenzung auf 1,25 ohne Bedenken fallengelassen werden kann. Außerdem fu¨hrt das „Durchplastizieren“ bis zur Schwerlinie bei „Vollplastizierung“ dieser Querschnitte dazu, dass sich ein immer gro¨ßerer Bereich in Stabla¨ngsrichtung verformt. Infolgedessen entfernt sich die u¨bliche Annahme eines Fließgelenks immer mehr von der Wirklichkeit. Die korrekte Beru¨cksichtigung ist nur mittels einer „Fließzonentheorie“ mo¨glich, die nicht Gegenstand dieser Norm ist. Ein Verstoß gegen die Bedingung im Element 123 ist somit durchaus eine wesentliche Abweichung von dieser Norm. Wa¨hrend aber bei Bauprodukten eine solche Abweichung nach den Bestimmungen der Bauregelliste A regelma¨ßig zur Folge hat, dass eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung verlangt wird, muss das hier nicht gelten. Zulassungen werden fu¨r Bauprodukte und Bauarten erteilt. (Musterbauordnung §§ 20(3) und 23(1)). Weder ein Bauprodukt noch eine Bauart ist hier von der Abweichung betroffen. Es handelt sich vielmehr um die Inanspruchnahme eines nicht geregelten Nachweises, der nach den Landesbauordnungen mo¨glich ist, s. Musterbauordnung §3(3). Dieser

DIN 18 800-2

Imperfektionen

135

Nachweis stu¨tzt sich dann nicht mehr auf allgemein anerkannte Regeln. Die Beweislast kehrt sich um. Praktisch wird ein gutacherlich gestu¨tzter Nachweis vorgelegt, dergestalt, dass der Pru¨fingenieur in der Lage ist, die Berechnung nachzuvollziehen. S. hierzu auch Anmerkung 1 zu Element 112.

1.5.3 Tragsicherheitsnachweis bei Berechnung der Schnittgro¨ßen nach der Fließgelenktheorie (124) Die Tragsicherheit ist ausreichend, wenn bei der Berechnung nach der Fließgelenktheorie die Schnittgro¨ßen unter Beachtung der Interaktion nicht zu einer berschreitung der Grenzschnittgro¨ßen im vollplastischen Zustand fu¨hren (Verfahren Plastisch-Plastisch nach Tabelle 1, Zeile 3). Das System muss im stabilen Gleichgewicht sein. Fu¨r die Begrenzung des plastischen Formbeiwertes apl gilt Abschn. 1.5.2, Element 123.

Anmerkung: Interaktionsbedingungen sind z. B. in DIN 18 800 -1:2008-11, Tabellen 16 und 17, angegeben.

2

Imperfektionen fu¨r Sta¨be und fu¨r Stabwerke aus planma¨ßig geraden Sta¨ben

2.1

Allgemeines

(201) Beru¨cksichtigung der Imperfektionen Der Einfluss von geometrischen und strukturellen Imperfektionen ist zu beru¨cksichtigen, wenn sie zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchung fu¨hren.

Zur Erfassung beider Imperfektionen du¨rfen geometrische Ersatzimperfektionen angenommen werden. Man unterscheidet zwischen Vorkru¨mmungen (s. Abschn. 2.2) und Vorverdrehungen (s. Abschn. 2.3).

Anmerkung 1: Ersatzimperfektionen ko¨nnen auch durch den Ansatz gleichwertiger Ersatzlasten beru¨cksichtigt werden. Anmerkung 2: Ersatzimperfektionen decken neben den geometrischen Imperfektionen auch den Einfluss von Eigenspannungen infolge Walzens, Schweißens und von Richtarbeiten, Werkstoffinhomogenita¨ten sowie der Ausbreitung der Fließzonen auf die Traglast im Mittel ab. Weitere in Einzelfa¨llen denkbare Einflu¨sse auf die Traglast wie Nachgiebigkeit von Verbindungsmitteln, Rahmenecken und Gru¨ndungen sowie Schubverformungen sind damit nicht abgedeckt.

136

1


Bei Anwendung des Verfahrens Elastisch-Elastisch nach Tabelle 1, Zeile 1 brauchen nur 2/3 der Werte der Ersatzimperfektionen nach den Abschnitten 2.2 und 2.3 angesetzt zu werden. Dies gilt nicht, wenn die Vergleichsspannung die Grenzspannung fy,d u¨berschreitet. Bei Tragsicherheitsnachweisen fu¨r mehrteilige Sta¨be nach Abschnitt 4.3 ist die Ersatzimperfektion nach Tabelle 3, Zeile 5 stets in voller Gro¨ße anzusetzen.

Anmerkung 1: Der Faktor 2/3 tra¨gt dem Umstand Rechnung, dass die plastische Querschnittsreserve nicht ausgenutzt wird. Es wird angestrebt, dass sich bei Anwendung von Tabelle 1, Zeilen 1 oder 2, im Mittel gleiche Traglasten ergeben. Anmerkung 2: Die Nachweise nach Abschn. 4.3 beruhen auf Vergleichen von experimentellen und rechnerischen Traglasten, die die Ersatzimperfektionen nach Tabelle 3, Zeile 5, belegen (s. auch Anmerkung zu Abschn. 4.1, Element 402). In den vereinfachten Tragsicherheitsnachweisen nach Abschn. 3 und 7 sind die Ersatzimperfektionen bereits beru¨cksichtigt. Reserven bei Anwendung des Verfahrens el.-el. gegenu¨ber der plastischen Bemessung stehen nur einmal zur Verfu¨gung. Die Korrektur des Elements 201 ist in diesem Sinne nur eine Klarstellung, vgl. auch Hinweis zu Element 729 in Teil 1.

(202) Ansatz der Ersatzimperfektionen Die geometrischen Ersatzimperfektionen sind so anzusetzen, dass sie sich der zum niedrigsten Knickeigenwert geho¨renden Verformungsfigur mo¨glichst gut anpassen. Sie sind in ungu¨nstigster Richtung anzusetzen.

Die Ersatzimperfektionen brauchen mit den geometrischen Randbedingungen des Systems nicht vertra¨glich zu sein. Beim Biegeknicken infolge einachsiger Biegung mit Normalkraft brauchen Vorkru¨mmungen nur mit dem Stich v0 oder w0 in der jeweils untersuchten Ausweichrichtung angesetzt zu werden. Beim Biegeknicken infolge zweiachsiger Biegung mit Normalkraft brauchen nur diejenigen Ersatzimperfektionen angesetzt zu werden, die zur Ausweichrichtung bei planma¨ßig mittiger Druckbeanspruchung geho¨ren. Beim Biegedrillknicken genu¨gt es, lediglich eine Vorkru¨mmung gema¨ß Abschn. 2.2 mit dem Stich 0,5 v0 anzusetzen. In einfachen Fa¨llen wird es haüfig durch die Anschauung mo¨glich sein, den qualitativen Verlauf der Verformungsfigur im Knickfall festzustellen. In komplizierteren Fa¨llen beno¨tigt der Ingenieur heute die passende „Software“. Ein eventuell gefa¨hrlicher Irrweg ist der Ansatz der Figur, die sich aus der Biegeverformung nach Theorie I. Ordnung ergibt, s. Klo¨ppel-LieKriterium [E11]. Hinweise zu diesem „Spannungsproblem mit Verzweigungslast“ finden sich auch in [E40] und [E41].

DIN 18 800-2

(203) Imperfektionen fu¨r Sonderfa¨lle Soweit fu¨r Sonderfa¨lle in einzelnen Fachnormen abweichende (bauartabha¨ngige) Angaben u¨ber die Imperfektionen enthalten sind, mu¨ssen diese der Schnittgro¨ßenermittlung zugrunde gelegt werden.

2.2

Imperfektionen

137

Anmerkung: Solche Imperfektionen fu¨r Sonderfa¨lle sind mit den Regelungen in den Abschn. 3 bis 7 nicht erfasst.

Vorkru¨mmung

(204) Fu¨r Einzelsta¨be, fu¨r Sta¨be von Stabwerken mit unverschieblichen Knotenpunkten und fu¨r Sta¨be nach Abschn. 2.4, Element 207, sind in der Regel die Vorkru¨mmungen nach Bild 2 und Tabelle 3 anzusetzen.

42 Wenn die Abgrenzungskriterien nach DIN * 18 800 -1:2008-11, 7.5.1, Element 739, fu¨r die Anwendung der Theorie I. Ordnung erfu¨llt sind, darf ohne Ansatz von Vorkru¨mmungen gerechnet werden.

Anmerkung: Ersatzimperfektionen fu¨r Bogentra¨ger entha¨lt Tabelle 23 (siehe S. 183).

quadratische Parabel oder sin-Halbwelle

Tabelle 3. Stich der Vorkru¨mmung

Stabart

Bild 2. Vorkru¨mmung eines Stabes

Bild 3. Ersatzbelastung bei quadratischer Parabel (Gleichgewichtsgruppe)

Stich w 0, v 0 der Vorkru¨mmung

0

Einteilige Sta¨be mit Querschnitten, denen nach Tabelle 5 folgende Knickspannungslinie zugeordnet ist a0

I/350

1

a

I/300

2

b

I/250

3

c

I/200

4

d

I/150

5

Mehrteilige Sta¨be, wenn der Nachweis nach Abschnitt 4.3 erfolgt

I/500

Die Knickspannungslinien sind in den Tabellen 4 und 5 definiert.

Bild 4. Beispiele fu¨r den Ansatz von Vorkru¨mmungen

138

2.3 41 *

1


Vorverdrehung

(205) Ansatz von Vorverdrehungen Vorverdrehungen sind nach Bild 5 fu¨r solche Sta¨be und Stabzu¨ge anzunehmen, die am verformten Stabwerk Stabdrehwinkel aufweisen ko¨nnen und die durch Normalkra¨fte beansprucht werden.

Bild 5. System eines perfekten (unterbrochen dargestellt) und infolge Vorverdrehung mo¨glichen imperfekten (ausgezogen dargestellt) Stabes bzw. Stabwerkes

ϕ0,2

Wenn die Abgrenzungskriterien nach DIN 18 800 -1:2008-11, 7.5.1, Element 739, fu¨r die Anwendung der Theorie I. Ordnung erfu¨llt sind, darf mit verminderten Vorverdrehungen gerechnet werden. Bei der Berechnung des Reduktionsfaktors r2 fu¨r Rahmen darf in der Regel fu¨r n die Anzahl der Stiele des Rahmens je Stockwerk in der betrachteten Rahmenebene eingesetzt werden. Stiele mit geringer Normalkraft za¨hlen dabei nicht. Als Stiele mit geringer Normalkraft gelten solche, deren Normalkraft kleiner als 25 % der Normalkraft des maximal belasteten Stieles im betrachteten Geschoss und der betrachteten Rahmenebene ist.

Anmerkung 1: Bei der Berechnung der Geschossquerkraft in einem mehrgeschossigen Stabwerk sind Vorverdrehungen fu¨r die Sta¨be des betrachteten Geschosses am ungu¨nstigsten. Daher ist in r1 die Systemla¨nge L der Geschossstiele einzusetzen. In den u¨brigen Geschossen darf in r1 fu¨r l die Gebaüdeho¨he Lr gesetzt werden (Bild 6).

ϕ

0,2

Bild 6. Beispiele fu¨r Vorverdrehungen in Stabwerken und Rahmen

DIN 18 800-2

139

Anmerkung 2: Imperfektionen ko¨nnen auch durch den Ansatz gleichwertiger Ersatzlasten beru¨cksichtigt werden (s. Bild 7).

Die Vorverdrehung betra¨gt in der Regel – fu¨r einteilige Sta¨be: 1 f0 = r 1 · r2 200

Imperfektionen

(1)

– fu¨r mehrteilige Sta¨be nach den Bildern 20 und 21 sowie Abschn. 4.3 1 f0 = r 1 · r2 (2) 400 Dabei ist rffiffiffi 5 r1 = l

Reduktionsfaktor fu¨r Sta¨be oder Stabzu¨ge mit l > 5 m, wobei l die Systemla¨nge des vorverdrehten Stabes L bzw. Stabzuges Lr in m ist. Maßgebend ist jeweils derjenige Stab oder Stabzug, dessen Vorverdrehung sich auf die betrachtete Beanspruchung am ungu¨nstigsten auswirkt; rffiffiffi! 1 1 r2 = 1 + Reduktionsfaktor zur Beru¨ck2 n sichtigung von n voneinander unabha¨ngigen Ursachen fu¨r Vorverdrehungen von Sta¨ben und Stabzu¨gen.

Bild 7. Ersatzbelastung fu¨r eine Vorverdrehung f0

Anmerkung 3: Vorverdrehungen aus Schraubenschlupf sind gegebenenfalls zusa¨tzlich zu beru¨cksichtigen; vergleiche Abschn. 1.5.1, Element 118. Anmerkung 4: Die verminderten Vorverdrehungen sind in DIN 18 800 -1:2008-11, 7.4, Element 730, angegeben; auch hier sind gegebenenfalls Vorverdrehungen aus Schraubenschlupf zusa¨tzlich zu beru¨cksichtigen. Anmerkung 5: Der Reduktionsfaktor r2 kann sinngema¨ß auch bei Dachverba¨nden, die Tra¨ger stabilisieren, angewendet werden.

(206) Vorverdrehungen bei Aussteifungskonstruktionen Fu¨r die Stiele von Aussteifungskonstruktionen Anmerkung: Aussteifungskonstruktionen sind sind die Vorverdrehungen wie fu¨r die Stiele z. B. Verba¨nde. von verschieblichen Stockwerkrahmen anzusetzen. Das gleiche gilt gegebenenfalls fu¨r weitere, angeha¨ngte Stiele, die mit der Aussteifungskonstruktion verbunden sind und durch diese stabilisiert werden.

2.4

Gleichzeitiger Ansatz von Vorkru¨mmung und Vorverdrehung

(207) Fu¨r Sta¨be, die am verformten Stabwerk Stabdrehwinkel aufweisen ko¨nnen und eine Stabkennzahl e > 1,6 haben, ist zusa¨tzlich zu den Vorverdrehungen (nach Abschn. 2.3) auch die Vorkru¨mmung (nach Abschn. 2.2) in ungu¨nstigster Richtung anzusetzen (siehe Bild 8). Bild 8. Beispiele fu¨r die gleichzeitige Beru¨cksichtung von Vorkru¨mmung und Vorverdrehung

140

1


3

Einteilige Sta¨be

3.1

Allgemeines

(301) Geltungsbereich Die in den Abschn. 3.2 bis 3.5 angegebenen Nachweise gelten fu¨r Einzelsta¨be und fu¨r Sta¨be von Stabwerken, die fu¨r den Nachweis aus dem Stabwerk gedanklich herausgelo¨st werden. Biegeknicken und Biegedrillknicken werden dabei getrennt untersucht. (302) Biegeknicken In den Biegeknickuntersuchungen der Abschn. 3.2 bis 3.5 ist neben dem Ansatz von Imperfektionen (s. Abschn. 2, Element 201 ff.) auch der Einfluss aus Theorie II. Ordnung bereits beru¨cksichtigt. Daher sind in den Abschn. 3.2 bis 3.5 die Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung einzusetzen.

(303) Biegedrillknicken Die Biegedrillknickuntersuchung ist fu¨r die aus dem Stabwerk herausgelo¨st gedachten Sta¨be durchzufu¨hren. Dabei sind die Stabendmomente erforderlichenfalls nach Theorie II. Ordnung zu bestimmen. Die Feldmomente du¨rfen mit diesen Stabendmomenten nach Theorie I. Ordnung berechnet werden.

Anmerkung: Wenn Sta¨be fu¨r die Rechnung gedanklich aus einem Stabwerk herausgelo¨st werden, sind die realen Randbedingungen des betreffenden Stabes zu beachten. Hinweis: In den Abschn. 3.4, 3.5 und 7 ist unter „Normalkraft“ stets Druck zu verstehen. Anmerkung 1: Die Anwendung der Bedingungen (3), (24), (28) und (29) wird in der Literatur als Ersatzstabverfahren bezeichnet, wobei die zu den entsprechenden Stabwerken geho¨renden Knickla¨ngen benutzt werden. Anmerkung 2: Wenn Sta¨be aus einem Stabwerk herausgelo¨st werden, sind bei Anwendung des Ersatzstabverfahrens die Abschn. 3.4.2.2, 3.5.1 und 5.3.2.3 zu beachten. Die Biegedrillknickuntersuchung ist nicht erforderlich fu¨r – Sta¨be mit Hohlquerschnitten, – Sta¨be, deren Verdrehung 4 oder seitliche Verschiebung v ausreichend behindert ist, – Sta¨be mit planma¨ßiger Biegung, wenn deren bezogener Schlankheitsgrad lM J 0,4 ist.

Anmerkung: Zum Nachweis ausreichender Behinderung der Verformungen s. Abschn. 3.3.2. Unter „Sta¨be mit Hohlquerschnitten“ sind solche zu verstehen, bei denen der Querschnitt insgesamt ein Hohlquerschnitt ist, wie beispielsweise in Zeile 1 und 2 von Tabelle 5. Unter „planma¨ßiger Biegung“ ist Biegung ohne Normalkraft zu verstehen [E5].

DIN 18 800-2

3.2

Einteilige Sta¨be

141

Planma¨ßig mittiger Druck

3.2.1 Biegeknicken (304) Nachweisformat Der Tragsicherheitsnachweis ist fu¨r die maßgebende Ausweichrichtung mit Bedingung (3) zu fu¨hren. N J1 (3) k · Npl,d

Der Abminderungsfaktor k (= ky bzw. kz) ist in Abha¨ngigkeit von dem bezogenen Schlankheitsgrad lK und der dem jeweiligen Querschnitt nach Tabelle 5 (siehe Seite 142) zugeordneten Knickspannungslinie mit den Gl. (4a) bis (4c) zu ermitteln. l J 0,2 : k = 1

(4a)

q1ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi lK > 0,2 : k = 2 k + k 2 – lK

(4b)

Anmerkung 1: Die zur Berechnung von lK beno¨tigte Knickla¨nge kann der Literatur entnommen werden. Vier einfache Fa¨lle sind in Bild 9 angegeben, weitere Fa¨lle ko¨nnen mit Hilfe der Bilder 27 und 29 behandelt werden. Beha¨lt in Sonderfa¨llen die am Stab angreifende Last ihre Richtung beim Ausweichen des Stabes nicht bei, so ist dies bei der Ermittlung der Knickla¨nge sK zu beru¨cksichtigen, z. B. mit Hilfe der Bilder 36 bis 38.

2

k = 0,5 [1 + a (lK – 0,2) + lK ]

vereinfachend fu¨r lK > 3,0: k=

1 lK (lK + a)

(4c)

mit a nach Tabelle 4.

Bild 9. Beispiele fu¨r Knickla¨ngen einfacher Sta¨be mit konstantem Querschnitt

Tabelle 4. Parameter a zur Berechnung des Abminderungsfaktors k

Knickspannungslinie a

a0

a

b

c

d

0,13 0,21 0,34 0,49 0,76

Anmerkung 2: Die zahlenma¨ßige Auswertung der Gl. (4a) bis (4c) kann der Literatur entnommen werden, z. B. [2].

142 45 *

1


Tabelle 5. Zuordnung der Querschnitte zu den Knickspannungslinien

a)

a)

dicke Schweißnaht und

a) a)

a) a)

a)

x

Anmerkung: Als dicke Schweißna¨hte sind solche mit einer vorhandenen Nahtdicke a j min t zu verstehen. a) Bei Bauteilen aus den Stahlsorten S460 darf a statt a, a statt b, b statt c und c statt d verwendet werden. 0

DIN 18 800-2

Einteilige Sta¨be

143

(305) Zusatzbedingungen bei vera¨nderlichen Querschnitten und Normalkra¨ften Bei Anwendung von Bedingung (3) auf Sta¨be mit vera¨nderlichen Querschnitten und/oder Normalkra¨ften muss der Nachweis mit Bedingung (3) fu¨r alle maßgebenden Querschnitte mit den jeweils zugeho¨rigen Schnittgro¨ßen, Querschnittswerten und der zugeho¨rigen Normalkraft NKi an der betreffenden Stelle gefu¨hrt werden. Zusa¨tzlich mu¨ssen folgende Bedingungen eingehalten werden:

hKi j 1,2

(5)

min Mpl j 0,05 max Mpl

(6)

und

3.2.2 Biegedrillknicken (306) Fu¨r Sta¨be mit beliebiger, aber unverschieblicher Lagerung der Enden, mit unvera¨nderlichem Querschnitt und konstanter Normalkraft ist ein Tragsicherheitsnachweis nach Abschn. 3.2.1 zu fu¨hren. Bei der Berechnung des bezogenen Schlankheitsgrades lK ist dabei fu¨r NKi die Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast fu¨r Biegedrillknicken anzusetzen. Der Abminderungsfaktor k ist dabei fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur z-Achse zu ermitteln.

Fu¨r Walztra¨ger mit I-Querschnitt und fu¨r I-Tra¨ger mit a¨hnlichen Abmessungen braucht ein Tragsicherheitsnachweis fu¨r das Biegedrillknicken nicht gefu¨hrt zu werden.

Anmerkung: Das Drillknicken wird hier als Sonderfall des Biegedrillknickens betrachtet. Die sogenannte „Darf-Bestimmung“ gilt nur, wenn die Rand- und Zwischenbedingungen so sind, dass fu¨r Biegedrillknicken und Biegeknicken die gleichen Knickla¨ngen angenommen werden du¨rfen [E5].

Bild 10. Abminderungsfaktoren k fu¨r Biegeknicken (Knickspannungslinien a, b, c, d) und kM fu¨r Biegedrillknicken (bdk) nach Gl. (18) mit n = 2,5

144

3.3

1


Einachsige Biegung ohne Normalkraft

3.3.1 Allgemeines (307) Es ist ein Tragsicherheitsnachweis nach Abschn. 3.3.4 zu fu¨hren.

Dieser Nachweis darf – bei Biegung um die z-Achse oder – wenn jeweils die Bedingungen der Abschn. 3.3.2 oder 3.3.3 eingehalten werden, entfallen.

Anmerkung: Der hier behandelte Stabilita¨tsfall wurde in DIN 4114 -1:1952- 07 und meistens in der Literatur als „Kippen“ bezeichnet.

3.3.2 Behinderung der Verformung (308) Behinderung der seitlichen Verschiebung Ausreichende Behinderung der seitlichen Verschiebung ist vorhanden bei Sta¨ben, die durch sta¨ndig am Druckgurt anschließendes Mauerwerk nach DIN 1053 ausgesteift sind, dessen Dicke nicht geringer ist als die 0,3-fache Querschnittsho¨he des Stabes. Wenn an Tra¨ger Trapezprofile nach DIN 18 807 angeschlossen sind und Bedingung (7) erfu¨llt ist, dann darf die Anschlussstelle als in Trapezblechebene unverschieblich gehalten angesehen werden. p2 p2 70 2 S j EIv 2 + GIT + EIz 2 0,25 h (7) h2 l l

Anmerkung: Bedingung (7) zur Bestimmung der seitlichen Unverschieblichkeit eines Tra¨gergurtes (gebundene Drehachse) kann bei entsprechender Ausbildung der Anschlussstellen auch fu¨r andere Bekleidungen als Trapezbleche angewandt werden.

Bild 11. Aussteifung durch Mauerwerk

Dabei ist

S der auf den untersuchten Tra¨ger entfallende Anteil der Schubsteifigkeit der Trapezblechscheiben nach DIN 18 807-1 bei Befestigung in jeder Profilrippe. Wenn die Befestigung der Trapezprofile nur in jeder zweiten Profilrippe erfolgt, ist der Wert S durch 0,2 · S zu ersetzen.

Die Aussteifung nach Bild 11 setzt voraus, dass es sich um Mauerwerk nach DIN 1053 handelt.

DIN 18 800-2

Einteilige Sta¨be

145

(309) Behinderung der Verdrehung durch Nachweis ausreichender Drehbettung Bei Tra¨gern mit doppeltsymmetrischem, I-fo¨rAnmerkung 1: Aus Vereinfachungsgru¨nden ist migem Querschnitt, deren Abmessungsverha¨ltBedingung (8) im Gegensatz zu anderen Nachnisse denen von Walzprofilen nach den Normen weisen mit den charakteristischen Werten forder Reihe DIN 1025 entsprechen, ist eine ausmuliert. reichende Drehbettung vorhanden, wenn BedinAnmerkung 2: Bei der Ermittlung der wirksagung (8) erfu¨llt ist: men, vorhandenen Drehbettung c4,k sind ge2 Mpl,k gebenenfalls Verformungen des Anschlussbec4,k j k4 · kv (8) reiches zwischen dem gestu¨tzten Tra¨ger und EIz,k dem abstu¨tzenden Bauteil zu beru¨cksichtigen. mit Dies kann z. B. nach Gl. (9) geschehen. kv = 1,0 bei Anwendung der Nachweisverfahren 1 1 1 1 J + + (9) Elastisch-Plastisch und Plastisch-Plastisch c c c c 4,k 4M,k 4A,k 4P,k (Tabelle 1, Zeilen 2 und 3) kv = 0,35 bei Anwendung des NachweisverfahHierin bedeuten: rens Elastisch-Elastisch (Tabelle 1, Zeile 1), c4,k wirksame vorhandene Drehbettung wenn die Vergleichsspannung die Grenzc4M,k theoretische Drehbettung nach Gl. (10) spannung fy,d nicht u¨berschreitet. Andernaus der Biegesteifigkeit des abstu¨tzenfalls gilt kv w 1,0. den Bauteils „a“ bei Annahme einer k4 – nach Tabelle 6, Spalte 2, wenn sich der starren Verbindung Tra¨ger ungehindert seitlich verschieben (E · Ia )k kann c4M,k = k (10) – nach Tabelle 6, Spalte 3, wenn der Traä mit ger am Obergurt seitlich unverschieblich gehalten ist (gebundene Drehachse) k=2 fu¨r Ein- und Zweifeldtra¨ger k=4 fu¨r Durchlauftra¨ger mit 3 oder mehr Der Wert kv = 0,35 (in Gl. (8)) darf nicht verFeldern wendet werden, wenn von Element 121, 1. Spie(E · Ia)k Biegesteifigkeit des abstu¨tzenden Baugelstrich, „Darf-Bestimmung“, Gebrauch geteils macht wird. a Stu¨tzweite des abstu¨tzenden Bauteils Tabelle 7 ist anzuwenden, wenn kein genauerer c4A,k Drehbettung aus der Verformung des Nachweis gefu¨hrt wird. Voraussetzung ist, dass Anschlusses. Diese kann – wenn kein Stahltrapezprofile nach DIN 18 807 verwendet genauerer Nachweis gefu¨hrt wird – werden. fu¨r Stahltrapezprofile nach DIN 18 807 mit den Werten c4A,k nach Tabelle 7 aus Tabelle 6. Beiwerte k4 Gleichung (11a) oder (11b) ermittelt werden. Fu¨r Sandwichelemente mit Stahldeckschichten, die die Auflast qd auf den gestu¨tzten Tra¨ger u¨bertragen, ergibt sich c4A,k aus der in Bild 11a dargestellten Momenten-Verdrehungsbeziehung als Sekantensteifigkeit mit Gleichung (11c), sowie den Hilfswerten nach Tabelle 7a und 7b. vorh b 2 c4A,k = c4A,k (11a) 100 vorh b fu¨r J 1,25 100

146

1


c4A,k = c4A,k

fu¨r 1,25 J vorh b

Bild 11a. Momenten-Verdrehungsbeziehung

(11b)

vorh b J 2,0 100

vorhandene Breite des Gurtes des gestu¨tzten Tra¨gers (in mm) mk c4A,k = (11c) 4(mk )

Weitere Angaben, auch fu¨r andere Dachdeckungen, siehe z. B. [3].

c4P,k

Bild 12. Beispiel fu¨r die Lage einer gebundenen Drehachse

vorh b 1,25 100

Drehbettung aus der Profilverformug des gestu¨tzten Tra¨gers [4]

Anmerkung 3: Anstelle des Nachweises mit Bedingung (8) kann die wirksame vorhandene Drehbettung c4,k auch bei der Ermittlung des idealen Biegedrillknickmomentes MKi,y beru¨cksichtigt werden. Der Nachweis wird dann nach Abschn. 3.3.4 gefu¨hrt (siehe auch Bild 12).

Tabelle 7. Charakteristische Werte fu¨r Anschlusssteifigkeiten c4A,k von Trapezprofilen aus Stahl, bezogen auf eine Gurtbreite b = 100 mm (siehe auch Bild 13)

DIN 18 800-2

Einteilige Sta¨be

147

Tabelle 7a. Kennwerte der Momenten-Verdrehungsbeziehung

Z- oder U-Profile 60 mm J vorh b J 80 mm

doppelsymmetrische Tra¨ger 60 mm J vorh b J 100 mm

c 41 w

b c 1 · E S · vorh 82

(11d)

c1 · ES

(11g)

c 42 w

b z · c 1 · E S · t K · vorh 82

(11e)

0

(11h)

mK w

q d · vorh2 b

(11f)

q d · vorh b

(11i)

2,0 N/mm2 J E S J 6,0 N/mm2

Elastizita¨tsmodul der Sandwich-Kernschicht

0,42 mm J t K J 0,67 mm

Kernblechdicke der oberen Deckschicht

vorh b in mm

vorhandene Breite des Gurtes des gestu¨tzten Tra¨gers

N/mm2

q d in

Bemessungswert der vom Sandwichelement auf den Tra¨ger la¨ngs des Obergurtes u¨bertragenen Auflast

c 1, c 2

Faktoren nach Tabelle 7b

z

Faktor zur Beru¨cksichtigung der Befestigungsart: z w 1

alternierende Anordnung

z w 1,5 einseitige Befestigung (ungu¨nstige Drehrichtung ausgeschlossen) z w 0

verdeckte Anordnung

Tabelle 7b. Faktoren c1 und c2 fu¨r Gleichungen (11d), (11e) und (11g)

Zeile

Kernschicht

Einsatzbereich

Schraubenkopfseitige Deckschicht

c1

c2

1

PUR

Dach

trapezprofiliert

1,44

0,22

Wand

quasieben

1,20

0,38

Dach

trapezprofiliert

0,69

0,18

Wand

schwach profiliert

0,48

0,16

2 3 4

Mineralwolle

148

1


Zu Element 309 hat sich der Auslegungsausschuss wie folgt geaüßert: „Wird die vorhandene Drehbettung der angrenzenden Profile z. B. nach Gl. (8) ausgenutzt, so muss die bertragung des entsprechenden Anschlussmomentes sichergestellt sein, wozu die Norm keine Aussage macht. In diesem Fall hilft der Kommentar [E5] weiter, und zwar dort mit einem speziellen Abschn. 3.7.4.“ Zur einschra¨nkenden Bestimmung zur Anwendung der Gl. (8) der Anpassungsrichtlinie im Zusammenhang mit Element 121 gilt der gleiche Hinweis wie zu Element 201. Die Werte der Tabelle 7 gelten fu¨r Schrauben. Im Beuth-Kommentar [E5] – dort im Abschnitt 3.3.2.3 – gibt es Hinweise fu¨r Befestigungen mit Setzbolzen. Vgl. auch Stahlbau-Kalender 2004, S. 418.

Bild 13. Beispiele fu¨r die Schraubenanordnung bem Trapezprofilen und Sandwichelementen

DIN 18 800-2

Einteilige Sta¨be

149

3.3.3 Nachweis des Druckgurtes als Druckstab (310) Bei I-Tra¨gern mit zur Stegachse symmetrischem Querschnitt, deren Druckgurt in einzelnen Punkten im Abstand c seitlich unverschieblich gehalten ist, ist eine genauere Biegedrillknickuntersuchung nicht erforderlich, wenn Bedingung (12) erfu¨llt ist.

l J 0,5

Mpl,y,d My

(12)

Dabei ist l=

c · kc iz,g · la

(13)

mit iz,g Tra¨gheitsradius um die Stegachse z der aus Druckgurt und 1/5 des Steges gebildeten Querschnittsfla¨che kc Beiwert fu¨r den Verlauf der Druckkraft im Druckgurt, nach Tabelle 8 Tabelle 8. Druckkraftbeiwerte kc

Ist Bedingung (12) nicht erfu¨llt, darf ein vereinfachter Nachweis mit Bedingung (14) gefu¨hrt werden. 0,843 My J1 k · Mpl,y,d

(14)

Dabei ist My gro¨ßter Absolutwert des Biegemomentes; k Abminderungsfaktor der Knickspannungslinie c oder d nach Gl. (4) fu¨r l aus Gl. (13) – Knickspannungslinie d ist zu wa¨hlen fu¨r Tra¨ger, die keine gewalzten Tra¨ger nach Zeile 1 der Tabelle 9 sind und durch Querbelastung am Obergurt beansprucht werden. Hierbei ist zusa¨tzlich Bedingung (15) einzuhalten: qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi h J 44 240/fy,k (15) t mit den Tra¨gerabmessungen h gro¨ßte Gesamtho¨he; t Dicke des Druckgurtes und mit fy,k in N/mm2. – Knickspannungslinie c darf in den u¨brigen Fa¨llen gewa¨hlt werden.

Anmerkung: Vereinfachend kann statt mit iz,g auch mit dem Tra¨gheitsradius iz des Gesamtprofils gerechnet werden.

150 46 *

1


3.3.4 Biegedrillknicken (311) Fu¨r I-Tra¨ger sowie U- und C-Profile, bei denen keine planma¨ßige Torsion auftritt, ist der Tragsicherheitsnachweis mit Bedingung (16) zu fu¨hren.

My J1 kM · Mpl,y,d

(16)

Dabei ist My gro¨ßter Absolutwert des Biegemomentes nach Abschn. 3.1, Element 303; kM Abminderungsfaktor fu¨r Biegemomente in Abha¨ngigkeit vom bezogenen Schlankheitsgrad lM kM = 1 kM =

!1=n

1 2n

1 + lM

f€ur lM J 0,4

(17)

f€ur lM > 0,4

(18)

mit n Tra¨gerbeiwert nach Tabelle 9. Tabelle 9. Tra¨gerbeiwert n

Anmerkung 1: Zur Berechnung von lM muss das ideale Biegedrillknickmoment MKi,y bekannt sein. Dazu ko¨nnen Angaben der Literatur entnommen werden, z. B. [5] und [6]. Bei gleichbleibendem, doppeltsymmetrischem Querschnitt darf Gl. (19) oder (20) angewendet werden. qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi MKi,y = z · NKi,z c2 + 0,25 z2p + 0,5 zp (19) mit z

Momentenbeiwert fu¨r Gabellagerung an den Enden, nach Tabelle 10;

NKi,z = p2 · E · Iz/l 2; Iv + 0,039 l 2 · IT ; Iz

c2

=

zp

Abstand des Angriffspunktes der Querbelastung vom Schwerpunkt, entsprechend Bild 1 nach unten positiv. Dies bedeutet, dass, unabha¨ngig vom statischen System (Einfeldtra¨ger, Kragarm), eine Last am Obergurt immer mit einem negativen Wert zu versehen ist.

Tabelle 10. Momentenbeiwerte z

Vereinfachend kann bei Tra¨gerho¨hen h J 60 cm Gl. (19) auch durch Gl. (20) ersetzt werden. MKi,y =

1,32 b · t (E · Iy ) l · h2

(20)

Anmerkung 2: kM kann auch dem Bild 10 entnommen werden, wenn der Tra¨gerbeiwert n = 2,5 ist; die Kurve ist dort mit bdk bezeichnet. Anmerkung 3: Der Wert kM = 1 darf bei Tra¨gerho¨hen h J 60 cm (s. Bild 15) und gleichbleibendem Querschnitt angenommen werden, wenn die Bedingung (21) erfu¨llt ist. lJ

b·t 240 200 h fy,k

mit fy,k in N/mm2.

(21)

x

DIN 18 800-2

Falls Biegemomente My mit einem Momentenverha¨ltnis C > 0,5 nach Bild 14 vorhanden sind, so ist der Tra¨gerbeiwert n mit einem Faktor kn nach Bild 14 zu multiplizieren.

Bild 14. Faktor kn fu¨r den Tra¨gerbeiwert

Bild 15. Abmessungen fu¨r die vereinfachten Nachweise nach den Gl. (20) oder (21)

3.4

Einteilige Sta¨be

151

Anmerkung 4: Der Tra¨gerbeiwert n (in der Literatur [5] und [6] als Systemfaktor bezeichnet) deckt Einflu¨sse aus Eigenspannungen und Vorverformungen auf die Traglast ab, nicht jedoch Einflu¨sse von Lagerbedingungen, die u¨ber MKi,y erfasst werden. Zu Element 311 hat sich der Auslegungsausschuss wie folgt geaüßert: „In Tabelle 9 fehlt der Hinweis, wo fu¨ r Voutentra¨ger nach Zeile 5 die Querschnittswerte einzusetzen sind. S. hierzu [E5], Abschn. 3.3.4., Seite 173.“ In der Anmerkung 1 ist die Vorzeichendefinition fu¨r zp missversta¨ndlich. Hierzu ist auf Bild 1 zu verweisen: unabha¨ngig vom statischen System (Einfeldtra¨ger, Kragarm) ist zp stets dann negativ, wenn die (positive) Querlast am Obergurt angreift. (Bei nach oben gerichteter, also negativer Querlast ist es genau umgekehrt.) Entscheidend ist die Wirkung der Querlast bei infinitesimaler Verdrehung: wirkt sie stabilisierend, so muss sich eine Vergro¨ßerung des idealen Biegedrillknickmoments ergeben, andernfalls eine Verringerung desselben.

Einachsige Biegung mit Normalkraft

In 3.4 ist unter „Normalkraft“ stets Druck zu verstehen. 47 *

3.4.1 Sta¨be mit geringer Normalkraft

(312) Sta¨be mit geringer Normalkraft, die die Bedingung (22) erfu¨llen, du¨rfen unter Vernachla¨ssigung dieser Normalkraft nach Abschn. 3.3 nachgewiesen werden.

N < 0,1 k · Npl,d

(22)

3.4.2 Biegeknicken 3.4.2.1 Vereinfachter Nachweis fu¨r Sonderfa¨lle

(313) Fu¨r den beidseitig gelenkig gelagerten Stab mit einer Querbelastung in Form einer Strecken- oder Einzellast und dem maximalen Moment M nach Theorie I. Ordnung darf Bedingung (3) angewendet werden, wobei jedoch in Gl. (4b) k nach Gl. (23) einzusetzen ist.

M=Mpl,d 2 k = 0,5 1 + a(lK – 0,2) + lK + (23) N=Npl,d

Es ist Abschn. 3.2.1, Element 305, zu beachten.

152

1


3.4.2.2 Ersatzstabverfahren

(314) Nachweisformat Der Tragsicherheitsnachweis ist mit Bedingung (24) unter Verwendung der Knickspannungslinien nach Abschn. 3.2.1 zu fu¨hren

N b ·M + m + Dn J 1 k · Npl,d Mpl,d

Bei doppeltsymmetrischen Querschnitten, die mindestens einen Stegfla¨chenanteil von 18 % haben, darf in Bedingung (24) Mpl,d durch 1,1 Mpl,d ersetzt werden, wenn

(24)

Dabei ist k Abminderungsfaktor nach Gl. (4) in Abha¨ngigkeit von lK fu¨r die maßgebende Knickspannungslinie (s. Tabelle 5) fu¨r Ausweichen in der Momentenebene; bm Momentenbeiwert fu¨r Biegeknicken nach Tabelle 11, Spalte 2; Momentenbeiwerte bm < 1 sind nur bei Sta¨ben mit unverschieblicher Lagerung der Stabenden und gleichbleibendem Querschnitt unter konstanter Druckkraft ohne Querlasten zula¨ssig; M Gro¨ßter Absolutwert des Biegemomentes nach Elastizita¨tstheorie I. Ordnung ohne Ansatz von Imperfektionen N N 2 k 2 · lK ; Dn = 1– k · Npl,d k ·Npl,d jedoch Dn J 0,1. Bei der Berechnung von Mpl,d ist Abschn. 1.4.2, Element 123, zu beachten. (315) Einfluss von Querkra¨ften Der Einfluss der Querkra¨fte auf die Tragfa¨higkeit des Querschnitts ist zu beru¨cksichtigen.

N > 0,2 Npl,d

(25)

ist.

Anmerkung 1: Fu¨r den Sonderfall M = 0 geht Bedingung (24) im Traglastzustand in die Bedingung (3) u¨ber. Anmerkung 2: Vereinfachend darf fu¨r Dn auch entweder 0,25 k2 · l2K oder 0,1 gesetzt werden.

Hinweis: hier und an weiteren Stellen mit a¨hnlicher Bedingung gilt: wenn der Wert rechnerisch gro¨ßer als die mit „jedoch“ angegebene Grenze ist, so gilt der Grenzwert.

Anmerkung: Dies kann durch Reduktion der vollplastischen Schnittgro¨ßen beru¨cksichtigt werden, z. B. nach DIN 18 800 -1:2008-11, Tabellen 16 und 17.

(316) Vera¨nderliche Querschnitte und Normalkra¨fte Bei vera¨nderlichen Querschnitten und/oder Normalkra¨ften muss der Nachweis mit Bedingung (24) fu¨r alle maßgebenden Querschnitte mit den jeweils zugeho¨rigen Schnittgro¨ßen, Querschnittswerten und der zugeho¨rigen Normalkraft NKi an der betreffenden Stelle gefu¨hrt werden. Zusa¨tzlich mu¨ssen die Bedingungen (5) und (6) nach Abschn. 3.2.1, Element 305, eingehalten werden. (317) Biegesteife Verbindungen Bei der Bemessung von biegesteifen Verbindungen ist statt des vorhandenen Biegemomentes M das vollplastische Biegemoment Mpl,d zu beru¨cksichtigen, sofern kein genauerer Nachweis gefu¨hrt wird.

Anmerkung: Bei einem genaueren Nachweis wird bei der Bemessung der Verbindungen das Biegemoment nach Theorie II. Ordnung unter Beru¨cksichtigung von Ersatzimperfektionen zugrunde gelegt.

DIN 18 800-2

(318) Stababschnitte ohne Druckkra¨fte Stababschnitte ohne Druckkra¨fte, die aufgrund der Verbindung mit druckkraftbeanspruchten Sta¨ben Biegemomente aufnehmen, sind mit Bedingung (26) nachzuweisen. Die Streckgrenze der druckkraftfreien Querschnitte darf dabei nicht kleiner sein als die der druckkraftbeanspruchten.

M Mpl,d 1–

1,15 hKi

J1

Einteilige Sta¨be

153

Anmerkung: Stababschnitte ohne Druckkra¨fte ko¨nnen z. B. Rahmenriegel sein, die an druckbeanspruchten Stu¨tzen angeschlossen sind.

(26)

mit hKi > 1,15 (319) Einwirkungsfa¨lle Lagerbewegung und Temperatur Bei der Bestimmung des Biegemomentes M Anmerkung: Angaben hierzu sind der Literatur sind gegebenenfalls auch Einflu¨sse von Verforzu entnehmen (z. B. [7]). mungen infolge der Einwirkungsfa¨lle Lagerbewegung oder Temperatur zu beru¨cksichtigen. Die Ru¨ckstellgro¨ßen bei Lagerbewegungen (Verformung, Gleitbewegung oder gegenseitige Verdrehung) sind fu¨r Lager in DIN 4141 Teile 14 und 15 (Verformungslager) und in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen geregelt, s. auch [E7], ku¨nftig auch in den entsprechenden Normen der Reihe DIN EN 1337. (Teil 2 fu¨r Gleitlager, Teil 3 fu¨r Elastomerlager; Hinweise dazu siehe [E38]).

3.4.3 Biegedrillknicken (320) Fu¨r Sta¨be, bei denen keine planma¨ßige Torsion auftritt, mit konstanter Normalkraft und doppelt- oder einfachsymmetrischem, I-fo¨rmigem Querschnitt, deren Abmessungsverha¨ltnisse denen der Walzprofile entsprechen, sowie fu¨r U- und C-Profile ist der Tragsicherheitsnachweis mit Bedingung (27) zu fu¨hren.

My N + ky J 1 kz · Npl,d kM · Mpl,y,d

(27)

Außer den im Abschn. 3.3.4 erlaüterten Gro¨ßen bedeuten: kz Abminderungsfaktor nach Gl. (4) mit lK,z fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur z-Achse; rffiffiffiffiffiffiffi Npl lK,z = bezogener Schlankheitsgrad NKi fu¨r Normalkraftbeanspruchung;

NKi

Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur z-Achse oder Drillknicklast;

Anmerkung 1: Insbesondere bei U- und C-Profilen ist zu beachten, dass planma¨ßige Torsion mit diesem Nachweis nicht erfasst ist. Anmerkung 2: T-Querschnitte sind durch die Regelungen dieses Abschnitts nicht erfasst. Anmerkung 3: Eine Na¨herung auf der sicheren Seite ist mit ky = 1 gegeben. Anmerkung 4: Die Drillknicklast wird z. B. bei einem Stab mit gebundener Drehachse maßgebend.

154

1

bM,y

Momentenbeiwert bM fu¨r Biegedrillknicken nach Tabelle 11, Spalte 3, zur Erfassung der Form des Biegemomentes My; Beiwert zur Beru¨cksichtigung des Momentenverlaufs My und des bezogenen Schlankheitsgrades lK,z;

ky

ky = 1 –


N ay, kz · Npl,d

jedoch ky J 1;

ay = 0,15 lK,z · bM,y – 0,15, jedoch ay J 0,9.

Tabelle 11. Momentenbeiwerte

Zur „jedoch“-Begrenzung siehe Hinweis zu Element 314.

DIN 18 800-2

3.5 47 *

Einteilige Sta¨be

155

Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft

In 3.5 ist unter „Normalkraft“ stets Druck zu verstehen.

3.5.1 Biegeknicken (321) Nachweismethode 1 Bei Anwendung der Nachweismethode 1 ist der Tragsicherheitsnachweis mit Bedingung (28) zu fu¨hren. My N Mz + · ky + · kz J 1 (28) k · Npl,d Mpl,y,d Mpl,z,d

mit k = min (ky, kz) Abminderungsfaktor der maßgebenden Knickspannungslinie nach Gl. (4); My, Mz gro¨ßter Absolutwert der Biegemomente nach Theorie I. Ordnung ohne Ansatz von Imperfektionen; bM,y, bM,z Momentenbeiwerte bM nach Tabelle 11, Spalte 3, zur Erfassung der Form der Biegemomente My, Mz; apl,y, apl,z plastische Formbeiwerte fu¨r Biegemomente My bzw. Mz. Abschn. 1.4.2, Element 123, ist hierbei nicht anzuwenden; ky Beiwert zur Beru¨cksichtigung des Momentenverlaufs My und des bezogenen Schlankheitsgrades lK,y;

ky = 1 –

N ay, ky · Npl,d

jedoch ky J 1,5;

ay = lk,y (2 bM,y – 4) + apl,y – 1) jedoch ay J 0,8; kz

kz = 1 –

Beiwert zur Beru¨cksichtigung des Momentenverlaufs Mz und des bezogenen Schlankheitsgrades lK,z; N az, kz · Npl,d

jedoch kz J 1,5;

az = lK,z (2 bM,z – 4) + (apl,z – 1) jedoch az J 0,8; Mpl,z,d

Bemessungswert des Biegemomentes Mz im vollplastischen Zustand ohne Beru¨cksichtigung von Abschn. 1.4.2, Element 123.

Abschn. 3.2.1, Element 305, ist zu beachten.

Anmerkung 1: Wenn Bedingung (28) fu¨r den Fall der einachsigen Biegung mit Normalkraft angewendet wird, ist fu¨r k der Abminderungfaktor fu¨r die betrachtete Biegeebene einzusetzen. Anmerkung 2: Die tatsa¨chlich vorhandene Vergro¨ßerung der Schnittgro¨ßen nach Theorie II. Ordnung wird dadurch erfasst, dass die bezogenen Schlankheitsgrade lK,y und lK,z u¨ber die Knickla¨ngen am Gesamtsystem ermittelt werden, siehe [8]. Nach neuesten Forschungen ist mit Gl. (28) die Tragfa¨higkeit nicht voll ausgescho¨pft. Nach EC3-1-1 [E36] wird zwecks besserer Erfassung der vollen Tragfa¨higkeit im Abschnitt 6.3.3 das Biegeknicken um die y-y-Achse und um die z-z-Achse getrennt nachgewiesen, wobei bei jedem Nachweis beide Biegemomente zu beru¨cksichtigen sind. Es du¨rfte unbedenklich sein, schon jetzt diesen genaueren Nachweis zu fu¨hren, wenn die Bedingung nach Gl. (28) nicht erfu¨llt ist.

Zur „jedoch“-Begrenzung siehe Hinweis zu Element 314.

156

1


(322) Nachweismethode 2 Bei Anwendung der Nachweismethode 2 ist der Tragsicherheitsnachweis mit Bedingung (29) zu fu¨hren. bm,y · My b · Mz N + ky + m,z · kz + Dn J 1 k · Npl,d Mpl,y,d Mpl,z,d

Anmerkung: Falls nur ein Biegemoment vorhanden ist, geht Bedingung (29) in Bedingung (24) u¨ber, wenn fu¨r k der Abminderungsfaktor fu¨r die betrachtete Biegeebene eingesetzt wird.

(29)

mit k = min(ky, kz) Abminderungsfaktor der maßgebenden Knickspannungslinie nach Gl. (4); My, Mz Gro¨ßter Absolutwert der Biegemomente nach Theorie I. Ordnung ohne Ansatz von Imperfektionen; bm,y, bm,z Momentenbeiwert bm fu¨r Biegeknicken nach Tabelle 11, Spalte 2 zur Erfassung der Form des Biegemomentes My bzw. Mz; ky = 1, kz = cz fu¨r ky < kz; ky = 1, kz = 1 fu¨r ky = kz; ky = cy, kz = 1 fu¨r kz < ky; N 2 lK,y Npl,d 1 cz = = . cy N 2 1– l Npl,d K,z 1–

Fu¨r Dn s. Abschn. 3.4.2.2, Element 314, wobei lK zugeho¨rig zu k einzusetzen ist; die u¨brigen Elemente dieses Abschn.s sind sinngema¨ß anzuwenden.

3.5.2 Biegedrillknicken (323) Fu¨r Sta¨be mit konstanter Normalkraft und mit doppelt- oder einfachsymmetrischem I-fo¨rmigem Querschnitt, deren Abmessungsverha¨ltnisse denen der Walzprofile entsprechen, ist der Tragsicherheitsnachweis mit Bedingung (30) zu fu¨hren. My N Mz + ky + kz J 1 (30) kz · Npl,d kM · Mpl,y,d Mpl,z,d

mit

ky nach Abschn. 3.4.3, Element 320; kz nach Abschn. 3.5.1, Element 321. Die u¨brigen Gro¨ßen sind in den Abschn. 3.3.4, 3.4.3 und 3.5.1 erlaütert.

Anmerkung 1: Planma¨ßige Torsion ist in diesem Nachweis nicht erfasst. Anmerkung 2: T-Querschnitte sind durch die Regelungen dieses Abschnitts nicht erfasst. Anmerkung 3: Eine Na¨herung auf der sicheren Seite ist mit ky = 1 und kz = 1,5 gegeben.

DIN 18 800-2 48 *

4

Mehrteilige, einfeldrige Sta¨be

4.1

Allgemeines


157

(401) Ausweichen rechtwinklig zur Stoffachse Mehrteilige Sta¨be, deren Querschnitte eine Stoffachse haben, sind fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zu dieser Stoffachse wie einteilige Sta¨be nach Abschn. 3 zur berechnen. Fu¨r Druck und planma¨ßige Biegung My gilt das nur, wenn kein planma¨ßiges Biegemoment Mz vorhanden ist. (402) Ausweichen rechtwinklig zur stofffreien Achse Fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur stofffreien Anmerkung: Es kann auch ein Stabwerk unter Achse du¨rfen mehrteilige Sta¨be mit unvera¨nderBeru¨cksichtigung aller Einzelsta¨be berechnet lichem Querschnitt ersatzweise wie einteilige werden. Fu¨r die ersatzweise Berechnung als Sta¨be berechnet werden, wobei neben den Vollstab werden Angaben fu¨r Rahmensta¨be mit Momenten- auch die Querkraftverformungen 2 Gurten gemacht. Angaben fu¨r mehr als 2 Gurte zu beru¨cksichtigen sind. Dabei sind die Einko¨nnen der Literatur entnommen werden [9]. zelglieder fu¨r ihre Schnittgro¨ßen zu bemessen, die sich aus den Gesamtschnittgro¨ßen ergeben (s. Abschn. 4.3.2 und 4.3.3).

Bild 16. Beispiele fu¨r mehrteilige Sta¨be, deren Querschnitte eine Stoffachse haben

(403) Querschnitte mit zwei stofffreien Achsen Bei Querschnitten mit zwei stofffreien Achsen gelten die folgenden Abschn. sinngema¨ß fu¨r beide Achsen.

Bild 17. Beispiel fu¨r einen mehrteiligen Stab, dessen Querschnitt zwei stofffreie Achsen hat

4.2


(404) (vgl. Bild 18) l Systemla¨nge des mehrteiligen Stabes; r Anzahl der einzelnen Gurte; hy, hz Spreizung der Gurtsta¨be, von deren Schwerlinien aus gerechnet; a La¨nge des Gurtstabes zwischen 2 Knotenpunkten; AG ungeschwa¨chte Querschnittsfla¨che eines Gurtes; A = SAG ungeschwa¨chte Querschnittsfla¨che des mehrteiligen Stabes;

Anmerkung 1: Die Schubsteifigkeit entspricht derjenigen Querkraft, die den Schubwinkel g = 1 hervorruft. Anmerkung 2: Beispiele fu¨r die Schubsteifigkeit von Rahmen- und Gittersta¨ben sind in Tabelle 13 enthalten. Anmerkung 3: Bei Rahmensta¨ben ist die Schubsteifigkeit mit dem Faktor p2/12 multipliziert, um ein reines Schubversagen des Einzelfeldes auszuschließen (Tabelle 13).

158

1


AD

ungeschwa¨chte Querschnittsfla¨che eines Diagonalstabes aus dem Fachwerkverband; i1 kleinster Tra¨gheitsradius des Querschnittes eines einzelnen Gurtes; Iz,G Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment) eines Gurtquerschnittes um seine zur stofffreien z-Achse parallele Schwerachse; ys Schwerpunktabstand des einzelnen Gurtquerschnittes von der z-Achse; Iz = S(AG · y2S + Iz,G) Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment) des Gesamtquerschnittes um die stofffreie z-Achse unter der Annahme schubstarrer Verbindung der Gurte; sK,z Knickla¨nge des Ersatzstabes ohne Beru¨cksichtigung seiner Querkraftverformung; sK,z lK,z = qffiffiffiffi Schlankheitsgrad des Ersatzstabes Iz bei Rahmensta¨ben ohne Beru¨ckA sichtigung der Querkraftverformungen; h Korrekturwert nach Tabelle 12 fu¨r Rahmensta¨be; I*z = S(AG · y2S + h · Iz,G) Rechenwert fu¨r das Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment) des Gesamtquerschnittes bei Rahmensta¨ben; I*z = S(AG · y2S ) Rechenwert fu¨r das Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment) des ¨ ben; * Gesamtquerschnittes bei Gittersta I Wz* = z Widerstandsmoment des Gesamtquerys schnittes, bezogen auf die Schwerachse des aüßersten Gurtes; S*z,d Bemessungswert der Schubsteifigkeit des Ersatzstabes.

Bild 18. Mehrteilige Sta¨be, Beispiele fu¨r Gitterstab und Rahmenstab

Tabelle 12. Korrekturwerte h fu¨r Rahmensta¨be

Die Formel fu¨r die Ersatzschubsteifigkeit von Rahmensta¨ben in Tabelle 13 setzt voraus, dass die Bindebleche als starr angenommen werden du¨rfen. Das entsprechende Entscheidungskriterium fehlte bisher und wurde deshalb in Tabelle 13, Zeile 3, Spalte 6 hinzugefu¨gt.

Anmerkung zu Tabelle 13 (s. na¨chste Seite): Weitere Angaben zur Nachgiebigkeit und zum Schlupf der Verbindungsmittel sowie zur Erfassung von Anschlussexzentrizita¨ten der Fu¨llsta¨be in Gittersta¨ben ko¨nnen der Literatur entnommen werden, z. B. [9].

x

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159

Tabelle 13. Knickla¨ngen sK,1 und Ersatzschubsteifigkeiten S*z,d von Gitter- und Rahmensta¨ben

Wenn gilt h · IB/hy j10 · IZ,G/a, mit der Biegesteifigkeit IB des Bindebleches

4.3

Ausweichen rechtwinklig zur stofffreien Achse

4.3.1 Schnittgro¨ßenermittlung am Gesamtstab (405) Die Schnittgro¨ßen des Gesamtstabes sind unter Beachtung der jeweils vorliegenden Randbedingungen zu ermitteln. Fu¨r den planma¨ßig mittig gedru¨ckten Stab mit gelenkiger, unverschieblicher Lagerung der Enden betragen die Schnittgro¨ßen des Gesamtstabes

in Stabmitte: Mz =

N · y0 N 1– NKi, z, d

(31)

Anmerkung 1: Schnittgro¨ßen fu¨r Druck und planma¨ßige Biegung ko¨nnen der Literatur entnommen werden, z. B. [10]. Anmerkung 2: Die Bezeichnung V anstelle von Q fu¨r die Querkraft wird in bereinstimmung mit internationalen Regelwerken verwendet.

160

1


mit 1

NKi, z, d =

l2 p2 · (E · Iz* )d

+

am Stabende: max Vy =

1

(32)

S*z, d p · Mz l

(33)

4.3.2 Nachweis der Einzelsta¨be 4.3.2.1 Gurte von Gittersta¨ben und Rahmensta¨ben

(406) Mit den Schnittgro¨ßen des schubweichen Gesamtstabes ergibt sich die Normalkraft des meistbeanspruchten Gurtes zu

NG =

N Mz e * AG r Wz

Anmerkung: Fu¨r Gittersta¨be nach Tabelle 13, Spalten 4 und 5 mit Querlasten innerhalb der Gurtla¨nge a kann der Nachweis nach Abschn. 3.4 gefu¨hrt werden.

(34)

Mit der Normalkraft NG ist der Gurtabschnitt nach Abschn. 3.2 unter der Annahme beidseitig gelenkiger Lagerung nachzuweisen. Fu¨r den Schlankheitsgrad lK,1 gilt lK, 1 =

sk, 1 i1

(35)

Dabei ist sK,1 Knickla¨nge des Gurtabschnittes. Hierfu¨r darf in der Regel die Gurtla¨nge a zwischen den Knotenpunkten eingesetzt werden. Die Knickla¨nge fu¨r Gurtabschnitte von vierteiligen Gittersta¨ben aus Winkelprofilen muss nach Tabelle 13 angesetzt werden. 4.3.2.2 Fu¨llsta¨be von Gittersta¨ben

(407) Die Normalkra¨fte der Fu¨llsta¨be ergeben sich aus den Querkra¨ften Vy des Gesamtstabes. Die Fu¨llsta¨be sind nach Abschn. 3.2 unter der Annahme beidseitig gelenkiger Lagerung nachzuweisen. Die Knickla¨nge ist Abschn. 5.1.2 zu entnehmen.

Anmerkung: Fu¨r den planma¨ßig mittig gedru¨ckten Stab ergibt sich die Querkraft Vy des Gesamtstabes nach Gl. (33).

4.3.3 Nachweis der Einzelfelder von Rahmensta¨ben (408) Einzelfeld zwischen zwei Bindeblechen Fu¨r das zwischen zwei Bindeblechen liegende Einzelfeld, das die maximale Querkraft max Vy aus der Berechnung des Gesamtsystems erha¨lt, ist nachzuweisen, dass fu¨r einen Gurt mit

max Vy a (36) p r 2 max Vy V (37) G = r N Mz (xB ) NG = e AG (38) r Wz*

dem Stabendmoment MG = der Querkraft

der Normalkraft

Bei einfachsymmetrischen Gurtquerschnitten darf das aufnehmbare Moment M an den Enden des Gurtabschnittes aus dem Mittelwert der aus der Interaktionsbedingung zu entnehmenden Momente e Mpl,NG gebildet werden.

Anmerkung 1: Die plastische Tragfa¨higkeit des Gurtquerschnitts nach den Interaktionsbedingungen darf in Anspruch genommen werden, [9, 10]. Dabei ist die Querkraft VG in der Regel vernachla¨ssigbar.

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mit xB La¨ngskoordinate an der Stelle des Bindebleches, die Tragfa¨higkeit ausreichend ist.


161

Anmerkung 2: Die aufnehmbaren Momente Mpl,NG der Gurte am Bindeblechanschluss sind wegen der unterschiedlichen Drehrichtung verschieden groß. Das Rahmenfeld versagt erst bei Ausnutzung aller Mpl,NG-Werte [9]. Anmerkung 3: Auch bei Gurten aus Winkelprofilen sind die Momentenachsen hier parallel zur stofffreien Achse anzunehmen.

(409) Bindebleche Die Bindebleche sind mit ihren Anschlu¨ssen fu¨r die Schubkraft T und den entsprechenden Momentenverlauf zu bemessen (vergleiche z. B. Tabelle 14). Das gilt auch fu¨r mehrteilige Rahmensta¨be mit geringer Spreizung nach den Bildern 19 bis 21. Zu beru¨cksichtigen sind die Momente in den Schwerpunkten der Bindeblechanschlu¨sse.

4.4

Bei Anordnung von Flachstahlfutterstu¨cken als Querverbindung in Rahmensta¨ben nach den Bildern 19 und 21 genu¨gt eine Bemessung des Anschlusses fu¨r die vorhandene Schubkraft T. Tabelle 14. Schnittgro¨ßenverteilung in den Bindeblechen von Rahmensta¨ben

Mehrteilige Rahmensta¨be mit geringer Spreizung

(410) Querschnitte mit einer stofffreien Achse Sta¨be mit Querschnitten nach Bild 19 du¨rfen auch fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur stofffreien Achse wie einteilige Drucksta¨be nach Abschn. 3 berechnet werden, wenn

– die Absta¨nde der nach Abschn. 4.5 angeordneten Bindebleche oder Flachstahlfutterstu¨cke nicht mehr als 15 i1 betragen

Ein durchgehendes Futter darf bei der Ermittlung des Tra¨gheitsmomentes beru¨cksichtigt werden. Bei der Ermittlung der Querschnittsfla¨che A gilt dies nur, wenn es am Knotenblech ausreichend angeschlossen ist.

162

1


oder – zur Verbindung ein durchgehendes Flachstahlfutter verwendet wird, das in Absta¨nden kleiner als 15 i1 angeschlossen ist.

Die Schubkraft T in den Bindeblechen, Anschlu¨ssen der Futterstu¨cke oder Futter darf in diesem Fall fu¨r eine Querkraft V berechnet werden, die 2,5 % der Druckkraft im Rahmenstab betra¨gt.

Bild 19. Mehrteilige Sta¨be, deren Querschnitte eine Stoffachse haben und bei denen der lichte Abstand der Einzelsta¨be nicht oder nur wenig gro¨ßer ist als die Dicke des Knotenbleches

(411) Querschnitte aus zwei u¨bereck gestellten Winkelprofilen Sta¨be mit Querschnitten aus zwei u¨bereck Bei Winkelprofilen mit dem im Bild 20b dargestellten Winkelprofilen (Bild 20) brauchen gestellten Querschnitt darf nur fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Stoffi0 iy = (40) achse mit 1,15 sK,y lK,y = (39) eingesetzt werden, wobei sich der Tra¨gheitsiy radius i des Gesamtquerschnittes auf die zum 0

nachgewiesen zu werden, wobei im Falle zweier verschiedener Knickla¨ngen fu¨r sK,y das arithmetische Mittel der beiden Knickla¨ngen eingesetzt wird.

langen Winkelschenkel parallele Schwerachse bezieht. Aufeinanderfolgende Bindebleche du¨rfen versetzt oder gleichgerichtet angeordnet werden. Die Schubkraft T darf wie in Element 410 angegeben ermittelt werden.

Anmerkung: Die Knickla¨ngen von Sta¨ben oder Pfosten in Fachwerken sind nach Abschn. 5.1.2.1, Element 503, fu¨r das Ausweichen in oder aus der Fachwerkebene verschieden groß. Hier stellt sich eine mittlere Ausweichrichtung ein. Bild 20. Mehrteilige Sta¨be, deren Querschnitt aus zwei u¨bereck gestellten Winkelprofilen besteht

(412) Querschnitte mit zwei stofffreien Achsen Fu¨r mehrteilige Sta¨be nach Bild 21, bei denen der lichte Abstand der Einzelsta¨be nicht oder nur wenig gro¨ßer als die Dicke des Knotenblechs ist, sind die fu¨r mehrteilige Sta¨be nach Bild 19 angegebenen Regelungen sinngema¨ß auf die beiden stofffreien Achsen anzuwenden.

Bild 21. Mehrteiliger Stab mit geringer Spreizung, dessen Querschnitt zwei stofffreie Achsen hat

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4.5

Stabwerke

163

Konstruktive Anforderungen

(413) Erhaltung der Querschnittsform Bei Sta¨ben, deren Querschnitt zwei stofffreie Achsen hat, muss die Erhaltung der rechteckigen Querschnittsform durch Querschotte gesichert werden.

Anmerkung: Querschotte sind z. B. Verba¨nde, Bleche oder Rahmen.

(414) Anordnung der Bindebleche und Flachstahlfutterstu¨cke Rahmensta¨be mu¨ssen an den Enden Bindebleche erhalten. Fu¨r Gittersta¨be gilt dies ebenfalls, wenn kein Endverband mit gekreuzten Diagonalen angeordnet wird. Werden mehrteilige Sta¨be an ein gemeinsames Knotenblech angeschlossen, so ist beim Knotenblech die Wirkung als Endbindeblech oder Endfutterblech zu beru¨cksichtigen. Die u¨brigen Bindebleche sind so aufzuteilen, dass die lichten Absta¨nde gleich oder angena¨hert gleich groß werden. An ihrer Stelle du¨rfen bei Sta¨ben nach den Bildern 19 und 21 Flachstahlfutterstu¨cke verwendet werden. Die Felderzahl muss n j 3 sein. Es ist Bedingung (41) einzuhalten.

a J 70 i1

5

Stabwerke

5.1

Fachwerke

(41)

5.1.1 Allgemeines (501) Berechnung der Stabkra¨fte Die Stabkra¨fte eines Fachwerkes du¨rfen unter Annahme gelenkiger Knotenpunktausbildung berechnet werden. Nebenspannungen infolge der Knotenausbildung brauchen nicht beru¨cksichtigt zu werden. Bei Druckgurten mit einem u¨ber die La¨nge vera¨nderlichen Querschnitt darf in der Regel die Außermittigkeit des Kraftangriffes im Einzelstab unberu¨cksichtigt bleiben, wenn die gemittelte Schwerachse der Einzelquerschnitte in die Systemlinie des Druckgurtes gelegt wird. (502) Nachweis fu¨r druckbeanspruchte Sta¨be Druckbeanspruchte Sta¨be du¨rfen nach Abschn. 3, 4 bzw. 7 nachgewiesen werden.

164

1


5.1.2 Knickla¨ngen planma¨ßig mittig gedru¨ckter Fachwerksta¨be 5.1.2.1 Allgemeines

(503) Sta¨be mit unverschieblich gehaltenen Enden Fu¨r Streben und Pfosten, deren Knoten gegen Ausweichen aus der Fachwerkebene unverschieblich gehalten sind und die durch Schweißen oder mit mindestens zwei Schrauben angeschlossen sind, gilt fu¨r das Ausweichen, sofern kein genauerer Nachweis gefu¨hrt wird

in der Fachwerkebene: sK = 0,9 l

(42)

rechtwinklig zur Fachwerkebene: sK = l

(43)

(504) Sta¨be mit elastisch gehaltenen Enden Fu¨r Streben und Pfosten, die rechtwinklig zur Fachwerkebene an den Knotenpunkten durch Quertra¨ger oder Querriegel horizontal gehalten und elastisch eingespannt sind, ha¨ngt die Knickla¨nge fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene von der konstruktiven Ausbildung ab.

Anmerkung: Die Knickla¨nge sK,y der Fachwerksta¨be nach Bild 22 fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene kann mit Bild 27 bestimmt werden.

Bild 22. Fachwerksta¨be mit drehelastisch gehaltenen Enden fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene

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(505) Sta¨be mit einem verschieblichen und einem Fu¨r Streben oder Pfosten in Fachwerkhaupttra¨gern, die zugleich Stiele verschieblicher Querrahmen (Portalrahmen) sind, darf bei rechtwinklig zur Fachwerkebene gehaltenen Fachwerkuntergurten die Knickla¨nge rechtwinklig zur Fachwerkebene wie fu¨r nicht richtungstreue Druckkra¨fte bestimmt werden.

Stabwerke

165

oder zwei drehelastisch gehaltenen Enden Anmerkung 1: Rechtwinklig zur Fachwerkebene ko¨nnen Gurte z. B. durch die Fahrbahn gehalten werden.

Anmerkung 2: Die Knickla¨nge kann mit Hilfe der Bilder 36 bis 38 bestimmt werden.

5.1.2.2 Fachwerksta¨be, die durch einen anderen Fachwerkstab gestu¨tzt werden

(506) Verbindung an der Kreuzungsstelle An der Kreuzungsstelle mu¨ssen beide Sta¨be unmittelbar oder u¨ber ein Knotenblech miteinander verbunden werden. Wenn beide Sta¨be durchlaufen, ist deren Verbindung fu¨r eine Kraft, rechtwinklig zur Fachwerkebene wirkend, von 10 % der gro¨ßeren Druckkraft zu bemessen.

Die Verbindung der Sta¨be miteinander am Kreuzungspunkt verhindert, dass die Sta¨be in ihrer gesamten La¨nge ausknicken. Der Bemessungswert „10 % der gro¨ßten Druckkraft“ soll nach [E5] Imperfektionen beru¨cksichtigen. Sind ungewo¨hlich große Imperfektionen wirksam, muss dieser Wert eventuell vergro¨ßert werden. Abzuraten ist von einem „genaueren Nachweis“ zwecks Reduzierung der „gegriffenen“ Zahl 10, denn das Tragsystem verliert seine Robustheit, wenn an solchen Stellen gespart wird.

(507) Knickla¨nge in der Fachwerkebene Fu¨r das Ausweichen in der Fachwerkebene ist als Knickla¨nge die Netzla¨nge bis zum Knotenpunkt der sich kreuzenden Sta¨be anzunehmen. (508) Knickla¨nge rechtwinklig zur Fachwerkebene Die Knickla¨ngen fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene du¨rfen in Abha¨ngigkeit von der konstruktiven Ausbildung aus Tabelle 15 entnommen werden. 5.1.2.3 Fachwerk-Fu¨llsta¨be, die in ihrer Mitte federnd gestu¨tzt sind

(509)

rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 3 Cd · l sK = l 1 – 16 N

(44)

Fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene du¨rfen die Knickla¨ngen in Abha¨ngigkeit von der Rahmensteifigkeit mit Gl. (44) bestimmt werden. Dabei ist

l Systemla¨nge des Stabes; N gro¨ßte Druckkraft des Stabes (N1 oder N2); Cd Rahmensteifigkeit (Kraft pro La¨ngeneinheit) bezu¨glich der Verschiebung der Anschlussstellen von Fu¨llsta¨ben und Pfosten des Halbrahmens rechtwinklig zur Fachwerkebene, jedoch Cd J 4 N/l (s. Bild 23). Bild 23. Fachwerkfu¨llstab und Rahmensteifigkeit

166

1


Tabelle 15. Knickla¨ngen von Fachwerksta¨ben mit konstanten Querschnitten fu¨ r das Ausweichen rechtwinklig zur Fachwerkebene

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Stabwerke

167

5.1.2.4 Fachwerk-Fu¨llsta¨be aus einem einteiligen Winkelprofil

(510) Bei Winkelprofilen, die gelenkig, z. B. mit nur einer Schraube angeschlossen sind, ist der Einfluss der Exzentrizita¨t zu beru¨cksichtigen. Tabelle 16. Bezogener Schlankheitsgrad llK

Wenn einer der beiden Winkelschenkel im Knoten biegesteif angeschlossen ist (siehe Bild 24), darf der Einfluss der Exzentrizita¨t vernachla¨ssigt und die Biegeknickuntersuchung nach Abschn. 3.2.1 mit dem bezogenen Schlankheitsgrad llK aus Tabelle 16 gefu¨hrt werden.

Bild 24. Beispiele fu¨r biegesteif angeschlossene Winkelprofile

5.2

Rahmen und Durchlauftra¨ger mit unverschieblichen Knotenpunkten

5.2.1 Vernachla¨ssigbarkeit von Normalkraftverformungen (511) Die im Abschn. 5.2 angegebenen Kriterien und Formeln setzen voraus, dass die Normalkraftverformungen der Stiele von Rahmen und Aussteifungselementen vernachla¨ssigbar sind. Diese Voraussetzung ist erfu¨llt, wenn die Bedingung (45) eingehalten ist.

E · I j 2,5 S ·

L2

(45)

Dabei ist

E · I die Biegesteifigkeit, S die Stockwerksteifigkeit und L die Gesamtho¨he (s. Bild 25) der Aussteifungskonstruktion bzw. des Stockwerkrahmens. Bei allen Beziehungen, die Rahmen betreffen, wird vorausgesetzt, dass fu¨r die Riegel die Stabkennzahl e J 1 ist.

Bild 25. Festlegung zur Berechnung von I gema¨ß Gl. (46)

Ist E · I oder S u¨ber die Stockwerke vera¨nderlich, du¨rfen Mittelwerte eingesetzt werden. I darf na¨herungsweise mit Gl. (46) berechnet werden. I=

B2 1 1 + Ali Are

(46)

worin die Breite B und die Querschnittsfla¨chen Ali, Are der Stiele gema¨ß Bild 25 definiert sind.

Anmerkung 1: Die Bedingung (45) beinhaltet, dass fu¨r einen biege- und schubelastischen Kragstab mit E · I und S = const unter einer Gleichlast die Verschiebung am freien Ende aus der Querkraft mindestens 10mal so groß ist wie die aus dem Biegemoment. Anmerkung 2: Formeln fu¨r S von Aussteifungselementen sind in Tabelle 17, von Stockwerkrahmen in Abschn. 5.3.2.1 angegeben.

168

1


5.2.2 Definition der Unverschieblichkeit von Rahmen (512) Unverschieblichkeit ausgesteifter Rahmen Wirken bei der Aufnahme von horizontalen Lasten in Stabwerkebene der Rahmen und die aussteifenden Bauteile zusammen, so ist der Rahmen als unverschieblich anzusehen, wenn die Steifigkeit der Aussteifungselemente mindestens 5mal so groß ist wie die Steifigkeit des Rahmens im betrachteten Stockwerk.

SAusst j 5 SRa

(47)

Bei Mauerwerk nach DIN 1053 ist fu¨r den Schubmodul G ein Drittel des nach der Norm anzusetzenden Elastizita¨tsmoduls E anzunehmen.

(513) Stockwerksteifigkeit Die Stockwerksteifigkeit S eines Rahmens oder eines aussteifenden Bauteils ist durch Gl. (48) und Bild 26 definiert:

S = V/f

Bedingung (47) braucht vereinfachend nur auf das unterste Stockwerk angewendet zu werden, wenn dessen Steifigkeitsverha¨ltnisse nicht wesentlich von denen der weiteren Stockwerke abweichen.

Anmerkung: Aussteifende Bauteile sind z. B. Wandscheiben und Verba¨nde. Ihre Steifigkeiten ko¨nnen z. B. Tabelle 17 entnommen werden. Tabelle 17. Steifigkeit SAusst einzelner Aussteifungselemente

SRa darf vereinfachend nach Abschn. 5.3.2.1, Element 519 mit SAusst = 0 berechnet werden.

(48)

Bild 26. Definition der Stockwerksteifigkeit S

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Stabwerke

169

5.2.3 Berechnung der Aussteifungselemente (514) Grundforderung Die Aussteifungselemente sind nach Theorie II. Ordnung unter Ansatz aller horizontalen Lasten sowie der Abtriebskra¨fte aus Imperfektionen fu¨r Aussteifungssystem und Rahmen zu berechnen. (515) Imperfektionen Als geometrische Ersatzimperfektion ist die Schra¨gstellung f0 aller Stiele von Rahmen und Aussteifung nach Abschn. 2.3 anzusetzen. 40 *

(516) Berechnung nach Theorie I. Ordnung Werden die Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie ermittelt, so darf nach Theorie I. Ordnung gerechnet werden, wenn fu¨r jedes Stockwerk Bedingung (49) erfu¨llt ist.

SAusst,d j 10 N

Vereinfachend darf dies dadurch erfolgen, dass die Querkraft nach Theorie I. Ordnung einschließlich der Abtriebskraft N · f0 mit dem Vergro¨ßerungsfaktor a nach Gl. (50) multipliziert wird.

(49) a=

Dabei ist

SAusst,d Summe der Steifigkeiten aller den Rahmen aussteifenden Elemente des betrachteten Stockwerks; N Summe aller in dem betrachteten Stockwerk u¨bertragenen Vertikallasten.

1 1 – (N=SAusst,d )

(50)

Anmerkung: Fu¨r ein Aussteifungselement gilt allgemein: NKi,d = SAusst,d

Ist Bedingung (49) nicht erfu¨llt, so ist die aus der Berechnung nach Theorie II. Ordnung resultierende Querkraft bei der Bemessung der aussteifenden Elemente zu beru¨cksichtigen.

5.2.4 Berechnung von Rahmen und Durchlauftra¨gern (517) Der Tragsicherheitsnachweis darf durch den Nachweis der einzelnen Sta¨be des Systems nach Abschn. 3 gefu¨hrt werden.

Bei der Biegeknickuntersuchung fu¨r unverschiebliche Rahmen nach Abschn. 3.4.2.2 darf fu¨r Momentenanteile aus Querlasten auf Riegeln beim Nachweis der Stiele der Momentenbeiwert bm fu¨r Biegeknicken nach Tabelle 11, Spalte 2, verwendet werden. Beim Nachweis der Riegel nach Bedingung (26) darf das maximale Biegemoment mit dem Faktor (1– 0,8/hKi) abgemindert werden, sofern im Riegel keine oder nur geringe Druckkra¨fte vorhanden sind.

Anmerkung: Die fu¨r einen solchen Nachweis beno¨tigten Knickla¨ngen ko¨nnen Bild 27 entnommen werden; Anwendungsbeispiele s. [11].

170

1


Bild 27. Diagramm zur Bestimmung des Verzweigungslastfaktors hKi und der Knickla¨nge sK fu¨r Stiele unverschieblicher Rahmen mit eRiegel J 0,3

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5.3

Stabwerke

171

Rahmen und Durchlauftra¨ger mit verschieblichen Knotenpunkten

5.3.1 Vernachla¨ssigbarkeit von Normalkraftverformungen (518) Es gilt Element 511.

5.3.2 Verschiebliche ebene Rahmen

Anmerkung: Bei der Verwendung steifenloser Riegel-Stu¨tzen-Verbindungen in geschweißter oder geschraubter Ausfu¨hrung sollte das Tragund Verformungsverhalten der Verbindungen beachtet werden. Dies betrifft die plastische Tragfa¨higkeit in Verbindung mit der Rotationsfa¨higkeit sowie die Verformung unter Gebrauchslasten.

5.3.2.1 Berechnung nach Elastizita¨tstheorie I. Ordnung

(519) Fu¨r Stockwerkrahmen mit beliebiger Stockwerks- und Felderzahl, mit gelenkig gelagerten oder starr eingespannten Fußpunkten, mit innerhalb eines Stockwerks gleich langen Stielen sowie mit ausschließlich horizontal verschieblichen Knoten, darf fu¨r die Ermittlung der Schnittgro¨ßen die Theorie I. Ordnung angewendet werden, wenn in jedem Stockwerk r Bedingung (51) erfu¨llt ist.

Wenn eine Berechnung nach Theorie I. Ordnung fu¨r die aüßeren Horizontalkra¨fte bereits durchgefu¨hrt ist, kann hKi,r auch aus Gl. (55) berechnet werden. VrH hKi,r = (55) fr · Nr Dabei ist

hKi,r j 10 Dabei ist Sr,d hKi,r = ; 1,2 Nr

fr

Nr

(51)

Summe aller im Stockwerk r u¨bertragenen Vertikallasten

Dabei ist die Stockwerkssteifigkeit Sr nach den Gl. (52) bis (54) mit den Bezeichnungen nach Bild 28 zu bestimmen.

Bild 28. Bezeichnungen und Hilfswerte zur Berechnung von Sr,d

V Hr

Querkraft im Stockwerk r aus aüßeren Horizontallasten; zugeho¨riger Drehwinkel im Stockwerk r, berechnet nach Theorie I. Ordnung.

Anmerkung 1: Bei Anwendung der Theorie I. Ordnung sind die nach DIN 18 800 -1:2008-11, 7.4, Elemente 729 und 730 reduzierten Vorverdrehungen f0 zu beru¨cksichtigen. Anmerkung 2: hKi,r kann alternativ mit Hilfe von Bild 29 ermittelt werden. Sr,d NKi,r,d = stellt eine auf der sicheren Seite 1,2 liegende Abscha¨tzung des Bemessungswertes der Verzweigungslast dar; Anwendungsbeispiele s. [11].

172

1


Bild 29. Diagramm zur Bestimmung des Verzweigungslastfaktors hKi und der Knickla¨nge sK fu¨r Stiele verschieblicher Rahmen mit eRiegel J 0,3

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Stabwerke

173

Fu¨r das 1. Stockwerk (r = 1) ist bei starrer Einspannung der Stielfußpunkte S1,d =

6(6 + k1 ) (E · C1 )d · + S1,Ausst,d (52) 3 + 2 k1 h1

bei gelenkiger Lagerung der Stielfußpunkte S1,d =

6 (E · C1 )d · + S1,Ausst,d 2 + k1 h1

(53)

Fu¨r die weiteren Stockwerke r ist Sr,d =

6(6 + kr + kr–1 ) (E · Cr )d · + Sr,Ausst,d hr (2 + kr ) (2 + 2kr–1 )–1 (54)

Dabei ist

Sr,Ausst,d

Steifigkeit der gegebenenfalls vorhandenen Aussteifungselemente im Stockwerk r

5.3.2.2 Vereinfachte Berechnung nach Elastizita¨tstheorie II. Ordnung

(520) Rechengang Unter Ansatz einer vergro¨ßerten Stockwerksquerkraft nach den Elementen 521 oder 522 ist die Berechnung wie nach Theorie I. Ordnung durchzufu¨hren. (521) Stockwerksquerkraft Fu¨r Stockwerkrahmen mit Stabkennzahlen e < 1,6 darf mit vergro¨ßerten Stockwerksquerkra¨ften Vr nach Gl. (56) gerechnet werden.

Vr = VrH + f0 · Nr + 1,2 fr · Nr

(56)

Dabei ist VrH Stockwerksquerkraft nur aus aüßeren Horizontallasten; Nr Summe aller im Stockwerk r u¨bertragenen Vertikallasten; f0 Vorverdrehung nach Abschn. 2.3; fr Drehwinkel der Stiele im Stockwerk r (berechnet nach der vereinfachten Theorie II. Ordnung dieses Abschnittes).

Anmerkung: Bei Anwendung eines Verschiebungsgro¨ßenverfahrens (Drehwinkelverfahrens), bei dem die Stieldrehwinkel fr als Unbekannte auftreten, ergibt sich im Vergleich zu Theorie I. Ordnung aus dem Zusatzterm 1,2 fr · Nr lediglich eine Verkleinerung der Hauptdiagonalglieder in den Gleichgewichtsbedingungen der Stockwerke und aus dem Zusatzterm f0 · Nr eine Vergro¨ßerung der Lastglieder dieser Gl. Der Rechenaufwand ist damit nur unwesentlich gro¨ßer als nach Theorie I. Ordnung.

(522) Na¨herungsweise Berechnung der Stockwerksquerkraft Wenn in allen Stockwerken Bedingung (57) erfu¨llt ist, darf Vr statt nach Gl. (56) na¨herungsweise auch aus Gl. (58) bestimmt werden.

hKi,r =

Sr,d j4 1,2 Nr

1

Vr = 1–

1 hKi,r

VrH + fo · Nr

(57)

(58)

174

1


5.3.2.3 Nachweis nach dem Ersatzstabverfahren

(523) Allgemeiner Nachweis Der Tragsicherheitsnachweis fu¨r verschiebliche Stabwerke darf durch den Nachweis der einzelnen Sta¨be des Systems nach Abschn. 3 erbracht werden, wobei die Knickla¨nge sK fu¨r das Gesamtsystem zu ermitteln ist. Behalten in Sonderfa¨llen die am Rahmen angreifenden Druckkra¨fte ihre Richtung wa¨hrend des Ausknickens nicht bei, so ist dies bei der Berechnung der Knickla¨ngen der Sta¨be zu beru¨cksichtigen.

Die Bilder 36 bis 38, auf die in der Anmerkung verwiesen wird, betreffen den Fall nicht richtungstreuer, aber poltreuer Last, dargestellt fu¨r ein Bogentragwerk (Bild 35), bei dem der unvera¨nderliche Pol die Verbindung des Ha¨ngers mit der Fahrbahn ist. Bei anderen Konstruktionen ist die Entfernung zum Pol entsprechend zu beru¨cksichtigen. Betra¨gt die Polho¨he mehr als das Doppelte der Rahmenho¨he, so wird der Parameterbereich der Bilder verlassen, die entsprechende Software bzw. Literatur fu¨r dieses Verzweigungslastproblem ist anzuwenden. Eine Abweichung zur Normenbestimmung liegt in solchen Fa¨llen nicht vor. Der Nachweis mit Bedingung (26) fu¨r Querschnitte ohne Druckkra¨fte braucht bei Riegeln in verschieblichen Rahmen nur gefu¨hrt zu werden, wenn Mpl des Riegels kleiner ist als die Summe der Mpl der an einen Knoten angrenzenden Stiele.

(524) Querschnitte ohne Druckkra¨fte

(525) Systeme mit Pendelstu¨tzen Bei verschieblichen Systemen mit angeschlossenen Pendelstu¨tzen muss eine zusa¨tzliche Ersatzbelastung V0 nach Gl. (59) und Bild 30 zur Beru¨cksichtigung der Vorverdrehungen der Pendelstu¨tzen bei der Ermittlung der Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung angesetzt werden.

V0 = S(Pi · f0,i)

Anmerkung: Die Knickla¨ngen sK ko¨nnen z. B. nach Bild 29 bestimmt werden, bei nicht richtungstreuen Druckkra¨ften nach den Bildern 36 bis 38.

Anmerkung: Neben der Ersatzbelastung V0 brauchen die Vorverdrehungen nach DIN 18 800 -1:2008-1, 7.4, Elemente 729 und 730, nicht angesetzt zu werden.

(59)

Dabei ist f0,i nach Abschn. 2.3, Element 205.

Bild 30. Zusa¨tzliche Stockwerksquerkraft V0 fu¨r Systeme mit Pendelstu¨tzen

DIN 18 800-2

Stabwerke

175

5.3.2.4 Berechnung nach Fließgelenktheorie I. Ordnung

(526) Stockwerkrahmen Stockwerkrahmen nach Abschn. 5.3.2.1, deren Stiele keine oder nur an den Enden Fließgelenke aufweisen, du¨rfen nach Fließgelenktheorie I. Ordnung, jedoch unter Ansatz von Vorverdrehungen f0 nach Abschn. 2.3, berechnet werden, wenn nach Abschluss der Berechnung fu¨r jedes Stockwerk r die Bedingung (60) eingehalten ist.

Vr 10 Nr

(60)

Vr = VrH + f0 · Nr

(61)

f0 =

Anmerkung: Fu¨r einsto¨ckige Rahmen sind in der Literatur Formeln zur Ermittlung von fr angegeben (s. z. B. [12].

mit

Dabei ist VH Stockwerksquerkraft nur aus aüßeren Horir zontallasten; Nr Summe aller im Stockwerk r u¨bertragenen Vertikallasten; fr Drehwinkel der Stiele im Stockwerk r nach der Fließgelenktheorie I. Ordnung. (527) Einsto¨ckige Rahmen Fu¨r Rahmen nach Bild 31 darf nach Fließgelenktheorie I. Ordnung gerechnet werden, wenn in den Stielen keine oder nur an den Enden Fließgelenke auftreten und wenn die Bedingung (62) erfu¨llt ist.

mit

a (E · Is )d · j 10 N · h2 Is · l 1+ IR · h

Anmerkung: Da dieses Kriterium alle mo¨glichen Fließgelenkkonstellationen erfassen muss, kann es im einzelnen Anwendungsfall weit auf der sicheren Seite liegen.

(62)

a = 3 fu¨r gelenkige Lagerung der Fußpunkte; a = 6 fu¨r eingespannte Lagerung der Fußpunkte; N Summe aller Vertikallasten.

Sind die La¨ngen lp der Pendelstiele nicht gleich der La¨nge h der Rahmenstiele, so sind fu¨r die Berechnung von N die Vertikallasten der Pendelstiele mit dem Faktor h/lp zu multiplizieren.

Bild 31. Festlegungen fu¨r Bedingung (62)

176

1


5.3.2.5 Vereinfachte Berechnung nach Fließgelenktheorie II. Ordnung

(528) Fu¨r Stockwerkrahmen darf die im Abschnitt 5.3.2.2 genannte vereinfachte Berechnung nach Elastizita¨tstheorie II. Ordnung unter Ansatz der Stockwerksquerkra¨fte Vr, berechnet nach Gl. (56), unvera¨ndert auch bei der Fließgelenktheorie angewendet werden, wenn zusa¨tzlich sichergestellt ist, dass die Stiele keine oder nur an den Enden Fließgelenke aufweisen. Fu¨r fr ist in Gl. (56) der Stieldrehwinkel nach der hier beschriebenen vereinfachten Fließgelenktheorie II. Ordnung einzusetzen.

5.3.3 Elastisch gelagerte Durchlauftra¨ger 5.3.3.1 Allgemeines

(529) Elastisch gelagerte Durchlauftra¨ger du¨rfen analog Abschn. 3.4.2 berechnet werden. 5.3.3.2 Druckgurte mit federnder Querstu¨tzung

(530) Fachwerk- und Vollwandtra¨ger Tabelle 18. Beispiel fu¨r die Federsteifigkeit Cd des Halbrahmens bei Trogbru¨cken

Druckgurte von Fachwerk- oder Vollwandtra¨gern du¨rfen fu¨r das Ausweichen aus ihrer Ebene als planma¨ßig mittig gedru¨ckte, elastisch gelagerte Druchlauftra¨ger angesehen werden.

Anmerkung: Bei Bru¨cken wird im Allgemeinen die elastische Stu¨tzung durch Halbrahmen gebildet (s. Tabelle 18).

(531) Mittelung der Druckkraft

Bei Vollwandtra¨gern darf fu¨r die La¨ngskraft des gedru¨ckten Gurtes zwischen zwei Halbrahmen ein konstanter, gemittelter Wert eingesetzt werden; zum Querschnitt des Druckgurtes sind die Gurtfla¨chen und 1/5 der Stegfla¨che zu za¨hlen.

DIN 18 800-2 Tabelle 19. Federsteifigkeit Cd pfostenloser Strebenfachwerke

Stabwerke

177

178

1


6

Bogentra¨ger

6.1

Mittiger Druck (Stu¨tzlinienbogen)

6.1.1 Ausweichen in der Bogenebene 6.1.1.1 Gleichbleibender Querschnitt

(601) Nachweis Der Tragsicherheitsnachwei darf mit der Bedingung (3) gefu¨hrt werden. Fu¨r N ist dabei der Wert am Ka¨mpfer einzusetzen.

Bild 32. Achsbezeichnungen am Bogen

Anmerkung: Fu¨r symmetrische Bo¨gen sind in Bild 33 (s. Seite 179) fu¨r verschiedene Systemund Lagerungsfa¨lle Knickla¨ngenbeiwerte sK b= (63) s unter der Voraussetzung vernachla¨ssigbarer Normalkraftverformungen angegeben (sK Knickla¨nge, s halbe Bogenla¨nge). Daraus ergibt sich die Normalkraft am Ka¨mpfer K unter der kleinsten Verzweigungslast aus Gl. (64). p 2 NKi = E · Iy (64) b·s Die Diagramme Bild 33 liefern Werte bis f/l = 0 (gerader Stab) und geben fu¨r diesen Fall auch die richtigen Knickla¨ngenbeiwerte an. Im Bereich 0 < f/l < 0,1 erfolgt jedoch kein Knicken, sondern ein Durchschlag des Bogens (Wechsel der Knickfigur). Das ist hier unberu¨cksichtigt. Die Diagramme sind somit nur ab f/l = 0,1 zu verwenden. Das Bild 34 gilt fu¨r den (praktisch unbedeutenden) Fall der direkten gleichma¨ßigen Lasteinleitung in den Bogen und nicht fu¨r den Fall der Lasteinleitung u¨ber die Ha¨nger. Die mit diesen Knickla¨ngenbeiwerten erhaltenen Ergebnisse sind daher eher zu konservativ.

Bild 34. Knickla¨ngenbeiwert b fu¨r das Ausweichen des Parabelbogens mit m Ha¨ngern in der Bogenebene (Bezug: Normalkraft am Ka¨mpfer K)

DIN 18 800-2

Bogentra¨ger

Bild 33. Knickla¨ngenbeiwerte b fu¨r Ausweichen in der Bogenebene (Normalkraftverformungen sind vernachla¨ssigt) unter Stu¨tzlinienbelastung (s. Element 607)

179

180

1


(602) Bogen mit Zugband Auch beim Bogen mit Zugband, das durch Ha¨nger mit dem Bogen verbunden ist, ist der Tragsicherheitsnachweis mit der Knickla¨nge fu¨r den gesamten Bogen zu fu¨hren. Der Nachweis fu¨r den Bogenabschnitt zwischen zwei benachbarten Ha¨ngern genu¨gt in der Regel nicht. (603) Durchschlagen von Bo¨gen Bei flachen Bo¨gen tritt kein Durchschlagen auf, wenn Bedingung (65) eingehalten ist. sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi E·A l (65) >k 12 E · Iy

Anmerkung: Weitere Angaben hierzu ko¨nnen der Literatur entnommen werden, z. B. [13], [14].

Anmerkung: Durchschlaglasten fu¨r Bo¨gen ko¨nnen nach dieser Norm nicht ermittelt werden. Bei ihrer Berechnung ist die nichtlineare Theorie großer Verformungen anzuwenden.

Dabei ist

E·A E · Iy k

Dehnsteifigkeit; Biegesteifigkeit in der Bogenebene; Hilfswert nach Tabelle 20.

Tabelle 20. Hilfswert k

6.1.1.2 Vera¨nderlicher Querschnitt

(604) Der Tragsicherheitsnachweis ist nach Theorie II. Ordnung mit geometrischen Ersatzimperfektionen nach Abschn. 6.2.1 zu fu¨hren.

Zu Element 601– 611: Die Regelungen in diesen Elementen sind, von Ausnahmen abgesehen, fu¨r die Bemessung von Bogenbru¨cken gedacht. Sie sind neben anderen Formeln und Diagrammen in dieser Norm unvera¨ndert in den Anhang zum Eurocode fu¨r Stahlbru¨cken u¨bernommen worden, so dass sachlich keine Bedenken bestehen, sie im Vorgriff auf die europaïsche Regel zusammen mit dem in [E12] vero¨ffentlichten Vorschlag fu¨r die angepasste Stahlbru¨ckennorm DIN 18 809 zu verwenden. Im Bereich der bauenden Verwaltungen ist ku¨nftig jedoch der DIN Fachbericht 103 anzuwenden.

DIN 18 800-2

6.1.2 Ausweichen rechtwinklig zur Bogenebene 6.1.2.1 Bogentra¨ger ohne seitliche Stu¨tzung zwischen den Ka¨mpfern

(605) Der Tragsicherheitsnachweis darf mit Bedingung (3) gefu¨hrt werden. Dabei ist der bezogene Schlankheitsgrad lK aus Gl. (66) bzw. (67) zu ermitteln. Beim Parabelbogen gilt

lK =

b1 · b2 · l iz · la

(66)

Dabei ist

iz b1

b2

Tra¨gheitradius bezu¨glich der z-Achse im Bogenscheitel; Knickla¨ngenbeiwert nach Tabelle 21 (unter Annahme richtungstreuer Belastung) bei vertikaler gleichma¨ßig verteilter Vollast und starrer Einspannung beider Bogenenden quer zur Bogenebene; Knickla¨ngenbeiwert nach Tabelle 22 zur Beru¨cksichtigung der Lastrichtungsa¨nderung beim seitlichen Ausweichen.

Beim Kreisbogen gilt sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Npl lK = NKi,Kr

(67)

mit

NKi,Kr =

E · Iz (p2 – a2 )2 · r2 a2 (p2 + a2 · k)

(68)

Dabei ist

NKi,Kr

r a k=

Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast eines gabelgelagerten Kreisbogens mit unvera¨nderlichem, doppelsymmetrischem Querschnitt und konstanter, radialgerichteter, richtungstreuer Belastung; Radius des Kreisbogens; ffnungswinkel des Kreisbogens, 0 < a < p;

E · Iz . G · IT

Bogentra¨ger

181

182

1


Tabelle 21. Knickla¨ngenbeiwert b1

Tabelle 22. Knickla¨ngenbeiwert b2

6.1.2.2 Bo¨gen mit Windverband und Endportalen

(606) Fu¨r das Ausweichen rechtwinklig zur Bogenebene darf na¨herungsweise allein das Knicken der Portalrahmen als maßgebend angesehen werden. Der Tragsicherheitsnachweis fu¨r die Portalstiele darf mit der Bedingung (3) gefu¨hrt werden, wobei lK aus Gl. (69) zu ermitteln ist. Bei Querlasten (z. B. aus Wind) ist zusa¨tzlich ein Nachweis unter Beru¨cksichtigung der Biegemomente nach Element 314 zu fu¨hren.

lK =

b·h iz · l a

(69)

Dabei ist b h

iz

Anmerkung 1: Knickla¨ngenbeiwerte ko¨nnen der Literatur [15] und den Bildern 36 bis 38 entnommen werden. Mit den hier angegebenen Diagrammen wird der Fall der nicht richtungstreuen Belastung behandelt. Ihre Anwendung ist nicht auf Portalrahmen von Bo¨gen beschra¨nkt. Anmerkung 2: Fu¨r hr nach den Bildern 36 bis 38 ist die gemittelte Ha¨ngela¨nge hH vergro¨ßert mit dem Faktor 1/sin ak einzusetzen, wobei ak der Winkel zwischen den schra¨gliegenden Portalstielen und der Waagerechten ist. Bei aufgesta¨nderter Fahrbahn ist hr negativ einzusetzen.

Knickla¨ngenbeiwert; Stielho¨he des Portalrahmens in der Rahmenebene; Tra¨gheitsradius bezu¨glich der z-Achse des Stiels des Portalrahmens.

Bild 35. Bo¨gen mit Windverband, Endportalen und angeha¨ngter Fahrbahn

DIN 18 800-2

Bogentra¨ger

183

Bild 36. Knickla¨ngenbeiwerte fu¨r den an den Stielfu¨ßen gelenkig gelagerten Portalrahmen

Bild 37. Knickla¨ngenbeiwerte fu¨r den an den Stielfu¨ßen eingespannten Portalrahmen

Bild 38. Knickla¨ngenbeiwerte fu¨r den Portalrahmen mit zwei Riegeln gleicher Steifigkeit

184

6.2

1


Einachsige Biegung in Bogenebene mit Normalkraft

6.2.1 Ausweichen in der Bogenebene (607) Fu¨r Tragsicherheitsnachweise nach einem der in Tabelle 1 genannten Verfahren sind geometrische Ersatzimperfektionen nach Tabelle 23 in ungu¨nstiger Richtung anzusetzen.

Bo¨gen mit gleichbleibendem Querschnitt, die die Bedingung (70) erfu¨llen, du¨rfen ohne Ersatzimperfektionen nach Theorie I. Ordnung berechnet werden. sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi N sK (70) J1 (E · Iy )d Dabei ist sK Knickla¨nge des Bogens fu¨r das Ausweichen in der Bogenebene.

Anmerkung 1: Angaben fu¨r sK ko¨nnen aus Gl. (63) mit Hilfe von Bild 33 entnommen werden. Anmerkung 2: Von der Erleichterung fu¨r das Verfahren Elastisch-Elastisch nach Abschn. 2.1, Element 201 kann Gebrauch gemacht werden. Tabelle 23. Geometrische Ersatzimperfektionen in der Bogenebene

6.2.2 Ausweichen rechtwinklig zur Bogenebene 6.2.2.1 Allgemeines

(608) Der Tragsicherheitsnachweis darf nach Abschn. 6.1.2 gefu¨hrt werden.

DIN 18 800-2 6.2.2.2 In der Sehne gedru¨ckte oder gezogene kreisfo¨rmige Bo¨gen mit unvera¨nderlichem, rechteckigem oder I-fo¨rmigem Querschnitt

(609) Fu¨r rechtwinklig zur Bogenebene starr eingespannte Bo¨gen mit dem in Bild 39 angegebenen System darf na¨herungsweise Bedingung (3) angewendet werden, jedoch mit dem bezogenen Schlankheitsgrad nach Gl. (71).

lK =

b·s iz · la

(71)

Hierhin bedeuten: 2s r

a=

ffnungswinkel des Kreisbogens mit 0 J a J p;

p b = pffiffiffiffi Knickla¨ngenbeiwert. K1 Fu¨r gedru¨ckte Bo¨gen gilt:

K1 = 2,47 – (3 + 0,21 k)

a 100

+ (700 – 6 k + 0,08 k2)

a 2 100

(72)

Bild 39. Definitionen

(73)

Fu¨r gezogene Bo¨gen gilt: 9,58 7,58 + 10 + k (10 + k)2 36,2 62,5 1 – + 0,134 – 5 + k (5 + k)2 a 2 13,4 1,94 1 + 2 – 0,226 + (74) k k a

K1 = – 0,036 +

mit k=

E · Iz G · IT

6.2.2.3 Gabelgelagerte Kreisbogenabschnitte mit gleichbleibendem, I-fo¨rmigem Querschnitt

(610) Der Tragsicherheitsnachweis darf na¨herungsweise mit Bedingung (27) gefu¨hrt werden. Dabei ist der bezogene Schlankheitsgrad lK aus Gl. (75) zu ermitteln

lK =

b·s iz · la

(75)

Dabei ist a=

2s r

2p b = pffiffiffiffiffiffi K1

ffnungswinkel des Kreisbogens mit 0 J a J p; Knickla¨ngenbeiwert;

(76)

Bogentra¨ger

185

186

1

K1 =


(p2 – a2 )2 p2 + a2 · k

(77)

mit

E · Iz . G · IT Fu¨r die Berechnung des Abminderungsfaktors kM aus Gl. (18) mit lM nach Abschn. 1.3, Element 110 ist MKi,y aus Gl. (78) zu bestimmen.

k=

E · Iz + C 2r sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 2 E · Iz – C E · Iz · C · p2 E + (78) 2r r2 · a2

MKi,y = –

Anmerkung: Gl. (78) setzt Gabellagerung rechtwinklig zur Bogenebene voraus.

mit C=

E · Iv · p2 + G · IT r 2 · a2

In Gl. (78) gilt vor der Wurzel das Pluszeichen, wenn My auf der Bogeninnenseite Zug erzeugt.

6.3

Planma¨ßig raümliche Belastung

(611) Der Tragsicherheitsnachweis ist in der Regel nach Elastizita¨tstheorie II. Ordnung zu fu¨hren (Tabelle 1, Zeile 1, Verfahren ElastischElastisch). Dabei sind sinnvolle geometrische Ersatzimperfektionen zusa¨tzlich zu den planma¨ßigen Lasten anzusetzen. Bei seitlich zwischen den Ka¨mpfern nicht gehaltenen Bo¨gen du¨rfen die Ersatzimperfektionen nach den Tabellen 23 oder 24 gewa¨hlt werden. Es genu¨gt, die Imperfektionen nur in einer, na¨mlich der ungu¨nstigsten Richtung anzunehmen (in Bogenebene oder rechtwinklig dazu). Bei Bo¨gen mit Lasteinleitung u¨ber Ha¨nger oder Sta¨nder ist anzunehmen, dass diese im Vorverformungszustand ihre planma¨ßige Richtung haben.

Anmerkung: Der Fall der planma¨ßig raümlichen Belastung liegt insbesondere bei Bogentragwerken im Freien wegen der mo¨glichen Windwirkung quer zur Bogenebene vor. In diesem Falle sind die Voraussetzungen der Abschn. 6.1 und 6.2 nicht erfu¨llt.

Tabelle 24. Geometrische Ersatzimperfektionen rechtwinklig zur Bogenebene

DIN 18 800-2

7

Sta¨be mit ebenen du¨nnwandigen Querschnittsteilen

187

Planma¨ßig gerade Sta¨be mit ebenen du¨nnwandigen Querschnittsteilen

7.1 Allgemeines In Abschnitt 7 ist unter „Normalkraft“ stets Druck zu verstehen. (701) Anwendungsbereich Abschn. 7 ist zu beachten, wenn die Grenzwerte grenz (b/t) einzelner Querschnittsteile u¨berschritten sind. Dann ist der Einfluss des Beulens einzelner Querschnittsteile auf das Knicken zu beru¨cksichtigen. Dies betrifft sowohl die Berechnung der Schnittgro¨ßen als auch die der Beanspruchbarkeiten.

(702) Nachweisverfahren Der Tragsicherheitsnachweis ist nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch oder Elastisch-Plastisch (s. Tabelle 1, Zeilen 1 und 2) zu fu¨hren.

(703) Einfluss von Schubspannungen Bei Anwendung der Abschn. 7.2 und 7.6 mu¨ssen Schubspannungen hinsichtlich des Beulens der du¨nnwandigen Querschnittsteile vernachla¨ssigbar sein. Dies gilt als erfu¨llt, wenn die Bedingungen (79) und (80) erfu¨llt sind.

t J 0,2 ƒy,d t J 0,3 tPi,d

(79) (80)

Sind die Bedingungen (79) und (80) nicht erfu¨llt, so darf der zusa¨tzliche Einfluss der Schubspannungen nach DIN 18 800 -3 beru¨cksichtigt werden. Unabha¨ngig davon ist auch dann die Steifigkeitsverminderung des Gesamtstabes zu beachten. tPi,d ist die ideale Plattenbeulspannung bei alleiniger Wirkung von Randspannungen t. Sie ist nach DIN 18 800 -3 zu ermitteln.

Anmerkung 1: Die Grenzwerte grenz (b/t) sind DIN 18 800 -1:2008-1, Tabellen 12, 13 und 15 zu entnehmen. Anmerkung 2: Der Einfluss des Beulens einzelner Querschnittsteile auf das Knicken besteht im wesentlichen darin, dass die Stabsteifigkeit durch das Ausbeulen herabgesetzt wird und dass sich Spannungen innerhalb des Querschnitts auf steifere oder weniger beanspruchte Querschnittsteile umlagern. Dazu du¨rfen vereinfachend die Nachweise nach den Abschn. 7.2 bis 7.6 angewendet werden. Anmerkung 1: Die Anwendung der Fließgelenktheorie ist zuna¨chst ausgeschlossen, da daru¨ber bisher keine Besta¨tigung durch Versuche vorliegt. Anmerkung 2: In den Abschn. 7.2 bis 7.6 ist der Einfluss des Beulens der einzelnen Querschnittsteile auf das Knicken beru¨cksichtigt. Zu Element 701– 729: Die Regelung in diesen Elementen betrifft Sta¨be, deren Du¨nnwandigkeit durch das b/t-Verha¨ltnis (Element 701) definiert wird. Soweit die zu fu¨hrenden Nachweise von diesem Verha¨ltnis unabha¨ngig sind – z. B. beim Nachweis der Verbindungen – gilt DIN 18 800 Teil 1. Wie den Bildern in diesem Abschn. zu entnehmen ist, handelt es sich im u¨brigen nicht um typische du¨nnwandige Kaltprofile, die nach individuellem Bedarf gefertigt werden. Dafu¨r gibt es eine spezielle, die Anwendung umfassend regelnde Richtlinie [E13]. Die berga¨nge zwischen beiden Regelungsbereichen sind fließend, und unter sonst gleichen Umsta¨nden liefert diese Norm etwas weiter auf der sicheren Seite liegende Ergebnisse, erkennbar daran, dass die Zuordnung geschlossener Querschnitte zur Knickspannungslinie in der Norm in Tabelle 5 fu¨r Kaltprofile in die Linie b, in der Richtlinie in die Linie a erfolgt. Auch hier gilt selbstversta¨ndlich das Mischungsverbot, d. h. dass entweder vollsta¨ndig nach der Norm oder vollsta¨ndig nach der Richtlinie zu bemessen ist. Die Anwendung der DASt-Ri. 016 ist im u¨brigen nur zula¨ssig, wenn bestimmte, in der Richtlinie genannte werkstoffliche Voraussetzungen erfu¨llt sind und außerdem eine Fremdu¨berwachung der Herstellung der Kaltprofile erfolgt (Verfahren Z).

188

1


(704) Zula¨ssige Profilformen Die Abschn. 7.2 bis 7.6 du¨rfen nur fu¨r Sta¨be konstanten Querschnitts mit folgenden Profilformen angewendet werden: rechteckige Hohlprofile, doppelt- oder einfachsymmetrische IProfile, U-Profile, C-Profile, Z-Profile, Hutprofile, Trapezhohlrippen.

7.2

Anmerkung: Als rechteckig gelten Hohlprofile, solange b/r j 5 ist. Kreisfo¨rmige Rohre und T-Profile sind nicht erfasst.

Berechnungsgrundlagen

(705) Modell des wirksamen Querschnitts Bei dem hier verwendeten Modell wird die geometrische Breite b des du¨nnwandigen Teils ersetzt durch eine wirksame Breite bl (Bild 40) bzw. bL. Der sich so ergebende wirksame Querschnitt ist der Berechnung zugrunde zu legen.

Anmerkung 1: Es sind also alle Querschnittswerte fu¨r den wirksamen Querschnitt zu bestimmen. Anmerkung 2: Die Berechnung der wirksamen Breiten bl bzw. bL ist in den Abschn. 7.3 (Verfahren Elastisch-Elastisch) bzw. 7.4 (Verfahren Elastisch-Plastisch) geregelt. Entsprechend sind Querschnittswerte Al, Il usw. den wirksamen Breiten bl und AL, I L usw. den wirksamen Breiten bL zugeordnet. In Bild 40b) ist der reduzierte Querschnitt entsprechend dem Verfahren Elastisch-Elastisch dargestellt. Fu¨r das Verfahren Elastisch-Plastisch gilt das Bild sinngema¨ß. Anmerkung 3: Die in den Abschn. 3.2 bis 3.5 angegebenen Nachweismo¨glichkeiten gelten prinzipiell auch fu¨r Sta¨be mit wirksamen Querschnitten, wobei die in den Abschn. 7.5 und 7.6 angegebenen Modifikationen zu beachten sind.

Bild 40. Beispiel fu¨r wirksame Querschnitte

(706) Na¨herungsverfahren Der wirksame Querschnitt ergibt sich aus der Reduktion des Biegedruckbereiches. Ist der Querschnitt bezu¨glich der Biegeachse nicht symmetrisch und treten Biegemomente mit verschiedenen Vorzeichen auf, so ist jene Richtung des Biegemomentes maßgebend, die das kleinere wirksame Tra¨gheitsmoment liefert. Das wirksame Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment) ist dabei u¨ber die Stabla¨nge konstant anzunehmen.

(707) Querschnittsnachweis Die Nachweise werden fu¨r den wirksamen Querschnitt gefu¨hrt. Die Reduktion des Querschnitts ist stets in bereinstimmung mit dem Drehsinn des vorhandenen Biegemomentes auf der Momentendruckseite des verformten Stabes vorzunehmen.

Anmerkung 1: Bei der Reduktion des Biegedruckbereiches kann vereinfachend und auf der sicheren Seite liegend als Druckspannung s D = ƒy,k/gM angenommen werden. Um eine Iteration zu vermeiden, kann fu¨r das Randspannungsverha¨ltnis c ebenfalls eine auf der sicheren Seite liegende Vereinfachung getroffen werden. Anmerkung 2: Der Biegezugbereich wird bei diesen Na¨herungsverfahren nicht reduziert, auch wenn dort resultierend Druckspannungen vorhanden sind. Dieses Na¨herungsverfahren ist durch Beispiele in der Literatur [16] na¨her erlaütert. Anmerkung: Sofern kein planma¨ßiges Biegemoment vorliegt, ist das Biegemoment infolge Vorkru¨mmung einzusetzen. Bei einfachsymmetrischen Querschnitten kann es erforderlich sein, beide Ausweichrichtungen zu untersuchen.

DIN 18 800-2


189

(708) Schwerpunktverschiebung infolge Querschnittsreduktion Der Einfluss der Verschiebung e des SchwerDies darf vereinfachend nach Abschn. 7.2, Elepunktes beim bergang vom vollen auf den mente 709 und 710 erfolgen. wirksamen Querschnitt muss beru¨cksichtigt werden.

Bild 41. Beispiele fu¨r Schwerpunktverschiebung

(709) Vergro¨ßerung des Stiches der Vorkru¨mmung Bei Sta¨ben, fu¨r die eine Vorkru¨mmung mit dem Anmerkung: Der Momentenverlauf in Tabelle Stich w0 anzunehmen ist, muss w0 um Dw0 25 ist beispielhaft dargestellt. Wesentlich ist nach Tabelle 25 erho¨ht werden. das Auftreten von positiven und negativen Bei zur Biegeachse symmetrischem Querschnitt Momenten. und der Annahme, dass s D infolge des positiven und negativen Momentes gleich groß ist, ergibt sich ep = en = e. Tabelle 25. Vergro¨ßerung Dw0 des Stichs der Vorkru¨mmung

(710) Vergro¨ßerung der Vorverdrehung Bei Sta¨ben, fu¨r die eine Vorverdrehung f0 anzunehmen ist, muss f0 um Df0 = (ep + en)/l erho¨ht werden, wenn beide Stabenden eingespannt sind und dort Momente verschiedener Vorzeichen auftreten ko¨nnen. Ist ein Stabende gelenkig gelagert, so ist dort ep = 0 bzw. en = 0. Die Schwerpunktsverschiebungen ep und en sind in Abschn. 7.2, Element 709, definiert.

7.3

Anmerkung: Dies fu¨hrt bei Anwendung des Ersatzstabverfahrens zum Ansatz einer zusa¨tzlichen Imperfektion.

Wirksame Breite beim Verfahren Elastisch-Elastisch

(711) Spannungsverteilung Die Spannungen sind mit der Annahme einer linearen Spannungsverteilung im wirksamen Querschnitt zu berechnen.

Anmerkung: Tatsa¨chlich sind die Spannungen im Querschnitt nichtlinear verteilt.

190

1


(712) Gro¨ße der wirksamen Breite Die wirksame Breite ist bei beidseitiger Lagerung der Plattenra¨nder und konstanter Druckbeanspruchung aus Gl. (81), bei einseitiger Lagerung der Plattenra¨nder aus Gl. (82) zu bestimmen. Die Annahme beidseitiger Lagerung setzt ausreichende Steifigkeit der Unterstu¨tzung voraus.

bl = b

(81a)

fu¨r lPs J 0,673

Anmerkung 1: Ausreichende Steifigkeiten der Unterstu¨tzung von Plattenra¨ndern fu¨r Kaltprofile ko¨nnen z. B. der DASt-Richtlinie 016 „Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen“, Abschn. 3.10.2, entnommen werden. Anmerkung 2: Fu¨r den Grenzfall s = ƒy,d geht lPs in lP nach DIN 18 800 -3:2008-11, Tabelle 1, u¨ber. Anmerkung 3: se ergibt sich aus

(1 – 0,22=lPs ) bl = ·b lPs fu¨r lPs > 0,673

(81b)

se =

p2 · E · t 2 12 b2 (1 – m2 )

mit der Querdehnungszahl

bl =

0,7 lPs

b,

jedoch bl J b

(82)

m = 0,3.

Dabei ist

b lP s

se

t k

s

Breite des du¨nnwandigen Querschnittsteils gema¨ß Tabelle 26; bezogener Schlankheitsgrad fu¨r das Beulen des Bleches nach Gl. (83): rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi s lP s = (83) k · s e =gM t 2 = 189 800 N/mm2; b Dicke des du¨nnwandigen Querschnittsteils; Beulwert nach Tabelle 26, wobei das Verha¨ltnis c der Randspannungen aus dem am wirksamen Querschnitt vorhandenen Spannungszustand zu bestimmen ist. Fu¨r beidseitige Lagerung darf das Randspannungsverha¨ltnis unter der Annahme des vollen, nicht reduzierten Querschnittes der betrachteten Teilfla¨che bestimmt werden. Der Spannungszustand ist aus der gemeinsamen Wirkung aller Schnittgro¨ßen zu ermitteln. in N/mm2. Die unter Zugrundelegung des wirksamen Querschnittes berechnete maximale Druckspannung nach Theorie II. Ordnung am La¨ngsrand des du¨nnwandigen Querschnittsteils. Dabei wird unter La¨ngsrand ein Rand des vorhandenen, nicht reduzierten Querschnittsteils verstanden.

Falls in Gl. (83) s < ƒy,d angenommen wird, ist bei Nachweisen nach den Abschn. 7.5.2.1 bis 7.5.2.3 jeweils ƒy,d durch s zu ersetzen.

Ermittlung der wirksamen Flanschbreite mit s und c1 = –1,0.

Ermittlung der wirksamen Stegbreite mit s und c = c 2 j c1 .

Wirksamer Querschnitt

Bild 42. Ermittlung des wirksamen Querschnittes eines I-Tra¨gers unter einachsiger Biegung

DIN 18 800-2


191

Tabelle 26. Beulwerte k

(713) Aufteilung der wirksamen Breite Die wirksame Breite ist nach Tabelle 27 aufzuteilen.

Anmerkung 1: Im Unterschied zu DIN 18 800 -3:2008-11, Tabelle 1, Zeile 3 und DIN 18 800 -1:2008-11, Tabelle 12, wird bei Randspannungsverha¨ltnissen 0 J c J 1 der Faktor c hier nicht beru¨cksichtigt, um zu einfachen Regeln und zu einer bereinstimmung mit anderen nationalen und internationalen Regelwerken zu kommen. Anmerkung 2: Die Werte r, k1, k2 sind so ermittelt, dass vereinfachend der Beulwert k entsprechend Element 712 bestimmt werden kann.

192

1

7.4


Wirksame Breite beim Verfahren Elastisch-Plastisch

(714) Die Gro¨ße der wirksamen Breite ist den Gl. (85) bis (87) zu entnehmen. Die Beiwerte k und die Aufteilung der wirksamen Breite sind aus Tabelle 28 zu bestimmen. Dabei ist die Gleichgewichtsbedingung

Anmerkung: Im Allgemeinen ist zur Bestimmung der wirksamen Breite eine Iteration erforderlich.

SNi = N

zu erfu¨llen und

bL = SbLi ,

jedoch bL J b

einzuhalten (i = 1 bis 3). pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi bL1 = k1 · t 240=fy,k pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi bL2 = k2 · t 240=fy,k ce · b (ce < 0) bL3 = ce – 1

7.5

(84) (85) (86) (87)

Biegeknicken

7.5.1 Spannungsnachweis beim Verfahren Elastisch-Elastisch (715) Der Tragsicherheitsnachweis ist mit Bedingung (88) zu fu¨hren.

s D J fy,d

Es darf Abschn. 7.2, Element 706, angewendet werden.

(88)

Dabei ist s D die unter Zugrundelegung des wirksamen Querschnittes berechnete, maximale Druckspannung am La¨ngsrand des du¨nnwandigen Querschnittsteils. Unter La¨ngsrand wird ein Rand des vorhandenen, nicht reduzierten Querschnittsteils verstanden.

7.5.2 Vereinfachte Nachweise 7.5.2.1 Planma¨ßig mittiger Druck

(716) Es wird der durch Einfu¨hrung wirksamer Breiten fu¨r den Biegedruckgurt und gegebenenfalls Steg erhaltene wirksame Querschnitt zugrunde gelegt. Hierbei ist fu¨r den Steg eine Spannungsverteilung zu scha¨tzen. Der Biegezuggurt wird nicht reduziert. Der Tragsicherheitsnachweis ist mit Bedingung (89) zu fu¨hren.

N J1 kl · Al · fy,d

(89)

Dabei ist 1 qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi , jedoch kl J 1 (90) kl + kl2 – llK2 1 Dw0 · rlD 1 + al (llK – 0; 2) + llK2 + kl = (91) 2 il2 kl =

al = a

i · rlD il · rD

(92)

Anmerkung 1: Der Nachweis entspricht im Prinzip demjenigen nach Abschn. 3.2.1, Element 304. hnlich wie in Abschn. 3.4.2.1, Element 313, ist der Einfluss der zusa¨tzlichen Exzentrizita¨t Dw0 durch ein Zusatzglied bei kl beru¨cksichtigt. Anmerkung 2: Eine andere Nachweismo¨glichkeit ist auch durch Abschn. 7.5.2.2 gegeben, wobei dort der Einfluss aus Dw0 durch ein planma¨ßiges Biegemoment My = N · Dw0 zu beru¨cksichtigen ist. In diesem Falle ist dann in kl der Anteil mit Dw0 zu streichen.

DIN 18 800-2

sK llK = il · la pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi il = Il=Al

Il, Al Dw 0

rD, rlD a i sK


193

(93) (94)

Fla¨chenmoment 2. Grades (Tra¨gheitsmoment), Querschnittsfla¨che des wirksamen Querschnitts; Schwerpunktverschiebung durch Querschnittsreduzierung, entsprechend den Angaben in Abschn. 7.2, Element 709, zu berechnen; Abstand des Biegedruckrandes von der Schwerachse des vollen bzw. wirksamen Querschnittes (Bild 40); Parameter nach Tabelle 4; Tra¨gheitsradius des vollen Querschnitts; Knickla¨nge, berechnet unter Beru¨cksichtigung des wirksamen Fla¨chenmomentes 2. Grades Il.

(717) Zusa¨tzlich zum Nachweis nach Abschn. 7.5.2.1, Element 716, ist ein Nachweis mit Bedingung (95) mit einer anderen wirksamen Fla¨che Al zu fu¨hren. Diese wirksame Fla¨che Al wird unter der Annahme bestimmt, dass der gesamte wirksame Querschnitt eine konstante Druckspannung aufweist.

N J1 Al · fy,d

(95)

7.5.2.2 Einachsige Biegung mit Normalkraft

(718) Nachweis Der Tragsicherheitsnachweis darf mit Bedingung (24) gefu¨hrt werden. Bei der Ermittlung des bezogenen Schlankheitsgrades lK ist das wirksame Fla¨chenmoment 2. Grades Il (Element 719) bzw. IL (Element 720) zu beru¨cksichtigen. (719) Verfahren Elastisch-Elastisch In Bedingung (24) sind

Npl,d durch Nlpl,d Mpl,d durch Mlpl,d k

durch kl

lK

durch llK

zu ersetzen, mit Nlpl,d = Al · fy,d Mlpl,d =

Il · fy,d rlD

(96) (97)

kl, llK nach Abschn. 7.5.2.1, Element 716

Anmerkung: Eine andere Nachweismo¨glichkeit ist durch die Literatur [18] gegeben.

194

1


(720) Verfahren Elastisch-Plastisch In Bedingung (24) sind

Npl,d durch NLpl,d

Anmerkung: Beispiele fu¨r diese Reduktion von bL sind in Tabelle 28 angegeben.

Mpl,d durch MLpl,d k

durch kL

lK

durch lLK

zu ersetzen. Diese Werte ergeben sich analog zu den Gl. (96), (97) nach Abschn. 7.5.2.1, Element 716, an dem mit bL reduzierten Querschnitt. 7.5.2.3 Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft

(721) Der Tragsicherheitsnachweis darf nach Abschn. 3.5.1 gefu¨hrt werden. Abschn. 7.5.2.2 ist sinngema¨ß anzuwenden.

7.6

Biegedrillknicken

7.6.1 Nachweis (722) Der Tragsicherheitsnachweis darf nach Abschn. 3 gefu¨hrt werden. Dabei sind jedoch in den dort aufgefu¨hrten Bedingungen die nachfolgenden nderungen durch die Abschn. 7.6.2 und 7.6.3 (Elemente 723 bis 727) zu beachten.

7.6.2 Planma¨ßig mittiger Druck (723) Die Berechnung erfolgt analog zu Abschn. 3.2.2 wie beim Biegeknicken nach Abschn. 7.5. Bei der Ermittlung des bezogenen Schlankheitsgrades lK sind bei der Berechnung der Normalkraft NKi unter der kleinsten Verzweigungslast fu¨r das Biegedrillknicken nach der Elastizita¨tstheorie die reduzierten Querschnittswerte zu beru¨cksichtigen.

7.6.3 Einachsige Biegung ohne Normalkraft 7.6.3.1 Nachweis des Druckgurtes als Druckstab

(724) Die Berechnung erfolgt nach Abschn. 3.3.3. Dabei ist jedoch in Gl. (13) kc = 1 zu setzen, iz,g nach Gl. (98) zu bestimmen und in Bedingung (14) Mpl,y,d durch Mlpl,d zu ersetzen. sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Ilz,g iz,g = (98) Alg + As =5

Dabei ist Ilz,g Alg As

reduziertes Fla¨chenmoment 2. Grades des Druckgurtes um die z-Achse; reduzierte Fla¨che des Druckgurtes; nichtreduzierte Stegfla¨che.

Anmerkung: Falls das Verfahren Elastisch-Plastisch nach Tabelle 1, Zeile 3 angewendet wird, sind die Werte Ilz,g , Alg und Mlpl,d durch ILz,g , ALg und MLpl,d zu ersetzen.

DIN 18 800-2


Tabelle 27. Aufteilung der wirksamen Breite bl

(s. a. Anmerkungen zu Element 713)

(s. a. Anmerkung zu Element 714)

195

Tabelle 28. Gro¨ße und Aufteilung der wirksamen Breite bL

196

1


7.6.3.2 Allgemeiner Nachweis

(725) Biegedrillknickmoment nach Elastizita¨tstheorie Das Moment MKi,y ist durch red MKi zu erAnmerkung 1: Bei einer genaueren Berechnung setzen, das na¨herungsweise aus der Gl. (99) wird red MKi direkt unter Beachtung des Beulens der Einzelteile des Querschnittes ermittelt. berechnet werden darf. vffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Anmerkung 2: Beulwerte fu¨r Gesamtprofile u 1 2 (99) ko¨nnen zum Teil der Literatur entnommen werred MKi = MKi,y u u MKi,y t den, z. B. [17] und [18]. 1+ MKi,P Dabei ist

MKi,P = k · s e · W

(100)

ideales Biegemoment fu¨r das Plattenbeulen des Querschnitts oder maßgebenden Querschnittsteils; k Beulwert (z. B. nach Tabelle 26); s e nach Abschn. 7.3, Element 712; W maßgebendes Widerstandsmoment des vollen Querschnitts. (726) Nachweis beim Verfahren Elastisch-Elastisch Bei der Berechnung des bezogenen Schlankheitsgrades lM nach Abschn. 1.3, Element 110 ist Mpl,y durch Mpl l zu ersetzen. Im Nachweis nach Bedingung (16) ist Mpl,y,d durch Mlpl,d zu ersetzen. Der Wert Mpl l,d ergibt sich aus Gl. (97). (727) Nachweis beim Verfahren Elastisch-Plastisch Bei der Berechnung des bezogenen Schlankheitsgrades lM nach Abschn. 1.3, Element 110 ist Mpl,y durch MLpl zu ersetzen. Im Nachweis nach Bedingung (16) ist Mpl,y,d durch MpL l,d zu ersetzen. MpL l ist am wirksamen Querschnitt mit den Breiten bL analog zu Gl. (97) zu ermitteln.

7.6.4 Einachsige Biegung mit Normalkraft (728) Der Tragsicherheitsnachweis ist mit Bedingung (27) zu fu¨hren. Dabei sind die aufnehmbare Normalkraft nach Abschn. 7.5.2.1, das aufnehmbare Biegemoment nach Abschn. 7.6.3, Element 726 (bei Anwendung des Verfahrens Elastisch-Elastisch) bzw. 727 (bei Anwendung des Verfahrens Elastisch-Plastisch) zu berechnen.

7.6.5 Zweiachsige Biegung mit oder ohne Normalkraft (729) Der Tragsicherheitsnachweis darf mit Bedingung (30) gefu¨hrt werden. Abschn. 7.6.4 ist sinngema¨ß anzuwenden.

DIN 18 800-2

Anhang A

197

Anhang A (informativ) Liste der zuru¨ckgezogenen oder ersetzten Normen und technischen Regelwerke soweit sie in Bezug genommen werden

Nachstehende Tabelle fasst diejenigen Normen und technischen Regelwerke der DIN 18 800 -2: 1990 -11 zusammen, die bis zur Erarbeitung der vorliegenden nderung A2 zuru¨ckgezogen oder ersetzt worden sind. Die entsprechenden Ausgabedaten sind ebenfalls angegeben, damit ist jedoch keine Datierung im Sinne der Regeln von DIN 820 -2 beabsichtigt. Lfd. Nr.

Stand 1990 -11

Stand 2008-11

1


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-1:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Schmale I-Tra¨ger, I-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-1:1995- 05, Warmgewalzte I-Tra¨ger – Teil 1: Schmale I-Tra¨ger, I-Reihe – Maße, Masse, statische Werte

2

3

4

5

DIN EN 10 024:1995- 05, I-Profile mit geneigten inneren Flanschfla¨chen – Grenzabmaße und Formtoleranzen


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-2:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, IPB- und IB-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-2:1995-11, Warmgewalzte I-Tra¨ger – Teil 2: I-Tra¨ger, IPB-Reihe; Maße, Masse, statische Werte DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen


Nachfolgedokumente:

DIN 1025-3:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, leichte Ausfu¨hrung, IPBI-Reihe, Maße, Gewichte, zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025-3:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨ger; Breite I-Tra¨ger, leichte Ausfu¨hrung, IPBI-Reihe; Maße, Masse, statische Werte


Nachfolgedokumente:

DIN 1025- 4:1963-10, Formstahl; Warmgewalzte I-Tra¨ger, Breite I-Tra¨ger, versta¨rkte Ausfu¨hrung, IPBv-Reihe, Maße, Gewichte, Zula¨ssige Abweichungen, statische Werte

DIN 1025- 4:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨ger; Breite I-Tra¨ger, versta¨rkte Ausfu¨hrung, IPBv-Reihe; Maße, Masse, statische Werte


DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen Nachfolgedokumente:

DIN 1025-5:1965- 03, Formstahl; DIN 1025-5:1994 - 03, Warmgewalzte I-Tra¨Warmgewalzte I-Tra¨ger, Mittelbreite I-Tra¨ger, ger; Mittelbreite I-Tra¨ger, IPE-Reihe; Maße, IPE-Reihe, Maße, Gewichte, Masse, statische Werte zula¨ssige Abweichungen, statische Werte DIN EN 10 034:1994 - 03, I- und H-Profile aus Baustahl; Grenzabmaße und Formtoleranzen

198

1


Literaturhinweise DASt-Richtlinie 016, Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen1) [1] ECCS-CECM-EKS, Publication No. 33: Ultimate Limit State Calculation of Sway Frames with Rigid Joints. Bru¨ssel, 1984 [2] Stahl im Hochbau, 14. Auflage, Band I/ Teil 2, Verlag Stahleisen mbH, Du¨sseldorf, 1986 [3] Lindner, J. und Gregull, T.: Drehbettungswerte fu¨r Dachdeckungen mit untergelegter Wa¨rmeda¨mmung, Stahlbau 58 (1989), S. 173–179 [4] Lindner, J.: Stabilisierung von Biegetra¨gern durch Drehbettung – eine Klarstellung, Stahlbau 56 (1987), S.365–373 [5] Roik, K., Carl, J, und Lindner, J.: Biegetorsionsprobleme gerader du¨nnwandiger Sta¨be. Berlin, Mu¨nchen, Du¨sseldorf: Ernst & Sohn 1972 [6] Petersen, Chr.: Statik und Stabilita¨t der Baukonstruktionen. Braunschweig, Wiesbaden: Friedr. Vieweg und Sohn, 2. Auflage 1982 [7] Roik, K. und Kindmann, R.: Das Ersatzstabverfahren Tragsicherheitsnachweise fu¨r Stabwerke bei einachsiger Biegung und Normalkraft, Stahlbau 51 (1982), S. 137–145 [8] Lindner, J. und Gietzelt, G.: Zweiachsige Biegung und La¨ngskraft – ein erga¨nzender Bemessungsvorschlag, Stahlbau 54 (1985), S. 265–271

1)

Zu beziehen bei: Stahlbau Verlags- und Servise GmbH, Sohnstr. 65, 40237 Du¨sseldorf.

[9] Ramm, W. und Uhlmann, W.: Zur Anpassung des Stabilita¨tsnachweises fu¨r mehrteilige Drucksta¨be an das europaïsche Nachweiskonzept, Stahlbau 50 (1981), S. 161–172 [10] Vogel, U. und Rubin, H.: Baustatik ebener Stabwerke. In: Stahlbau-Handbuch Band 1, StahlbauVerlags-GmbH, Ko¨ln, 1982 [11] Rubin, H.: Na¨herungsweise Bestimmung der Knickla¨ngen und Knicklasten von Rahmen nach E-DIN 18 800 Teil 2, Stahlbau 58 (1989), S. 103–109 [12] Rubin, H.: Das Drehverschiebungsverfahren zur vereinfachten Berechnung unverschieblicher Stockwerkrahmen nach Theorie I. und II. Ordnung, Bauingenieur 59 (1984) S. 467–475 [13] Palkowski, S.: Stabilita¨t von Zweigelenkbo¨gen mit Ha¨ngern und Zugband, Stahlbau 56 (1987), S. 169–172 [14] Palkowski, S.: Statik und Stabilita¨t von Zweigelenkbo¨gen mit schra¨gen Ha¨ngern und Zugband, Stahlbau 56 (1987), S.246–250 [15] Dabrowski, R.: Knicksicherheit des Portalrahmens, Bauingenieur 35 (1960), S. 178–182 [16] Rubin, H.: Beul-Knick-Problem eines Stabes unter Druck und Biegung, Stahlbau 55 (1986), S. 79–86.

DIN 18 800 D C Eurocode 3

1.3

199

Synopse C Eurocode 3-1-1; 3-1-8; 3-1-10; 3-1-11 DIN 18 800 Teile 1 und 2 D

1

2

3

4

lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.

Hinweise, Kommentare, Vergleiche

1 *

Synopse

Hinweis: Die Eurocodes werden hier wie folgt abgeku¨rzt: Eurocode w EC EN 199x w ECx EN 199x-y w ECx/y EN 199x-y-z w ECx/y/z Anmerkungen beziehen sich, soweit nichts anderes vermerkt, ausschließlich auf den Stahlbau einschl. -verbundbau. Fa¨lle, die nur in DIN 18 800 oder im EC geregelt sind, wa¨hrend die andere Norm an dieser Stelle lu¨ckenhaft ist, werden – weil ein Vergleich nicht mo¨glich ist – hier meist nicht erwa¨ hnt. Es wird auch keine Wertung vorgenommen, jedoch evtl. angemerkt, wenn eine Regelung einfacher oder komplizierter als die andere ist. Die Vergleiche beziehen sich auf die im Kurzverfahren nach DIN 820 vero¨ffentlichten Fassungen: 9 DIN EN 1993-1-1:2003- 07 = DIN EN 1993-1-8:2003- 07 angeku¨ndigt in DIN Mitt. Juli 2003 DIN EN 1993-1-10:2003- 07; DIN EN 1993-1-11:2004 - 08, angeku¨ndigt in DIN Mitt. Aug. 2004 Zu jeder dieser zuku¨nftigen Europaïschen Normen wird es einen nationalen Anhang geben, der die national festzulegenden Besonderheiten, genannt Parameter (NDP; National Determined Parameter) entha¨lt. Die deutschen Anha¨nge werden nach einem weiteren Kurzverfahren als deutsche Vornorm (DIN V) vero¨ffentlicht. Im Jahr 2005 sind erschienen: DIN EN 1993-1-1: 2005- 07, Allgemeine Grundlagen; Hochbau DIN EN 1993-1-8: 2005- 07, Anschlu¨sse DIN EN 1993-1- 9: 2005- 07, Ermu¨dung DIN EN 1993-1-10: 2005- 07, Stahlsortenauswahl. In den Jahren 2006 und 2007 sind erschienen: DIN EN 1993-1-1 Berichtigung 1:2006- 05 DIN EN 1993-1-2:2006-10, Tagwerksbemessung fu¨r den Brandfall DIN EN 1993-1-3:2007- 02, Du¨nnwandige Bauteile DIN EN 1993-1- 4:2007- 02, Nichtrostende Sta¨hle DIN EN 1993-1-5:2007- 02, Plattenbeulen DIN EN 1993-1- 6:2007- 07, Schalenbeulen DIN EN 1993-1-7:2007- 07, Plattenfo¨rmige Bauteile mit Querbelastung DIN EN 1993-1-8 Berichtigung 1:2006- 03 DIN EN 1993-1- 9 Berichtigung 1:2006- 03 DIN EN 1993-1-10 Berichtigung 1:2006- 03 DIN EN 1993-1-11:2007- 02, Zugglieder DIN EN 1993-1-12:2007- 07, Erweiterung auf Stahlsorten bis S700 DIN EN 1993-2:2007- 02, Stahlbru¨cken DIN EN 1993-3-1:2007- 02, Tu¨rme und Maste DIN EN 1993-3-2:2007- 02, Stahlschornsteine DIN EN 1993- 4 -1:2007- 07, Silos DIN EN 1993- 4 -2:2007- 07, Tankbauwerke DIN EN 1993- 4 -3:2007- 07, Rohrleitungen DIN EN 1993-5:2007- 07, Pfa¨hle und Spundwa¨nde

200

1


lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.


2 *

101

1.1.1 (1), (2)

Im EC3 wird der Geltungsbereich „des Eurocode“ auf den Entwurf von Bauwerken aus Stahl angegeben und darauf verwiesen, dass diese Norm den Grundsa¨tzen des EC0 entspricht. Fu¨r deutsches Sprachversta¨ndnis ist der Entwurf eines Bauwerks in der Regel Sache des Architekten. Es bedarf also nach der Umstellung auf den EC der mehr fu¨r die Juristen wichtigen Klarstellung, dass sich auch dieser Eurocode wie bisher DIN 18 800 nur auf Konstruktionen aus Stahl bezieht (fu¨r andere Baustoffe gilt entsprechendes). Der Geltungsbereich wird mit der Einfu¨hrung dieser Norm also nicht vera¨ndert. Es wird außerdem klargestellt, dass der EC die Tragfa¨ higkeit, die Gebrauchstauglichkeit, die Dauerhaftigkeit und den Brandschutz „behandelt“. Fu¨r den Brandschutz gibt es einen eigenen Teil, den EC3/1/2 (zum Brandschutz in Bu¨ro- und Verwaltungsgebaüden gibt es inzwischen eine DASt-Richtlinie, siehe Stahlbau-Kalender 2004, Teil 1B). Fu¨r DIN 18 800 wurde eine solche Klarstellung als u¨berflu¨ssig angesehen, der Inhalt der Norm ergibt sich schließlich aus den berschriften der einzelnen Abschnitte. Auch dieser Unterschied ist also nur formaler Natur ohne praktische Bedeutung.

3 *

102

1.1.1 (3), (4), (5), (6)

In diesen Abschnitten wird die Gliederung des EC3 vollsta¨ndig mitgeteilt, außerdem wird auf die stoffu¨bergreifenden Normen EC0, EC1, auf EN 1090, EN 1092 bis EN 1999 und pauschal auf alle fu¨r den Stahlbau relevanten Normen und Zulassungen verwiesen – auch diese Abschnitte haben nur informativen Charakter. Den in (4) aufgelisteten Teilen entsprechen zum Teil folgende deutsche Fachnormen [siehe E12] bzw. Richtlinien: EC3/1/1 (Allgemein S Hochbau) W DIN 18 800 und 18 801 EC3/2 (Bru¨cken) W DIN 18 809 bzw. DIN Fb 103 EC3/3 (Tu¨rme, Maste und Schornsteine) W DIN 4131, DIN 4133 EC3/4 (Tank- und Silobauwerke und Rohrleitungen) W DIN 4119, DIN 18 914 EC3/5 (Spundwa¨nde und Pfa¨hle aus Stahl) W keiner DIN-Norm. (Es gibt z. B. die „Empfehlungen des Arbeitskreises Baugruben“, EAB 100/1996 und die „Empfehlungen des Arbeitskreises Ufereinfassungen, Ha¨fen und Wasserstraßen“ EAU 1996, deren Inhalt sich auf herko¨mmliche Spundwa¨nde bezieht, und Regeln in den Allg. bauaufs. Zulassungen Z-30.1-7, -16 und -17, die auf diese Empfehlungen Bezug nehmen. Spezielle Bemessungsregeln wurden in Deutschland nicht fu¨r erforderlich gehalten, denn fu¨r die Bemessung sta¨hlerner Teile gilt die Stahlbaugrundnorm Teile 1 und 2, die Spundwandprofile sind – wie andere Erzeugnisse auch – genormt, und die Querschnittswerte sind den einschla¨gigen Tabellenwerken zu entnehmen.)


lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.

Synopse

201

Hinweise, Kommentare, Vergleiche EC3/6 (Kranbahnen) W DIN 4132 Die weiteren Teile von EC3/1 haben nur zum Teil Entsprechungen im deutschen Normenwerk: EC3/1/3 umfasst die Materie von DIN 18 807 und der DASt-Ri. 016. EC3/1/4 entspricht der Regelung der Zulassung fu¨r nichtrostenden Stahl. EC3/1/5 betrifft das Beulen von Platten (DIN 18 800 T.3). EC3/1/6 betrifft das Schalenbeulen (DIN 18 800 T.4). EC3/1/7 regelt die Bemessung von „ebenen Blechfeldern mit Querbelastung“. Dafu¨r gibt es in Deutschland keine spezielle Regelung. EC3/1/8 („Anschlu¨sse“) entspricht den Abschnitten 4.2, 5.2 und 8 von DIN 18 800 T.1. EC3/1/9 regelt die Ermu¨dungsfestigkeit, die urspru¨nglich in einem weiteren Teil von DIN 18 800 geregelt werden sollte, doch ist es nie dazu gekommen. Regeln zu dieser Materie gibt es in DIN 4132 (Kranbahntra¨ger) und DIN 15 018 (Krane). Außerdem konnte seit Erscheinen der Vornormfassung von EC3 der darin enthaltene Abschnitt 9 als Grundnormersatz genommen werden. EC3/1/10 regelt die „Auswahl der Stahlsorten im Hinblick auf Bruchza¨higkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung“. Dieser Teil ersetzt die DASt-Ri. 009 und entha¨ lt außerdem eine berarbeitung der DASt-Ri. 014, mit deren Hilfe Terassenbru¨che in geschweißten Konstruktionen vermieden werden sollen. Beispielsweise ist die Tabelle 2 in der DASt-Ri. zur verbesserten, aber in der Substanz unvera¨nderten Tabelle 3.2 in der Norm geworden. Zu einem spa¨teren Zeitpunkt ist geplant, EC3/1/11 (Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten mit Zuggliedern), nicht als selbsta¨ndigen Normenteil, sondern als Anhang E von EN 1990 zu vero¨ffentlichen, weil es sich um Regelungen handelt, die auch bei Stahlbeton- und Holzkonstruktionen anzuwenden sind. Es handele sich demnach also um eine stoffu¨bergreifende Regel, und nicht um eine Regel des Stahlbaus allein. Somit ko¨nne sie eigentlich auch nicht als Teil des EC3 erscheinen. Die Substanz dieser Regel entspricht den in DIN 18 800 Teil 1 in den Abschnitten 4.3, 5.3 und 9 enthaltenen Regelungen, angereichert durch solche fu¨r Zugglieder aus nichtrostendem Stahl, fu¨r die in Deutschland derzeit noch Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassungen erforderlich sind. Siehe hierzu auch 49 . EC3/1/12 (Zusa¨tzliche Regeln fu¨r Stahlgu¨ten bis S 700) regelt den Festigkeitsbereich, fu¨r den derzeit noch Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassungen erforderlich sind. Vgl. hierzu auch StahlbauKalender 2001, S. 208 ff.

*

202

1


lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.


4 *

101

1.1.2 (1)

Der EC3/1/1 regelt „Stabtragwerke mit Blechdicken ab 3 mm“ und „Tragwerke aus Stahl in Hallen und Gebaüden“. Kaltgeformte du¨nnwandige Konstruktionen werden in EC3/1/3 geregelt.

1.1.2 (2)

In diesem Abschnitt wird die Gliederung der Norm mitgeteilt.

5 * 6 *

1.2 (Normative Verweisungen)

7 *

8 *

1.2 Nachdem schon in Abschnitt 1.1.1 indirekt der EC insgesamt, (Normative soweit relevant, als mitgeltend genannt wurde, kommen in Verweisungen) diesem Abschnitt hinzu die EN-Normen fu¨r Korrosionsschutz (EN ISO 12 944), fu¨r Feuerverzinken (EN 1461), fu¨r die Lieferung von Bausta¨hlen nach dieser Norm (EN 10 025, 10 210, 10 219) und fu¨r verbesserte Verformungseigenschaften senkrecht zur Oberfla¨che (EN 10 164). Als EN-Normen waren diese schon seit einiger Zeit vorliegenden Normen seitdem auch in Deutschland anzuwenden, siehe z. B. die derzeitige Fassung von Element 401 in DIN 18 800 Teil 1. 1.3 (Annahmen)

Ein Abschnitt, in dem die Annahmen in den ohnehin schon mitgeltenden Normen vorgeschrieben werden, wird in DIN-Normen nicht fu¨r erforderlich gehalten. Dieser Abschnitt nennt als Annahme, also als Anwendungsvoraussetzung, dass die Herstellung nach EN 1090 erfolgte. Die deutsche Norm DIN 18 800 Teil 7 ist dann hinfa¨llig! Sie wird ersetzt durch EN 1090 Teil 2.

1.4

Nach EN 1990 ist zwischen Prinzipien – durch einen Buchstaben „P“ gekennzeichnet – und Anwendungsregeln zu unterscheiden. Na¨heres regelt der Nationale Anhang (NDP).

9 *

301–309

1.5 (1)

Die Begriffsbestimmungen in den Elementen 301–309 waren stoffu¨bergreifend, ha¨tten also eigentlich nicht in diese auf den Baustoff Stahl bezogenen Norm geho¨rt. Es handelte sich um einen Notbehelf, weil es seinerzeit keine stoffu¨bergreifende DIN-Norm gab, auf die in dieser Sache verwiesen werden konnte. Beim EC konnte auf die stoffu¨bergreifenden Regeln in EN 1990 verwiesen werden (dort Abschnitt 1.5).

10 *

310

1.5 (2) mit 1.5.1 bis 1.5.9

In den Teilen der deutschen Grundnorm wird weitgehend darauf verzichtet, Begriffe, die allgemein versta¨ndlich sind, zu erlaütern. In einer staatenu¨bergreifend gu¨ltigen Regel ist es jedoch notwendig, dass Begriffe unmissversta¨ndlich sind. Das ist der Grund dafu¨r, dass im EC3/1/1 neun in den Stahlbauregeln vorkommende Begriffe na¨her erlaütert werden. Fu¨r den Regelanwender ergibt sich dadurch keine Vera¨nderung.


Synopse

203

lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.

11 *

311–316

1.6, 1.7 Bauteilachse und Querschnittsachsen werden im EC mit DoppelBezeichnungen buchstaben (x-x, y-y, z-z) bezeichnet, in DIN 18 800 genu¨gt jeweils ein Buchstabe, wobei es den Begriff „Querschnittsachsen“ nicht gibt. Von den Achsen x-x und y-y abweichende Hauptachsen werden im EC mit u-u und v-v bezeichnet, wobei die Hauptachse mit dem kleineren Tra¨gheitsmoment die in Deutschland bislang nicht u¨bliche Bezeichnung „Nebenachse“ erhalten hat. In DIN 18 800 gibt es nur Hauptachsen, die flanschenparallelen Achsen (bei Winkelprofilen) sind mangels Bedarf nicht definiert. In neueren deutschen Tabellenwerken werden diese Achsen und die Hauptachsen nach DIN 1080 dadurch unterschieden, dass fu¨r Querschnittsachsen lateinische, fu¨r Hauptachsen griechische Buchstaben verwendet werden. Eine eventuelle berarbeitung von DIN 1080 wird die Bezeichnung nach EC3 beru¨cksichtigen mu¨ssen.Verwechselungen, deren Ursache in diesen Unterschieden liegen, wird es nicht geben.

12 *

Bild 1

Bild 1.1

13 *


Der EC3 gibt fu¨r jede Profilart definitiv die Bezeichnungen im Querschnitt an. Die Erzeugnisdicke beno¨tigt einen Index, weil Flansch- und Stegdicken in der Regel nicht gleich sind. Dass hier in DIN 18 800 Teil 1 nicht konsequent verfahren wurde, ergibt sich dort aus Bild 16, wo die Stegdicke mit s bezeichnet wurde, obwohl eingangs nur t als Erzeugnisdicke genannt wird. Die Bezeichnungen im EC3 stimmen im u¨brigen meistens mit DIN 18 800 u¨berein.

2.1 Dieser Abschnitt entha¨lt neben Verweisungen auf andere Regeln Anforderungen allgemeine Hinweise, die in DIN 18 800 nicht fu¨r notwendig gehalten wurden.

14 * 15 *

2.2 Bemessungsgrundsa¨tze

Hier gilt die Bemerkung zu 2.1 entsprechend.

2.3 Basisvariable

Hier gilt die Bemerkung zu 2.1 entsprechend.

16 *

304

2.4.1 Werkstoffeigenschaften

Anders als in DIN 18 800 Teil 1 werden im EC3 Nennwerte und charakteristische Werte generell gleich gestellt. Fu¨r die Anwendung ist dieser Unterschied belanglos.

17 *

312, 313

2.4.2 Geometrische Gro¨ßen

Hier gilt das zu 2.4.1 festgestellte entsprechend. Außerdem wird klargestellt, dass die Ersatzimperfektionen auch Eigenspannungen und Festigkeitsinhomogenita¨ten enthalten.

204

1


lfd. Nr.

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.


18 *

309

2.4.3 Beanspruchbarkeit

Hier wird die Formel 6.6d aus EN 1990 wiederholt. Darin gibt es Faktoren h, die in der Norm konkret nicht vorkommen. Sie sind implizit in den Festlegungen enthalten.

19 *

761–767

2.4.4 Lagesicherheit

Da der Nachweis der Lagesicherheit stoffu¨bergreifend ist, wird hier nur auf die Regelung in EN 1990 verwiesen. Dieser Nachweis wird mit EQU bezeichnet. Er ist in EN 1990 im Abschnitt 6.4.2 und im Anhang A.1 geregelt, insbesondere in der Tabelle A.1.2 (A). Die Werte der Tabelle gelten fu¨r den Hochbau und sind nicht zwingend vorgeschrieben. Es wird daru¨ber hinaus auf Festlegungen im nationalen Anhang verwiesen. Der Nachweis stimmt mit dem in DIN 18 800 geregelten Nachweis formal nicht u¨berein. Die Anwendung der Regelung in EN 1990 ist, da es sich um eine „P“-Regelung handelt, zwingend. Hier ist also, vorbehaltlich anderslautender Kommentare seitens der Regelersteller, eine Umstellung erforderlich. Im Stahlbau ist der Lagesicherheitsnachweis in aller Regel nur ein nachtra¨glicher, durch die Konstruktion bereits erfu¨llter Nachweis. Das wird auch fu¨r den ku¨nftigen Nachweis gelten.

207, 429, 724, 904,

2.5 Bemessung mit Hilfe von Versuchen

Die bisher generell zula¨ssige Alternative, die Beanspruchbarkeit durch Versuche zu ermitteln, gibt es auch im EC3. Verwiesen wird dabei auf Anhang D von EN 1990, dem – informativ – Einzelheiten der Durchfu¨hrung und Auswertung zu entnehmen sind. Zusa¨tzlich gibt es im Anhang A.4 von Teil 1.11 von EC3 Hinweise, die sich auf Zugglieder beziehen. Die Einfu¨hrung des Eurocodes bedeutet also in diesem Fall keine nderung bisheriger Festlegungen, sondern eine – unverbindlich anzuwendende – Verbesserung, weil bislang eine Detailregelung in DIN 18 800 fehlte.

20 *

427, 718, 901, 906

21 *

401 bis 405

3 Werkstoffe Tabelle 3.1

Die Anzahl der verwendbaren Bausta¨hle wird um die Festigkeitsklassen 420 und 450 erweitert, so dass jetzt dem konventionellen Stahlbau die 6 Klassen 235, 275, 355, 420, 450 und 460 zur Verfu¨gung stehen. Die maximalen Erzeugnisdicken fu¨r warmgewalzten Baustahl werden mit 80 mm angegeben. Die Festigkeitswerte weichen von DIN 18 800 zum Teil ab, und zwar bei der Zugfestigkeit um bis zu 20 N/mm2 (gro¨ßer oder kleiner) und bei der Streckgrenze um 5 N/mm2, wobei der EC3-Wert dann um diesen Betrag kleiner ist.

22 *

403

3.2.4 Stahlauswahl

Anstelle von Dast-Ri. 014 ist ku¨nftig EC3/1/10 zu beachten. Dieser Normenteil ist praktisch eine u¨berarbeitete Fassung der DASt-Richtlinie, vgl.* 3.

EC3/1/1 3.3 Verbindungsmittel

Fu¨r Verbindungsmittel wurde ein eigener Normenteil – EN 1993/1/8 – erstellt. Er hat einen Umfang von 130 Seiten und regelt ku¨nftig das, was derzeit in DIN 18 800 in den Abschnitten 4.2, 5.2 und 8 und (z. T.) in DIN 18 808 geregelt wird.

23 *


lfd. Nr.

Synopse

205

DIN 18 800 Elem.

EC3 Abschn.


406 Tab. 2

EC3/1/8 Abschn. 3 Tabelle 3.1

Zusa¨tzlich zu den in DIN 18 800/1 angegebenen Festigkeitsklassen gibt es in Tabelle 3.1 die Festigkeitsklasse 6.8, die auch schon nach DIN 18 914 fu¨r du¨nnwandige Silos verwendet werden durfte, und die Festigkeitsklassen 4.8 und 5.8, wobei eine Fußnote auf die Mo¨glichkeit hinweist, bestimmte Festigkeitsklassen im NDP auszuschließen.

506, 507 Tab. 6

EC3/1/8 Tabelle 3.2 Ausfu¨hrungsformen der Verbindungen

Die Bezeichnungen der Ausfu¨hrungsformen der Verbindungen wird sich a¨ndern. Es gibt ku¨nftig nur 5 Kategorien: A entspricht der SL-Verbindung; B ist die GV-Verbindung, deren Vorspannung nur fu¨r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit erfolgt; C ist die GV-Verbindung, deren Vorspannung so groß ist, dass auch beim Nachweis der Tragfa¨higkeit keine Verschiebung der angeschlossenen Teile erfolgt; D ist die nicht vorgespannte zugbeanspruchte Verbindung („Z“); E ist die vorgespannte, auf Zug beanspruchte Verbindung („ZV“).

513 Tab. 7

EC3/1/8 Tabelle 3.3 Rand- und Lochabsta¨nde

Die Mindestabsta¨nde a¨ndern sich nicht. Die Ho¨chstabsta¨nde werden davon abha¨ngig gemacht, ob eine Korrosionsbeanspruchung vorliegt oder ob dies nicht der Fall ist und um welche Beanspruchung es sich handelt. Bei Verbindungen von zugbeanspruchten Bauteilen ohne Korrosionsbeanspruchung gibt es keine Ho¨chstabsta¨nde. Außerdem entfa¨llt die Abha¨ngigkeit vom Lochdurchmesser, statt dessen gibt es neben der Abha¨ngigkeit von der Blechdicke einen festen Betrag – 125 bis 400 mm – fu¨r den Ho¨chstabstand. Es gibt ku¨nftig auch Festlegungen fu¨r Langlo¨cher!

27 *

812

EC3/1/8 3.6.1 Vorspannkraft

Die Regel-Vorspannkraft Fv – siehe Stahlbau-Kalender 2003 Seite 306 – fu¨r Verbindungen mit hochfesten Schrauben ist in DIN 18 800 Teil 7 El. 830 von der Streckgrenze abha¨ngig, ku¨nftig wird sie von der Zugfestigkeit abha¨ngig sein. Nur bei 8.8-Schrauben ergibt sich eine andere – um 10 % ho¨here – Vorspannkraft.

28 *

804

EC3/1/8 Tabelle 3.4 Abscheren

Das Versagensmodell bzw. die Nachweisgleichung fu¨r den Nachweis auf Abscheren bleibt unvera¨ndert. Der empfohlene Wert fu¨r den Teilsicherheitsbeiwert des Widerstandes (1,25) fu¨hrt jedoch dazu, dass sich ku¨nftig fu¨r gestu¨tzte Verbindungen der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6 und 8.8 geringere Beanspruchbarkeiten ergeben. Es bleibt abzuwarten, ob hierzu im nationalen Anhang eine nderung erfolgt.

29 *

805

EC3/1/8 Tabelle 3.4 Lochleibung

Die Nachweisgleichungen differieren auch qualitativ zwischen beiden Normen. Nach EC3/1/8 ist der Grenzwert abha¨ngig von der Zugfestigkeit des Stahls, nach DIN 18 800 Teil 1 ist das nicht der Fall. Hier wird eine merkliche Umstellung unvermeidlich sein.

809 Gl. 56

EC3/1/8 Tab. 3.4 Zug

Die Nachweisgleichung 56b bleibt erhalten, der Nachweis nach Gl. 56a entfa¨llt ku¨nftig.

810 Gl. 58

EC3/1/8 Die Interaktionsgleichungen sind unterschiedlich: Tab. 3.4 Zug Nach DIN 18 800 liegen die Grenzwerte auf einer Ellipse, und Abscheren nach EC3/1/8 auf einer Abschnittsgeraden.

24 *

25 *

26 *

30 * 31 *

206

lfd. Nr.

1


DIN 18 800 Elem.

EC3 Abschn.


812 Gl. 61

EC3/1/8 3.9 mit Tabellen 3.6 und 3.7 Gleitfeste Verbindungen Gl. 3.6–3.8

Im EC3/1/8 werden diesen Verbindungen Reibungsbeiwerte von 0,2 bis 0,5 zugewiesen, abha¨ngig von verschiedenen Oberfla¨chenqualita¨ten, wa¨hrend es in DIN 18 800 nur die Reibungszahl 0,5 gibt. Die ku¨nftig hier zu beachtende Nachweisgleichung stimmt fu¨r reine Scherbeanspruchung mit DIN 18 800 u¨berein. Wirkt zusa¨tzlich eine aüßere Zugkraft auf die Verbindung, so ergibt sich ku¨nftig eine Abweichung zur sicheren Seite.

33 *

814 –818

EC3/1/8 3.13 Augensta¨be und Bolzen, Tabellen 3.9, 3.10

Die Augenstababmessungen aus DIN 18 800 wurden weitgehend u¨bernommen, ebenso die Formel nach Bild 27. Bei der Bemessung wird ku¨nftig unterschieden zwischen a) Verbindungen, deren Bolzen wiederverwendet werden soll, und b) solchen, bei denen dies nicht der Fall ist. Die der Tabelle 3.10 im EC 3-1-8 den Gln. (66) und (67) in DIN 18 800 entsprechenden Nachweisformeln liefern deutlich andere Werte.

34 *

519

EC3/1/8 4.5.2 (2)

Ku¨nftig betra¨gt die Kehlnaht-Mindestdicke generell 3 mm, nach El. 519 sind bis zu 2 mm dicke Na¨hte zula¨ssig.

522 Tab. 9

EC3/1/8 4.14 Tab. 4.2 Schweißen in kaltgeformten Bereichen

Fu¨r vorwiegend ruhend beanspruchte Bauteile sind ku¨nftig ab r/t w 10 sa¨mtliche Blechdicken zula¨ssig. Es werden auch Werte fu¨r ermu¨dungsbeanspruchte Bauteile und fu¨r vollberuhigten Stahl angegeben. Der Bonus fu¨r S235 entfa¨llt ku¨nftig.

825, 829 Tab. 21

EC3/1/8 4.5.3.2 (6) Grenzschweißnahtspannung fu¨r Kehlna¨hte

Der Nachweis ist ku¨nftig nicht mehr von der Streckgrenze, sondern von der Zugfestigkeit der Bauteile abha¨ngig. Der Faktor aw entfa¨llt, statt dessen gibt es fu¨r Kehlna¨hte einen von der Stahlsorte abha¨ngigen Korrelationsfaktor bw. Fu¨r die meisten Nachweise erha¨lt man quantitativ etwa dieselben Werte wie bisher.

819 Tab. 19

EC3/1/8 4.5.2 (1) rechnerische Schweißnahtdicke a und Bilder 4.3 und 4.4

Es gibt ku¨nftig keine Tabelle, der die Schweißnahtdicken bildlich zu entnehmen sind. Statt dessen wird die Nahtdicke fu¨r Kehlna¨hte definiert: „Die effektive Nahtdicke a einer Kehlnaht ergibt sich als die Ho¨he des gro¨ßten Dreiecks (mit gleichen oder ungleichen Schenkeln), das eingeschrieben werden kann...“ und mit einer Skizze erlaütert. Es ist zu empfehlen, die Tabelle 19 von DIN 18 800 Teil 1, die mit dieser Definition harmoniert, weiterhin anzuwenden.

38 *

768

EC3/1/1 Neu ist die fu¨r Hochbauten geltende Angabe eines einfachen 4 (6) B Kriteriums: Wenn in einer Gebaüdehu¨lle die relative LuftDauerhaftigkeit feuchtigkeit 80 % nicht u¨berschreitet, ist kein Korrosionsschutz erforderlich!

39 *

739

5.2.1 Theorie 2. Ordnung

32 *

35 *

36 *

37 *

Die Abschnitte 5 und 6 von EC3/1/1 beinhalten auch die Stabilita¨tsnachweise, die Gegenstand von DIN 18 800 Teil 2 sind. Beim ersten (Normalkra¨fte-) Kriterium wird ku¨nftig unterschieden zwischen elastischer und plastischer Bemessung. In letzterem Fall muss das Verha¨ltnis zwischen der Knicklast und der vorhandenen Last 15 (statt sonst 10) betragen, was auch begru¨ndet wird. Die u¨brigen Kriterien – aus diesem herleitbar – werden nicht mehr angegeben.


lfd. Nr. 40 *

41 *

42 *

43 *

Synopse

207

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/1 Abschn.


516 Gl. 49 u. 50 von Teil 2

5.2.1 Gl. 5.2–5.4 Hallenrahmen

Das Kriterium fu¨r die Entscheidung, Theorie 1. Ordnung anzuwenden, bleibt erhalten. Die Anwendung der sogen. Dischingerformel zwecks vereinfachter Beru¨cksichtigung des Effekts der Theorie 2. Ordnung ist jedoch beschra¨nkt auf ho¨chstens SAusstd/N w 3 (dieser Wert wird im EC3 anders bezeichnet).

730 Teil 1 und 205 Teil 2

5.3.2 Im EC gibt es keine nur fu¨r Nachweise nach Theorie 1. Ordnung Vorverdrehung geltende Imperfektionsannahmen. Die Formeln beider Regelwerke sind nicht deckungsgleich. Bei einer geringen Stu¨tzenanzahl wird der Wert ku¨nftig bis ca. 10 % kleiner, fu¨r eine gro¨ßere Stu¨tzenanzahl bis zu 25 % gro¨ßer als nach DIN 18 800 sein. Es gibt ku¨nftig auch keine Sonderregelung fu¨r mehrteilige Sta¨be. Ein Sonderregelung gibt es jedoch fu¨r Hochbauten: Betragen die Horizontallasten mehr als 15 % der Vertikallasten, so darf die Anfangsschiefstellung „vernachla¨ssigt“ werden.

204 Teil 2

5.3.2 und Tabelle 5.1 Vorkru¨mmung

Fu¨r die elastische Berechnung bleiben die Werte gegenu¨ber DIN 18 800 T.2 unvera¨ndert, fu¨r die plastische Berechnung werden sie, abha¨ngig von der Knickspannungslinie, um bis zu 50 % vergro¨ßert.

Tab. 12, 13, 14, 15, 18 Teil 1

5.5 Klassifizierung von Querschnitten

Die Klassifizierung der Querschnitte hinsichtlich des anwendbaren Bemessungsverfahrens ist in beiden Regelwerken im Prinzip gleich, ebenso die Grenzwerte fu¨r b/t, wobei die Zahlenwerte manchmal geringfu¨gig differieren. Es gilt folgende Gegenu¨berstellung: DIN 18 800/1 Tabelle 12–14 15 18

EC3/1/1 Klasse 3 2 1

Klasse 4 entspricht den nach DIN 18 800 T.3/4 bzw. nach EC3/1/5; 1/6 nachzuweisenden Bauteilen (Platten/Schalen). 44 *

720 –722, 725, 747 bis 757 T.1, 912 (u. a.)

6 Grenzzusta¨nde der Tragfa¨higkeit und EC3-1-8 Tabelle 2.1

Im EC3/1/1 und 1/8 (dort in Tabelle 2.1) gibt es 7 unterschiedlich bezeichnete Teilsicherheitsbeiwerte gM fu¨r den Widerstand von 1,0 bis 1,25. Die verbindliche Festlegung erfolgt im „nationalen Anhang“. Abgesehen von wenigen Ausnahmen – wie z. B. die Formel fu¨r die Vergleichsspannung – sind die im EC3/1/1 angegebenen Gleichungen, soweit es sich um Na¨herungen – z. B. bei Interaktionen – handelt, unterschiedlich zu denen in DIN 18 800 T.1. Der EC3/1/1 entha¨lt – anders als DIN 18 800 T.1 – auch Angaben zur Torsionsbeanspruchung. Die Werte fu¨r gM werden im EC3 durch Indizes 0 bis 7 unterschieden, wa¨hrend in DIN 18 800 Indizes fehlen. Im EC3 gibt es dessen ungeachtet nur – als Empfehlung – 3 unterschiedliche Zahlenwerte fu¨r diesen Beiwert, und zwar 1,0, 1,1 und 1,25, wa¨hrend es in DIN 18 800 Teil 1 bereits 4 (1,0, 1,1, 1,2 und 1,65) sind.

208

lfd. Nr. 45 *

46 *

47 *

48 *

49 *

50 *

1


DIN 18 800 Elem.

EC3 Abschn.


304 EC3/1/1 Teil 2 Tab. 5 6.3 Stabilita¨tsnachweise fu¨r Bauteile, Tabelle 6.2

Die Nachweisgleichungen sind in beiden Regelwerken identisch. Nicht vo¨llig gleich ist die Zuordnung der Querschnitte zu den Knickspannungslinien und die Auswahl der Querschnitte, auch nicht gegenu¨ber der Vornorm: L-Querschnitte werden der Linie b zugeordnet, fu¨r Profile aus S 460 du¨rfen in einigen Fa¨llen ebenfalls um eine Stufe gu¨nstigere Linien gewa¨hlt werden.

3.3.4 EC3/1/1 Gl. 18 Tab. 9 6.3.2 Teil 2 Gl. 6.56/ Tabelle 6.3 u. a.: 1-achsige Biegung ohne Normalkraft, Biegedrillknicken

Die Formeln fu¨r kM bzw. xLT differieren, der Wert ist in unterschiedlicher Weise profilabha¨ngig. Zum Vergleich der Regeln in DIN 18 800 und EC3 siehe auch Stahlbau-Kalender 2004 Beitrag Lindner/Heyde S. 401 f.

312 bis 323 Teil 2

Der Nachweis nach EC3/1/1 wird komplizierter. EC3/1/1 6.3.3 mit Anhang A u. B Biegung und Druck

401 bis 414 Tab. 12, 13 u. 14 Teil 2

EC3/1/1 6.4 mehrteilige Sta¨be, Bilder 6.8, 6.9, 6.11, Tabelle 6.8

Der Wirkungsgrad m heißt in DIN 18 800 Korrekturwert h, ansonsten sind die meisten Bezeichnungen und auch das generelle Nachweiskonzept gleich. In EC3/1/1 wird als Geltungsbereich eine gegenu¨ber anderen Sta¨ben geringere Vorkru¨mmung von maximal L/500 angegeben, außerdem darf die Felderzahl nicht kleiner als 3 sein, was in DIN 18 800 nach El. 414 dort nur fu¨r bestimmte Rahmensta¨be – solche mit geringer Spreizung – gilt.

523 Teil 1

EC3/1/11 Tabellen 1.1 und 2.1

Die hochfesten Zugglieder, die in DIN 18 800 Teil 1 in den Abschnitten 5.3 und 9 und in Element 602 geregelt sind, erhalten europaïsch ein eigenes Regelwerk. Siehe auch 3 . Die europaïsche Regel ist praktisch eine Weiterfu¨hrung der deutschen Regel, Unterschiede zwischen beiden Regeln sind daher als Verbesserung anzusehen. Sie ist nicht auf hochfeste Zugglieder beschra¨nkt. Auch Konstruktionen mit Zugstangen aus normalfesten Sta¨hlen fallen unter diese Regel. Bei der Formulierung von DIN 18 800 sah man keine Notwendigkeit, dafu¨r eigene Regeln zu formulieren. Zugglieder nach EC3/1/11 werden nach Anwendungsgruppen A, B und C unterschieden und, abha¨ngig von der Beanspruchungsart (Ermu¨dung und Korrosion), in 5 Klassen eingeteilt. Es werden ku¨nftig auch Zugglieder aus nichtrostendem Stahl geregelt. In EC3/1/11 wird auch der Bauzustand und ausfu¨hrlich der Korrosionsschutz geregelt, ebenso die Ermu¨dung.

905 und EC3/1/11 Tab. 23 u. 24 1.3.8 und Tabelle 6.3 Anhang C.2

Der dem Verseilfaktor kS entsprechende Wert K kann ku¨nftig aus der Produktnorm EN 12 385 genommen werden. In Anhang C.2 sind fu¨r 11 verschiedene Seilarten und -querschnitte diese Werte angegeben. Proberechnungen zeigen, dass die Werte von denen in Tabelle 23 z. T. merklich abweichen. Der Verlustfaktor ke wurde fu¨r einige Verankerungsarten herabgesetzt.

*

DIN 18 000 Teile 1 und 2

lfd. Nr. 51 *

52 *

53 *

54 * 55 *

56 * 57 *

1.4

209

DIN 18 800 Elem.

EC3/1/11 Abschn.


602 Tab. 10

2.3 Tabelle 2.2 Eigenlast- und Fu¨llfaktoren

Zugglieder aus Spannsta¨hlen werden in dieser Regel nicht behandelt. Die Faktoren der Tabellen sind nahezu gleich.

415 bis 429 Tab. 5

3 Werkstoffe Tabelle 3.1

Die Anhaltswerte EQ fu¨r die Verformungsmoduli fu¨r vera¨nderliche Einwirkungen werden in EC3/1/11 mit einem Toleranzbereich angegeben, innerhalb dessen die in DIN 18 800/1 angegebenen Werte liegen, ausgenommen 7 mm dicke Rundlitzenseile mit Stahleinlagen, im EC31/1 mit „Litzendrahtseile mit CWR“ bezeichnet. In DIN 18 800 T.1 ist EQ etwas gro¨ßer (9 %).

426 Bild 2

Bild 3.1

Die Bilder sind gleich. Jedoch wird in Figur 3.1 deutlich gemacht, dass zu den Beanspruchungen aus sta¨ndigen Einwirkungen auch die aus der Vorspannung geho¨ren, indem s GSP und nicht wie in Bild 2 nur s G geschrieben wurde.

428

3.3

Die europaïsche Regel entha¨lt zusa¨tzlich einen Wert fu¨r Dra¨hte aus nichtrostendem Stahl: aT w 16 q 10 – 6 K–1.

528 Bild 11

6.3.1 Bild 6.1

Der Sattelradius r1 ist in Figur 6.1 auf 30d und zusa¨tzlich auf den 400 -fachen Drahtdurchmesser (gro¨ßerer Wert ist maßgebend) beschra¨nkt. Die Beschra¨nkung des Kru¨mmungsradius auf 20d ist nur mit zusa¨tzlichen Einschra¨nkungen zula¨ssig.

910

Tabelle 6.4

Die Tabelle 6.4 entha¨lt zusa¨tzlich Werte fu¨r die Grenzquerpressung bei offenen Spiralseilen, hier mit „Spirallitzenseil“ bezeichnet (25 bzw. 60 N/mm2).

523 Bild 9

Anhang C.2

Fu¨r Seilquerschnitte sind in Anhang C.2 11 Beispiele mit Angabe der Querschnittswerte dargestellt.

DIN 18 800 Stahlbauten Teil 3: Stabilita¨tsfa¨lle, Plattenbeulen Ausgabe November 1990

x

Literatur zum Kommentar

Abgedruckt im Stahlbau-Kalender 2000, Seite 174 –198 Die Neufassung des Teils 3 (Plattenbeulen) liegt, ebenfalls wie die Teile 1 und 2, seit November 2008 in komplett u¨berarbeiteter Form vor, wird jedoch in diesem Beitrag aus Platzgru¨nden nicht beru¨cksichtigt.

210

1.5

1


Literatur zum Kommentar DIN 18 000 Teile 1 und 2

(Hinweis: die zwei Normen haben jeweils ein weiteres, vom nachfolgenden unabha¨ngiges Literaturverzeichnis) [E1] Eggert, H.: Kommentierte Technische Baubestimmungen, 19. Lief., Juni 1996, A 3.1.2.0.2, Verlag Rudolf Mu¨ller, Ko¨ln. [E2] Anpassungsrichtlinie Stahlbau/Herstellungsrichtlinie Stahlbau; DIBt-Mitteilungen, Sonderheft Nr. 11/Teilnachdruck der 3. Auflage, 2002, Verlag Ernst & Sohn, Berlin. [E3] Eggert, H.: Die Stahlbaunormung – aktueller Stand. M&T Metallhandwerk 7/98, S. 46–47 und 8/98, S. 45. C. Coleman Verlag, Lu¨beck. [E4] Eggert, H.: Zeitprobleme und deren Lo¨sung. DIBt-Mitteilungen 1999, S. 90 ff. [E5] Lindner, J., Scheer, J. und Schmidt, H. (Herausgeber); Beuth-Kommentar Stahlbauten, Verlag Ernst & Sohn und Beuth Verlag, Berlin. [E6] DIBt, Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung fu¨r Bauteile und Verbindungselemente aus nichtrostenden Sta¨hlen, Zul.-Nr. Z-30.3–6. 1998. [E7] Eggert, H. und Kauschke, W.: Lager im Bauwesen,2. Auflage 1995. Verlag Ernst & Sohn, Berlin. [E8] Bauregelliste A Ausgabe 2005/2 in DIBtMitteilungen. [E9] Eggert, H.: Anmerkungen zur Neufassung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau. Der Stahlbau 68 (1999), Heft 2. [E10] Eggert, H.: Aus der Arbeit des Auslegungsausschusses zu DIN 18 800 Stahlbau, Stahlbau 65 (1996) Heft 11, S. 459–461 oder (textgleich). Auslegungen zu Normen u¨ber Stahlbauten: DIN 18 800-1, -2, -4: 1990-11, DIN-Mitteilungen 76 (1997) Heft 1, S. 55–58. [E11] Klo¨ppel, K. und Lie, K.H.: Das hinreichende Kriterium fu¨r den Verzweigungspunkt des elastischen Gleichgewichts. Der Stahlbau 16 (1943), Heft 1, S. 17. [E12] Eggert, H. (Herausgeber), Stahlbaunormen, angepasst, 1999. Verlag Ernst & Sohn, Berlin. [E13] DASt-Richtlinie 016, Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen. Ko¨ln 1988, Neudruck 1992, Stahlbau-Verlagsgesellschaft. [E14] DIN 18 800-5: Stahlbauten, Verbundtragwerke aus Stahl und Beton, Bemessung und Konstruktion, erscheint 2004. [E15] DIN V ENV 1994-1-1: Eurocode 4: Bemessung und Konstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton, Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln fu¨r den Hochbau, Febr. 1994.

[E16] ENV 1993-2: Design of steel structures, Part 2: Steel bridges, 1997. [E17] DIN V ENV 1993-1-1: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten. Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln fu¨r den Hochbau, April 1993. [E18] Deutscher Ausschuss fu¨r Stahlbau, DAStRichtlinie 007; Lieferung, Verarbeitung und Anwendung wetterfester Bausta¨hle, Ausgabe Mai 1993. [E19] DIN V ENV 1992-1-1: Eurocode 2: Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken, Juni 1992. [E20] Deutscher Ausschuss fu¨r Stahlbau, DAStRichtlinie 008; Richtlinien zur Anwendung des Traglastverfahrens im Stahlbau, Ma¨rz 1973. [E21] BAM, Berlin, Forschungsbericht 1.3/11 467 Blatt 27. (Erscheinungsjahr unbekannt). [E22] NN. Fu¨hrer durch die Baunormung. Fachbezogene bersichten der Normen und Norm-Entwu¨rfe. Beuth, Berlin. Erscheint zweija¨ hrlich. [E23] Stahlbau Handbuch 1 Teil A, Stahlbauverlagsgesellschaft, 3. Auflage, S. 197, Tab. 3.4-1. [E24] Lindner, J. und Rusch, A.: Interaktionsgleichungen fu¨r das Biegeknicken bei Druck und zweiachsiger Biegung. Forschungsvorhaben IV1–5-866/98 DIBt. Wird demna¨chst vero¨ffentlicht in „Stahlbau“. [E25] Kathage, K. Aus der Arbeit der Sachversta¨ndigenausschu¨sse; SVA Metallbau. DIBtMitteilungen 6/1999, S. 192. [E26] DIN 19 704 Stahlwasserbauten Teile 1,2 und 3, Ausgabe Mai 1998. Dazu Kommentar von G. Schmaußer et al., Verlag Ernst & Sohn, Berlin. [E27] Buche, H. und Eggert, H.: Auslegungsprobleme bei der Anwendung des Sicherheitskonzeptes mit Grenzzusta¨nden und Teilsicherheitsbeiwerten. In Ramm, W. et al.: Theorie und Praxis im Konstruktiven Ingenieurbau – Festschrift zu Ehren von Helmut Bode. ibidem-Verlag, Stuttgart, 2000. [E28] Scheer, J. et al.: Einfluss der Spaltbreite auf die Tragfa¨higkeit von Kehlnahtverbindungen in Kontaktsto¨ßen, TU Braunschweig, Institut fu¨r Stahlbau, Forschungsbericht 6313 August 1991. Vgl. auch von gleichen Verfassern Abhandlungen in der Festschrift Rostasy und im Bauingenieur 1994, S. 203–210. [E29] Rubin, H.: Das Tragverhalten von I-Tra¨gern unter N-My-Mz-Beanspruchung nach Fließzonentheorie I. und II. Ordnung unter Beru¨cksichtigung der Torsionseinflu¨sse. Stahlbau 70 (2001), S. 846–856.

DIN 18 000 Teile 1 und 2

[E30] Schneider-Bu¨rger, M.: Stahlbau-Profile. Verlag Stahleisen, Du¨sseldorf. [E31] Eggert, H.: Zwischenruf, Bautechnik 2002 Heft 1, S. 54. [E32] Kindmann, R., und Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfa¨higkeit. Verlag Ernst & Sohn, Berlin, 2002. [E33] Schaumann, P. und Seidel, M.: Zur Grenztragfa¨higkeit von Verbindungen mit planma¨ßig auf Zug beanspruchten Schrauben. Bauingenieur, Band 75, Oktober 2000, S. 637–645. [E34] Petersen, Ch.: Stahlbau. Vieweg Verlag, Braunschweig, 1997. [E35] Lehmann, D.: Berechnung des nichtlinearen Tragverhaltens gezogener vorgespannter LFlansche. Stahlbau 69 (2000), Heft 1, S. 35–54. [E36] Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fu¨r den Hochbau. Ausgabe Oktober 2004.

1.6

x

Literatur zum Kommentar

[E37] Eggert, H., ber den Verstoß gegen Gesetze; Bautechnik 2004, Heft 12, S. 199 f. [E38] Eggert, H. und Kauschke, W.: Structural Bearings. Verlag Ernst & Sohn, Berlin, 2002. [E39] Lindner, J., Glitsch, T., Vereinfachter Nachweis fu¨r I- und U-Tra¨ger – beansprucht durch doppelte Biegung und Torsion. Stahlbau 73 (2004) Heft 9, S. 704–715. [E40] Petersen, Chr., Statik und Stabilita¨t der Baukonstruktionen, 2. Auflage, 1982. Vieweg Verlag, Braunschweig. [E41] Roik, K., Vorlesungen u¨ber Stahlbau, 2. Auflage, 1983. Verlag Ernst & Sohn, Berlin. [E42] Hertle, R., Ursachen und Folgen des Einsturzes der Dachkonstruktion der Eissporthalle in Bad Reichenhall; Der Pru¨fingenieur 29 (Oktober 2006), S. 16–20.

DIN 18 800 Stahlbauten, Teile 4 und 5

Hinweis: DIN 18 800 Teil 4 (Schalenbeulen) wurde im Stahlbau-Kalender 2002 abgedruckt. Die neue Fassung von Teil 5 (Verbundbau) wurde im Stahlbau-Kalender 2005, Abschnitt 1 B, kommentiert. Die Neufassung des Teils 4 (Schalenbeulen) liegt, ebenfalls wie die Teile 1, 2 und 3, seit November 2008 in komplett u¨berarbeiteter Form vor. Der Teil 4 wird jedoch in diesem Beitrag aus Platzgru¨nden nicht beru¨cksichtigt.

2

DIN 18 800 Stahlbauten, Teil 7

Hinweis: Siehe Kapitel 1B und 1C im StahlbauKalender 2006. Auch fu¨r Teil 7 liegt eine komplett u¨berarbeitete Fassung vor, die hier aus Platzgru¨nden nicht behandelt wird.

3

DIN 18 801 Stahlhochbau, Bemessung, Konstruktion, Herstellung Ausgabe September 1983

DIN 18 801 gilt nur in Verbindung mit DIN 18 800 Teile 1 bis 4 in den Fassungen von November 1990. Mit Erscheinen der Neufassungen der Teile 1 bis 4 im November 2008 ist DIN 18 801 in der Fassung von September 1983 somit hinfa¨llig.

211

212

4

1


Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen Fassung September 2008

x

4.1

Vorbemerkungen

Die Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen (MLTB) entha¨lt technische Regeln fu¨r die Planung, Bemessung und Konstruktion baulicher Anlagen und ihrer Teile, deren Einfu¨hrung als Technische Baubestimmungen auf der Grundlage des § 3 Abs. 3 MBO erfolgt. Technische Baubestimmungen sind allgemein verbindlich, da sie nach § 3 Abs. 3 MBO beachtet werden mu¨ssen. Es werden nur die technischen Regeln eingefu¨hrt, die zur Erfu¨llung der Grundsatzanforderungen des Bauordnungsrechts unerla¨sslich sind. Die Bauaufsichtsbeho¨rden sind allerdings nicht gehindert, im Rahmen ihrer Entscheidungen zur Ausfu¨llung unbestimmter Rechtsbegriffe auch auf nicht eingefu¨hrte allgemein anerkannte Regeln der Technik zuru¨ckzugreifen. Soweit technische Regeln durch die Anlagen in der Liste gea¨ndert oder erga¨nzt werden, geho¨ren auch die nderungen und Erga¨nzungen zum Inhalt der Technischen Baubestimmungen. Anlagen, in denen die Verwendung von Bauprodukten (Anwendungsregelungen) nach harmonisierten Normen nach der Bauproduktenrichtlinie geregelt ist, sind durch den Buchstaben „E“ kenntlich gemacht. Gibt es im Teil I der MLTB keine technischen Regeln fu¨r die Verwendung von Bauprodukten nach harmonisierten Normen und ist die Verwendung auch nicht durch andere allgemein anerkannte Regeln der Technik geregelt, ko¨nnen Anwendungsregelungen auch im Teil II Abschnitt 5 der MLTB enthalten sein. Europaïsche technische Zulassungen enthalten im Allgemeinen keine Regelungen fu¨r die Planung, Bemessung und Konstruktion baulicher Anlagen und ihrer Teile, in die die Bauprdukte eingebaut werden. Die hierzu erforderlichen Anwendungsregelungen sind im Teil II Abschnitt 1 bis 4 der MLTB aufgefu¨hrt. Im Teil III sind Anwendungsregelungen fu¨r Bauprodukte und Bausa¨tze, die in den Geltungsbereich von Verordnungen nach § 17 Abs. 4 und § 21 Abs. 2 MBO fallen (zur Zeit nur die Verordnung zur Feststellung der wasserrechtlichen Eignung von Bauprodukten und Bauarten durch Nachweise nach der Musterbauordnung (WasBauPVO)) aufgefu¨hrt. Die technischen Regeln fu¨r Bauprodukte werden nach § 17 Abs. 2 MBO in der Bauregelliste

A bekannt gemacht. Sofern die in Spalte 2 der Liste aufgefu¨hrten technischen Regeln Festlegungen zu Bauprodukten (Produkteigenschaften) enthalten, gelten vorrangig die Bestimmungen der Bauregellisten. Der Inhalt des Teils I der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen setzt sich wie folgt zusammen: 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 6 7

Technische Regeln zu Lastannahmen und Grundlagen der Tragwerksplanung Technische Regeln zur Bemessung und zur Ausfu¨hrung Grundbau Mauerwerksbau Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau Metallbau Holzbau Bauteile Sonderkonstruktionen Technische Regeln zum Brandschutz Technische Regeln zum Wa¨rme- und Schallschutz Wa¨rmeschutz Schallschutz Technische Regeln zum Bautenschutz Schutz gegen seismische Einwirkungen Holzschutz Technische Regeln zum Gesundheitsschutz Technische Regeln als Planungsgrundlagen

Abgedruckt werden hier nur die Abschnitte 1 und 2.4 und z. T. 2.7 sowie die zugeho¨rigen Anlagen des Teils I der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen: Technische Regeln fu¨r die Planung, Bemessung und Konstruktion baulicher Anlagen und ihrer Teile. Der Inhalt der Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen wird in den einzelnen Bundesla¨ndern in der jeweiligen Liste der Technischen Baubestimmungen umgesetzt und im jeweiligen Amtsblatt bekanntgemacht. Aufgrund der erforderlichen Notifizierung nach der Richtlinie 98/34/EG kann davon ausgegangen werden, dass die Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen Fassung September 2008 fru¨hestens ab Mitte April 2009 von den La¨ndern umgesetzt werden wird. Diese Bekanntmachung tritt an die Stelle der fru¨her u¨blichen Einfu¨hrungserlasse.

Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen

4.2

213

Muster-Liste Lastannahmen mit Anlagen

Tabelle 1. Technische Regeln zu Lastannahmen und Grundlagen der Tragwerksplanung

Kenn./ Lfd. Nr.

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

Bezugsquelle/ Fundstelle

1

2

3

4

5

1.1

DIN 1055

Einwirkungen auf Tragwerke

-1

-; Wichten und Fla¨chenlasten von Baustoffen, Bauteilen und Lagerstoffen

Juni 2002

*)

Teil 2

Lastannahmen fu¨r Bauten; Bodenkenngro¨ßen, Wichte, Reibungswinkel, Koha¨sion, Wandreibungswinkel

Februar 1976

*)

-3

-; Eigen- und Nutzlasten fu¨r Hochbauten

Ma¨rz 2006

*)

-4 Anlage 1.1/1

-; Windlasten

Ma¨rz 2005

*)

-5 Anlage 1.1/2

-; Schnee- und Eislasten

Juli 2005

*)

-6 Anlage 1.1/5 DIN-Fachbericht 140

-; Einwirkungen auf Silos und Flu¨ssigkeitsbeha¨lter Auslegung von Siloanlagen gegen Staubexplosionen

Ma¨rz 2005

*)

Januar 2005

*)

-9 Anlage 1.1/3

-; Außergewo¨hnliche Einwirkungen

August 2003

*)

-100 Anlage 1.1/4

Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 100: Ma¨rz 2001 Grundlagen der Tragwerksplanung, Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln

*)

ETB-Richtlinie – „Bauteile, die gegen Absturz sichern“

*)

1.2

nicht besetzt

1.3

Richtlinie Anlage 1.3/1

Juni 1985

*) Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

Anlage 1.1/1 zu DIN 1055-4

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 DIN 1055- 4 Berichtigung 1:2006- 03 ist zu beru¨cksichtigen. 2 Die Einwirkung des Windes auf Reihenmittelhaüser bei gesicherter Nachbarbebauung ist als vera¨nderliche Einwirkung auf Druck oder Sog nachzuweisen. Die Einwirkung von Druck und Sog gemeinsam darf als außergewo¨hnliche Einwirkung angesetzt werden. 1)

Nach Landesrecht.

3 Hinsichtlich der Zuordnung der Windzonen nach Verwaltungsgrenzen der La¨ nder wird auf die Tabelle „Zuordnung der Windzonen nach Verwaltungsgrenzen der La¨nder“ oder...1) hingewiesen. Die Tabelle „Zuordnung der Windzonen nach Verwaltungsgrenzen der La¨nder“ ist u¨ber www.bauministerkonferenz.de oder www.dibt.de/aktuelles abrufbar. 4 Fu¨r Vorda¨cher gilt Folgendes: 4.1 Die Druckbeiwerte der Tabelle 1 gelten fu¨r ebene Vorda¨cher, die mit einer maximalen Auskragung von 10 m und einer Dachneigung von bis zu e 10 h aus der Horizontalen an eine Gebaüdewand angeschlossen sind.

214

1


4.2 Vorda¨cher sind fu¨r zwei Lastfa¨lle, eine abwa¨rts gerichtete (positive) und eine aufwa¨ rts gerichtete (negative) Kraftwirkung zu untersuchen. 4.3 In Tabelle 1 sind Druckbeiwerte cp,net fu¨r die Resultierende der Dru¨cke an Ober- und Unterseite angegeben. Die Bezeichnungen und Abmessungen hierzu sind dem Bild 1 zu entnehmen. 4.4 Die Werte gelten unabha¨ngig vom horizontalen Abstand des Vordaches von der Gebaüdeecke. 4.5 Bezugsho¨he ze ist der Mittelwert aus der Trauf- und Firstho¨he.

Anlage 1.1/2 zu DIN 1055-5

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 Hinsichtlich der Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen wird auf die Tabelle „Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen“ oder...1) hingewiesen. Die Tabelle „Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen“ ist u¨ber www.bauminister konferenz.de oder www.dibt.de/aktuelles abrufbar.

Bild 1. Abmessungen und Einteilung der Fla¨chen fu¨r Vorda¨cher Tabelle 1. Aerodynamische Beiwerte cp, net fu¨r den resultierenden Druck an Vorda¨ chern

Ho¨henverha¨ltnis h1/h

Bereich A Abwa¨rtslast

B

Aufwa¨rtslast h1/d1 J 1,0 h1/d1 j 3,5

Abwa¨rtslast

Aufwa¨rtslast h1/d1 J 1,0 h1/d1 j 3,5

J 0,1

1,1

– 0,9

–1,4

0,9

– 0,2

– 0,5

0,2

0,8

– 0,9

–1,4

0,5

– 0,2

– 0,5

0,3

0,7

– 0,9

–1,4

0,4

– 0,2

– 0,5

0,4

0,7

–1,0

–1,5

0,3

– 0,2

– 0,5

0,5

0,7

–1,0

–1,5

0,3

– 0,2

– 0,5

0,6

0,7

–1,1

–1,6

0,3

– 0,4

– 0,7

0,7

0,7

–1,2

–1,7

0,3

– 0,7

–1,0

0,8

0,7

–1,4

–1,9

0,3

–1,0

–1,3

0,9

0,7

–1,7

–2,2

0,3

–1,3

–1,8

1,0

0,7

–2,0

–2,5

0,3

–1,6

–1,9

Fu¨r Zwischenwerte 1,0 < h1/d1 < 3,5 ist linear zu interpolieren, Zwischenwerte h1/h du¨rfen linear interpoliert werden.


2 Zu Abschnitt 4.1 (Norddeutsches Tiefland): In Gemeinden, die in der Tabelle „Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen“ mit Fußnote ... gekennzeichnet sind oder ...1), ist fu¨r alle Gebaüde in den Schneelastzonen 1 und 2 zusa¨tzlich zu den sta¨ndigen und voru¨bergehenden Bemessungssituationen auch die Bemessungssituation mit Schnee als einer außergewo¨hnlichen Einwirkung zu u¨berpru¨fen. Dabei ist der Bemessungswert der Schneelast mit si w 2,3 i m · sk anzunehmen. 3 Zu Abschnitt 4.2.7 zusa¨tzliche Begrenzung zu Gl. (6): Fu¨r den Lastfall sta¨ndige/voru¨bergehende Bemessungssituation nach DIN 1055-100 gilt die Begrenzung

0,8 J mw S ms J 2. Bei gro¨ßeren Ho¨henspru¨ngen, ab mw S ms > 3, gilt die Begrenzung 3 < mw S ms J 4 fu¨r den max. Wert der Schneeverwehung auf dem tiefer liegenden Dach. Dieser Fall ist dann wie ein außergewo¨hnlicher Lastfall nach DIN 1055-100 zu behandeln. Dabei darf auch bei Gebaüden in den Schneelastzonen 1 und 2 in Gemeinden, die in der Tabelle „Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen“ mit Fußnote... gekennzeichnet sind oder...1), der Bemessungswert der Schneelast auf si J 4 sk begrenzt werden. Bei seitlich offenen und fu¨r die Raümung zuga¨nglichen Vorda¨chern (b2 J 3 m) braucht unabha¨ngig von der Gro¨ße des Ho¨hensprunges nur die sta¨ndige/voru¨bergehende Bemessungssituation betrachtet zu werden. 4 zu Abschnitt 5.1 Die Linienlast nach Gleichung (7) entlang der Traufe darf mit dem Faktor k w 0,4 abgemindert werden. Sofern u¨ber die Dachfla¨che verteilt Schneefanggitter oder vergleichbare Einrichtungen angeordnet werden, die das Abgleiten von Schnee wirksam verhindern und nach Abs. 5.2 bemessen sind, kann auf den Ansatz der Linienlast ganz verzichtet werden. Anlage 1.1/3 zu DIN 1055-9

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Der informative Anhang B ist von der Einfu¨hrung ausgenommen.

1)

Nach Landesrecht.

215

Anlage 1.1/4 zu DIN 1055-100

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 Der informative Anhang B ist von der Einfu¨hrung ausgenommen. 2 Die in den Technischen Baubestimmungen von lfd. Nr. 1.1 geregelten charakteristischen Werte der Einwirkungen im Sinne von Abschnitt 6.1 gelten als Einwirkungen auf Gebrauchslastniveau. 3 Bei Anwendung der Kombinationsregeln nach DIN 1055-100 darf die vereinfachte Regel zur gleichzeitigen Beru¨cksichtigung von Schneeund Windlast nach DIN 1055-5:1975- 06, Abschnitt 5 grundsa¨tzlich nicht angewendet werden, stattdessen gelten die Beiwerte c nach DIN 1055-100, Tabelle A.2. 4 Bei Anwendung von DIN 18 800 -1: 1990 -11 du¨rfen fu¨r die Ermittlung der Beanspruchungen aus den Einwirkungen alternativ zu den Regelungen von DIN 1055-100 die in DIN 18 800 -1, Abschnitt 7.2 angegebenen Kombinationsregeln angewendet werden. Anlage 1.1/5 zu DIN 1055-6 und DIN Fachbericht 140

Bei Anwendung der technischen Regel DIN 1055- 6 ist Folgendes zu beachten: 1 DIN 1055- 6 Berichtigung 1: 2006- 02 ist zu beru¨cksichtigen. 2 Bei Silozellen bis zu einem Beha¨ltervolumen von 2000 m3 und einer Schlankheit (Verha¨ltnis Zellenho¨he hc zu Zellendurchmesser dc) hc/dc < 4,0 ko¨nnen neben dem DIN-Fachbericht 140 auch die Regeln der VDI 3673-Richtlinie von 2002 mit Ausnahme des Anhanges A angewendet werden, sofern die Masse des Entlastungssystems den Wert von mE w 50 kg/m2 nicht u¨berschreitet. 3 Bei Anwendung der technischen Regel DIN Fachbericht 140 ist Folgendes zu beachten: Sofern keine spha¨rischen Explosionsbedingungen vorliegen, darf bei der Anwendung der Nomogramme des DIN-Fachberichts 140 fu¨r niedrige Silozellen mit Schlankheiten von hc/dc < 2,0 eine Extrapolation der Nomogrammwerte mit den Schlankheiten H/D w 2 vorgenommen werden.

x

216

1


Anlage 1.3/1 zur ETB-Richtlinie „Bauteile, die gegen Absturz sichern“

2 Zu Abschnitt 3.1, 4. Absatz: Anstelle des Satzes „Windlasten sind diesen Lasten zu u¨berlagern.“ gilt: „Windlasten sind diesen Lasten zu u¨berlagern, ausgenommen fu¨r Bru¨stungen von Balkonen und Laubenga¨ngen, die nicht als Fluchtwege dienen.“ 3 Die ETB-Richtlinie gilt nicht fu¨r Bauteile aus Glas.

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 Zu Abschnitt 3.1, 1. Absatz: Sofern sich nach DIN 1055-3:2006- 03 gro¨ßere horizontale Linienlasten ergeben, mu¨ssen diese beru¨cksichtigt werden.

4.3

Muster-Liste Metallbau mit Anlagen

Tabelle 2.4. Metallbau Kenn./ Lfd. Nr.

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

Bezugsquelle/ Fundst.

1

2

3

4

5

2.4.1

DIN 4113

Aluminiumkonstruktionen unter vorwiegend ruhender Belastung *)

-; Berechnung und bauliche Durchbildung Teil 1 Anlage 2.4/9 -; -; nderung A1 -1/A1 Anlagen 2.4/9 und 2.4/11

Mai 1980

-2 Anlage 2.4/9

-; Teil 2: Berechnung geschweißter Aluminiumkonstruktionen

September 2002 *)

DIN V 4113-3

-; Teil 3: Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation

November 2003 *)

DIN 4119

Oberirdische zylindrische FlachbodenTankbauwerke aus metallischen Werkstoffen

Teil 1 Anlage 2.4/1

-; Grundlagen, Ausfu¨hrung, Pru¨fungen

Juni 1979

*)

Teil 2

-; Berechnung

Februar 1980

*)

2.4.3

DIN 4132 Anlage 2.4/1

Kranbahnen; Stahltragwerke; Grundsa¨tze Februar 1981 fu¨r Berechnung, bauliche Durchbildung und Ausfu¨hrung

*)

2.4.4

DIN 18 800

Stahlbauten

Teil 1 Anlagen 2.4/12 und 2.4/15 E

-; Bemessung und Konstruktion

November 2008 *)

Teil 2

-; Stabilita¨tsfa¨lle, Knicken von Sta¨ben und Stabwerken

November 2008 *)

Teil 3

-; Stabilita¨tsfa¨lle, Plattenbeulen

November 2008 *)

Teil 4

-; Stabilita¨tsfa¨lle, Schalenbeulen

November 1990 *)

-5 Anlage 2.4/4

-; Teil 5: Verbundtragwerke aus Stahl und Beton – Bemessung und Konstrukton

Ma¨rz 2007

Teil 7

-; Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation

November 2008 *)

2.4.2

*) Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

September 2002 *)

*)


217

Tabelle 2.4. Metallbau (Fortsetzung) Kenn./ Lfd. Nr.

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

1

2

3

4

2.4.5 2.4.7

DIN 18 801 Anlage 2.4/1

Stahlhochbau; Bemessung, Konstruktion, Herstellung

Bezugsquelle/ Fundst. 5

September 1983

*)

DIN 18 807

Trapezprofile im Hochbau

Teil 1 Anlagen 2.4/1, 2.4/7 und 2.4/10

-; Stahltrapezprofile; Allgemeine Anforderungen, Ermittlung der Tragfa¨higkeitswerte durch Berechnung

Juni 1987

*)

-1/A1

-; -; nderung A1

Mai 2001

*)

Teil 3 Anlage 2.4/1, 2.4/8 und 2.4/10

-; Stahltrapezprofile; Festigkeitsnachweis und konstruktive Ausbildung

Juni 1987

*)

-3/A1

-; -; nderung A1

Mai 2001

*)

Teil 6 Anlage 2.4/10

-; Aluminium-Trapezprofile und ihre Verbindungen; Ermittlung der Tragfa¨higkeitswerte durch Berechnung

September 1995 *)


-; Aluminium-Trapezprofile und ihre Verbindungen; Nachweise der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit

September 1995 *)


-; Aluminium-Trapezprofile und ihre Verbindungen; Anwendung und Konstruktion

Juni 1998

*)

2.4.8

DASt-Richtlinie 016: Anlage 2.4/1

Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen

Juli 1988, Neudruck 1992

**)

2.4.9

DIN 18 808 Anlage 2.4/1

Stahlbauten; Tragwerke aus Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung

Oktober 1984

*)

2.4.11

DIN V ENV 1993 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion Teil 1-1 von Stahlbauten Anlage 2.4/5 Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln fu¨r den Hochbau

April 1993

*)

Richtlinie 2.4.12

2.4.13

DASt-Richtlinie 103: Richtlinie zur November 1993 *) und Anwendung von DIN V ENV 1993 Teil 1-1 **)

DIN V ENV 1994 Eurocode 4: Bemessung und Konstruktion Februar 1994 Teil 1-1 von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton Anlage 2.4/6 Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln fu¨r den Hochbau

*)

Richtlinie

DASt-Richtlinie 104: Richtlinie zur Februar 1994 Anwendung von DIN V ENV 1994 Teil 1-1

*) und **)

DASt-Richtlinie 007

Lieferung, Verarbeitung und Anwendung wetterfester Bausta¨hle

**)

Mai 1993

*) Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin **) Stahlbau Verlags- und Service GmbH, Sohnstraße 65, 40237 Du¨sseldorf

218

1


Anlage 2.4/1 zu den technischen Regeln nach Abschnitt 2.4 und 2.7

1 Bei Anwendung der technischen Regel ist die Anpassungsrichtlinie Stahlbau, Fassung Oktober 1998 (DIBt-Mitteilungen Sonderheft 11/2)1) in Verbindung mit den Berichtigungen zur Anpassungsrichtlinie Stahlbau (DIBtMitteilungen, Heft 6/1999, S. 201) sowie der nderung und Erga¨nzung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau, Ausgabe Dezember 2001 (DIBt-Mitteilungen, Heft 1/2002, S. 14) zu beachten. Anlage 2.4/4 zu DIN 18 800-5

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1

Zu Element (103) DIN V ENV 1994 -1-2 ist nur mit der „DIBt-Richtlinie zur Anwendung von DIN V ENV 1994 -1-2 in Verbindung mit DIN V 18800 -5“ anwendbar. Bis zum Erscheinen der Richtlinie ko¨nnen fu¨r brandschutztechnische Nachweise nur die Normen DIN 4102- 4:1994 - 03 einschließlich DIN 4102- 4/A1:2004 -11 in Verbindung mit DIN 4102-22:2004 -11 angewendet werden.

2

Zu den Elementen (907), (1118), (1119) und (1120) Abweichend von DIN 1045-1:2001- 07, 9.1.6 ist fu¨r die Bestimmung von fcd bei Verwendung von Normalbeton ausnahmslos a = 0,85 anzunehmen.

3

Fu¨r die Bemessung und Konstruktion von Stahlverbundbru¨cken gilt der DIN-Fachbericht 104 (Ausgabe Ma¨rz 2003). Bei Anwendung des DIN-Fachberichts sind die zusa¨tzlichen Regeln laut Allgemeinem Rundschreiben Straßenbau Nr. 13/2003 des BMVBW (vero¨ffentlicht im Verkehrsblatt 2003, Heft 6) zu beachten. Fu¨r die Einwirkungen auf Bru¨cken gilt der DINFachbericht 101 (Ausgabe Ma¨rz 2003) unter Beru¨cksichtigung der zusa¨tzlichen Regeln laut Allgemeinem Rundschreiben Straßenbau Nr. 10/2003 des BMVBW (vero¨ffentlicht im Verkehrsblatt 2003, Heft 6).

1)

Die DIBt-Mitteilungen sind zu beziehen beim Verlag Ernst & Sohn, Rotherstraße 21, 10245 Berlin.

Anlage 2.4/5 zu DIN V ENV 1993 Teil 1-1

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 DIN V ENV 1993 Teil 1-1, Ausgabe April 1993, darf – unter Beachtung der zugeho¨rigen Anwendungsrichtlinie (DASt-Richtlinie 103) – alternativ zu DIN 18 800 (Lfd. Nr. 2.4.4) dem Entwurf, der Berechnung und der Bemessung sowie der Ausfu¨hrung von Stahlbauten zugrunde gelegt werden. 2 Bei Ausfu¨hrung von Stahlbauten entsprechend DIN V ENV 1993 Teil 1-1, Ausgabe April 1993, ist DIN 18 800 -7:2002- 09 zu beachten. 3 Auf folgende Druckfehler in der DAStRichtlinie 103 wird hingewiesen:

Auf dem Deckblatt ist im Titel der 3. Absatz wie folgt zu a¨ndern: „Eurocode 3 – Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln fu¨r den Hochbau“ Auf Seite 4, Abschnitt 3.2 beginnt der 2. Satz wie folgt: „Fu¨r die nicht geschweißten Konstruktionen ...“ Auf den Seiten 28 und 29, Anhang C, Absatz 6 ist in den Formeln fu¨r La¨ngsspannungen und fu¨r Schubspannungen jeweils das Zeichen F (Großbuchstabe) zu ersetzen durch das Zeichen f (Kleinbuchstabe). Auf Seite 29, Anhang C, Absatz 9 ist das Wort „Ermu¨dungsbelastung“ durch das Wort „Ermu¨dungsfestigkeit“ zu ersetzen. Anlage 2.4/6 zu DIN V ENV 1994 Teil 1-1

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: DIN V ENV 1994 Teil 1-1, Ausgabe Februar 1994, darf – unter Beachtung der zugeho¨rigen Anwendungsrichtlinie (DASt-Richtlinie 104) – alternativ zu DIN 18 806 Teil 1 und den Richtlinien fu¨r die Bemessung und Ausfu¨hrung von Stahlverbundtra¨gern (lfd. Nr. 2.4.6) dem Entwurf, der Berechnung und der Bemessung sowie der Ausfu¨hrung von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton zugrunde gelegt werden.

Muster-Liste der Technischen Baubestimmungen Anlage 2.4/7 zu DIN 18 807 Teil 1

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Auf folgende Druckfehler wird hingewiesen: 1 Zu Bild 9 In der Bildunterschrift ist „nach Abschnitt 3.2.5.3“ jeweils zu berichtigen in „nach Abschnitt 4.2.3.3“. 2 Zu Abschnitt 4.2.3.7 Unter dem zweiten Spiegelstrich muss es statt „... ho¨chstens 30 h kleiner...“ heißen „... mindestens 30 h kleiner ...“. Anlage 2.4/8 zu DIN 18 807 Teil 3

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Auf folgende Druckfehler wird hingewiesen: Zu Abschnitt 3.3.3.1 Im zweiten Absatz muss es anstelle von „... 3.3.3.2 Aufza¨hlung a) multiplizierten ...“ heißen „....3.3.3.2 Punkt 1 multiplizierten ...“. Im dritten Absatz muss es anstelle von „...3.3.3.2 Aufza¨hlung b) nicht ...“ heißen „...3.3.3.2 Punkt 2 nicht.....“. Zu Abschnitt 3.6.1.5 mit Tabelle 4 In der Tabellenu¨berschrift muss es heißen „Einzellasten zul F in kN je mm Stahlkerndicke und je Rippe fu¨r ...“.

219

Anmerkung: Sofern im Einzelfall ein genauerer Nachweis gefu¨hrt wird, kann das bei Anwendung von DIN 4113-1:1980 - 05 erzielte Sicherheitsniveau mit einem geringeren Aufschlag auf die Sicherheitsbeiwerte bzw. einer geringeren Reduktion der Grenzspannungen erreicht werden. 2

Zu DIN 4113-1:1980-5, Abschnitt 5.2

Die plastischen Querschnittsreserven analog dem Verfahren Elastisch-Plastisch nach DIN 18 800 -1:1990 -11 du¨rfen beru¨cksichtigt werden. Anlage 2.4/10 zu DIN 18 807-1, -3, -6, -8 und -9

Bei Anwendung der technischen Regeln ist Folgendes zu beachten: Die Normen gelten auch fu¨r Wellprofile, wobei die Wellenho¨he der Profilho¨he h und die Wellenla¨nge der Rippenbreite bR nach DIN 18 807-1 Bild 3 und Bild 4 bzw. Anhang A von DIN 18 807- 9 entspricht, siehe Bild. bR h

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten:

DIN 18 807-1, Abschnitt 4, bzw. DIN 18 807- 6, Abschnitt 3, gelten jedoch nicht fu¨r Wellprofile. Die Beanspruchbarkeiten von Wellprofilen sind nach DIN 18 807-2 oder DIN 18 807-7 zu ermitteln; lediglich das Grenzbiegemoment im Feldbereich von Einfeldtra¨gern und Durchlauftra¨gern darf auch nach der Elastizita¨tstheorie ermittelt werden.

1

Anlage 2.4/11 zu DIN 4113-1/A1

Anlage 2.4/9

Zu DIN 4113 Teil 1, DIN 4113-1/A1, DIN 4113 Teil 2

Alternativ zu DIN 4113-1:1980 - 05, DIN 4113-1/ A1:2002- 09 und DIN 4113-2:2002- 09 darf die Norm BS 8118 Teil 1:1991 angewendet werden, wenn nach dieser Norm entweder die Sicherheitsbeiwerte nach Tabelle 3.2 oder Tabelle 3.3 im Abschnitt 3 – Bemessungsgrundlagen – um 10 % ho¨her angesetzt oder die Grenzspannungen nach den Tabellen 4.1 und 4.2 im Abschnitt 4 – Bemessung von Bauteilen – bzw. nach den Tabellen 6.1– 6.3 im Abschnitt 6 – Bemessung von Verbindungen – um 10 % reduziert werden.

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Der Abschnitt 4.4 wird gestrichen. Anlage 2.4/12 zu DIN 18 800-1

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Fu¨r die Bemessung und Konstruktion von Stahlbru¨cken gilt der DIN-Fachbericht 103 (Ausgabe Ma¨rz 2003). Bei Anwendung des DINFachberichts sind die zusa¨tzlichen Regeln laut Allgemeinem Rundschreiben Straßenbau Nr. 12/2003 des BMVBW (vero¨ffentlicht im Verkehrsblatt 2003, Heft 6) zu beachten. Fu¨r

220

1


die Einwirkungen auf Bru¨cken gilt der DINFachbericht 101 (Ausgabe Ma¨rz 2003) unter Beru¨cksichtigung der zusa¨tzlichen Regeln laut Allgemeinem Rundschreiben Straßenbau Nr. 10/2003 des BMVBW (vero¨ffentlicht im Verkehrsblatt 2003, Heft 6).

Anlage 2.4/15 E

Fu¨r die Verwendung von Bauprodukten nach harmonisierten Normen in Stahlbauten ist Folgendes zu beachten: Bauprodukt nach EN 10 3401) Fu¨r die Verwendung der Stahlgusssorten 1.0449, 1.0455, 1.1131 und 1.6220 gilt DIN 18 800 -1: 2008-11. Fu¨r die Verwendung der u¨brigen in DIN EN 10 340:2008- 01 genannten Stahlgusssorten in tragenden Bauteilen ist eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich.

1)

in Deutschland umgesetzt durch DIN EN 10 340:2008-01.


4.4

221

Muster-Liste Sonderkonstruktionen mit Anlagen

Tabelle 2.7. Sonderkonstruktionen Kenn./ Lfd. Nr.

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

1

2

3

4

Bezugsquelle 5

2.7.1

DIN 1056 Anlagen 2.7/1, 2.3/18 E und 2.7/13 E

Freistehende Schornsteine in Massivbauart; Oktober 1984 Berechnung und Ausfu¨hrung

*)

2.7.2

DIN 4112 Anlagen 2.4/1 und 2.7/2

Fliegende Bauten; Richtlinien fu¨ r Bemessung und Ausfu¨hrung

Februar 1983

*)

-A1 Anlage 2.7/2

Fliegende Bauten; Richtlinien fu¨r Bemessung und Ausfu¨hrung; nderung A1

Ma¨rz 2006

*)

2.7.4


Antennentragwerke aus Stahl

November 1991 *)

2.7.5

DIN V 4133 Anlage 2.7/14 E

Freistehende Stahlschornsteine

Juli 2007

*)

2.7.6


Tragluftbauten; Berechnung, Ausfu¨hrung und Betrieb

Februar 1983

*)

2.7.7

DIN 4178

Glockentu¨rme

April 2005

*)

2.7.8

DIN 4421 Anlagen 2.4/1 und 2.7/8

Traggeru¨ste; Berechnung, Konstruktion und Ausfu¨hrung

August 1982

*)

2.7.9

DIN V 11 535-1 Anlagen 2.6/6 E und 2.6/9

Gewa¨chshaüser; Teil 1: Ausfu¨hrung und Berechnung

Februar 1998

*)

2.7.10

DIN 11 622

Ga¨rfuttersilos und Gu¨llebeha¨lter

Teil 1 Anlage 2.7/7

-; Bemessung, Ausfu¨hrung, Beschaffenheit; Allgemeine Anforderungen

Januar 2006

*)

Teil 4

-; Bemessung, Ausfu¨hrung, Beschaffenheit; Ga¨rfutterhochsilos und Gu¨llehochbeha¨lter aus Stahl

Juli 1994

*)

2.7.11

DIN 18 914 Anlagen 2.4/1

Du¨nnwandige Rundsilos aus Stahl

September 1985 *)

2.7.12

Richtlinie Anlage 2.7/10

Richtlinie fu¨r Windenergieanlagen; Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise fu¨r Turm und Gru¨ndung

Ma¨rz 2004

2.7.13

DIN EN 12 811-1 Anlagen 2.7/9 und 2.7/12

Tempora¨re Konstruktionen fu¨r Bauwerke – Ma¨rz 2004 Teil 1: Arbeitsgeru¨ste – Leistungsanforderungen, Entwurf, Konstruktion und Bemessung

*)

DIN 4420 -1 Anlage 2.7/9

Arbeits- und Schutzgeru¨ste – Teil 1: Schutzgeru¨ste – Leistungsanforderungen, Entwurf, Konstruktion und Bemessung

*)

Ma¨rz 2004

*) Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin; **) Schriftenreihe B, Heft 8 des DIBt

**)

222

1


Anlage 2.7/2 zu DIN 4112

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 Abschnitt 4.6 wird ersetzt durch folgende Regel: Werden Fliegende Bauten wa¨hrend der Winterperiode betrieben, ist Schneelast zu beru¨cksichtigen. Die Erleichterungen nach Abschnitt 3.4.1 von DIN 1055-5 (Juni 1975) gelten sinngema¨ß. Bei Fliegenden Bauten, bei denen infolge von Konstruktions- oder Betriebsbedingungen ein Liegenbleiben des Schnees ausgeschlossen ist, braucht die Schneelast nicht beru¨cksichtigt zu werden. Innerhalb dieser Bauten sind an sichtbarer Stelle Schilder anzubringen, aus denen hervorgeht, dass – ohne Schneelast gerechnet wurde – eine sta¨ndige Beheizung zur Schneebeseitigung auf dem Dach erforderlich ist, oder – der Schnee laufend vom Dach geraümt wird oder – eine Abtragung der vollen Schneelast durch eine geeignete Stu¨tzkonstruktion erforderlich ist. Auf die Betriebsanleitung ist dabei hinzuweisen. Auch in den Bauvorlagen muss ein entsprechender Hinweis enthalten sein. 2 Zu Abschnitt 5.17.3.4 Der 3. Absatz gilt nur fu¨r Verschiebungen in Binderebene bei Rahmenbindern mit mehr als 10 m Stu¨tzweite.

3.1 Bei Fliegenden Bauten, deren Bauvorlagen auf der Grundlage der Windlastansa¨tze nach DIN 4112:1983- 02 in Verbindung mit DIN 1055- 4:1986- 08 erstellt wurden, sind die Aufstellorte auf die Windzonen 1 und 2 sowie das Binnenland in den Windzonen 3 und 4 nach DIN 1055- 4:2005- 03 beschra¨nkt. 3.2 Sollen Fliegende Bauten, die nur fu¨r die unter Nr. 3.1 genannten Regionen ausgelegt sind, auch in den anderen Regionen (Ku¨sten und Inseln in den Windzonen 3 und 4 nach DIN 1055- 4: 2005- 03) aufgestellt werden, sind besondere Maßnahmen festzulegen. Als besondere Maßnahmen kommen insbesondere

– – – – – in

erga¨nzende statische Nachweise, Konstruktionsversta¨rkungen, Teilabbau, zuverla¨ssige Wetterprognosen oder windgeschu¨tzte Aufstellorte Betracht.

3.3 Zur Bemessung von Fliegenden Bauten, die unter Ansatz der Windlasten nach DIN 4112:1983- 02 in Verbindung mit DIN 1055- 4: 1986- 08 fu¨r die Aufstellung in allen Windzonen ausgelegt werden sollen, sind diese Windlasten um den Faktor 1,4 zu erho¨hen. Dieser Erho¨hungsfaktor gilt fu¨r Projekte bis 10 m Ho¨he. Fu¨r ho¨here Bauwerke sind genauere Nachweise erforderlich. 4 Fu¨r die Anwendung der Norm sind die Auslegungen zu beachten, die in den Mitteilungen des Institutes fu¨r Bautechnik 4/1988 S. 101 sowie in den Mitteilungen des Deutschen Institutes fu¨r Bautechnik 5/2000 S. 171 vero¨ffentlicht sind. 5 Zu DIN 4112/A1:2006- 03 Abschnitt 1.1: Der Abschnitt ist nicht anzuwenden. Anlage 2.7/3 zu DIN 4131

Bei Anwendung der technischen Regeln ist Folgendes zu beachten: 1 Die Ermittlung der Einwirkungen aus Wind erfolgt weiterhin bis zur berarbeitung von DIN 4131 gema¨ß Anhang A dieser Norm. 2 Zu Abschnitt A.1.3.2.3 Aerodynamische Kraftbeiwerte, die dem anerkannten auf Windkanalversuchen beruhenden Schrifttum entnommen oder durch Versuche im Windkanal ermittelt werden, mu¨ssen der Beiwertdefinition nach DIN 1055 Teil 4 entsprechen.


223

Anlage 2.7/5 zu DIN 4134

Anlage 2.7/9 zu DIN 4420 Teil 1

Bei Anwendung der technischen Regeln ist Folgendes zu beachten:

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten:

Abschnitt 4.2.5 wird erga¨nzt durch folgende Regel:

Fu¨r Arbeits- und Schutzgeru¨ste du¨rfen Stahlrohrgeru¨stkupplungen mit Schraub- oder Keilverschluss, die auf der Grundlage eines Pru¨fbescheids gema¨ß den ehemaligen Pru¨fzeichenverordnungen der La¨nder hergestellt wurden, weiterverwendet werden, sofern ein gu¨ltiger Pru¨fbescheid fu¨r die Verwendung mindestens bis zum 1. 1. 1989 vorlag. Geru¨stbauteile, die diese Bedingungen erfu¨llen, sind in einer Liste in den DIBt-Mitteilungen Heft 6/97, S. 181, vero¨ffentlicht.

Bei Tragluftbauten braucht die Schneelast nicht beru¨cksichtigt zu werden, wenn durch eine dafu¨r ausreichende dauernde Beheizung nach Abschnitt 3.4.1 von DIN 1055-5 (Juni 1975) ein Liegenbleiben des Schnees verhindert wird, oder wenn ein ortsfestes Abraümgera¨t fu¨r Schnee vorhanden ist. Innerhalb dieser Bauten sind an sichtbarer Stelle Schilder anzubringen, aus denen hervorgeht, dass – ohne Schneelast gerechnet wurde – eine sta¨ndige Beheizung zur Schneebeseitigung auf dem Dach erforderlich ist, oder – der Schnee laufend vom Dach geraümt wird oder – eine Abtragung der vollen Schneelast durch eine geeignete Stu¨tzkonstruktion erforderlich ist. Anlage 2.7/7 zu DIN 11 622-1

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Zu Abschnitt 4.4 Anstelle des nach Absatz 1 anzusetzenden Erdruhedrucks darf auch mit aktivem Erddruck gerechnet werden, wenn die zum Auslo¨sen des Grenzzustandes erforderliche Bewegung der Wand sichergestellt ist (siehe DIN 1055 Teil 2, Abschnitt 9.1). Anlage 2.7/8 zu DIN 4421

Anlage 2.7/10 zur Richtlinie „Windenergieanlagen; Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise fu¨r Turm und Gru¨ndung“

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: 1 Nach Untersuchung des Einflusses benachbarter Windenergieanlagen gema¨ß Abschn. 6.3.3 ist, soweit der Abstand a kleiner ist als nach den dort aufgefu¨hrten Bedingungen oder die Bauaufsicht dies nicht beurteilen kann, die gutachterliche Stellungnahme, z. B. eines Sachversta¨ndigen1) einzuholen.

Dies betrifft insbesondere typengepru¨fte Windenergieanlagen. Soweit im Gutachten festgestellt wird, dass eine gegenu¨ber den Auslegungsparametern erho¨hte Turbulenzintensita¨t vorliegt, erfordert dies auch erneute bautechnische Nachweise und Nachweise fu¨r maschinentechnische Teile der Windenergieanlage; dies gilt auch fu¨r bestehende Anlagen, die derartig durch die neu zu errichtende beeinflusst werden. Die Stand-

Bei Anwendung der technischen Regel ist Folgendes zu beachten: Fu¨r Traggeru¨ste du¨rfen Stahlrohrgeru¨stkupplungen mit Schraub- oder Keilverschluss und Baustu¨tzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung, die auf der Grundlage eines Pru¨ fbescheids gema¨ß den ehemaligen Pru¨fzeichenverordnungen der La¨nder hergestellt wurden, weiterverwendet werden, sofern ein gu¨ltiger Pru¨fbescheid fu¨r die Verwendung mindestens bis zum 1. 1. 1989 vorlag. Geru¨stbauteile, die diese Bedingungen erfu¨llen, sind in einer Liste in den DIBt-Mitteilungen Heft 6/97, S. 181, vero¨ffentlicht.

1)

Als Sachversta¨ndige kommen insbesondere folgende in Betracht: – Germanischer Lloyd, WindEnergie GmbH, Steinho¨ft 9, D-20459 Hamburg, – Det Norske Veritas, Frederiksborgvej 399, DK- 4000 Roskilde, – TV Nord SysTec GmbH & Co.KG, Langemarckstr. 20, D- 45141 Essen, – TV Industrie Service GmbH, Westendstraße 199, D-80686 Mu¨nchen, – DEWI-OCC, Offshore & Certification Centre, Am Seedeich 9, D-27472 Cuxhaven.

224

1


sicherheit anderer Anlagen darf durch hinzutretende nicht gefa¨hrdet werden. 2 Absta¨nde wegen der Gefahr des Eisabwurfs sind unbeschadet der Anforderungen aus anderen Rechtsbereichen zu Verkehrswegen und Gebaüden einzuhalten, soweit eine Gefa¨hrdung der o¨ffentlichen Sicherheit nicht auszuschließen ist. Absta¨nde gro¨ßer als 1,5 · (Rotordurchmesser plus Nabenho¨he) gelten im Allgemeinen in nicht besonders eisgefa¨hrdeten Regionen gema¨ß DIN 1055-5:1975- 06, Abschnitt 6 als ausreichend. 3 Zu den Bauvorlagen fu¨r Windenergieanlagen geho¨ren:

3.1 Die gutachtlichen Stellungnahmen eines Sachversta¨ndigen1) nach Abschnitt 3, Buchstabe I der Richtlinie sowie die weiteren von einem Sachversta¨ndigen1) begutachteten Unterlagen nach Abschn. 3, Buchstaben J, K und L der Richtlinie. 3.2 Soweit erforderliche Absta¨nde wegen der Gefahr des Eisabwurfes nach 2. nicht eingehalten werden, eine gutachtliche Stellungnahme eines Sachversta¨ndigen1) zur Funktionssicherheit von Einrichtungen, durch die der Betrieb der Windenergieanlage bei Eisansatz sicher ausgeschlossen werden kann oder durch die ein Eisansatz verhindert werden kann (z. B. Rotorblattheizung). 3.3 Zur Besta¨tigung, dass die der Auslegung der Anlage zugrundeliegenden Anforderunge an den Baugrund am Aufstellort vorhanden sind, das Baugrundgutachten nach Abschnitt 3, Buchstabe H der Richtlinie.

einer maximalen Nennleistung von 1,0 kW und einer maximalen Ho¨he des Rotormittelpunktes u¨ber Gela¨nde von 7,0 m gilt 3.1 bis 3.4 nicht. 4

Hinweise:

4.1 In die Baugenehmigungen sind aufzunehmen: – als Nebenbestimmungen die Durchfu¨hrung der Wiederkehrenden Pru¨fungen nach Abschnitt 13 der Richtlinie2) in Verbindung mit dem begutachteten Wartungspflichtenbuch (siehe 4.1 zu Abschnitt 3, Buchstabe L der Richtlinie) sowie die Einhaltung der in den Gutachten nach 3.1 bis 3.3 formulierten Auflagen. – als Hinweis die Entwurfslebensdauer nach Abschn. 8.6.1 der Richtlinie. 4.2 Die Einhaltung der im Pru¨fbericht bzw. Pru¨fbescheid u¨ber den Nachweis der Standsicherheit aufgefu¨hrten Auflagen an die Bauausfu¨hrung ist im Rahmen der Bauu¨berwachung und/oder der Bauzustandsbesichtigung zu u¨berpru¨fen. 4.3 Die erforderlichen Absta¨nde zu anderen Windenergieanlagen sollen im Allgemeinen auf dem eigenen Grundstu¨ck erbracht werden. 5 Die Ermittlung der Einwirkungen aus Wind erfolgt weiterhin nach Anhang B. Anlage 2.7/12

3.4 Fu¨r Windenergieanlagen mit einer u¨berstrichenen Rotorfla¨che von maximal 7,0 m2,

Bei Anwendung der technischen Regeln ist die „Anwendungsrichtlinie fu¨r Arbeitsgeru¨ste“, Fassung November 2005, die in den DIBtMitteilungen*) Heft 2/2006, S. 66 vero¨ffentlicht ist, zu beachten.

1)

2)

Als Sachversta¨ndige kommen insbesondere folgende in Betracht: – Germanischer Lloyd, WindEnergie GmbH, Steinho¨ft 9, D-20459 Hamburg, – Det Norske Veritas, Frederiksborgvej 399, DK- 4000 Roskilde, – TV Nord SysTec GmbH & Co.KG, Langemarckstr. 20, D- 45141 Essen, – TV Industrie Service GmbH, Westendstraße 199, D-80686 Mu¨nchen, – DEWI-OCC, Offshore & Certification Centre, Am Seedeich 9, D-27472 Cuxhaven.

Als Sachversta¨ndige fu¨r Inspektion und Wartung kommen insbesondere in Betracht: Die in Fußnote 1) genannten sowie die vom Sachversta¨ndigenbeirat des Bundesverbandes WindEnergie (BWE) e.V. anerkannten Sachversta¨ndigen.

*) Die DIBt-Mitteilungen sind zu beziehen beim Verlag Ernst & Sohn, Rotherstraße 21, 10245 Berlin.


225

Anlage 2.7/13 E zu DIN 1056

Anlage 2.7/14 E

Fu¨r die Verwendung von Bauprodukten nach harmonisierten Normen in freistehenden Schornsteinen ist Folgendes zu beachten:

Fu¨r die Verwendung von zylindrischen Stahlbauteilen in einschaligen Stahlschornsteinen und Innenrohren aus Stahl nach EN 13 084 -7: 20052) ist Folgendes zu beachten:

Steine und Mo¨rtel nach EN 13 084 5:20051) Die Verwendung der Steine und Mo¨ rtel fu¨r Innenrohre aus Mauerwerk ist nicht geregelt und bedarf deshalb einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Fu¨r die Ausfu¨hrung der Schweißarbeiten von Schornsteinen und Innenrohren aus zylindrischen Stahlbauteilen gilt DIN 4133.

1)

2)

In Deutschland umgesetzt durch DIN EN 13 084 -5:2005-12 und Berichtigung 1:2006- 07.

In Deutschland umgesetzt durch DIN EN 13 084 -7:2006- 06.

226

5

1


Normen und Richtlinien fu¨r den Stahlbau

Diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollsta¨ndigkeit. Die fu¨r die Herstellung geregelter Stahlbauprodukte verbindliche Zusammenstellung der Technischen Regeln – sie sind im -Zeichen aufzufu¨hren – entha¨lt die Bauregelliste A, siehe Abschn. 7, die fu¨r die Anwendung maßgebenden Regeln entha¨lt die Liste der Technischen Baubestimmungen, siehe Abschn. 4. Vollsta¨ndig ist die Angabe der zur Zeit aktuellen Richtlinien des Deutschen Ausschusses fu¨r Stahlbau (DASt-Ri.). Bezeichnung

x

Titel

Ausgabe

Bezugsquelle

DIN EN 10 025-1 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Allgemeine technische Lieferbedingungen

Februar 2005 *)

DIN EN 10 025-2 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Technische Lieferbedingungen fu¨r unlegierte Bausta¨hle

April 2005

DIN EN 10 025-3 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Technische Lieferbedingungen fu¨r normalgeglu¨hte/ normalisierend gewalzte schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle

Februar 2005 *)

DIN EN 10 025- 4 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Technische Lieferbedingungen fu¨r thermomechanisch gewalzte schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle

April 2005

DIN EN 10 025-5 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Technische Lieferbedingungen fu¨r wetterfeste Bausta¨hle

Februar 2005 *)

DIN EN 10 025- 6 Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen; Technische Lieferbedingungen fu¨r Flacherzeugnisse aus Sta¨hlen mit ho¨herer Streckgrenze im vergu¨teten Zustand

Februar 2005 *)

DIN EN 10 029

Oktober 1991

Warmgewalztes Stahlblech von 3 mm Dicke an; Grenzabmaße, Formentoleranzen, zula¨ssige Gewichtsabweichungen

*)

*)

*)

DIN EN 10 163-1 Lieferbedingungen fu¨r die Oberfla¨chenbeschaffenheit Ma¨rz 2005 und -2 von warmgewalzten Stahlerzeugnissen

*)

DIN EN 10 163-1 Lieferbedingungen fu¨r die Oberfla¨chenbeschaffenheit Mai 2007 Berichtigung 1 von warmgewalzten Stahlerzeugnissen

*)

DIN EN 10 164

Stahlerzeugnisse mit verbesserten Verformungseigenschaften senkrecht zur Erzeugnisoberfla¨che

Ma¨rz 2005

*)

DIN EN 10 204

Arten von Pru¨fbescheinigungen

Januar 2005

*)

DIN EN 10 238

Automatisch gestrahlte und automatisch fertigbeschichtete Erzeugnisse aus Bausta¨hlen

November 1996

*)

DIN EN 10 160

Ultraschallpru¨fung von Flacherzeugnissen aus Stahl mit einer Dicke gro¨ßer oder gleich 6 mm (Reflexionsverfahren)

September 1999

*)

SEP 1390

Aufschweißbiegeversuch

Juli 1996

**)

DIN 18 800 -1

Stahlbauten – Teil 1: Bemessung und Konstruktion

November 2008

*)

Normen und Richtlinien fu¨r den Stahlbau

227

Normen und Richtlinien fu¨r den Stahlbau (Fortsetzung)

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

Bezugsquelle

x

DIN 18 800 -2

Stahlbauten – Teil 2: Stabilita¨tsfa¨lle – Knicken von Sta¨ben und Stabwerken

November 2008

*)

x

DIN 18 800 -3

Stahlbauten – Teil 3: Stabilita¨tsfa¨lle – Plattenbeulen

November 2008

*)

x

DIN 18 800 - 4

Stahlbauten – Teil 4: Stabilita¨tsfa¨lle – Schalenbeulen November 2008

*)

x

DIN 18 800 -7

Stahlbauten – Teil 7: Ausfu¨hrung und Herstellerqualifikation

November 2008

*)

DIN V ENV 1993-1-1

Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten

April 1993

*)

DIN 19 704 -1 bis -3

Stahlwasserbauten

Mai 1998

*)

DASt-Ri 006

berschweißen von Fertigungsbeschichtungen im Stahlbau

Januar 1980

***)

DASt-Ri 007

Lieferung, Verarbeitung und Anwendung wetterfester Mai 1993 Bausta¨hle

***)

DASt-Ri 009

Stahlsortenauswahl fu¨r geschweißte Stahlbauten

Januar 2005

***)

DASt-Ri 011

Hochfeste schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle mit Mindeststreckgrenzenwerten von 460 und 690 N/mm2 -Anwendung fu¨r Stahlbauten

Februar 1988 ***)

DASt-Ri 014

Empfehlungen zur Vermeidung von Terrassenbru¨chen Januar 1981 in geschweißten Konstruktionen aus Baustahl

***)

DASt-Ri 015

Tra¨ger mit schlanken Stegen

Juli 1990

***)

DASt-Ri 016

Bemessung und konstruktive Gestaltung von Tragwerken aus du¨nnwandigen kaltgeformten Bauteilen

Februar 1992 ***)

DASt-Ri 017

Beulsicherheitsnachweise fu¨r Schalen – spezielle Fa¨lle

Februar 1992 ***)

DASt-Ri 018

Hammerschrauben

November 2001

***)

DASt-Ri 019

Brandsicherheit von Stahl- und Verbundbauteilen in Bu¨ro- und Verwaltungsgebaüden

November 2001

***)

DASt-Ri 021

Schraubenverbindungen aus feuerverzinkten Garnituren M 39 bis M 64 entsprechend DIN 6914, DIN 6915, DIN 6916

2007

***)

DASt-Ri 103

Richtlinie zur Anwendung von DIN V ENV 1993 Teil 1-1 (NAD)

November 1993

***)

DASt-Ri 104

Richtlinie zur Anwendung von DIN V ENV 1994 Teil 1-1 (NAD)

Februar 1994 ***)

1)

228

1


Normen und Richtlinien fu¨r den Stahlbau (Fortsetzung)

Bezeichnung

Titel

Ausgabe

Bezugsquelle

ZTV-K

Zusa¨tzliche Technische Vertragsbedingungen fu¨r Kunstbauten

1996

****)

DIN-Fachbericht 103

Stahlbru¨cken

Ma¨rz 2003

*)

Richtlinie 804

Eisenbahnbru¨cken (und sonstige Ingenieurbauwerke) Mai 2003

SEW 081-1

Mechanisch-technologische Eigenschaften von schweißgeeigneten Feinkornbausta¨hlen, normalgeglu¨ht oder normalisierend gewalzt in gro¨ßeren Erzeugnisdicken bis 250 mm – Feinkornbausta¨hle nach DIN EN 10113-2 fu¨r den Stahlbau

SEW 088

Schweißgeeignete Feinkornbausta¨hle; Richtlinien fu¨r Oktober die Verarbeitung, besonders fu¨r das Schmelzschweißen 1993 Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C

September 1998

DB Logistikcenter, Karlsruhe **)

**)

DIBtErnst & Sohn, Mitteilungen Berlin Sonderheft

*) Beuth-Verlag, Berlin **) Verlag Stahleisen, Du¨sseldorf ***) Stahlbau Verlags- und Service GmbH, Du¨sseldorf ****) Verkehrsblatt Verlag, Dortmund 1) Abgedruckt mit Kommentar im Stahlbau-Kalender 2004

Adressen der Bezugsquellen DB Logistikcenter Kriegsstraße 1 76131 Karlsruhe Tel. 07 21/9 38 59 65 Fax 07 21/9 38 30 79

Beuth Verlag GmbH 10772 Berlin Verlag Stahleisen GmbH Postfach 10 51 64 40042 Du¨sseldorf

Stahlbau Verlags- und Service GmbH Sohnstraße 65 40237 Du¨sseldorf Verkehrsblatt Verlag Hohe Straße 39 44139 Dortmund

Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen x

6 6.1

229

Zulassungen des Deutschen Instituts fu¨r Bautechnik DIBt (Stand: 16.09.2008) Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen

6.1.1 Verzeichnis Sachgebiet Verbundbau Zulassungsgegenstand

Antragsteller

Zulassungs- Bescheid vom: nummer Geltungsdauer bis:

x

Holorib-Verbunddecke

Holorib (Deutschland) GmbH Blumenstraße 38 63069 Offenbach

Z-26.1- 4

Z: 30.07.2007 V: 25.04.2008 G: 31.07.2013

x

COFRASTRAVerbunddecken

ArcelorMittal Construction Immeuble Hermes 20, rue Jacques Daguerre 92565 Rueil-Malmaison Frankreich und ArcelorMittal Construction Deutschland GmbH Mu¨nchener Straße 2 06796 Brehna

Z-26.1-22

Z: 23.11.2007 G: 30.11.2012

Cofrastra 56S Verbunddecke Arcelor Construction France 20, rue Daguerre 92500 Rueil Malmaison Frankreich und ARCELOR BAUTEILE GmbH Mu¨nchner Straße 2 06796 Brehna

Z-26.1-28

Z: 30.08.2006 G: 30.09.2011

LEWIS-Bo¨den

Z-26.1-36

Z: 24.11.2003 : 25.04.2008 G: 30.11.2008

Comflor 210 -Verbunddecke Corus Panels and Profiles PMF Flooring dept. Severn Drive Tewkesbury Business Park Tewkesbury Gloucestershire GL20 8TX Großbritannien

Z-26.1-37

Z: 22.09.2005 G: 30.09.2010

Hoesch Additiv Decke

ThyssenKrupp Hoesch Bausysteme GmbH Hammerstraße 11 57223 Kreuztal

Z-26.1- 44

Z: 16.01.2008 G: 31.01.2013

SUPER-HOLORIB SHR 51-Verbunddecke

Holorib (Deutschland) GmbH Blumenstraße 38 63069 Offenbach

Z-26.1- 45

Z: 14.11.2007 G: 30.11.2012

SteelComp-Verbunddecke

Rautaruukki Oyj PO Box 138 00811 Helsinki Finnland

Z-26.1- 47

Z: 20.07.2004 G: 31.07.2009

Z Zulassungsbescheid E Erga¨nzungsbescheid

Reppel b.v. Bouwspecialiteiten Postbus 102 3300 AC Dordrecht Niederlande

nderungsbescheid V Verla¨ngerungsbescheid

230

1


Verzeichnis Sachgebiet Verbundbau (Fortsetzung)

x

Zulassungsgegenstand

Antragsteller


DUOFOR Schwalbenschwanzplatten-Bo¨den

DUOFOR BV Oudland van Altenastraat 20A 4254 AC Sleeuwijk Niederlande

Z-26.1-50

Z: 28.03.2007 G: 31.03.2012

PREFLEX-Tra¨ger

C + P Bru¨ckenbau GmbH & Co. KG Boxbachstraße 1 35236 Breidenbach

Z-26.2-34

Z: 12.02.2008 G: 28.02.2013

Spannverbund-Tra¨ger

spannverbund Gesellschaft fu¨r Verbundtra¨ger mbH Auf der Lind 13 65529 Waldems-Esch

Z-26.2- 41

Z: 13.06.2001 V: 28.06.2006 G: 30.06.2011

ASB-Tra¨ger

Corus Construction & Industrial Scunthorpe Works PO Box 1, Brigg Road Scunthorpe North Lincolnshire DN16 1BP Großbritannien

Z-26.2- 43

Z: 08.03.2006 G: 31.03.2011

Slim-Floor Tra¨ger mit UPE-Profilen

Peiner Tra¨ger GmbH Gerhard-Lucas-Meyer-Straße 10 31226 Peine

Z-26.2- 48

Z: 27.07.2005 G: 31.07.2010

DELTA Verbundtra¨ger

Peikko Finnland Oy Vipusenkatu 20 15101 Lahti Finnland

Z-26.2- 49

Z: 06.03.2007 G: 31.08.2012

Verbundstu¨tzen mit Kernprofil System Geilinger

spannverbund Gesellschaft fu¨r Verbundtra¨ger mbH Auf der Lind 13 65529 Waldems-Esch

Z-26.3- 42

Z: 17.08.2007 G: 31.08.2012

Perfobondleiste

Donges Stahlbau GmbH Mainzer Straße 55 64293 Darmstadt

Z-26.4 -38

Z: 28.03.2007 G: 31.03.2012

Hilti Schenkeldu¨bel X-HVB Hilti Deutschland GmbH als Verbundmittel Hiltistraße 2 86916 Kaufering

Z-26.4 - 46

Z: 21.07.2005 G: 30.09.2008

6.1.2 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau – Werkstoffe Zulassungsgegenstand

Antragsteller

Flacherzeugnisse aus hoch- Stahlinstitut VDEh festem schweißgeeignetem Sohnstraße 65 Feinkornbaustahl S690QL1 40237 Du¨sseldorf und die daraus hergestellten Bauteile

Zulassungs- Bescheid vom: nummer Geltungsdauer bis: Z-30.1-1

Z: 26.01.2005 G: 31.01.2010

Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen

231

Verzeichnis Sachgebiet Metallbau – Werkstoffe (Fortsetzung)

x

x


Antragsteller


Warmgewalzte Spundbohlen aus den unlegierten Stahlsorten S390GP und S430GP nach DIN EN 10 248-1: 1995-8

PROFILARBED S.A./ ARCELOR RPS S.A. 66, rue de Luxembourg 4221 Esch/Alzette Luxemburg

Z-30.1-7

Z: 30.01.2006 G: 31.01.2011

Warmgewalzte Spundbohlen Peiner Tra¨ger GmbH aus unlegierten Sta¨hlen Gerhard-Lucas-Meyer-Straße 10 S390GP und S430GP nach 31226 Peine DIN EN 10 248-1:1995-8

Z-30.1-17

Z: 28.02.2005 G: 28.02.2010

Stahlinstitut VDEh Flacherzeugnisse aus Postfach 10 51 45 warmgewalzten schweißgeeigneten Feinkornbausta¨h- 40042 Du¨sseldorf len im thermomechanisch (M) gewalzten Zustand S355M/355ML fu¨r Dicken > 80 mm bis 100 mm

Z-30.2-2

Z: 08.01.2004 G: 31.12.2008

Z-30.2-5

Z: 13.06.2008 G: 30.06.2010

Ilsenburger Grobblech GmbH Flacherzeugnisse aus Veckenstedter Weg 10 warmgewalzten schweißgeeigneten Feinkornbausta¨h- 38871 Ilsenburg len im thermomechanischen (M) gewalzten Zustand S355M/ML und S460M/ML

Z-30.2-14

Z: 10.09.2003 G: 30.09.2008

Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Sta¨hlen

Informationsstelle Edelstahl Rostfrei Sohnstraße 65 40237 Du¨sseldorf

Z-30.3- 6

Halterungen aus der Duplex-Stahlsorte 1.4362

Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG Eggeweg 2a 32139 Spenge

Z-30.3-19

Z: 09.10.2006 : 15.01.2008 G: 31.05.2011

JORDAHLr Verblendabfangungen aus der Stahlsorte 1.4362

Deutsche Kahneisen Gesellschaft mbH Z-30.3-21 Nobelstraße 51/55 12057 Berlin

Z: 15.06.2007 G: 30.06.2012

Langerzeugnisse aus warmgewalzten schweißgeeigneten Feinkornbausta¨hlen im thermomechanisch gewalzten Zustand HISTAR 355/355L HISTAR 460/460L

ArcelorMittal Belval & Differdange ArcelorMittal Commercial Sections S.A. 66, rue de Luxembourg 4221 Esch/Alzette Luxemburg

Halterungen aus der Duplex Halfen GmbH & Co. KG Stahlsorte 1.4362 Liebigstraße 14 40764 Langenfeld Z Zulassungsbescheid E Erga¨nzungsbescheid


Z-30.3-23

Z: : +E: A: G:

05.12.2003 20.05.2005 09.02.2007 21.08.2007 31.12.2008

Z: 19.07.2007 G: 31.07.2012

232

1



x

x


Antragsteller

Verankerungen aus den Stahlsorten 1.4362, 1.4462, 1.4539, 1.4565, 1.4529 und 1.4547 fu¨r hinterlu¨ftete Außenwandbekleidungen nach DIN 18 516-1, -3 und -5:1999-12

Ankertec Verankerungstechnik GmbH Z-30.3-24 Im Stiefelfeld 4 56651 Niederzissen

Z: 20.07.2007 G: 31.07.2012

Elmcor – Konsolanker aus der Duplex-Stahlsorte 1.4362

Elmenhorst Bauspezialartikel GmbH & Co. KG Osterbrooksweg 85 22869 Schenefeld

Z-30.3-25

Z: 21.08.2007 G: 31.08.2012

Fachwerktra¨ter mit geschweißten Verbindungen zwischen Bauteilen aus Aluminiumguss und Aluminium

LITEC s.r.l. Via Venier 52 30020 MARCON (VE) Italien

Z-30.7-20

Z: 16.06.2006 G: 30.06.2011

Verwendung der Aluminium- Zeppelin Silos & Systems GmbH Leutholdstraße 108 legierung EN AW-5454 O/H111 zur Herstellung von 88045 Friedrichshafen Aluminiumkonstruktionen

Z-30.7-28

Z: 26.03.2008 G: 31.03.2013

Bauteile aus hochfestem Stahlguss FSB 600

Z-30.9-18

Z: 10.05.2006 G: 31.05.2011

Warmfeste Flacherzeugnisse ThyssenKrupp Steel AG aus warmgewalztem, Kaiser-Wilhelm-Straße 100 schweißgeeignetem Feinkorn- 47166 Duisburg sonderbaustahl FRS275N und warmfeste mechanische Verbindungselemente der Festigkeitsklasse 8.8 fu¨r den Einsatz bei klimabedingten Temperaturen und im Brandfall sowie daraus hergestellte Bauteile

Z-30.10 -13

Z: 13.09.2004 V: 06.02.2006 G: 28.02.2011

Stahlbauteile mit einschich- GOLDBECK tigem Epoxydharz – Pulver- Bauelemente Bielefeld GmbH beschichtungssystem Ummelner Straße 4 – 6 33649 Bielefeld

Z-30.11-22

Z: 15.08.2007 G: 31.08.2012

Corus Colors, Shotton Works Deeside, Flintshire CH5 2NH Großbritannien

Z-30.11-27

Z: 16.01.2008 G: 31.01.2013

Mit dem Beschichtungssystem Colorcoatr Interior Liner korrosionsgeschu¨tzte Stahlba¨nder (Coils) fu¨r die Herstellung du¨nnwandiger kaltgeformter Bauteile

Friedrich Wilhelms-Hu¨tte GmbH Friedrich-Ebert-Straße 125 45473 Mu¨lheim an der Ruhr



233



Antragsteller


x

Verbindungselemente und Bauteile aus Stahl mit Metalldiffusionsu¨berzug Grennkote Typ PM-1

Grennkote (Israel) Ltd. Ind. Zone 6 Haodem St, P.O. Boc 87 44820 Barkan Israel

Z-30.11-29

Z: 16.01.2008 G: 31.01.2013

x

Mit dem Beschichtungssystem PLADUR ZMg korrosionsgeschu¨tzte Stahlba¨nder (Coils) fu¨r die Herstellung du¨nnwandiger kaltgeformter Bauteile

ThyssenKrupp Steel AG Hammerstraße 11 57223 Kreuztal

Z-30.11-30

Z: 18.02.2008 G: 28.02.2013

6.1.3 Verzeichnis Sachgebiet Metallbau und Metallbauarten Zulassungsgegenstand

Antragsteller


x

Verbindungselemente zur Verbindung von Bauteilen im Metallleichtbau

IFBS Industrieverband fu¨r Bausysteme im Metallleichtbau Max-Planck-Straße 4 40237 Du¨sseldorf

Z-14.1- 4

x

ASTRON-Dachsystem PR-Dach und LPR1000 -Dach

ASTRON BUILDINGS S.A. Route d’Ettelbruck P.O.Box 152 9202 Diekirch Luxemburg

Z-14.1-88

ZETA-Pfettensystem

System-Bau-Elemente-Vertriebs-GmbH Z-14.1-110 Offenbachstraße 1 81241 Mu¨nchen

Z: 25.01.1999 V: 01.12.2003 G: 31.01.2009

Hoesch Dachsystem 2000

ThyssenKrupp Hoesch Bausysteme GmbH Hammerstraße 11 57223 Kreuztal

Z-14.1-137

Z: 06.11.1998 V: 01.12.2003 G: 31.12.2008

Aluform ALUDECK KlemmrippenprofilDachelemente

Aluform System-Technik GmbH Dresdener Straße 15 02994 Bernsdorf

Z-14.1-172

Z: 01.08.2002 V: 02.05.2005 G: 31.05.2010

KAL-ZIP-AluminiumStehfalzprofil-Dach

Corus Bausysteme GmbH August-Horch-Straße 20 –22 56070 Koblenz

Z-14.1-181

Z: 11.10.2005 G: 30.09.2010



Z: +E: : E: +E: E: +E: G:

06.09.2005 13.02.2006 21.06.2006 31.08.2006 03.09.2007 10.01.2008 21.04.2008 31.08.2010

Z: 12.02.2008 G: 28.02.2013

234

1


Verzeichnis Sachgebiet Metallbau und Metallbauarten (Fortsetzung)

x

x

x


Antragsteller


Bemo Flat Roof-Stehfalzprofil-Dachelemente aus Aluminium

BEMO Systems – part of MAAS Mass Profile GmbH & Co. KG Friedrich-List-Straße 25 74532 Ilshofen-Eckartshausen

Z-14.1-182

Z: 30.11.2007 G: 31.03.2012

ASTRON-Dachsystem ASTROTEC-Dach


Z-14.1-190

Z: 18.01.2002 V: 26.04.2007 G: 31.01.2012

ASTRON-Dachsystem CF-Dach


Z-14.1-212

Z: 21.11.2007 G: 30.11.2012

GBS-KlemmrippenprofilDachelemente aus Stahl

Domico Dach-, Wand- und Fassadensysteme Ges.m.b.H. & Co. KG Salzburger Straße 10 4870 Vo¨cklamarkt sterreich

Z-14.1-322

Z: 05.12.2007 G: 30.11.2012

GBS-KlemmrippenprofilDachelemente aus Aluminium


Z-14.1-347

Z: 05.12.2007 G: 30.09.2012

RIB-ROOF-Klemm-FalzProfildach aus Stahl

Zambelli Fertigungs GmbH & Co. KG Passauer Straße 3+5 94481 Grafenau

Z-14.1-345

Z: 10.01.2001 V: 26.07.2005 G: 31.01.2011

RIB-ROOF-Klemm-FalzProfildach aus Aluminium

Zambelli Fertigungs GmbH & Co. KG Passauer Straße 3+5 94481 Grafenau

Z-14.1-346

Z: 09.01.2001 V: 26.07.2005 G: 31.01.2011

Eurorib-Stehfalzprofil-Dach- MONTECO GmbH elemente aus Aluminium Feldrietstraße 3 9204 Andwil Schweiz

Z-14.1-378

Z: 09.03.2000 V: 04.04.2005 G: 31.03.2010

Peneder Bogendach

Peneder Stahl- und Hallenbau GmbH Z-14.1-388 Ritzling 9 4904 Atzbach sterreich

Z: 30.05.2007 G: 31.03.2010

LMR 600 -StehfalzprofilDachelemente aus Stahl

LINDAB Building Systems Kft. Derkovits u. 106–108 4400 Nyı´regyha´za Ungarn

Z-14.1-399

Z: 25.04.2007 G: 30.04.2012


235



Antragsteller


LMR 600 -StehfalzprofilDachelemente aus Aluminium

LINDAB Building Systems Kft. Derkovits u. 106–108 4400 Nyı´regyha´za Ungarn

Z-14.1- 400

Z: 25.04.2007 G: 30.04.2012

BAECK-StehfalzprofilDachelemente aus Aluminium

BAECK ALUMINIUM nv Langvennen 77 2490 Balen Belgien

Z-14.1- 410

Z: 12.05.1999 V: 23.03.2004 G: 31.05.2009

DOMITEC-Klemmrippenprofil-Dachelemente aus Stahl

Domico Dach-, Wand- und Fassadensysteme Ges.m.b.H. & Co KG Salzburger Straße 10 4870 Vo¨cklamarkt sterreich

Z-14.1- 416

Z: 21.04.2008 G: 30.04.2013

DOMITEC-Klemmrippenprofil-Dachelemente aus Aluminium

Domico Dach-, Wand- und Fassadensysteme Ges.m.b.H. & Co KG Salzburger Straße 10 4870 Vo¨cklamarkt sterreich

Z-14.1- 417

Z: 13.05.2008 G: 31.05.2013

Aluminium-StehfalzprofilDachelemente FALZ-RIPP

INTERFALZ GmbH & Co. KG Robert-Koch-Straße 56 16515 Oranienburg

Z-14.1- 419

Z: 25.04.2005 G: 31.05.2010

Wandkassetten-System Isover Metac WS

SAINT-GOBAIN ISOVER G+H AG Bu¨rgermeister-Gru¨nzweig-Straße 1 67059 Ludwigshafen

Z-14.1- 421

Z: 24.10.2000 V: 11.10.2005 G: 31.10.2010

ALUFALZ-StehfalzprofilDachelemente

Aluform System-Technik Pohl GmbH & Co. KG Dresdener Straße 15 02994 Bernsdorf

Z-14.1- 429

Z: 03.05.2007 G: 31.08.2012

Stehfalzprofil-Dachelemente INTERFALZ GmbH & Co. KG FALZ-RIPP aus Stahl Robert-Koch-Straße 56 16515 Oranienburg

Z-14.1- 437

Z: 29.09.2004 G: 28.09.2009

Kalzip-Stehfalzprofil-Dach aus nichtrostendem Stahl


Z-14.1- 438

Z: 07.04.2008 G: 31.05.2013

Fassadensystem Planum mit Fassadenelementen aus Stahl


Z-14.1- 447

Z: 19.12.2003 G: 31.12.2008



236

1




Antragsteller


Fassadensystem Planum mit Fassadenelementen aus Aluminium


Z-14.1- 448

Z: 19.12.2003 G: 31.12.2008

Eurorib E500 Stehfalzdachprofil aus Aluminium

MONTECO GmbH Feldrietstraße 3 9204 Andwil Schweiz

Z-14.1- 450

Z: 09.03.2004 G: 31.03.2009

Eurorib E500 Stehfalzdachprofil aus Stahl

MONTECO GmbH Feldrietstraße 3 9204 Andwil Schweiz

Z-14.1- 451

Z: 09.03.2004 G: 31.03.2009

Fischer KLIPTEC Stehfalzprofile aus Stahl

Fischer Profil GmbH Waldstraße 67 57250 Netphen

Z-14.1- 457

Z: 09.02.2004 G: 28.02.2009

Wandkassetten-System „Steelrock Plus“

Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH & Co. OHG Rockwool Straße 37– 41 45966 Gladbeck

Z-14.1- 466

Z: 23.04.2006 G: 31.12.2009

Fassadensystem Corus Kalzip FP 25 aus Stahl


Z-14.1- 468

Z: 21.02.2005 G: 28.02.2010

Fassadensystem Corus Kalzip FP 25 aus Aluminium


Z-14.1- 469

Z: 21.02.2005 G: 28.02.2010

Kalzip-Stehfalzprofil-Dach aus Stahl


Z-14.1- 472

Z: 27.01.2005 G: 31.01.2010

RIB-ROOF speed 500 Klemm-Falz-Profildach aus Stahl

Zambelli Fertigungs GmbH & Co. KG Z-14.1- 473 Passauer Straße 3+5 94481 Grafenau

Z: 17.03.2005 G: 31.03.2010

RIB-ROOF Speed 500 Klemm-Falz-Profildach aus Aluminium

Zambelli Fertigungs GmbH & Co. KG Z-14.1- 474 Passauer Straße 3+5 94481 Grafenau

Z: 17.03.2005 G: 31.03.2010

POP-Becher-Blindniet 4,8 q 15,5 zur Verbindung von Bauteilen aus Stahl

Siemens AG Bu¨cklestraße 1–5 78467 Konstanz

Z-14.1- 489

Z: 20.02.2006 G: 30.09.2010

Stanzniet Henrob Typ P50644CM03 zur Verbindung von Bauteilen aus Stahl

Cardo Door Docking Production GmbH Gottlieb-Daimler-Straße 12/21 30974 Wennigsen

Z-14.1- 491

Z: 12.10.2005 G: 31.10.2010

Bohrschrauben zur Befestigung von Bauteilen aus Stahl oder Aluminium auf Unterkonstruktionen aus Stahl, Holz oder OSBFlachpressplatten

MAGE AG Industriestraße 191 1781 Courtaman Schweiz

Z-14.1-519

Z: 17.11.2006 G: 30.11.2011


237



Antragsteller


Stehfalzprofil-Dachelemente Zeman Bauelemente Produktionsaus Stahl gesellschaft mbH St. Lorenzen 39 8811 Scheifling sterreich und TIGER PROFILES & INSULATION L.L.C. PO Box 23499 Sharjah Vereinigte Arabische Emirate und Blocotelha Coberturas Metalicas Autoportantes LDA. Apartado 39 2481 Porto de Mos Portugal

Z-14.1-542

Z: 21.09.2007 G: 30.09.2012

Stehfalzprofil-Dachelemente Zeman Bauelemente Produktionsaus Aluminium gesellschaft mbH St. Lorenzen 39 8811 Scheifling sterreich und TIGER PROFILES & INSULATION L.L.C. PO Box 23499 Sharjah Vereinigte Arabische Emirate und Blocotelha Coberturas Metalicas Autoportantes LDA. Apartado 39 2481 Porto de Mos Portugal

Z-14.1-543

Z: 21.09.2007 G: 30.09.2012

x

Aluform-AluminiumTrapezprofile und ihre Verbindungen

Aluform System GmbH & Co. KG Dresdener Straße 15 02994 Bernsdorf

Z-14.1-545

Z: 15.01.2008 G: 31.01.2013

x

Aluminium-Wellprofile und ihre Verbindungen

Gesamtverband der Aluminiumindustrie e.V. Am Bonneshof 5 40474 Du¨sseldorf

Z-14.1-548

Z: 15.01.2008 G: 31.03.2013

x

Wurzer-AluminiumWellprofile und ihre Verbindungen

Wurzer Profiliertechnik fu¨r Dach und Wand Ziegeleiweg 6 86444 Affing

Z-14.1-551

Z: 29.01.2008 G: 31.03.2013



238

1



x


Antragsteller


Novelis AluminiumTrapezprofile und ihre Verbindungen Novelis AluminiumWellprofile und ihre Verbindungen

Novelis Deutschland GmbH Werk Go¨ttingen Hannoversche Straße 1 37075 Go¨ttingen

Z-14.1-559

Z: 13.06.2008 G: 30.06.2013

Beha¨lter aus Stahlblech System Lipp

Lipp GmbH Industriestraße 73497 Tannhausen

Z-14.3-15

Z: 01.11.2005 G: 30.11.2010

Stoßausbildung fu¨r PERMASTORE-Beha¨lter aus emailliertem Stahlblech

Permastore Industrial Products Ltd. Eye, Suffolk Großbritannien IP23 7HS

Z-14.3-16

Z: 08.02.2006 G: 31.03.2011

LINDAPTER-Tra¨gerklemmverbindung

Lindapter International Lindsay House Brackenbeck Road Bradford, West Yorkshire BD7 2NF Großbritannien

Z-14.4 -2

Z: 15.08.2007 G: 30.06.2012

MERO-Raumfachwerk

MERO-TSK International GmbH & Co. KG Max-Mengeringhausen-Straße 5 97084 Wu¨rzburg

Z-14.4 -10

Z: : V: : G:

KRUPP MONTALRaumfachwerk-System

Krupp Stahlbau Hannover Hackethalstraße 4 30179 Hannover

Z-14.4 -13

Z: 03.05.2006 G: 31.05.2011

Gleitfeste HV-Verbindung fu¨r das ALCO-Bausystem Trelement

Junior SystemBau GmbH Auf der Ho¨he 9 37547 Kreiensen

Z-14.4 -17

Klemmverbindung „Forster Thermfix Vario“

Forster Rohr- & Profiltechnik AG Forster Profilsysteme Romanshorner Straße 6 9320 Arbon Schweiz

Z-14.4 -81

Z: 28.03.2008 G: 31.03.2013

RODAN-Zugstabsystem

DORMA-Glas GmbH Max-Planck-Straße 33– 45 32107 Bad Salzuflen

Z-14.4 -397

Z: 25.07.2001 V: 02.08.2006 G: 31.08.2011

Blindniete MAGNA-LOK und MAGNA-BULB

Alcoa Fastening Systems Ltd. Stafford Park 7 Telford, Shropshire TF3 3BQ Großbritannien

Z-14.4 - 406

Z: 24.04.2007 G: 30.04.2012

Gewindeformende Schrauben zur Verbindung von Sandwichelementen mit Unterkonstruktionen aus Stahl oder Holz

IFBS-Industrieverband fu¨r Bausysteme im Metallleichtbau Max-Planck-Straße 4 40237 Du¨sseldorf

Z-14.4 - 407

Z: +V: V: G:

Z: +E: E: G:

03.11.1998 26.11.1999 28.10.2003 21.02.2005 31.12.2008

28.06.1995 03.04.2000 30.05.2005 30.06.2010

18.12.2006 16.01.2008 24.06.2008 30.11.2011


239



Antragsteller


STABA-Zugstabsystem

J.D. Brackelsberg GmbH Heilenbecker Straße 117–121 58256 Ennepetal

Z-14.4 - 419

Z: 25.01.2000 E+V: 06.01.2005 G: 31.01.2010

Clinchverbindungen zur Verbindung du¨nnwandiger Wandelemente aus Stahlblech bei Fertiggaragen

Oskar Overmann GmbH & Co. KG Lange Straße 15 74889 Sinsheim

Z-14.4 - 423

Z: 06.12.1999 V: 12.10.2004 G: 31.12.2009

Zugstabsystem BESISTA 2–540

BESISTA – Betschart GmbH Heckenweg 1 73087 Bad Boll

Z-14.4 - 424

Z: 06.01.2003 +V: 15.11.2004 G: 30.11.2009

Bohrschrauben EJOT JT3-X-2- 6,0 x L JT3-2- 6,0 x L JT3-ST-2- 6,0 x L JT2-ST-2- 6,0 x L JT3-ST-2- 6,0 x L/UG

EJOT Baubefestigungen GmbH In der Stockwiese 35 57334 Bad Laasphe

Z-14.4 - 426

Z: 13.01.2005 V: 12.04.2006 G: 30.04.2011

Zugstabsystem MACALLOY 460

Macalloy Ltd. Hawke Street Sheffield S9 2LN Großbritannien

Z-14.4 - 427

Z: 27.03.2007 E: 31.08.2007 G: 31.07.2012

Zugstabsystem WTS-500

Constructiebedrijf Willems B.V. Waterstraat 24 6657 CP Boven-Leeuwen Niederlande

Z-14.4 - 430

Z: 28.04.2004 G: 31.05.2009

Zugstabsystem DETAN-S460

Halfen GmbH & Co. KG Liebigstraße 14 40764 Langenfeld

Z-14.4 - 432

Z: 09.03.2004 G: 31.03.2009

PFEIFER-Zugstabsystem 860

Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH Z-14.4 - 433 Dr.-Karl-Lenz-Straße 66 87700 Memmingen

Z: 30.07.2002 V: 29.06.2007 G: 31.08.2012

ASDO-Zugstabsystem

ANKER-SCHROEDER.DE ASDO GmbH Hanno¨versche Straße 48 44143 Dortmund

Z-14.4 - 439

Z: 21.03.2003 V: 25.04.2008 G: 31.03.2013

Zugstabsystem m · connect

MRMANN Gewindetechnik GmbH Z-14.4 - 441 Wo¨lzower Weg 27 19243 Wittenburg

Z: 12.01.2004 G: 31.01.2009

Klemmverbindung fu¨r stabalux Schraubrohre

Wuppermann STABA GmbH Ottostraße 5 51381 Leverkusen

Z-14.4 - 444

Z: 11.03.2004 +E: 02.06.2005 G: 31.03.2009

Klemmverbindung „stabalux-Anschraubkanal“

Wuppermann STABA GmbH Ottostraße 5 51381 Leverkusen

Z-14.4 - 445

Z: 11.01.2007 G: 31.03.2009



240

1




Antragsteller


Befestigungssystem fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ S-I

RAICO Bautechnik GmbH Gewerbegebiet Nord 2 87772 Pfaffenhausen

Z-14.4 - 446

Z: 24.11.2003 +E: 16.03.2005 G: 30.11.2008

Klemmverbindung fu¨r SCHCO-Fassadensysteme mit Pfosten- und Riegelprofilen aus Aluminium

SCHCO International KG Karolinenstraße 1–15 33609 Bielefeld

Z-14.4 - 452

Z: 12.07.2004 G: 31.07.2009

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ A-I


Z-14.4 - 454

Z: 20.08.2004 : 03.02.2006 G: 31.08.2009

Befestigungssystem fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ H-I


Z-14.4 - 455

Z: 20.08.2004 +E: 07.05.2007 G: 31.08.2009

Z-14.4 - 456

Z: 21.11.2005 G: 30.11.2010

Hilti Setzbolzen X-CR 14P8 Hilti Deutschland GmbH aus korrosionsbesta¨ndigem Hiltistraße 2 86916 Kaufering Stahl zur Befestigung von Aufsatzprofilen im Fassadenbau DORMA-Spider aus korrosionsbesta¨ndigem Stahlguss zur Befestigung von Glaspunkthaltern Typ „RODAN“ und Typ „MANET CONSTRUCT“


Z-14.4 - 458

Z: 19.03.2004 G: 31.03.2009

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem JANSEN-VISS

Jansen AG Stahlro¨hrenwerk, Kunststoffwerk Industriestraße 34 9463 Oberriet SG Schweiz

Z-14.4 - 459

Z: 28.04.2004 G: 31.05.2009

Pfosten-Riegel-Verbindungen Eduard Hueck GmbH & Co. KG Loher Straße 9 (T-Verbindungen) fu¨r die 58511 Lu¨denscheid Fassadenkonstruktionen VF 50 RR und VF 60 RR

Z-14.4 - 460

Z: 29.11.2004 G: 31.12.2009

Pfosten-Riegel-Verbindungen (T-Verbindungen) fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ A-I


Z-14.4 - 461

Z: 08.08.2005 G: 31.08.2010

Glashalter „DORMA-LOOP“


Z-14.4 - 462

Z: 19.07.2004 G: 31.07.2009


241



Antragsteller


Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme VF 50 und VF 60

Eduard Hueck GmbH & Co. KG Loher Straße 9 58511 Lu¨denscheid

Z-14.4 - 463

Z: 16.11.2005 G: 31.07.2010

Z-14.4 - 464

Z: 07.01.2005 +E: 26.04.2005 G: 31.01.2010

Jansen AG Stahlro¨hrenwerk, Kunststoffwerk Industriestraße 34 9463 Oberriet SG Schweiz

Z-14.4 - 465

Z: 03.12.2004 G: 31.12.2009

Pfosten-Riegel-Verbindungen Jansen AG Stahlro¨hrenwerk, Kunststoffwerk (T-Verbindungen) fu¨r JANSEN-VISS Fassaden Industriestraße 34 9463 Oberriet SG Schweiz

Z-14.4 - 467

Z: 19.11.2007 G: 30.09.2011

Zugstabsystem Ancon 500

Ancon Building Products President Way, President Park Sheffield S4 7Ur Großbritannien

Z-14.4 - 470

Z: 20.04.2006 G: 30.04.2011

Klemmverbindungen fu¨r die Fassadensysteme FW50+AOS und AOT FW60+AOS und AOT


Z-14.4 - 471

Z: 28.01.2005 G: 28.02.2010

Befestigungssystem fu¨r die Befestigung von Stehfalzprofil-Dachelementen aus Metall auf SchaumglasDa¨mmplatten

Deutsche FOAMGLASr GmbH Landstraße 27–29 42781 Haan

Z-14.4 - 475

Z: 05.01.2006 G: 31.01.2011

Z-14.4 - 477

Z: 22.08.2007 G: 31.08.2012

Pfosten-Riegel-Verbindungen SCHCO International KG Karolinenstraße 1–15 (T-Verbindungen) fu¨r die 33609 Bielefeld Fassadenkonstruktionen FW50+ und FW60+ Klemmverbindung fu¨r JANSEN-VISS Fire Fassaden

Klemmverbindungen fu¨r die RP Technik GmbH Profilsysteme Edisonstraße 4 Fassadensysteme RP-ISOhermetic 45, 45N und 60N 59199 Bo¨nen RP-ISO-hermetic 45 Omega und 60 Omega Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme WICTEC 50 und WICTEC 60

Hydro Building Systems GmbH So¨flinger Straße 70 89077 Ulm

Z-14.4 - 478

Z: 05.07.2005 G: 31.07.2010

T-Verbindungen fu¨r die Fassadenkonstruktion SCHCO Skyline S 65


Z-14.4 - 479

Z: 24.05.2005 G: 31.05.2010



242

1




Antragsteller


Klemmverbindungen fu¨r die esco Metallbausysteme GmbH Fassadensysteme FERRODieselstraße 2 WICTEC 50 -1 und 50 -1 E; 71254 Ditzingen FERRO-WICTEC 55-1 und 55-1 E; FWT 50 -1 HA und 50 -1 HA E; FWT 55-1 HA und 55-1 HA E

Z-14.4 - 480

Z: 30.05.2005 G: 31.05.2010

Pfosten-Riegel-Verbindungen SCHCO International KG Karolinenstraße 1–15 fu¨r das Fassadensystem 33609 Bielefeld SCHCO SMC 50

Z-14.4 - 481

Z: 15.12.2005 G: 31.12.2010

BoxBolt

ACCESS TECHNOLOGIES LIMITED Springhill Works Aston Street, Shifnal Shropshire TF11 8DR Großbritannien

Z-14.4 - 482

Z: 07.07.2006 : 09.10.2006 G: 31.05.2010

BeamClamp – Tra¨gerklemmverbindung

ACCESS TECHNOLOGIES LIMITED Springhill Works Aston Street, Shifnal Shropshire TF11 8DR Großbritannien

Z-14.4 - 483

Z: 04.06.2007 G: 30.06.2011

Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme AA 100 und AA 110

KAWNEER Alcoa Architektur Systeme Alcoa Aluminium Deutschland, Inc. Zweigniederlassung Iserlohn Stenglingser Weg 65–78 58642 Iserlohn

Z-14.4 - 484

Z: 06.12.2007 G: 30.06.2011

Pfosten-Riegel-Verbindungen (T-Verbindungen) fu¨r die Fassadenkonstruktionen AA 100 und AA 110

Alcoa Architektur Systeme Alcoa Aluminium Deutschland, Inc. Zweigniederlassung Iserlohn Stenglingser Weg 65–78 58642 Iserlohn

Z-14.4 - 485

Z: 20.06.2006 G: 30.06.2011

Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme BA 5 und BA 6

JET Brakel Aero GmbH Alte Hu¨nxer Straße 179 46562 Voerde

Z-14.4 - 486

Z: 05.01.2006 G: 31.01.2011

Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme BA 48 und BA 56

JET Brakel Aero GmbH Alte Hu¨nxer Straße 179 46562 Voerde

Z-14.4 - 487

Z: 26.08.2005 G: 31.08.2010

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem FERROWICTEC 55

esco Metallbausysteme GmbH Dieselstraße 2 71254 Ditzingen

Z-14.4 - 490

Z: 10.10.2005 G: 31.10.2010

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem Schu¨co SMC 50


Z-14.4 - 492

Z: 16.11.2005 G: 30.11.2010


243



Antragsteller

Zulassungsn- Bescheid vom: ummer Geltungsdauer bis:

MTH-Tra¨gerklemmverbindungen

MTH Befestigungstechnik GmbH Weinleite 1 91522 Ansbach

Z-14.4 - 493

Z: 07.02.2006 : 19.06.2006 G: 28.02.2011

Z-14.4 - 496

Z: 25.04.2006 G: 30.04.2011

mkf Metallbaukontor Frankfurt GmbH Z-14.4 - 497 Im Geisbaum 13 63329 Egelsbach

Z: 12.01.2006 G: 31.01.2011

Pfosten-Riegel-Verbindungen Wuppermann STABA GmbH Otoostraße 5 (T-Verbindungen) fu¨r das Fassadensystem stabalux SR 51381 Leverkusen

Z-14.4 - 498

Z: 24.02.2006 G: 28.02.2011

Schraubkanalverbindungen fu¨r SCHCO Systeme


Z-14.4 - 499

Z: 03.05.2006 G: 31.05.2011

Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme Gutmann F50 und F60

Hermann Gutmann Werke AG Nu¨rnberger Straße 57–81 91781 Weißenburg

Z-14.4 -501

Z: 01.06.2006 G: 30.06.2011

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem Lara GF

Hermann Gutmann Werke AG Nu¨rnberger Straße 57–81 91781 Weißenburg

Z-14.4 -502

Z: 26.09.2006 G: 30.09.2011

Pfosten-Riegel-Verbindungen mkf Metallbaukontor Frankfurt GmbH Z-14.4 -503 Im Geisbaum 13 (T-Verbindungen) fu¨r die Fassadensysteme TKIr 252 63329 Egelsbach und TKIr 262

Z: 20.04.2006 G: 30.04.2011

Pfosten-Riegel-Verbindungen Hydro Building Systems GmbH So¨flinger Straße 70 (T-Verbindungen) fu¨r die Fassadensysteme WICTEC 89077 Ulm 50 und WICTEC 60 Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme TKIr 252 und TKIr 262

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ A-V


Z-14.4 -504

Z: 03.02.2006 G: 28.02.2011

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem Curtain Wall 50

Reynaers GmbH Aluminium Systeme Z-14.4 -507 Franzstraße 25 45968 Gladbeck und Reynaers Aluminium N.V. Oude Liersebaan 266 2570 Duffel Belgien

Z: 27.07.2006 G: 31.07.2011

Pfosten-Riegel-Verbindungen (T-Verbindungen) fu¨r das Fassadensystem Curtain Wall 50

Reynaers GmbH Aluminium Systeme Z-14.4 -508 Franzstraße 25 45968 Gladbeck und Reynaers Aluminium N.V. Oude Liersebaan 266 2570 Duffel Belgien

Z: 26.04.2007 G: 30.04.2012



244

1




Antragsteller

Hochfeste Schraubengarni- FARMATIC Anlagenbau GmbH Kolberger Straße 13 turen zur Verbindung von Blechtafeln fu¨r Flu¨ssigkeits- 24589 Nortorf beha¨lter

Z-14.4 -510

Z: 08.03.2006 G: 31.03.2011

Rotabolts

James Walker Deutschland GmbH Mo¨rkenstraße 7 22767 Hamburg

Z-14.4 -511

Z: 04.06.2007 G: 30.06.2012

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem AT 500 F

AKOTHERM GmbH Werftstraße 27 56170 Bendorf

Z-14.4 -512

Z: 21.07.2006 G: 31.07.2011

Z-14.4 -513

Z: 25.07.2007 G: 31.07.2012

Pfosten-Riegel-Verbindungen SCHCO International KG Karolinenstraße 1–15 (T-Verbindungen) fu¨r das 33609 Bielefeld Fassadensystem SFC 85

x

x

x


Anschlussko¨pfe der Sta¨be des Raumfachwerksystems Evolution

Neptunus B.V. Neptunuslaan 2 5995 MA Kessel Niederlande

Z-14.4 -514

Z: 08.11.2006 G: 30.11.2011

Dachhaken KML zur mechanischen Befestigung von Solarmodulen

Kieselbach Maschinenbauteile GmbH Z-14.4 -515 Doyenweg 7 59494 Soest

Z: 06.09.2006 G: 30.09.2011

Befestigungssystem fu¨r das Fassadensystem RAICO THERM+ H-V


Z-14.4 -516

Z: 07.05.2007 G: 31.05.2012

Z-14.4 -517

Z: 21.04.2008 G: 30.04.2013

Setzbolzen Hilti X-U 16 P8 Hilti Deutschland GmbH (MX) bis X-U 62 P8 (MX) Hiltistraße 2 zur Befestigung von Bautei- 86916 Kaufering len aus Stahl und Holzwerkstoffen auf Unterkonstruktionen aus Stahl Pfosten-Riegel-Verbindung fu¨r die Fassadensysteme VF 50 und VF 60

Eduard Hueck GmbH & Co. KG Loher Straße 9 58511 Lu¨denscheid

Z-14.4 -522

Z: 26.04.2007 G: 30.04.2012

Klemmverbindung fu¨r die Fassadensysteme MBJ-System Stahl und MBJ-System Holz

MBJ Fassadentechnik GbR Am Bahndamm 7 87677 Sto¨ttwang/Linden

Z-14.4 -524

Z: 25.07.2007 G: 31.07.2012

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem SeufertNiklaus

Seufert-Niklaus GmbH Lindenweg 2 97654 Bastheim

Z-14.4 -525

Z: 08.01.2008 G: 31.01.2013

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem FERRO-WICTEC 55 aus nichtrostendem Stahl

esco Metallbausysteme GmbH Dieselstraße 2 71254 Ditzingen

Z-14.4 -527

Z: 23.08.2007 G: 31.08.2012

Ankerstu¨hle zur ru¨ckwa¨rtigen Verankerung von Spundwa¨nden

Josef Mo¨bius Bau-Aktiengesellschaft Z-14.4 -529 Brandstu¨cken 18 22549 Hamburg

Z: 23.01.2008 G: 31.01.2013


245



Antragsteller


Zugstabsystem MACALLOY 520

Macalloy Limited Caxton Way Dinnington S25 3QE Großbritannien

Z-14.4 -530

Z: 27.03.2007 E: 31.08.2007 G: 31.03.2012

Solarbefestiger zur Befestigung von Solaranlagen


Z-14.4 -532

Z: 04.04.2007 G: 30.04.2012

x

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem forster thermfix light

Forster Rohr- & Profiltechnik AG Forster Profilsysteme Romanshorner Straße 6 9320 Arbon Schweiz

Z-14.4 -533

Z: 12.03.2008 G: 31.03.2013

x

Befestigungselemente fu¨r Absturzsicherungen

ST Fischer GmbH Im Bru¨hl 58 74348 Lauffen und DWS Pohl GmbH Nickepu¨tz 33 52349 Du¨ren und Bausysteme Bockenem GmbH Nickepu¨tz 33 52349 Du¨ren

Z-14.4 -540

Z: 31.01.2008 G: 31.01.2013

x

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem Multitop

RP Technik GmbH Profilsysteme Edisonstraße 4 59199 Bo¨nen

Z-14.4 -546

Z: 08.01.2008 G: 31.01.2013

x

Pfosten-RiegelVerbindungen (T-Verbindungen) fu¨r das Fassadensystem AT 500 F

AKOTHERM GmbH Werftstraße 27 56170 Bendorf

Z-14.4 -550

Z: 30.06.2008 G: 30.06.2013

x

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem Profiserie 180

heroal – Johann Henkenjohann GmbH & Co. KG sterwieher Straße 80 33415 Verl

Z-14.4 -552

Z: 25.04.2008 G: 30.04.2013

x

Pfosten-RiegelVerbindungen (T-Verbindungen) fu¨r das Fassadensystem Profiserie 180

heroal – Johann Henkenjohann GmbH & Co. KG sterwieher Straße 80 33415 Verl

Z-14.4 -553

Z: 14.07.2008 G: 31.07.2013

x

Klemmverbindung fu¨r das Fassadensystem MULTITHERM

SOMMER Fassadensysteme-Stahlbau- Z-14.4 -556 Sicherheitstechnik GmbH & Co. KG Industriestraße 1 95182 Do¨hlau

Z: 10.03.2008 G: 31.03.2013



246

1




Antragsteller


TOX-Durchsetzfu¨geverbindungen


Z-14.1-536

Z: 02.05.2007 G: 31.05.2012

EUROMAC 2 MTPDachelemente

EUROMAC 2 22, Carreau de la Mine B.P. 57730 Folschviller Frankreich

Z-14.5- 414

Z: 08.01.2008 G: 31.01.2013

DAVEX-Stahlprofile

ThyssenKrupp DAVEX GmbH Kurt-Schumacher-Straße 100 45881 Gelsenkirchen

Z-14.5- 443

Z: 05.01.2006 : 18.04.2007 G: 31.03.2009

ATLASBEAMProfil-Tra¨gersytem

Atlas Ward GmbH Schermbecker Landstraße 22 46569 Hu¨nxe-Drevenack

Z-14.5-528

Z: 09.03.2007 G: 31.03.2012

PFEIFER Seil-Zugglieder aus nichtrostenden Sta¨hlen

Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH Z-14.7- 411 Dr.-Karl-Lenz-Straße 66 87700 Memmingen

Z: 13.04.2006 G: 30.04.2010

PFEIFER Seil-Zugglieder aus unlegierten Sta¨hlen

Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH Z-14.7- 413 Dr.-Karl-Lenz-Straße 66 87700 Memmingen

Z: 13.04.2006 G: 30.04.2010

Carl Stahl Seil-Zugglieder I-SYS aus nichtrostenden Sta¨hlen

Carl Stahl GmbH Postweg 41 73079 Su¨ssen

Z-14.7- 435

Z: 08.08.2006 V: 09.04.2008 G: 31.03.2013

Carl Stahl Seilnetzkonstruktionen X-TEND

Carl Stahl GmbH Postweg 41 73079 Su¨ssen

Z-14.7-506

Z: 21.12.2006 G: 31.12.2011

Europaïsche Technische Zulassungen

6.2

247


Handelsbezeichnung


Antragsteller

Zulassungsnummer

Bescheid vom: Geltungsdauer bis:

RODAN Punkthalter RODAN Punkthalter Rodan Danz GmbH Befestigungselement Cheruskerstraße 13 KH 50, KH 60, 71101 Scho¨naich aus nichtrostendem KH 70 und KH 80 Stahl

ETA- 04/0001 Z: 04.03.2004 G: 04.03.2009

ASDOZugstabsystem

Vorgefertigtes Zugstabsystem

ANKERSCHROEDER.DE ASDO GmbH Hanno¨versche Straße 48 44143 Dortmund

ETA- 04/0038 Z: 21.07.2004 G: 21.07.2009

Pfeifer Zugstabsystem 860


Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH Dr.-Karl-Lenz-Straße 66 87700 Memmingen

ETA- 04/0039 Z: 21.07.2004 G: 21.07.2009

ENP2-21L15 ENP2-21L15MX ENP2-21L15MXR ENPH2-21L15 ENPH2-21L15MX ENPH2-21L15MXR

Hilti Setzbolzen ENP2-21L15, ENP2-21L15MX, ENP2-21L15MXR, ENPH2-21L15, ENPH2-21L15MX, ENPH2-21L15MXR in Kombination mit den Hilti Setzgera¨ten DX 750, DX 750 MX, DX A70 R fu¨r die Befestigung von Stahlblech an Stahlunterkonstruktionen

ETA- 04/0063 Z: 28.09.2004 Hilti AG G: 28.09.2009 Feldkircherstraße 100 9494 Schaan Fu¨rstentum Liechtenstein

Hilti Setzbolzen X-ENP-19 L15 X-ENP-19 L15 MX X-ENP-19 L15, X-ENP-19 L15 MXR X-ENP-19 L15 MX, X-ENP-19 L15 MXR in Kombination mit den Hilti Setzgera¨ten DX 76, DX 76 MX, DX 76 PTR, DX 860 -ENP, DX750, DX 750 MX, DX A70 R fu¨r die Befestigung von Stahlblech an Stahlunterkonstruktionen

ETA- 04/0101 Z: 28.01.2008 Hilti AG G: 25.11.2009 Feldkircherstraße 100 9494 Schaan Fu¨rstentum Liechtenstein

ETA- 05/0074 Z: 28.01.2008 RODAN Punkthalter RODAN Punkthalter DORMA-Glas GmbH G: 04.03.2009 Befestigungselement Max-Planck-Straße 33– 45 KH 50, KH 60, 32107 Bad Salzuflen aus nichtrostendem KH 70 und KH 80 Stahl Z Zulassungsbescheid E Erga¨nzungsbescheid


248

1


Europaïsche Technische Zulassungen (Fortsetzung)

Handelsbezeichnung


Antragsteller

Zulassungsnummer


HALFEN ZugstabVorgefertigtes system DETAN-S460 Zugstabsystem

Halfen GmbH & Co. KG ETA- 05/0207 Z: 09.01.2006 G: 09.01.2011 Liebigstraße 14 40764 Langenfeld

DORMA-RODAN Zugstabsystem RDA-E


ETA- 06/0021 Z: 18.04.2006 DORMA-Glas GmbH G: 18.04.2011 Max-Planck-Straße 33– 45 32107 Bad Salzuflen

MAURER MSMr Kalottenlager

Kalottenlager mit besonderem Gleitwerkstoff

Maurer So¨hne GmbH & Co. KG Frankfurter Ring 193 80807 Mu¨nchen

Ancon 500 Zugstabsystem


Ancon Building Products ETA- 06/0146 Z: 20.07.2006 G: 20.07.2011 President Way President Park Sheffield S4 7UR Großbritannien

DAVEX-Stahlprofile

Stahltra¨ger mit besonderen Fu¨geverbindungen

ETA- 06/0213 Z: 24.10.2006 ThyssenKrupp G: 24.10.2011 DAVEX GmbH Kurt-Schumacher-Str. 100 45881 Gelsenkirchen

Zugstabsystem m · connect


MRMANN Gewindetechnik GmbH Wo¨lzower Weg 27 19243 Wittenburg

ETA- 06/0236 Z: 24.10.2006 G: 24.10.2011

EJOT Flachdachbefestiger

Befestigungselemente fu¨r Dachabdichtungssysteme


ETA- 07/0013 Z: 17.01.2007 G: 17.01.2012

Zugstabsysteme MACALLOY 460, S460 und 520


Macalloy Limited Caxton Way Dinnington S25 3QE Großbritannien

ETA- 07/0215 Z: 25.10.2007 G: 25.10.2012

x

ZAHN Flachdachbefestigungselemente

ETA- 08/0033 Z: 22.02.2008 Befestigungselemente Harald Zahn GmbH G: 22.02.2013 fu¨r Dachabdichtungs- Ludwig-Wagner-Straße 10 69168 Wiesloch systeme

x

Zugstabsystem BESISTA 2-540


BESISTA-Betschart GmbH Heckenweg 1 73087 Bad Boll

ETA- 08/0038 Z: 18.04.2008 G: 18.04.2013

x

Zugstabsystem BESISTA 1- 460


BESISTA-Betschart GmbH Heckenweg 1 73087 Bad Boll

ETA- 08/0039 Z: 18.04.2008 G: 18.04.2013

ETA- 06/0131 Z: 19.06.2006 G: 19.06.2011


249

Europaïsche Technische Zulassungen (Fortsetzung)

Handelsbezeichnung


Antragsteller

x

Setzbolzen: HSBR 14, HSBR 14 Tube und HSBR 14 Strip Setzgera¨te: P230, P230L, P525L und P560

SPIT Setzbolzen HSBR 14, HSBR 14 Tube und HSBR 14 Strip in Kombination mit den SPIT Setzgera¨ten P230, P230L, P525L und P560 fu¨r die Befestigung von Stahlblech an Stahlunterkonstruktionen

ETA- 08/0040 Z: 02.07.2008 SPIT G: 06.03.2013 Route de Lyon 26501 Bourg-le`s-Valence cedex Frankreich

x

MAGE Flachdachbefestigungselemente

Befestigungselemente MAGE AG fu¨r Dachabdichtungs- Industriestraße 34 1791 Courtaman systeme Schweiz

x

RW MPE Kalottenlager


REISNER & WOLFF ENGINEERING Gesellschaft m.b.H. Terminalstraße 25 4600 Wels sterreich

ETA- 08/0106 Z: 04.03.2008 G: 19.06.2011

x

mageba ROBOrSLIDE L2 Kalottenlager


mageba SA Solistraße 68 8180 Bu¨lach Schweiz

ETA- 08/0115 Z: 05.05.2008 G: 19.06.2011



Bezugsquelle Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau IRB Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Tel. 07 11/9 70 -25 00 Fax 07 11/9 70 -25 08 oder auch u¨ber Internet: www.dibt.de

Zulassungsnummer


ETA- 08/0077 Z: 03.04.2008 G: 03.04.2013

250

7

1


Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C Ausgabe 2008/2

x

7.1

Zuordnung der Bauprodukte fu¨r den Stahlbau zu den Zeilen (lfd. Nr.) der Bauregelliste A Teil 1

Vorbemerkung Die in den DIBt-Mitteilungen in loser Folge jeweils in einem Sonderheft, Erga¨ nzungen einmal ja¨hrlich jeweils im Heft 6, vero¨ffentlichten Listen mit den Bezeichnungen „Bauregelliste A“ (BRL A), „Bauregelliste B“ und „Liste C“ sind Verwaltungsprodukte, deren Notwendigkeit sich aus gesetzlichen Bestimmungen ergibt (Landesbauordnungen). Diese Listen folgen einem Ordnungsschema, das nicht unbedingt anwenderfreundlich ist. Jedenfalls erfordert es bisweilen la¨ngere Sucharbeit, um festzustellen, ob ein Bauprodukt in einer der Listen aufgefu¨hrt ist. Uns interessiert fu¨r den Bereich Stahlbau fu¨r geregelte Produkte derzeit nur die BRL A, Teile 1 und 2, fu¨r nicht geregelte Produkte die Liste C. Bauprodukte, fu¨r die es technische Regeln gibt, die aber nicht in der BRL A enthalten sind, gelten als „sonstige Bauprodukte“. Sie du¨rfen im Bauwesen verwendet werden, du¨rfen aber nicht mit einem „“ versehen werden. Nach Mo¨glichkeit sollte der Bereich der sonstigen Bauprodukte nur bauaufsichtlich weniger wichtige Verwendungen betreffen, wie beispielsweise Gitterroste. In anderen Fa¨llen wird von Fall zu Fall die BRL A entsprechend erga¨nzt. Fu¨r nicht geregelte Produkte, die nicht in der Liste C zu finden sind, erfordert die Verwendbarkeit eine bauaufsichtliche Regelung (allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder Pru¨fzeugnis oder Zustimmung im Einzelfall), es sei denn, es handelt sich um eine Verwendung von bauaufsichtlich untergeordneter Bedeutung. Wird letzteres im Rahmen des Zulassungsverfahrens festgestellt, so wird eine entsprechende Erga¨nzung der Liste C vorgenommen. Bauaufsichtlich wichtige Verwendungen sollten also nur fu¨r Bauprodukte der BRL A, fu¨r durch Zulassungen oder fu¨r durch Pru¨fzeichen geregelte Bauprodukte erfolgen. Die berpru¨fung der tatsa¨chlichen Verwendungen erfolgt nach Anfragen aus der Praxis und hat zur Folge, dass die Listen leben, dass also jedes Jahr Produkte gestrichen und hinzugefu¨gt werden, und somit auch ja¨hrlich eine neue Ausgabe des Sonderheftes erfolgt.

Jedes Bauprodukt ist in der Liste durch eine laufende Nummer (Lfd. Nr.) festgelegt. Diese Nr. wird nur einmal vergeben, sie entfa¨llt als solche, wenn das Bauprodukt aus der Liste gestrichen wird. Zu jedem Bauprodukt der BRL A geho¨rt die technische Regel, nach der dieses Bauprodukt hergestellt wird. Diese Regel – meist eine DINNorm – wird in der Liste genannt. Sie muss im bereinstimmungszeichen („“) angegeben werden, denn mit „“ bescheinigt der Hersteller, dass er genau diese Norm eingehalten hat. Die Verwendung ist nicht Sache des Herstellers, die Verwendung fu¨r geregelte Bauprodukte erfolgt nach sog. Technischen Baubestimmungen, die in einer eigenen Liste – siehe Abschnitt 4 dieses Beitrags – bekanntgemacht werden. Meist reicht die technische Regel, die in der BRL A genannt wird, nicht aus, fu¨r die Verwendung im Bauwesen sind zusa¨tzliche Festlegungen erforderlich. Diese auf die Herstellung bezogenen Festlegungen – z. B. berwachungsregeln oder die Beschra¨nkung auf einen Teil der in der technischen Regel genannten Produkte – werden in Anlagen mitgeteilt, die fu¨r den Bereich Stahlbau hier vollsta¨ndig wiedergegeben werden. Bei den bereinstimmungsnachweisen unterscheidet man die Fa¨lle H, HP und Z. Kurz ausgedru¨ckt handelt es sich bei H und HP um reine Herstellererkla¨rungen, wobei HP jedoch eine Erstpru¨fung durch eine anerkannte Pru¨fstelle erfordert, wa¨hrend Z eine laufende Fremdu¨berwachung voraussetzt. (In der Sprache der Verwaltung: ein bereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle). Die nachfolgende Liste soll die Suche eines der etwa 90 Bauprodukte fu¨r den Stahlbau erleichtern. Sie entha¨lt alle wesentlichen Elemente der BRL A Abschnitte 4, 15 und 16, alphabetisch sortiert. Fu¨r fast alle diese Produkte gilt, dass bei wesentlicher Abweichung – wenn es sich also praktisch um ein ungeregeltes Bauprodukt handelt – eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich ist.

Bauregelliste A Teil 1

x

251

Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen

bereinstimmungsnachweis

Aluminiumtrapezprofile und Aluminiumwellprofile mit rechnerisch ermittelter Tragfa¨higkeit

4.7.10

18 807- 9

4.2, 4.44

Z

Ankerplatten fu¨r Hammerschrauben

4.8.53

24 539-2

HP

Augenschrauben

4.8.52

444, EN 22 340

4.37

Z

Band und Blech, kaltgewalztes

4.1.29

1623-2

4.2, 4.21

HP

Ba¨nder, Bleche und Platten aus Aluminiumlegierungen mit Dicken u¨ber 1,2 mm

4.7.3

EN 485-1

4.2, 4.25

HP

Bandstahl, warmgewalzter, Walzbreite < 600 mm*) (gro¨ßere Breiten s. Blech und Band)

4.1.21

EN 10 048

4.1, 4.2

HP

Baustu¨tzen, s.a. BRLA T. 2 lfd. Nr. 2.30

16.1

EN 1065

16.8

Z

Bauteile, vorgefertigt, aus Stahl und Stahlverbund

4.10.2

H 18 800 -1, -2, -3, - 4:1990 -11 und 18 800 -7:2002- 09 in Verbindung mit 18 800 -1/A1:1996- 02, der Anpassungsrichlinie Stahlbau (1998-10), der nderung und Erga¨nzung der Anpassungsrichtlinie Stahlbau (2001-12) Je nach Bauprodukt gilt: 4112:1983- 02, 4131:1991-11, 4132:1981- 02, V 4133:2007- 07 in Verbindung mit Anlage 4.53, 4178:2005- 04, V 11 535-1:1998- 02, 11 622- 4:1994 - 07, 18 801:1983- 09, 18 806-1:1984 - 03, Richtlinie fu¨r die Bemessung und Ausfu¨hrung von Stahlverbundtra¨gern (1981- 03) in Verbindung mit den erga¨nzenden Bestimmungen (1984 - 03 und 1991- 06), 18 808:1984 -10, 18 914:1985- 09, DASt-Richtlinie 016 (1988- 07) oder V EN V 1993-1-1:1993- 04 in Verbindung mit der DASt-Richtlinie 103 (1993-11) oder V EN V 1994 -1-1:1994 - 02 in Verbindung mit der DASt-Richtlinie 104 (1994 - 02)

*) Fu¨r das Bauprodukt gibt es eine technische Spezifikation nach dem Bauproduktengesetz (BauPG). Die Verwendung bereits in Verkehr gebrachter Bauprodukte bleibt unberu¨hrt.

252

1


Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Bauteile, du¨nnwandige kaltgeformte mit Korrosionsschutzsystem

4.9.19

Anlagen


DASt-Ri 016, 4.1, 4.2, 4.4, 4.7, Z EN ISO 12 944 -5 4.21 4102-1

Liegende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.1 einwandig, fu¨r die unterirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6608-1

Z

Liegende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.2 doppelwandig, fu¨r die unterirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6608-2

Z

6616

15.4

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.4 einwandig, fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6618-1

15.5, 15.11

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.5 doppelwandig, ohne Leckanzeigeflu¨ssigkeit fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6618-2

15.5

Z

15.6

6618-3

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.7 einwandig, fu¨r die unterirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6619-1

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.8 doppelwandig, fu¨r die unterirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6619-2

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.9 einwandig, mit weniger als 1000 Liter Volumen fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6623-1

Z

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.10 doppelwandig, mit weniger als 1000 Liter Volumen fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6623-2

Z

Liegende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.11 von 1000 bis 5000 Liter Volumen, einwandig, fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6624 -1

Z

Liegende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, einwandig und doppelwandig, fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

Stehende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, doppelwandig, mit Leckanzeigeflu¨ssigkeit fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

15.3


Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen


Liegende Beha¨lter (Tanks) aus Stahl, 15.12 von 1000 bis 5000 Liter Volumen, doppelwandig, fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten

6624 -2

Z

15.12 Beha¨lter mit ebenen Wa¨nden und Bo¨den (vorgefertigte Beha¨lter) fu¨r die oberirdische Lagerung wassergefa¨hrdender Flu¨ssigkeiten mit Flammpunkten > 55 hC

6625-1, -2

Z

Beha¨lter, zylindrische

15.30

4119

Beschichtungsstoffe (s.a. thermisch gespritzte ...)

4.9.1

EN ISO 12 944 -5

Blankstahl

4.1.13

EN 10 278, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Blech und Band, warmgewalztes, 4.1.46 Walzbreite ab 600 mm bis 2200 mm*) (kleinere Breiten s. Bandstahl)

EN 10 051, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Bolzen und Stifte zum Lichtbogenbolzenschweißen

4.8.17

EN ISO 13 918

4.29

HP

Breitflachstahl, warmgewalzter*)

4.1.20

59 200, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Bu¨gelschrauben

4.8.54

3570

4.37

Z

Domscha¨chte

15.33

6626

HP

Domschachtkragen

15.34

6627

HP

Drahtseile

4.1.37

3051- 4

Elektroden

4.8.27– 4.8.30, 4.8.59 – 4.8.61, 4.8.66, 4.8.67

EN EN EN EN EN EN EN EN

Feinkornbausta¨hle (s.a. Schmiedestu¨cke)

4.6.1*), 4.6.2

EN 10 113-1, -2, -3 EN 10 028-3

4.2, 4.7, 4.50

HP

Feinkornbausta¨hle, Hohlprofile

4.6.4, 4.6.5

18 807-7, EN 10 210 -1, EN 10 219-1

4.2, 4.41, 4.43

HP

feuerverzinkte Teile

4.9.15

EN ISO 1461

4.45

HP

4.1.19

EN 10 058, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Flachsta¨be,

warmgewalzte*)

15.9

253

Z HP

4.2

4.34, 4.35 440, ISO 2560, 756, EN 757, 758, 1599, 1600, 12 071, 12 073

HP Z


254

x

1


Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen


Fußplatten und Zentrierbolzen

16.13

EN 74 -3, EN 74 -3/ Berichtigung 1

16.2

H

Geru¨stbauteile

16.9

4421

16.2

H

4425

16.1, 16.2

HP

Geru¨stspindeln

16.3

Gewindebolzen siehe Bolzen

4.8.17

Gewindestangen

4.8.48

976-1

4.37

Z

Gewindeteile

4.10.5

18 800 -1, 18 800 -7

4.37, 4.49

Z

Gezogene Dra¨hte aus Aluminiumlegierungen

4.7.8

EN 1301-1

4.2, 4.26

HP

Gezogene Stangen und Rohre aus Aluminiumlegierungen

4.7.4

EN 754 -1

4.2, 4.8, 4.43

HP

Gussstu¨cke mit Kugelgraphit

16.5, 4.3.4

EN 1563

4.2, 16.2, 16.3, 4.47

HP

Halbrundniete

4.8.63

660

4.38

Z

Halbrundstahl und Flachhalbrundstahl, 4.1.18 warmgewalzter*)

1018, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Hammerschrauben (s.a. Ankerplatten) 4.8.49, 4.8.50, 4.8.51

186, 188, 261

4.37

Z

Hohlprofile, kaltgefertigte geschweißte 4.1.31

EN 10 219-2, 18 800 -7

4.2, 4.40, 4.43

HP

Hohlprofile, warmgefertigte

4.1.24

EN 10 210 -2, 18 800 -7

4.2, 4.40, 4.43

HP

I-Tra¨ger, warmgewalzt

4.1.1– 4.1.5

1025-1 bis 1025-5

4.1, 4.2, 4.43

HP

Kopfbolzen s. Bolzen

4.8.17

korrosionsbesta¨ndige Sta¨hle, 4.5.6, Erzeugnisse fu¨r Tankbauw. und Stahl- 4.5.7 schornsteine

HP

EN 10 088-2, -3 4.2, 4.6

Z

Kupplungen

16.4

EN 74 -1

16.2, 16.9

Z

nichtrostende Sta¨hle, Erzeugnisse fu¨r Tankbauwerke

4.5.1 4.5.3

EN 10 250 - 4, 17 441 SEW 400

4.2, 4.6, 4.20

Z

nichtrostende Sta¨hle, Rohre fu¨r Stahlschornsteine

4.5.4, 4.5.5

EN 10 296-2, EN 10 297-3

4.2, 4.6, 4.43, 4.51

Z

Niete aus Aluminium

4.8.16

660

4.38

Z

Niete aus Stahl

4.8.14, 4.8.15

124, 302

4.38

Z

Rammpfa¨hle

4.10.1

4026

H



255

Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen


Rohre fu¨r Flu¨ssigkeiten

15.27

TRbF 50, Anhang A

15.9, 15.10, 15.15

H

Rohre, warmgewalzte nahtlose fu¨r Tankbauw. und Stahlschornsteine

4.1.27

1629 (Tank)

4.2, 4.11, 4.43

HP

Rundsta¨be, warmgewalzte*)

4.1.17

EN 10 060, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Sand- und Kokillengussstu¨cke aus Aluminium-Gusslegierungen

4.7.2

EN 1706

4.2, 4.48

HP

Scheiben (rund) fu¨r Schraubenverbindungen

4.8.34*), 4.8.37, 4.8.43 bis 4.8.47, 4.8.68

6916, EN ISO 7089, EN ISO 7090, 126, 1441, EN 28 738, 34 820

H

Scheiben (vierkant und keilfo¨rmig)

4.8.12, 4.8.13, 4.8.35, 4.8.36

434, 435, 6917, 6918

H

Schmiedestu¨cke aus Stahl

4.2.1

EN 10 222- 4, EN 10 250 -2

4.2, 4.10

HP

Schrauben

4.8.2*), 4.8.4, 4.8.5, 4.8.6*), 4.8.7*), 4.8.38, 4.8.42

6914, 7968, 7969, 7990, 7999, EN ISO 4014, EN ISO 4017

4.37

Z

Schweißpulver

4.8.31

EN 760

4.34, 4.35

Z

Schweißzusa¨tze

4.8.40, 4.8.41

EN ISO 14 343, EN 12 070

4.34

Z

Schweißzusa¨tze fu¨r Aluminium und Aluminiumlegierungen

4.8.33

EN ISO 18 273

4.34, 4.36

Z

Sechskantmuttern

4.8.9, EN ISO 4034, 4.8.10*), 6915, 4.8.11 EN ISO 4032

4.37

Z

Sechskantschrauben, Garnituren*)

4.8.55– 4.8.58

4.37

Z

6914 – 6916, 7999, 34 820, EN ISO 4014, EN ISO 4017, EN ISO 4032 18 800 -7 EN ISO 10 684


256

1


Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen


Feuerverzinkte Garnituren aus hochfesten Sechskantschrauben mit großen Schlu¨sselweiten der Gro¨ßen M 39 bis M 64

4.8.71

DAStRichtlinie 021 18 800 -7, EN ISO 10 684

4.37

Z

Sechskantsta¨be, warmgewalzte*)

4.1.15

EN 10 061 EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Spannschlo¨sser1), Spannschlossmuttern, Anschweißenden

4.8.64, 4.8.65, 4.8.69, 4.8.70

1478, 1479, 1480, 34 828

Spundbohlen, kaltgeformte

4.1.45

EN 10 249-1

4.2, 4.43

HP

Spundbohlen, warmgewalzte

4.1.44

EN 10 248-1

4.2, 4.39, 4.43

HP

Stahlblech, warmgewalztes, ab 3 mm Dicke*)

4.1.22

EN 10 029, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

Stahlguss

4.3.1

EN 10 293

4.2, 4.23

HP

Stahltrapezprofile, s.a. BRL A T.2 lfd. Nr. 2.27

4.9.16, 4.9.18

18 807-1, 4.2, 4.4, 4.44, EN ISO 12 944 -5, 0.2.1 4102-1

Stahlwellprofile, s. Stahltrapezprofile

4.9.16, 4.9.18

Stranggepresste Pra¨zisionsprofile aus Legierungen EN AW- 6060 und EN AW- 6063

4.7.9

EN 12 020 -1, -2 4.2, 4.42

HP

Stranggepresste Stangen, Rohre und Profile aus Aluminiumlegierungen

4.7.5

EN 755-1

HP

Stu¨ckverzinken, s. feuerverzinkte Teile

4.9.15

Z

Stahlschornsteine, s. Flacherzeugnisse, korrosionsbesta¨ndige Sta¨hle, nichtrostende Sta¨hle, Rohre Z

Z

4.2, 4.26, 4.43

HP

Tankbauwerke, s. Flacherzeugnisse, korrosionsbesta¨ndige Sta¨hle, nichtrostende Sta¨hle, Rohre T-Stahl, warmgewalzter rundkantiger*)

4.1.9

EN 10 055, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

T-Stahl, warmgewalzter scharfkantiger*)

4.1.12

59 051, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Tempergussstu¨cke bei Traggeru¨sten

16.6

EN 1562

4.2, 16.2, 16.4

HP

thermisch gespritzte Schichten, Bauteile aus Stahl und Stahlguss

4.9.12

EN 22 063

4.45

HP

1)

Anm.: Die Zugbeanspruchbarkeit der Anschweißenden darf nicht ho¨her als diejenige der zugeho¨rigen Spannschlossmutter sein. *) Fu¨r das Bauprodukt gibt es eine technische Spezifikation nach dem Bauproduktengesetz (BauPG). Die Verwendung bereits in Verkehr gebrachter Bauprodukte bleibt unberu¨hrt.


x

257

Bauprodukt

Lfd. Nr. DIN-Nr.

Anlagen


Trag- und Arbeitsgeru¨ste (Stahlrohre)

16.2

EN 39

16.2

HP

Traggeru¨ste (Rohre)

16.7, 16.10

1626, 1629

4.2, 4.43, 16.2, 16.5, 16.6

HP

Traggeru¨ste, Stahlguss

16.11

EN 10 293

4.2, 16.2, 16.7

HP

U-Stahl, warmgewalzter*)

4.1.6.2, 4.1.6.3

1026 -1, -2, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Vergu¨tungssta¨hle

4.4.1

EN 10 083-1, -2, -3

4.2, 4.5

HP

Vierkantsta¨hle, warmgewalzte

4.1.14

EN 10 059, EN 10 025

4.1, 4.2

HP

vorgefertigte Bauteile aus Aluminium

4.10.3

4113-1, 4113-1/A1, 4113-2, V 4113-3, 4112, V 11535-1

H

Warm- oder kaltgewalztes Blech und 4.5.8 Band, warm- oder kaltgeformte Sta¨be, Walzdraht und Profile aus nichtrostenden, hitzebesta¨ndigen Sta¨hlen fu¨r die Verwendung bei Stahlschornsteinen

EN 10 095

4.2, 4.54

Z

wetterfeste Bausta¨hle*)

4.1.47

EN 10 155, 18 800 -7

4.2, 4.33

HP

Winkelstahl, blanker scharfkantiger

4.1.16

59 370, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Winkelstahl, warmgewalzter rundkantiger*)

4.1.7

EN 10 056-1, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Winkelstahl, warmgewalzter scharfkantiger

4.1.11

1022, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Wolfram-Schutzgasschweißen; Sta¨be, Dra¨hte und Schweißgut

4.8.62

EN 1668

4.34, 4.35

Z

Z-Stahl, warmgewalzter rundkantiger*)

4.1.10

1027, EN 10 025

4.1, 4.2, 4.43

HP

Zugglieder, hochfeste, s.a. BRL A Teil 2 lfd. Nr. 2.32

4.10.4

18 800 -1

Z


258

x

1


Zu den Anlagen Nur die in der vorstehenden Liste genannten Anlagen werden nachfolgend abgedruckt. Diese Anlagen schließen Lu¨cken im technischen Regelwerk.

7.2

Zusammenstellung der Anlagen zur Bauregelliste A Teil 1 Abschnitte 4 (Stahlbau), 15 (Beha¨lter, Rohre) und 16 (Geru¨ste)

Anlage 4.1

Anlage 4.4

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die den nachstehenden Stahlsorten zugeordneten Werkstoffnummern:

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten nach DIN EN 10 147:2000 - 07 mit den Werkstoffnummern 1.0244, 1.0250 und 1.0529 mit berzu¨gen aus Zink (+Z); Bauteile nach DASt-Richtlinie 016, ausgenommen Stahltrapez- und Stahlwellprofile, du¨rfen auch aus der Stahlsorte mit der Werkstoffnummer 1.0242+Z bestehen.

S 235 1.0037, 1.0036, 1.0038, 1.0117, 1.0120, 1.0121, 1.0118, 1.0119 S 275 1.0044, 1.0143, 1.0144, 1.0140, 1.0141, 1.0142 S 355 1.0045, 1.0553, 1.0570, 1.0596, 1.0551, 1.0554, 1.0593, 1.0594

1.0114, 1.0116, 1.0122, 1.0115, 1.0145, 1.0128, 1.0577, 1.0595, 1.0569, 1.0579,

Anlage 4.2

Als wesentliches Merkmal sind im -Zeichen die Werkstoffnummer oder der Kurzname anzugeben. Wird in Technischen Baubestimmungen eine Pru¨fbescheinigung nach DIN EN 10 204: 1995- 08 verlangt, ist diese Pru¨fbescheinigung dem Lieferschein als Anlage beizufu¨gen und mit dem -Zeichen zu versehen. Sie genu¨gt als Angabe der wesentlichen Merkmale nach der -Zeichen-Verordnung. Werden Metallbauprodukte u¨ber den Handel an den Verwender geliefert und die gelieferten Bauprodukte beim Ha¨ndler geteilt. so sind die Teile durch Umstempelung, Farbauftrag, Klebezettel oder Anha¨ngeschilder unverwechselbar zu kennzeichnen. Alle Teilungen sind zu dokumentieren. Bei Metallbauprodukten, die wiederholt verwendet werden, gilt dies entsprechend. Anlage 4.3

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten der Werkstoffnummern: 1.0345, 1.0425 und 1.0481. Die ho¨chstzula¨ssige Nennwanddicke betra¨gt 30 mm.

Bei der geforderten Band- und Blechverzinkung der Zinkauflage Z 275 nach DIN EN 10147:2000 - 07 darf neben dem Werkstoff Zink auch Zink-Aluminium (ZA) mit j 255 g/m2 nach DIN EN 10 214:1995- 04 und Aluminium-Zink (AZ) mit j 150 g/m2 nach DIN EN 10 215:1995- 04 als berzug verwendet werden. Anlage 4.5

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: Vergu¨tungssta¨hle – unlegierte Sta¨hle nach DIN EN 10 083-2:2006-10 Edelsta¨hle, normalgeglu¨ht (+N) 1.1181, 1.1180, 1.1191, 1.1201 Qualita¨tssta¨hle, normalgeglu¨ht (+N) 1.0501, 1.0503, 1.0601 Qualita¨tssta¨hle, vergu¨tet (+QT) 1.0501, 1.0503, 1.0601 Vergu¨tungssta¨hle – legierte Sta¨hle nach DIN EN 10 083-3:2007- 01 vergu¨tet (+QT) 1.7225, 1.7228, 1.8159 Anlage 4.6

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.4301, 1.4435, 1.4539, 1.4541, 1.4571.


259

Anlage 4.7

Anlage 4.25

Die technischen Regeln gelten nicht fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.8902, 1.8912, 1.8825, 1.8836.

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Aluminiumlegierungen nach DIN 4113-1/A1:2002- 09, Tabelle 1, Spalten 1a bis 2c unter Beachtung der Werkstoffzusta¨nde.

Anlage 4.8

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Aluminiumlegierungen nach DIN 4113-1/A1:2002- 09, Tabelle 1, Spalten 1a bis 1d und 3a bis 3c unter Beachtung der Werkstoffzusta¨nde.

Anlage 4.26

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Aluminiumlegierungen nach DIN 4113-1/A1:2002- 09, Tabelle 1, Spalten 1a bis 1d und 4a bis 4c unter Beachtung der Werkstoffzusta¨nde.

Anlage 4.10

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Stahlsorten nach DIN EN 10 250:1999-12 mit den Werkstoffnummern: 1.0038, 1.0116, 1.0570 und nach DIN EN 10 222- 4:2001-12 mit den Werkstoffnummern 1.0565 und 1.0571. Anlage 4.11

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0254, 1.0256, 1.0421. Anlage 4.20

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorte mit der Werkstoffnummer: 1.4561.

Anlage 4.29

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r schweißgeeignete Stahlsorten nach DIN EN 20 898-1: 1992- 04 der Festigkeitsklasse 4.8. Im Fall der Kopfbolzen nur fu¨r die Stahlsorte S 235 J2 G3+C 450 (Rm j 450 N/mm2) mit den Werkstoffnummern 1.0116 oder 1.0118 nach DIN EN 10 025:1994 - 03.

Anm. der Redaktion: Eine Einschra¨nkung der Anwendung von Tabelle 4 in DIN 18 800 -1 ist damit nicht verbunden. Bolzen und Gewindeteile aus Rundstahl der Tabelle 1 sind Bauprodukte nach lfd. Nr. 4.1.17 bzw. 4.10.5 und bedu¨rfen daher hier keiner besonderen Nennung.

Anlage 4.21

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0036 G, 1.0037 G, 1.0116 G, 1.0144 G, 1.0570 G. Anlage 4.23

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0420, 1.0446, 1.6220 (ehemals 1.1120), 1.1131.

Anlage 4.33

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.8961, 1.8963, 1.8965, 1.8966, 1.8967. Die kleinste Nenndicke der Erzeugnisse betra¨gt 5 mm, die gro¨ßte Nenndicke betra¨gt 100 mm.

260

1


Anlage 4.34

Pru¨fungsumfang fu¨r die Endproduktpru¨fung im Rahmen der werkseigenen Produktionskkontrolle Schweißzusa¨tze

Pru¨fung des Produkts1)

Pru¨fung des Schweißgutes1)

Chem. Sieb- AbschweißChem. Zusammen- analyse2) kontrolle Zusammensetzung2) setzung2)

Stabund Fu¨lldrahtelektr.

DIN EN ISO 2560 DIN EN 758

je Fertigungseinheit

Kerbschlagprobensa¨tze2, 3)

RT4) > RT

RT < RT5)

–

4

8

–

–

–

–

–

–

49)

5

DIN EN 1599 DIN EN 12 070 DIN EN 12 071

4

46)

–

4

4

–

DIN 1736

10

–

–

–

4

–

DIN EN 757

10

56)

–

10

–

–

48)

–

–

48)

–

–

Schweißpulver nach DIN EN 7607) Draht- und Bandelektroden zum Unterpulverschweißen Drahtelektroden zum Schutzgasschweißen

6

je Fertigungseinheit10)

10

10

. /.

Schweißsta¨be 1)

IKBesta¨ndigkeit2)

4

DIN EN 12 072 DIN EN 1600 DIN EN 12 073

10

Zugproben

Warmrissbesta¨ndigkeit2)

Werden weniger als 20 Fertigungseinheiten hergestellt, so wird die chemische Zusammensetzung jeder 2. Fertigungseinheit und die Ha¨lfte der Zug- und Kerbschlagproben untersucht. 2) In 2 Jahren. 3) Ein Probensatz besteht aus 3 Proben. 4) Die Proben sind reinem Schweißgut (4 mm Durchmesser und anteilma ¨ ßig zur Fertigung der gro¨ßte Durchmesser) zu entnehmen. Pru¨fstu¨ckform nach DIN EN 1597-1. Soweit fu¨r das Schweißgut zula¨ssig, Pru¨fung im Schweißzustand. Wenn grundsa¨tzlich eine Wa¨rmebehandlung erforderlich ist, Pru¨fung im weichsten Zustand (z. B. vergu¨tet). 5) Tiefste Temperatur. Nur wenn fu ¨r den kaltza¨hen Anwendungsbereich eignungsgepru¨ft. Die Pru¨fungen bei RT entfallen. 6) Soweit im Anwendungsbereich Temperaturen oberhalb 350 hC bescheinigt werden. Schweißzusa¨tze mit dem Kennzeichen „Mo“ nach DIN EN 1599 und DIN EN 12 071 werden wie Schweißzusa¨tze nach DIN EN ISO 2560 gepru¨ft. 7) Es ist die chemische Zusammensetzung des Pulvers zu ermittlen. In besonderen begru ¨ndeten Fa¨llen, die mit der Pru¨fstelle abzustimmen sind das Schweißgut zu pru¨fen. 8) Die Proben sind aus 4 reinen Schweißgu ¨ tern zu entnehmen, die mit einem dem Pulver zugeordneten Draht von 4 mm Durchmesser herzustellen sind. Pru¨fstu¨ckform nach DIN EN 1597-1. 9) Nur fu ¨ r die in der technischen Regel als vollaustenitisch oder weitgehend vollaustenitisch gekennzeichneten Legierungen. 10) Nachweis am Walzdraht im Rahmen der Eingangskontrolle ist zula ¨ ssig. Bei verkupferten Drahtelektroden kann der Nachweis des zula¨ssigen Cu-Anteils u¨ber andere Methoden erfolgen (z. B. durch regelma¨ßige Kontrolle des Verkupferungsprozesses).


261

Anlage 4.35

Im bereinstimmungszertifikat sind folgende Werkstoffe, abha¨ngig von den bescheinigten Werkstoffen, als miterfasst anzusehen: Gruppen-Nr. 1

Bescheinigte Werkstoffe S 355 J2 G3 (DIN EN 10 025)

Miterfasste Werkstoffe S 235 JR bis S 355 J2 G3 (DIN EN 10 025) S 275 N, M bis S 355 N, M (DIN EN 10 113) GS 45, GS 52 (DIN 1681) BSt 420 S, BSt 500 S, BSt 500 M (DIN 488)

Anlage 4.36

Im bereinstimmungszertifikat sind folgende Werkstoffe, abha¨ngig von den bescheinigten Werkstoffen, als miterfasst anzusehen: Gruppen-Nr.

Schweißzusatz nach DIN 1732

Bescheinigte Werkstoffe

Miterfasste Werkstoffe

SG-AlMg5 bzw. SG-AlMg5Zr oder SG-AlMg4,5Mn bzw. SG-AlMg4,5MnZr

AlZn4,5Mg1 AlMg4,5Mn

AlMgSi0,5 – AlMgSi1, AlMg1,8, AlMg3, AlMg2Mn0,8, AlMg2,7, AlMg5, AlMg4,5Mn, AlZn4,5Mg1, AlMn1Mg1, AlCuMg1, AlZnMgCu0,5, DIN 1712

2

SG-AlMg3

AlMg3

AlMg2Mn0,8 DIN 1712 EN AW-AlMg3 DIN EN 573

3a

SG-AlSi5

AlMgSi1 AlSi – Gusslegierungen

AlMgSi0,5 – AlMgSi1 DIN 1712 EN AW-AlMg, EN AW-AlSiMg, EN AW-AlSi1MgMn, DIN EN 573

1

EN EN EN EN EN EN

AW-AlMg1, EN AW-AlSiMg, AW-AlSi1MgMn, AW-AlMg3, EN AW-AlMg2,5, AW-AlMg2Mn0,8, EN AW-AlMg5, AW-AlMg4,5Mn0,7, AW-AlZn4,5Mg1 DIN EN 573

3b

AlSi – und AlSiMg – Gusslegierungen nach DIN 1725-2

3c

Gruppe 3b n Kombination mit Gruppe 1

262

1


Anlage 4.37

Pru¨fungsumfang und -art bei Schrauben und Muttern im Rahmen der Fremdu¨berwachung Zeitpunkt

Pru¨fungsart

Pru¨fungsumfang

Erstpru¨fung

verscha¨rfte Pru¨fung

u¨bliche und besondere Eigenschaften

Fremdu¨berwachung im 1. Jahr

normale Pru¨fung

u¨bliche Eigenschaften

Fremdu¨berwachung ab 2. Jahr

reduzierte Pru¨fung


Im Rahmen der Fremdu¨berwachung werden im Abstand von 6 Monaten Proben so entnommen, dass wechselweise alle Produktarten gepru¨ft werden.

bliche Eigenschaften Merkmal

gepru¨ftes Produkt

Charakter des Pru¨fumfanges reduziert L

P

Pr

normal L

P

Pr

verscha¨rft L

P

Pr

Maße

alle Produkte

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Schra¨gzugversuch oder Zugversuch an der Ganzschraube

Schrauben 8.8 und 10.9

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Zugversuch an der abgedrehten Probe


1q3q1

2q3q1

4q3q1

Pru¨fkraftversuch

alle Schrauben

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Anziehversuch

Garnituren 8.8 und 10.9

1q6q1

2 q 12 q 1

4 q 12 q 1

Ha¨rte HV 30

alle Produkte

1q1q3

2q2q3

4q2q3

Ha¨rte HV 0,3


1q1q3

2q2q3

4q2q3

Schliff (Randzustand)

Schrauben 10.9

1q1q3

2q2q3

4q2q3

Schichtdicke

alle Produkte

1q1q3

2q2q3

4q2q3

Besondere Eigenschaften Merkmal

gepru¨ftes Produkt

Charakter des Pru¨fumfanges verscha¨rft L

P

Pr

Chemische Zusammensetzung

Schrauben und Muttern

2q

2q

1

Anlassversuch


4q

3q

1

Kerbschlagarbeit

Schrauben

4q

3q

1

Rissanzeige

Schrauben und Muttern

11) q S4 q

100 q 20 q

1 1

L w Los P w Probe Pr w Pru¨fung 1) Pru ¨ fungsumfang bei einem beanstandeten Los bzw. beim Auftreten von Ma¨ngeln


263

Anlage 4.38

Pru¨fungsumfang und -art bei Nieten im Rahmen der Fremdu¨berwachung Zeitpunkt

Pru¨fungsart

Pru¨fungsumfang

Erstpru¨fung

verscha¨rfte Pru¨fung

u¨bliche und besondere Eigenschaften

Fremdu¨berwachung im 1. Jahr

normale Pru¨fung


Fremdu¨berwachung ab 2. Jahr

reduzierte Pru¨fung


Im Rahmen der Fremdu¨berwachung werden im Abstand von 6 Monaten Proben so entnommen, dass wechselweise alle Produktarten gepru¨ft werden.

bliche Eigenschaften Merkmal

gepru¨ftes Produkt

Charakter des Pru¨fumfanges reduziert L

P

normal

Pr

L

P

verscha¨rft

Pr

L

P

Pr

Maße

alle

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Scherversuch

alle

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Ha¨rtepru¨fung

alle

1q3q3

2q3q3

4q3q1

Kopfschlagza¨higkeit

alle

1q3q1

2q3q1

4q3q1

Besondere Eigenschaften Merkmal

Charakter des Pru¨fumfanges verscha¨rft L

P

Pr

Schichtdicke

1

q

3

q

3

Zugversuch

1

q

3

q

1

Kerbschlagarbeit

1

q

3

q

1

L w Los P w Probe Pr w Pru¨fung

Anlage 4.39

Anlage 4.42

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0021, 1.0023 und 1.0083. Diese sind den Stahlsorten S 235, S 275 und S 355 zuzuordnen.

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Aluminiumlegierungen nach DIN EN 573-3: 2003-10 und DIN EN 573- 4:2004 - 05 mit den numerischen Bezeichnungen EN AW- 6060 T6/T66 und EN AW- 6063 T6/T66.

Anlage 4.40

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0039, 1.0149, 1.0138, 1.0547, 1.0576. Anlage 4.41

Die technischen Regeln gelten nicht fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.8847 und 1.8848.

Anlage 4.43

Der Verwendbarkeitsnachweis nach Spalte 5 ist nur erforderlich bei wesentlichen Abweichungen von den technischen Lieferbedingungen der jeweiligen Stahlsorte. Bei planma¨ßigen Abweichungen von den Nennmaßen der Stahlprofile ist im -Zeichen als technische Regel die Profilnorm mit dem Zusatz „Sonderprofil“

264

1


anzugeben. Die in den Profilnormen angegebenen Grenzabmaße und Formtoleranzen bleiben hiervon unberu¨hrt. Die Einhaltung der Grenzabmaße und Formtoleranzen ist in die werkseigene Produktionskontrolle einzubeziehen. Anlage 4.44

Anlage 4.50

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorten mit den Werkstoffnummern: 1.0487, 1.0488, 1.1104, 1.0562, 1.0565, 1.0566 und 1.1106. Anlage 4.51

Bei Wellprofilen entspricht die Wellenho¨he der Profilho¨he h und die Wellenla¨nge der Rippenbreite bR nach DIN 18 807-1, Bilder 3 und 4, bzw. Anhang A von DIN 18 807- 9, siehe Folgendes Bild. bR h

Wenn Vorprodukte (Blech, Band) mit dem bereinstimmungsnachweis Z verwendet werden, ist fu¨r das Bauprodukt der bereinstimmungsnachweis HP ausreichend. In diesem Fall ist beim -Zeichen fu¨r das Bauprodukt auf das -Zeichen des Vorproduktes hinzuweisen. Anlage 4.54

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r die Stahlsorte mit der Werkstoffnummer: 1.4878. Anlage 4.45

Stahlbauteile und Gussbauteile mu¨ssen den zugeho¨rigen lfd. Nrn. der BRLA Teil 1 entsprechen. Anlage 4.47

Die technischen Regelwerke gelten nur fu¨r die Gusswerkstoffe mit den Werkstoffnummern: EN-JS 1020, 1024, 1025, 1030. Anlage 4.48

Die technischen Regeln gelten nur fu¨r Gießverfahren und Legierungen entsprechend DIN 4113-1/A1:2002- 09, Tabelle 3. Anlage 4.49

Der bereinstimmungsnachweis Z gilt auch fu¨r Bauprodukte, die nicht in Serie hergestellt werden. Davon du¨rfen Bauprodukte ausgenommen werden, bei denen folgende Bedingungen erfu¨llt sind: x Schraubenwerkstoff des Gewindebauteils: J 5.6 x Baustahlsorte des Gewindebauteils: J S 355 x Reduzierung der rechnerischen Tragfa ¨ higkeit der Schraubverbindung auf 85% Fu¨r solche Bauprodukte genu¨gt der bereinstimmungsnachweis H, wobei beim -Zeichen Folgendes anzugeben ist: „Verwendung nur in Kostruktionen, bei denen die rechnerische Tragfa¨higkeit der Schraubverbindung um 15% abgemindert wird.“

Anlage 15.4

In der technischen Regel nicht enthaltene Abmessungen sind in Verbindung mit den ADMerkbla¨ttern B1:1986- 06 (Zylinder- und Kugelschalen unter innerem berdruck), B3:1990 -10 (Gewo¨lbte Bo¨den unter innerem berdruck), B6:1995- 01 (Zylinderschalen unter aüßerem berdruck), B8:1998- 02 (Flansche), B9:1995- 07 (Ausschnitte in Zylindern, Kegeln und Schalen), S3/2:2001- 09 (Nachweise fu¨r liegende Beha¨lter auf Sa¨tteln) festzulegen. Anlage 15.5

In der technischen Regel nicht enthaltene Abmessungen sind in Verbindung mit den ADMerkbla¨ttern B1:1986- 06 (Zylinder- und Kugelschalen unter innerem berdruck), B3:1990 -10 (Gewo¨lbte Bo¨den unter innerem berdruck), B6:1995- 01 (Zylinderschalen unter aüßerem berdruck), B8:1998- 02 (Flansche), B9:1995- 07 (Ausschnitte in Zylindern, Kegeln und Schalen), S3/3:2001- 09 (Beha¨lter mit gewo¨lbten Bo¨den auf Fu¨ßen) festzulegen.

x


265

Anlage 15.9

Anlage 16.3

Zula¨ssige Lagerflu¨ssigkeiten ergeben sich aus DIN 6601:1991-10. Der Hersteller muss nicht u¨ber den Großen Eignungsnachweis fu¨r Schweißarbeiten nach DIN 18 800 -7 verfu¨gen, wenn er die Anerkennung nach den AD-Merkbla¨ttern der Reihe HP hat.

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Gusswerkstoffe mit den Werkstoffnummern: EN-JS 1015, EN-JS 1030.

Anlage 15.10

Der Nachweis der bereinstimmung mit dieser technischen Regel entfa¨llt, wenn Rohre oder Schlaüche sowie zugeho¨rige Formstu¨cke, Dichtmittel und Armaturen die Anforderungen der Druckgera¨te-Richtlinie (DGRL) erfu¨llen und deshalb das CE-Zeichen tragen. Anlage 15.11

In der technischen Regel nicht enthaltene Abmessungen sind in Verbindung mit den ADMerkbla¨ttern S3/1:2001- 09 (Beha¨lter auf Standzarge) in Verbindung mit DIN 28 082-1: 1994 - 07, DIN 28 082-2: 1996- 06 (Standzargen fu¨r Apparate) und S3/4:2001- 09 (Beha¨lter mit Tragpratzen) festzulegen. Anlage 15.15

Zu TRbF 50 (2002- 06), Anhang A Nr. 3.21 (5) von Anhang A entfa¨llt. Anlage 16.1

Zu DIN 4425: 1990 -11 Die Versuche fu¨r die Gewindeverbindung Stellmutter-Rohrspindel nach Abschnitt 7.2 du¨rfen nur von den Pru¨fstellen durchgefu¨hrt werden, die auch fu¨r die Durchfu¨hrung der Erstpru¨fung anerkannt sind. Anlage 16.2

Bei Geru¨stbauteilen sind das -Zeichen und zusa¨tzlich als wesentliches Merkmal die letzten beiden Ziffern des Jahres der Herstellung dauerhaft auf dem Geru¨stbauteil anzubringen. Sofern in den technischen Regeln fu¨r diese Geru¨stbauteile eine Kennzeichnung gefordert wird, die zusa¨tzliche Merkmale entha¨lt, so sind diese außerdem zu beru¨cksichtigen.

Anlage 16.4

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Gusswerkstoffe mit den Werkstoffnummern: EN-JM 1010, EN-JM 1020, EN-JM 1030, EN-JM 1050. Anlage 16.5

Die technischen Regeln gelten fu¨r Rohre aus Sta¨hlen mit der Werkstoffnummer: 1.0254. Anlage 16.6

Die technischen Regeln gelten fu¨r Rohre aus Sta¨hlen mit den Werkstoffnummern: 1.0254, 1.0421. Anlage 16.7

Die technischen Regeln gelten fu¨r die Gusswerkstoffe mit den Werkstoffnummern: 1.0420, 1.0446. Anlage 16.8

Fu¨r den bereinstimmungsnachweis Z gelten die Regelungen des Anhangs E der Norm fu¨r berwachungsstufe M. Abweichend von Tabelle E.1 sind die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe und Komponenten durch Werkspru¨fzeugnis 2.3 und die Eigenschaften der Rohre mit erho¨hter Streckgrenze durch Abnahmepru¨fzeugnis 3.1B nach DIN EN 10 204 zu belegen. Der rechnerische Nachweis der Tragfa¨higkeit von Baustu¨tzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung ist im Rahmen des Zertifizierungsverfahrens zu pru¨fen. Die Pru¨fung kann durch die Zertifizierungsstelle selbst oder durch eine von ihr eingeschaltete dritte Stelle vorgenommen werden. Anlage 16.9

Fu¨r den bereinstimmungsnachweis Z gelten die Regelungen des Anhangs B der Norm fu¨r die berwachungsstufe M.

x

266

7.3

1


Stahlsorten fu¨r den bauaufsichtlich geregelten Bereich

Zuordnung zur BRL A Abschnitte 4 und 16

Vorbemerkung In der im Oktober 2000 erschienenen Vornorm DIN V 18 800 Teil 7 fand sich in Anhang B eine Tabelle mit gleicher berschrift. Diese Tabelle entha¨lt zum einen Fehler, die erst nach Drucklegung der Vornorm festgestellt wurden, zum anderen fehlt dort die Zuordnung zur BRL A. Die endgu¨ltige Normenfassung DIN 18 800 -7: 2002- 09, abgedruckt im Stahlbau-Kalender 2003, entha¨lt keine solche Tabelle. Generell gilt, dass nur solche Werkstoffe ohne allgemeine bauaufsichtliche Zulassung bzw. Zustimmung im Einzelfall verwendet werden du¨rfen, die in den bauaufsichtlich eingefu¨hrten Regelwerken genannt sind. Diese Regelwerke sind in der Liste der technischen Baubestimmungen – damit werden die fru¨her u¨blichen Einfu¨hrungserlasse ersetzt – zusammengestellt, siehe auch Vorbemerkungen zu Abschnitt 4 und zu DIN 18 800 -1:2008-11 Element 401. Die Verwendung der Bauprodukte ist an den Geltungsbereich der jeweiligen Fachnorm gebunden. Das bedeutet zum Beispiel, dass

nichtrostender Stahl zwar schon seit langem fu¨r Tankbauwerke nach DIN 4119 verwendet werden darf, eine Verwendung im Allgemeinen Hochbau jedoch mangels normativer Regelung („ungeregelt“) nach einer entsprechenden allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung zu erfolgen hat. Welche Bauprodukte fu¨r welchen Verwendungsbereich zula¨ssig sind, ist aus der derzeitigen Darstellung der BRL A nicht direkt erkennbar. Die nachfolgende Liste hilft dem ab fu¨r den Bereich Stahlbau, speziell Bauprodukte aus Stahl und Eisen (ohne Bereich DIN 18 807 und DASt-Ri. 016 bzw. BRL A 4.9.16– 4.9.19). Nach den Bestimmungen der BRL A sind u¨brigens Zulassungen nur bei wesentlichen Abweichungen von den genannten Regeln erforderlich. Die Entscheidung daru¨ber, was wesentlich ist, fa¨llt zuna¨chst der Verwender. Er tra¨gt die Verantwortung dafu¨r, dass seine Entscheidung begru¨ndet und richtig ist. Werden Zweifel erhoben, ist die baugenehmigende Instanz einzuschalten.

Stahlart/Stoffnorm

Stahlsorte

Werkst.-Nr.

Anlage BRL A

lfd. Nr. BRL A

Unlegierte Bausta¨hle DIN EN 10025

S235, S275, S355

s. Anl. 4.1

4.1

4.1.1 bis Stahlbau allgemein 4.1.22, (DIN 18 800 Teil 1, Element 401) 4.1.46

Warmgefertigte Hohlprofile DIN EN 10 210 -2 bzw. kaltgefertigte geschweißte Hohlprofile DIN EN 10 219-2 aus unlegierten Bausta¨hlen

S235JRH S275JOH S275J2H S355JOH S355J2H

1.0039 1.0149 1.0138 1.0547 1.0576

4.40

4.1.24

Warmfeste Sta¨hle DIN EN 10 028-2

P235GH P265GH P295GH

1.0345 1.0425 1.0481

4.3

4.1.43

Tankbauwerke (DIN 4119)

Geschweißte Rohre DIN 1626

St37.0

1.0254

16.5

16.7

Traggeru¨ste (DIN 4421)

Nahtlose Rohre DIN 1629

St37.0 St44.0 St52.0

1.0254 1.0256 1.0421

4.11 16.6

4.1.27 16.10

Tankbauwerke und (nur 1.0254 und 1.0421) Traggeru¨ste

4.1.31

Anwendungsbereich

Antennentragwerke (DIN 4131) und Stahlschornsteine (DIN 4133) Stahlbau allgemein

Stahlsorten

267

Stahlart/Stoffnorm

Stahlsorte

Werkst.-Nr.

Anlage BRLA

lfd. Nr. BRLA

Anwendungsbereich

Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 028-3 (Druckbeha¨lterst.)

P275NH P275NL1 P275NL2 P355N P355NH P355NL1 P355NL2

1.0487 1.0488 1.1104 1.0562 1.0565 1.0566 1.1106

4.50

4.6.2

Stahlbau allgemein

Schmiedestu¨cke aus P355NH Stahl DIN EN 10222- 4 P355QH1

1.0565 1.0571

4.10

4.2.1

Stahlbau allgemein

Schmiedestu¨cke aus S235JRG2 Stahl DIN EN 10250 -2 S235J2G3 S355J2G3

1.0038 1.0116 1.0570

4.10

4.2.1

Stahlbau allgemein

Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 113

S275N/NL/M/ML S355N/NL/M/ML S460N/NL/M/ML

4.7

4.6.1

Stahlbau allgemein

Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 210 -1 (warmgef. Hohlprof.)

S275NH/NLH S355NH/NLH S460NH/NLH

4.41

4.6.4

Stahlbau allgemein

Feinkornbausta¨hle DIN EN 10 219-1 (kaltgef. Hohlprofile)

S275NH/NLH/MH/ MLH S355NH/NLH/MH/ MLH S460NH/NLH/MH/ MLH

4.41

4.6.5

Stahlbau allgemein

Wetterfeste Sta¨hle DIN EN 10 155

S235J2W S355J2G1W S355J2G2W S355K2G1W S355K2G2W

1.8961 1.8963 1.8965 1.8966 1.8967

4.33

4.1.47

Stahlbau allgemein mit DASt-Ri. 007

S240GP Sta¨hle fu¨r warmgewalzte Spundbohlen S270GP S355GP DIN EN 10 248-1

1.0021 1.0023 1.0083

4.39

4.1.44

Verwendung im Grundbau

S235JRC Sta¨hle fu¨r kaltgeformte Spundbohlen S275JRC S355JOC DIN EN 10 249-1

1.0120 1.0128 1.0554

–

4.1.45

Verwendung im Grundbau

Stahlguss DIN EN 10 293

GS-38 GS- 45 GS-52

4.23 1.0420 16.7 1.0446 1.6220 (ehem. 1.1120) 1.1131

4.3.1 16.11

Traggeru¨ste (nur 1.0420 und 1.0446), Stahlbau allgemein

Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 1563

EN-GJS- 400 -15 EN-GJS- 400 -18 EN-GJS- 400 -18-LT EN-GJS- 400 -18-RT

EN-JS1030 EN-JS1020 EN-JS1025 EN-JS1024

4.47

4.3.4

Stahlbau allgemein (DIN 18 800)

Gusseisen mit Kugelgraphit DIN EN 1563

EN-GJS-350 -22-LT EN-GJS- 400 -15

EN-JS1015 EN-JS1030

16.3

16.5

Traggeru¨ste

268

x

1


Stahlart/Stoffnorm

Stahlsorte

Werkst.-Nr.

Anlage BRLA

lfd. Nr. BRLA

Anwendungsbereich

Vergu¨tungssta¨hle DIN EN 10 083-2

C35+N C45+N

1.0501+N 1.0503+N

4.5

4.4.1

Stahlbau allgemein


C35+QT C45+QT C60+QT

1.0501+QT 1.0503+QT 1.0601+QT

4.5

4.4.1

Verbindungsmittel bei Traggeru¨sten


C35E+N C35R+N C45E+N C45R+N

1.1181+N 1.1180+N 1.1191+N 1.1201+N

4.5

4.4.1

Stahlbau allgemein


42CrMo4+QT 50CrMo4+QT 51CrV4+QT

1.7225+QT 1.7228+QT 1.8159+QT

4.5

4.4.1

Verbindungsmittel bei Traggeru¨sten

Nichtrostende Sta¨hle, korrosionsbesta¨nde Sta¨hle DIN EN 10 250 - 4, DIN 17 441 und DIN EN 10 088-2, -3

X5CrNi18-10 X6CrNiTi18-10 X6CrNiMoTi17-12-2 X2CrNiMo18-14 -3 X1NiCrMoCu25-20 -5

1.4301 1.4541 1.4571 1.4435 1.4539

4.6

4.5.1 4.5.2 4.5.6 4.5.7

Tankbauwerke und Stahlschornsteine

Nichtrostender Stahl SEW 400

X6CrNiMoTi18-13-2

1.4561

4.20

4.5.3

Stahlschornsteine

Hitzebesta¨ndige Sta¨hle X8CrNiTi18-10 und Nickellegierungen DIN EN 10 095

1.4878

4.2 4.54

4.5.8

Stahlschornsteine

Temperguss DIN EN 1562

EN-GJMW-350 - 4 EN-GJMW-360 -12 EN-GJMW- 400 -5 EN-GJMW-550 - 4

EN-JM 1010 EN-JM 1020 EN-JM-1030 EN-JM-1050

16.4

16.6

Traggeru¨ste

Kaltgewalztes Band und Blech DIN 1623-2

USt37-2G St37-2G St37-3G St44 -3G St52-3G

1.0036G 1.0037G 1.0116G 1.0144G 1.0570G

4.21

4.1.29

Du¨nnwandige Beha¨lter (DIN 18 914)

.

7.4 x

Auszug aus der Bauregelliste A Teil 2 Ausgabe 2008-2

Die Bauregelliste A Teil 2 entha¨lt nicht geregelte Bauprodukte, – deren Verwendung nicht der Erfu¨llung erheblicher Anforderungen an die Sicherheit baulicher Anlagen dient und fu¨r die es keine allgemein anerkannten Regeln der Technik gibt (Ziffer 1) oder – fu¨r die es Technische Baubestimmungen oder allgemein anerkannte Regeln der Technik

nicht oder nicht fu¨r alle Anforderungen gibt und die hinsichtlich dieser Anforderungen nach allgemein anerkannten Pru¨fverfahren beurteilt werden ko¨nnen (Ziffer 2). Sie bedu¨rfen anstelle einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung nur eines allgemeinen bauaufsichtlichen Pru¨fzeugnisses. Der bereinstimmungsnachweis bezieht sich auf die bereinstimmung mit dem allgemeinen bauaufsichtlichen Pru¨fzeugnis.


269

Metallene Teile zu Ziffer 2

Lfd. Nr. Bauprodukt

Verwend- Anerkanntes Pru¨fverfahren nach barkeitsnachweis


1

2

3

4

5

2.17

Niet- und schraubenartige Verbindungen und niet- und schraubenartige Befestigungen fu¨r geregelte Außenwandbekleidungen

P

DIN 18 516-1:1999-12

HP

2.18

Unterkonstruktionen und Abha¨nger aus Metall fu¨r abgeha¨ngte Decken*)

P

DIN 18 168-2:1984 -12

H

2.27

Stahltrapezprofile, Stahlkassettenprofile und Stahlwellprofile, deren Tragfa¨higkeit mit Hilfe von Versuchen ermittelt wird

P

DIN 18 807-2:1987- 06 und A1-Ausgabe Mai 2001 Zusa¨tzlich gilt: Anlagen 4.2, 4.4 und 4.44 der Bauregelliste A Teil 1 und Anlagen 3 und 4

Z

2.28

Aluminiumtrapezprofile und Aluminiumwellprofile, deren Tragfa¨higkeit mit Hilfe von Versuchen ermittelt wird

P

DIN 18 807-7:1995- 09 Zusa¨tzlich gilt: Anlagen 4.2 und 4.44 der Bauregelliste A Teil 1 und Anlagen 5 und 6

Z

2.30

Baustu¨tzen aus Stahl mit Ausziehvorrichtung, deren Tragfa¨higkeit mit Hilfe von Versuchen ermittelt wird

P

DIN EN 1065:1998-12

Z

2.32

Hochfeste Zugglieder, deren Tragfa¨higkeit mit Hilfe von Versuchen ermittelt wird

P

DIN 18 800 -1:1990 -11 Zusa¨tzlich gilt: Anlage 7

Z

2.33

Tu¨ren und Tore als Rauchschutz- P abschlu¨sse

DIN 18 095-1:1988-10 DIN 18 095-3:1999- 06

H

x

2.46

P Nahtlose kreisfo¨rmige Rohre aus unlegiertem Stahl nach EN 10 216-1 fu¨r Verwendung bei Stahlschornsteinen

DIN EN 10 045-1:1991- 04

HP

x

2.47

Geschweißte kreisfo¨rmige Rohre P aus unlegiertem Stahl nach EN 10 217-1 fu¨r Verwendung bei Stahlschornsteinen

DIN EN 10 045-1:1991- 04

HP


270

1


Anlagen zur Bauregelliste A Teil 2 Anlage 3

Der bereinstimmungsnachweis ist in DIN 18 807-1:1987- 06 geregelt. Anlage 4

Vor Erteilung des allgemeinen bauaufsichtlichen Pru¨fzeugnisses muss die Versuchsauswertung entsprechend den „Grundsa¨tzen fu¨r den Nachweis der Standsicherheit von Stahltrapezprofilen“ (Fassung September 1989) von einem Pru¨famt fu¨r Baustatik gepru¨ft worden sein. Die Besta¨tigung dieser Pru¨fung muss im Allgemeinen bauaufsichlichen Pru¨fzeugnis enthalten sein. Anlage 5

Der bereinstimmungsnachweis ist in DIN 18 807- 9:1998- 06 geregelt. Anlage 6

Vor Erteilung des allgemeinen bauaufsichtlichen Pru¨fzeugnisses muss die Versuchsauswertung von einem Pru¨famt fu¨r Baustatik gepru¨ft worden sein. Die Besta¨tigung dieser Pru¨fung muss im Allgemeinen bauaufsichtlichen Pru¨fzeugnis enthalten sein. Anlage 7

Fu¨r die versuchstechnische Ermittlung der Grenzzugkraft, der Dehnsteifigkeit, der Grenz-

querpressung und der Grenzgleitkraft gelten die Festlegungen in den Elementen 426, 427, 429, 527, 901, 904, 906, 910 und 913 von DIN 18 800 -1:1990 -11. Abweichend von diesen Festlegungen gilt jedoch: 1. Versuchsanzahl, Auswahl der Probestu¨cke und Versuchsauswertung erfolgen nach Vorgabe der anerkannten Pru¨fstelle. 2. Die Eignung von Verankerungen, die von den in DIN 18 800 -1:1990 -11, Tabelle 24, genannten Verankerungen abweichen, darf nach Element 527 dieser Norm durch Versuche nachgewiesen werden, sofern es sich um u¨bliche Verankerungen aus geregelten Werkstoffen handelt (z. B. Pressklemmen aus Stahl). In diesen Fa¨llen darf ggf. anstelle der Ermittlung einer 5%-Fraktile ein vorgegebener Verlustfaktor ke J 1,0 durch Versuche besta¨tigt werden. 3. Anstelle der Grenzquerpressung darf die Grenzzugkraft am geklemmten und ggf. zusa¨tzlich umgelenkten Seil ermittelt werden. 4. Bei der experimentellen Ermittlung der Grenzgleitkraft von Seilklemmen ist das Seil, an dem die Seilklemme festgeklemmt wird, vorzuspannen und ggf. auch umzulenken. Die Vorspannkraft soll dann etwa der 0,66-fachen Grenzzugkraft des gesamten Zugglieds entsprechen. Die genaue Vorgehensweise erfolgt nach Vorgabe der anerkannten Pru¨fstelle.

Bauregelliste B Teil 1

7.5

271

Auszug aus der Bauregelliste B Teil 1 Abschnitt 1 Ausgabe 2008-2

x

Die Bauregelliste B Teil 1 Abschnitt 1 entha¨lt Bauprodukte, die in den Geltungsbereich harmonisierter Normen nach der Bauproduktenrichtlinie fallen. Harmonisierte Normen werden auf der Grundlage von Mandaten der Europaïschen Kommission an das europaïsche Komitee fu¨r Normung (CEN) erarbeitet und mu¨ssen von allen Mitgliedstaaten unvera¨ndert umgesetzt werden. Die entsprechenden Produkte du¨rfen aufgrund der Bauproduktenrichtlinie – in Deutschland umgesetzt durch das Bauproduktengesetz (BauPG) und die Landesbauordnungen – in den Verkehr gebracht und gehandelt werden und tragen die CE-Kennzeichnung.

Lfd. Nr.

Von der Europaïschen Kommission werden im Amtsblatt der Europaïschen Union Koexistenzperioden fu¨r die harmonisierten Normen bekannt gegeben, nach deren Ablauf eine CE-Kennzeichnungspflicht fu¨r das Inverkehrbringen der entsprechenden Bauprodukte besteht. Bauprodukte, die vor Ablauf der Koexistenzperiode nach den jeweiligen nationalen Regelungen in den Verkehr gebracht worden sind („Lagerbesta¨nde“), ko¨nnen auch nach Ablauf der Koexistenzperiode noch in baulichen Anlagen verwendet werden.

Bauprodukt

In Abha¨ngigkeit vom Verwendungszweck erforderliche Stufen und Klassen

Bezeichnung

Norm

1

2

3

4

1.4.1.1

Warmgewalzte Erzeugnisse aus Bausta¨hlen

EN 10 025-1:2004 -11 in Deutschland umgesetzt durch DIN EN 10 025-1:2005- 02

Anlage 01

1.4.8.1

Hochfeste planma¨ßig vorEN 14 399-1:2005- 03 spannbare Schraubenverin Deutschland umgesetzt durch bindungen fu¨r den Metallbau DIN EN 14 399-1:2006- 06

Anlage 01

1.4.10.3 neu

EN 14 783:2006- 09 Vollfla¨chig unterstu¨tzte in Deutschland umgesetzt durch Dachdeckungs- und Wandbekleidungselemente fu¨r die DIN EN 14 783:2006-12 Innen- und Außenanwendung aus Metallblech

Anlage 01

Anlagen zur Bauregelliste B Teil 1 Abschnitt 1 Anlage 01

Es gelten die in den Landesbauordnungen und in den Vorschriften aufgrund der Landesbauordnungen vorgegebenen Stufen, Klassen und Verwendungsbedingungen. Fu¨r die Zuordnung der Feuerwiderstandsklassen nach DIN EN 13 501-2:2003-12 und DIN EN 13 501-3:2006- 03 zu den bauaufsichtlichen

Benennungen gilt Bauregelliste A Teil 1 Anlage 0.1.2. Fu¨r die Zuordnung der nach DIN EN 13 501-1:2007- 05 klassifizierten Brandeigenschaften von Baustoffen zu den bauaufsichtlichen Benennungen gilt Bauregelliste A Teil 1 Anlage 0.2.2.

Anmerkung: Vorschriften aufgrund der Landesbauordnungen sind insbesondere die u¨ber die Listen der Technischen Baubestimmungen (LTB) eingefu¨hrten technischen Baubestimmungen.

272

7.6

1


Bauprodukte der Liste C aus dem Bereich Stahl/Stahlbau

(Fu¨r diese Fa¨lle sind -Zeichen unzula¨ssig!)

Vorbemerkung Diese Liste betrifft nicht geregelte Bauprodukte, wenn sie in der hier genannten Art verwendet werden. Fu¨r andere Verwendungen ist zuna¨chst davon auszugehen, dass, weil sie nicht geregelt sind und weil es sich nicht um die Verwendung von untergeordneter Bedeutung handelt, eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich ist. Mit der Bearbeitung eines Antrags auf Zulassung beim Deutschen Institut fu¨r Bautechnik wird letztlich gekla¨rt, ob dem tatsa¨chlich so ist. Andernfalls folgt eine entsprechende Erga¨nzung der Liste C. Werden Bauprodukte, die in der Bauregelliste A genannt sind, die also geregelt sind, im Sinne der Liste C verwendet, so werden bauaufsichtlich ebenfalls keine Anforderungen gestellt. Das bedeutet, dass der Anwender die in der BRL A genannte Technische Regel nicht einhalten muss. Macht er davon Gebrauch, weicht er also ab, so darf er allerdings auch kein -Zeichen fu¨r dieses Bauprodukt fu¨hren, denn dieses -Zeichen steht ja fu¨r die Einhaltung der Regel. Er verwendet also dieses an sich geregelte Bauprodukt wie ein ungeregeltes. Die genauen Bedingungen, die zu erfu¨llen sind, damit die Verwendung der Bauprodukte von untergeordneter Bedeutung ist, sind in der Liste C (z. B. DIBt-Mitteilungen) nachzulesen. Es handelt sich um die nachstehend genannten Bereiche, wobei die Anforderungen an Brand-, Schall- und Wa¨rmeschutz durch diese Liste unberu¨hrt sind.

Bauprodukt

ListenNr.

Wand- und Dachbauteile, einschließlich 1.14 der Befestigungen, fu¨r eingeschossige bauliche Anlagen mit einem umbauten Raum bis zu 30 m3 Fassadenelemente (einschließlich ihrer 2.1 Befestigungen) fu¨r Außenwandbekleidungen, die nach allgemein anerkannten Regeln der Technik befestigt werden – J 0,4 qm und 5 kg 2.20 – J 0,3 m breit und J 0,8 m Unterstu¨tzungsabstand – statisch irrelevante Aussteifung Dachelemente (einschließlich ihrer Befestigungen) fu¨r Dacheindeckungen, die nach allgem. anerkannten Regeln der Technik befestigt werden – J 0,4 qm und 5 kg – J 1 m Unterstu¨tzungsabstand

2.2

Tu¨ren und Fenster einschl. Zubeho¨r

2.3

Zubeho¨rteile fu¨r Putz (Eckschienen, Putztra¨ger u. a¨.)

2.5

Doppelbo¨den J 0,5 m hoch

2.7

2.10 Ausfachungen fu¨r Umwehrungen einschließlich Befestigungen – plattenfo¨rmige, Unterstu¨tzungsabsta¨nde maximal 1 m – Spannseilsysteme, Spannweite J 2 m unter Handlaüfen und Bru¨stungsriegeln Schneefangvorrichtungen, die nicht Lasten nach DIN 1055-5:2005- 07, Abschnitt 5.2 aufnehmen

2.15

Bauteile fu¨r Wasserbecken mit Inhalten 5.1 von bis zu 100 m3 Stu¨tzelemente zur Verwendung bei Gela¨ndespru¨ngen bis zu 1,0 m Ho¨he

5.4

2 Schlanke Stabtragwerke Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Joachim Lindner Dr.-Ing. Stefan Heyde

274

2

Schlanke Stabtragwerke

Inhalt

1

Einleitung 277

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Generelle Anmerkungen 277 Allgemeines 278 Zum Begriff der Schlankheit 279 Querschnittstragfa¨higkeit 280 Unterscheidungen bei Stabilita¨tsproblemen 281 Trennung von Biegeknicken und Biegedrillknicken 282

1.6

2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4

Tragsicherheitsnachweise 283 Untersuchungen nach Theorie II. Ordnung 283 Einzelsta¨be, die durch mehrere Schnittgro¨ßen gleichzeitig beansprucht werden 284 Versagensmo¨glichkeiten 285 Biegeknicken in einer Ebene 285 Biegeknicken bei doppelter Biegung 285 Biegedrillknicken 285 Zusammenstellung der Mo¨glichkeiten der baupraktischen Behandlung von Stabilita¨tsproblemen 285

3

Querschnittsnachweis 286

3.1 3.2

Allgemeines 286 Spannungsnachweis nach Elastizita¨tstheorie N S My S Mz 287 Plastische Querschnittsinteraktion 287 Allgemeines 287 I-Profile unter N S My 288 I-Profile unter N S Mz 292 Beru¨cksichtigung von Schubspannungen aus Querkraft und Torsion 293 Rohrprofile unter N S My 293 Rechteckhohlprofile unter N S My 294 Spannungsnachweis fu¨r My S Mz S Mw 295 Plastische Querschnittsinteraktion N S My S Mz 295

3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.4 3.5

4

Elastizita¨tstheorie II. Ordnung fu¨r den Stabilita¨tsfall Biegeknicken 295

4.1 4.2 4.3

Schnittgro¨ßen Theorie II. Ordnung 295 Imperfektionen 296 Anordnung und Form von Vorverformungen bei Durchlauftra¨gern 298 Gro¨ße und Schlankheitsabha¨ngigkeit der Vorkru¨mmungen 299

4.4

4.5 4.6

Vorverdrehungen 302 Integraler Ansatz der maßgebenden Knickeigenform 304

5

Nachweise mit vereinfachten Verfahren als Ersatzstabverfahren, Interaktionsgleichungen 306

5.1 5.2 5.3 5.4

Allgemeines 306 Planma¨ßig mittiger Druck 307 Einachsige Biegung My 308 Einachsige und zweiachsige Biegung mit Normalkraft – Biegeknicken und Biegedrillknicken nach DIN 18800-2 310 Einachsige und zweiachsige Biegung mit Normalkraft – Biegeknicken und Biegedrillknicken nach DIN EN 1993-1-1 311 Allgemeines 311 Gleichfo¨rmige Sta¨be unter Biegung und Normalkraft 312 Beanspruchung durch Druck und einachsige Biegung – Stabilita¨tsfall Biegeknicken 313 Verdrehsteife Sta¨be unter zweiachsiger Biegung und Normalkraft 315 Verdrehweiche Sta¨be unter einachsiger Biegung My und Normalkraft 316 Verdrehweiche Sta¨be unter zweiachsiger Biegung und Normalkraft 317 Beispiel 318 Allgemeines Verfahren nach DIN EN 1993-1-1 (6.3.4) fu¨r Stabilita¨tsnachweise 320

5.5

5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6 5.5.7 5.5.8

6

Ideales Biegedrillknickmoment MKi nach Elastizita¨tstheorie 320

6.1 6.2 6.3 6.3.1

Allgemeines 320 Darstellungsarten 321 Positive Effekte aus der Konstruktion 324 Horizontale Halterung am Obergurt durch angrenzende Bauteile 324 Drehbettung mit mehreren Anteilen 328 Drehbettung fu¨r Trapezprofile beim Vorliegen vergro¨ßerter Auflast 329 Bedeutung des Kontaktmomentes bei Beru¨cksichtigung der Drehbettung 331 Elastische Wo¨lbbehinderung durch Kopfplatten 332

6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5

Inhalt 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3

Negative Effekte aus der Konstruktion 335 Kopfplattenanschlu¨sse mit reduzierten Kopfplatten 335 Ausklinkungen 339 Lagerung nur am Untergurt 340

9

Theorie II. Ordnung fu¨r raümlich belastete Sta¨be 357

9.1 9.2 9.3

9.6.1 9.6.2 9.6.3

Lo¨sung nach der Elastizita¨tstheorie 357 Vorverformungen 358 Verdrehung und Wo¨lbbimoment nach Wo¨lbkrafttorsion 359 Vereinfachte Bestimmung von Verdrehung und Wo¨lbbimoment 360 Anwendung des Verfahrens Elastisch-Plastisch 360 Erweiterung der Interaktionsgleichungen auf planma¨ßige Torsion, Kranbahntra¨ger 363 Vereinfachte Erfassung der Torsion 363 Interaktionsgleichung 363 Vereinfachter Nachweis fu¨r U-Profile 364

10

Spezielle Lo¨sungen fu¨r Stu¨tzen 365

10.1

Biegeknicken von Stu¨tzen aus gewalzten I-Profilen mit Kontaktsto¨ßen 365 Allgemeines 365 Imperfektionen 365 Kontaktsto¨ße mit Kopfplatten 366 Kontaktsto¨ße mit Gurtlaschen 367 Historische Stu¨tzen aus Grauguss 370 Allgemeines 370 Besonderheiten historischer Stu¨tzen 370 Zentrisch belastete Stu¨tzen 371 Exzentrisch belastete Stu¨tzen 373 Teilsicherheitsbeiwerte fu¨r historische Gussstu¨tzen 374

9.4

7

Wirkung und Erfassung der Drehbettung 342

9.5

7.1 7.2

Mindeststeifigkeit 342 Direkte Beru¨cksichtigung von c4 bei der Berechnung von MKi 346 Erfassung von c4 in MKi u¨ber ein ideelles St. Venant‘sches Torsionstra¨gheitsmoment IT* 347 Ideales Biegedrillknickmoment MKi bei gebundener Drehachse und Drehbettung c4 – Verbundtra¨ger mit oben liegendem Betongurt 348

9.6

7.3

7.4

8

Biegedrillknicken von Hallenrahmen 350

8.1 8.2

Allgemeines 350 Untersuchung von elastisch gelagerten Teilsystemen 350 Allgemeines 350 Beispiel 350 Annahme unvollsta¨ndiger Gabellagerung am Kopf der Stu¨tze 353 Mindeststeifigkeit C4 fu¨r Stu¨tzen 354

8.2.1 8.2.2 8.3 8.4

275

10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5

11

Literatur 375

Einleitung

1

Einleitung

1.1

Generelle Anmerkungen

Der vorliegende Beitrag ist eine gea¨nderte Fassung des gleichnamigen Beitrags aus dem Stahlbau-Kalender 2004. Da inzwischen die beiden fu¨r baupraktische Nachweise schlanker Bauteile wichtigen Normen, die DIN 18800 -2: 2008 [10] und die DIN EN 1993-1-1:2005 [17], in gea¨nderter Fassung vorliegen, war darauf in geeigneter Weise einzugehen. In der Zukunft wird es nur noch die europaïschen Normen geben, die nationalen Normen sollen dann zuru¨ckgezogen werden, die Umstellung ist in Deutschland fu¨r Ende 2010 geplant. Inwieweit es aber eine bergangszeit mit gleichzeitiger Gu¨ltigkeit beider Normensysteme (DIN 18800 und Eurocode 3 w DIN EN 1993) geben wird, ist zurzeit offen, die Paxis wird dies sicherlich anstreben. Es kommt hinzu, dass in der Vergangenheit eine solche Umstellung auf neue Normen auch nach dem offiziellen Zeitpunkt immer noch eine gewisse Zeit gedauert hat. Dies waren Gru¨nde genug, um hier nach wie vor bevorzugt auf die Regelungen nach DIN 18800 -2 einzugehen, die Regelungen nach DIN EN 1993-1-1 aber mo¨glichst auch darzustellen und auf Unterschiede hinzuweisen. Erschwert wird dies allerdings durch andere Schreibweisen, wobei die Identita¨t der Begriffe NK w Ncr und MKi w Mcr sicherlich am leichtesten zu merken ist. In den Rechenbeispielen geht in vielen Fa¨llen auch der Rechenwert der Streckgrenze fy ein. In Deutschland hat man sich bei der Umstellung auf das SI-System vor mehr als zwanzig Jahren entschieden, die Umstellung bei der Streckgrenze vereinfachend nicht mit dem korrekten Wert 9,81, sondern mit dem Faktor 10 (z. B. von 2400 kp/cm2 auf 240 N/mm2) vorzunehmen, da auch die Lasten (Einwirkungen) mit dem Faktor 10 umgerechnet wurden (z. B. p w 500 kp/m2 auf 5 kN/m2). Bei der Bearbeitung der Eurocodes ist man dieser folgerichtigen Umstellung nicht gefolgt, sondern hat einseitig bei den Streckgrenzen die Umrechnung mit dem Faktor 9,81 vorgenommen, daher also auf 235 N/mm2 – man hat also etwas verschenkt. Mit der Herausgabe der DIN 18800:1990 begann in Deutschland fu¨r den Stahlbaubereich des Hochbaus auch die Umstellung vom globalen Sicherheitssystem auf das System mit Teilsicherheitsbeiwerten. Fu¨r den Teilsicherheitsbeiwert gM wurde nach DIN 18800 -1 fu¨r den Regelfall gM w 1,1 festgelegt. Dies gilt sowohl

277

fu¨r die Berechnung der Bemessungswerte der Festigkeiten nach El. (720) als auch die Berechnung der Bemessungswerte der Steifigkeiten nach El. (721). Nach Eurocode 3 werden in DIN EN 1993-1-1, 3.2.6, als Bemessungswerte fu¨r die Materialkonstanten E w 210 000 N/mm2 und G w 81 000 N/mm2 gewa¨hlt, sodass bei den Steifigkeiten im Gegensatz zu DIN 18800 kein Teilsicherheitsbeiwert gM beru¨cksichtigt wird. In DIN EN 1993-1-1, 6.1, (1) Anmerkung 2B, werden fu¨r den Hochbau im Gegensatz zu DIN 18800 folgende Werte fu¨r die Teilsicherheitsbeiwerte empfohlen: – gM0 w 1,00 Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Beanspruchbarkeit von Querschnitten, – gM1 w 1,00 Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Beanspruchbarkeit von Bauteilen bei Stabilita¨tsversagen. Die endgu¨ltige Wahl erfolgt national durch die jeweiligen Nationalen Anwendungsdokumente. Obwohl die detaillierte Begru¨ndung in einem Hintergrundpapier zurzeit noch nicht vorliegt, werden in der augenblicklichen Fassung des NA zu DIN EN 1993-1-1 [16] die genannten Werte u¨bernommen. Fu¨r den Bru¨ckenbau dagegen ist in DIN EN 1993-2 [19] ein Wert von gM1 w 1,10 als Teilsicherheitsbeiwert fu¨r die Beanspruchbarkeit von Bauteilen bei Stabilita¨tsversagen vorgesehen und ein Wert von gM0 w 1,00 fu¨r die Querschnittsbeanspruchbarkeit. Das entspricht auch dem Stand beim DIN-Fachbericht 103 [21], der die Anwendung des Eurocode 3 im Bru¨ckenbau auch vor der offiziellen bernahme des Eurocode 3 in Deutschland vorwegnimmt. In Gleichungen fu¨r Tragfa¨higkeitsnachweise sowohl in DIN 18800 [10] als auch in DIN EN 1993-1-1 [17] werden in der Regel Bemessungswerte eingesetzt, kenntlich durch den Index „d“. In DIN 18800 hat man sich allerdings entschieden, in den Fa¨llen, in denen eine Verwechslung ausgeschlossen ist, bei den Spannungen (z. B. sx) oder Schnittgro¨ßen (z. B. N, My) diesen Index aus Gru¨nden einer vereinfachten Schreibweise wegzulassen, wohingegen er bei den Beanspruchbarkeiten verwendet wird (z. B. Npl,d). Dies fu¨hrt dann z. B. zu dem Tragsicherheitsnachweis fu¨r Biegeknicken N/( k Npl,d) J 1 Im Eurocode 3 dagegen ist sowohl die Beanspruchung als auch die Beanspruchbarkeit

278

2


durch den Index „d“ gekennzeichnet, sodass der entsprechende Nachweis lautet NEd/Nb,Rd J 1 mit Nb,Rd w x A fy/gM1 Es ist noch anzumerken, dass in beiden Normen in einigen Gleichungen (z. B. (55) a, (55) b) entweder durchga¨ngig in Za¨hler und Nenner Bemessungswerte oder charakteristische Werte eingesetzt werden du¨rfen. In den Normen der Reihe DIN 18800 wurde auf die strenge Einhaltung der modalen Hilfsverben „muss“, „ist zu fu¨hren“, „darf“ geachtet. So lautet z. B. der Nachweis fu¨r zentrischen Druck in DIN 18800 -2, El. (307): „Es ist ein Tragsicherheitsnachweis nach ... zu fu¨hren“. In der englischen Sprachfassung von EN 1993-1-1 wurde fast durchga¨ngig der Begriff „should“ verwendet, was mit „sollte“ zu u¨bersetzen ist. Da dies im Deutschen eine zu weiche Formulierung ist, die Interpretationen offen la¨sst, wurde in der deutschen Sprachfassung DIN EN 1993-1-1 daraus „ist in der Regel zu ...“ (wenn es sich um eine strenge Empfehlung handelt), wie z. B. in DIN EN 193-1-1, 6.3.1.1 (1) „Fu¨r zentrisch belastete Drucksta¨be ist in der Regel ...“. Der Begriff „muss“ wird angewendet, wenn einzelne Kriterien einer Regel zwingend zu erfu¨llen sind. Leider ist dies nicht durchgehend der Fall, so heißt es z. B. bezu¨glich der Knicklinien in Abschn. 6.3.1.2 (2) „Der Imperfektionsbeiwert a sollte der Tabelle ....“, obwohl dies zwingend ist, da nicht jeder Anwender seine eigene Knicklinie erfinden darf.

1.2

Allgemeines

Im Allgemeinen bestehen Bauwerke aus verschiedenen Bauteilen, die im Wesentlichen stab- oder plattenfo¨rmig strukturiert sind. In den meisten Fa¨llen sind dabei Einzelbauteile zu verschieden Teilstrukturen zusammengefu¨ gt, z. B. ein Rahmen aus mehreren Sta¨ben, wie in Bild 1 dargestellt. Aus mehreren i. d. R. a¨hnlichen Teilstrukturen ko¨nnen dann ganze Bauwerke zusammengesetzt werden, wie z. B. eine Halle aus mehreren Rahmen. Einzelne Bauteile fu¨r sich kommen in der Form von z. B. geschossweise angeordneten Stu¨tzen oder Einfeldtra¨gern vor. Im Folgenden sollen nur stabfo¨rmige Bauteile na¨her betrachtet werden, entweder als Einzelbauteil, als Teil einer Teilstruktur oder als ganze Konstruktion. Aus

Bild 1. Teilstruktur und herausgelo¨ster Einzelstab

Platzgru¨nden werden plattenartige Bauteile hier nicht behandelt, ebensowenig stabfo¨rmige Bauteile mit du¨nnwandigen Querschnittsteilen, die sich plattenartig verhalten. Die Entwicklung leistungsfa¨higer Computer erlaubt die Berechnung auch großer Stabwerke als Ganzes. Dies ist einfach, wenn die Berechnung nach der Elastizita¨tstheorie erfolgt, ist aber sehr viel schwieriger und aufwendiger, wenn die Plastizita¨tstheorie herangezogen wird. Daher besteht das Vorgehen bei der Behandlung von komplexen Strukturen immer noch weitgehend darin, diese in einfachere Teilsysteme zu zerlegen und die Zusammenha¨nge mit dem Gesamtsystem durch geeignete Randbedingungen zu erfassen. Diese Teilsysteme lassen sich i. d. R. einfacher und ohne unvertretbaren Verlust an Genauigkeit nachweisen. Das Hauptaugenmerk dabei ist auf die Formulierung von realita¨tsnahen Randbedingungen zu legen, die die vorhandene Konstruktion hinreichend sicher erfassen mu¨ssen und im Falle einer Vereinfachung in jedem Fall Annahmen zur „sicheren Seite“ darstellen mu¨ssen. Im allgemeinen, raümlichen Fall ko¨nnen Sta¨be durch die Schnittgro¨ßen Normalkraft N, Biegemomente My, Mz und Mx sowie die Querkra¨fte Vz und Vy und das Wo¨lbbimoment Mw (als Teil des Torsionsmomentes Mx) beansprucht werden. Wenn eine Zerlegung in ebene Teilsysteme erfolgt, dann erha¨lt man jeweils nur die Schnittgro¨ßen in der betrachteten Belastungsebene, die orthogonal dazu gerichteten Schnittgro¨ßen sind dann aus der Betrachtung der anderen Richtung zu ermitteln. Eine Superposition der so ermittelten Schnittgro¨ßen ist allerdings nur bei linearer Last – Verformungsbeziehungen richtig. Bei Stabilita¨tsproblemen ist dies nicht mehr ohne Weiteres der Fall und es mu¨ssen wegen der gegenseitigen Beeinflussung der Schnittgro¨ßen gesonderte Betrachtungen vorgenommen werden.

Einleitung

1.3

279

Zum Begriff der Schlankheit

Schlanke Bauteile unterscheiden sich von gedrungenen Bauteilen dadurch, dass sie unter einer gegebenen Beanspruchung infolge von Druckspannungen durch u¨berproportional anwachsende Verformungen bei nur geringen Laststeigerungen versagen ko¨nnen. Sie werden daher auch als stabilita¨tsgefa¨hrdete Bauteile bezeichnet. Das Versagen ku¨ndigt sich bei schlanken Bauteilen nicht wie bei gedrungenen Bauteilen durch stetig anwachsende Verformungen an, sondern es erfolgt eine erhebliche Zunahme der Verformungen bei geringer Laststeigerung, das Versagen erfolgt plo¨tzlich. Eine gru¨ndliche Untersuchung der mo¨glichen Versagensformen ist daher fu¨r eine sichere Bemessung unumga¨nglich. Dabei sind insbesondere die aus der Belastung entstehenden, nicht mehr linearen Verformungen in die Gleichgewichtsbetrachtungen einzubeziehen (Theorie II. Ordnung, ggf. Theorie großer Verformungen). Eine weitere Nichtlinearita¨t ergibt sich aus dem Materialgesetz des Baustahls, das nach Bild 2 vereinfachend als linearelastisch-idealplastische Spannungs-Dehnungs-Beziehung den Berechnungen zugrunde gelegt werden darf. Unter Beru¨cksichtigung der geometrischen und materiellen Nichtlinearita¨ten lassen sich die in Bild 3 fu¨r einen Pendelstab dargestellten Kurven unterscheiden. Letztlich wird die Grenztragfa¨higkeit Pu fu¨r das Versagen des Systems maßgebend. Mit dem Begriff des Schlankheitsgrads wird die Anfa¨lligkeit eines Systems oder Bauteils bezu¨glich eines mo¨glichen Stabilita¨tsversagens charakterisiert. Dabei hat es sich als praktisch erwiesen, nicht mit direkten Schlankheitsgraden l nach Gl. (1), sondern mit bezogenen Werten (bezogenen Schlankheitsgraden l) zu rechnen, z. B. nach Gl. (2a) bzw. (2b) fu¨r druckbe-

Bild 3. Einfluss von Verformungen

anspruchte Bauteile. Mit Einfu¨hrung der DIN 18800 [9, 10] im Jahr 1990 ist dies im Stahlbau in Deutschland auch durchgehend der Fall. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht in der unmittelbaren Vergleichbarkeit von Systemen aus verschiedenen Materialien, Querschnitten und La¨ngen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Mo¨glichkeit, allgemeine Grenzschlankheitsgrade zu definieren, bei denen kein Stabilita¨tsversagen mehr auftreten kann. Eine Begrenzung des Schlankheitsgrads fu¨r Drucksta¨be, wie sie in der DIN 4114 [12] noch u¨blich war, ist aus heutiger Sicht nicht mehr notwendig. Nach [10] ko¨nnen sta¨hlerne Drucksta¨be u¨ber alle Schlankheitsbereiche hinweg nach dem gleichen Konzept und mit den gleichen Sicherheiten behandelt werden. Der Schlankheitsgrad l nach Gl. (1) ergibt sich fu¨r druckbeanspruchte Bauteile aus der Knickla¨nge eines Stabes sK gema¨ß Gl. (3). Sie kann na¨herungsweise geometrisch als der Abstand benachbarter Wendepunkte der Knickbiegelinie in Kraftrichtung gedeutet werden. Diese Definition gilt aber nur fu¨r einfache Fa¨lle; fu¨r elastisch gebettete Sta¨be beispielsweise wu¨rden hiernach falsche Ergebnisse ermittelt werden. sK (1) lw i rffiffiffiffiffiffiffiffi Npl lK w (nach [10]) (2a) NKi rffiffiffiffiffiffiffi Npl lw (nach [17]) (2b) Ncr sK w b L

Bild 2. Materialgesetz Baustahl

(3)

Der bezogene Schlankheitsgrad l ergibt sich aus dem Schlankheitsgrad l nach Division durch einen Bezugsschlankheitsgrad la. Dies kann man dann in Form der Gl. (2a) bzw. (2b)

280

2


umschreiben, in der die vollplastische Normalkraft Npl und die Verzweigungslast NKi (nach [10]) bzw. Ncr (nach [17]) eingehen. Leider folgt die kommende Europaïsche Norm DIN EN 1993-1-1 [17] nicht konsequent dieser Systematik, so wird dort l nur als Schlankheitsgrad bezeichnet. In analoger Weise wird ein bezogener Schlankheitsgrad fu¨r das Biegedrillknicken gema¨ß Gl. (4) definiert: die Biegemomente treten an die Stelle der Normalkra¨fte. Damit mu¨ssen das vollplastische Moment Mpl,y und das ideale Biegedrillknickmoment MKi (nach [10]) bzw. Mcr (nach [17]) nach der Elastizita¨tstheorie bekannt sein, um den bezogenen Schlankheitsgrad lM zu bestimmen. rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Mpl,y lM w (nach [10]) (4a) MKi rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Mpl,y,R lLT w (nach [17]) (4b) Mcr Wegen der Komplexheit der Problematik liegen fu¨r viele Fa¨lle keine analytischen geschlossenen Lo¨sungen fu¨r MKi vor bzw. lassen sich vorhandene Lo¨sungen nicht in einfachen Formeln angeben. Auf Rechenhilfen zur Berechnung von MKi fu¨r ausgewa¨hlte Fa¨lle wird in Abschnitt 6 eingegangen.

1.4

Querschnittstragfa¨higkeit

Die Tragfa¨higkeit eines Bauteils wird allgemein durch die Tragfa¨higkeit seines maximal beanspruchten Querschnitts begrenzt. Diese Querschnittstragfa¨higkeit wird durch die Abmessungen des Querschnitts, die Streckgrenze der verwendeten Stahlsorte und die aufzunehmenden Schnittgro¨ßen bestimmt (s. Abschn. 3). Je nach Definition des Grenzzustandes unterscheidet man den elastischen und den plastischen Grenzzustand. Ist fu¨r einen Querschnitt die elastische Grenztragfa¨higkeit gesucht, darf unter einer gegebenen Beanspruchung in der ho¨chstbeanspruchten Faser gerade die Vergleichsspannung sv erreicht werden. Der Ermittlung der Spannungen wird die Elastizita¨tstheorie zugrunde gelegt. Die Tragfa¨higkeit des Querschnitts ist damit aber noch nicht erscho¨pft. Eine Steigerung der Belastung u¨ber die elastische Grenztragfa¨higkeit hinaus fu¨hrt infolge des Materialgesetzes des Stahls zu Plastizierungen in weiteren Fasern. Die plastische Grenztragfa¨higkeit ist dann erreicht, wenn der Querschnitt in den maximal

Bild 4. Durchplastizieren eines Rechteckquerschnitts

mo¨glichen Fasern die Vergleichsspannung sv erreicht hat. Fu¨r einen nur durch ein Biegemoment My beanspruchten Rechteckquerschnitt fu¨hrt dies zu einem vollsta¨ndigen Durchplastizieren, die Zusammenha¨nge sind aus Bild 4 zu ersehen. Je nach Querschnittsform und Belastungsart kann die plastische Grenztragfa¨higkeit um das 1,1- bis 2,37-Fache gro¨ßer sein als die elastische Grenztragfa¨higkeit. Bei Beanspruchung durch ein Biegemoment wird dies durch den Formbeiwert apl gema¨ß Gl. (5) ausgedru¨ckt. Mpl apl w (5) Mel Vorausgesetzt ist dabei, dass der Querschnitt hinreichend kompakt ist und nicht vorzeitig o¨rtlich durch Beulen versagt. Im Allgemeinen wird dies durch die Einhaltung von grenz (b/t)Verha¨ltnissen gewa¨hrleistet [9]. Dabei sind die Forderungen zum Erreichen plastischer Grenztragfa¨higkeiten gro¨ßer als zum Erreichen elas-

Bild 5. Beispiele fu¨r plastische Formbeiwerte (aus [97])

Einleitung

tischer Grenztragfa¨higkeiten. Nach DIN EN 1993-1-1 (Eurocode 3) [17] werden die Querschnitte, entsprechend ihrer Kompaktheit, in Querschnittsklassen eingeteilt. Dabei werden der Querschnittsklasse 1 Querschnitte zugeordnet, die nach der Ausbildung eines Fließgelenks durch Rotation eine weitere Umlagerung der Beanspruchung im System ermo¨glichen ko¨nnen, ohne vorher durch lokales Beulen zu versagen. Querschnitte der Querschnittsklasse 2 ko¨nnen ohne o¨rtliches Versagen Mpl erreichen. Querschnitte der Querschnittsklassen 3 und 4 du¨rfen nur teilweise plastisch beansprucht werden bzw. mu¨ssen unter der Bemessungslast vollsta¨ndig im elastischen Bereich bleiben. Ein o¨rtliches Versagen durch Beulen muss bei Querschnittsklasse 4 in geeigneter Weise beru¨cksichtigt werden. Sind im Druckbereich eines Querschnitts Querschnittsteile vorhanden, die unterschiedlichen Querschnittsklassen zuzuordnen sind, muss in der Regel die ungu¨nstigere Klasse fu¨r den Querschnitt angesetzt werden. Ist der Einfluss der Verformungen bei der Ermittlung der Schnittgro¨ßen vernachla¨ssigbar, kann hinreichend genau die Grenzlast eines Tragwerks mit dem Fließgelenkverfahren Theorie I. Ordnung [112] bestimmt werden. Das Versagen tritt ein, wenn sich durch Ausbildung von genu¨gend vielen Fließgelenken ein kinematischer Mechanismus einstellt. Die ungu¨nstigste Schnittgro¨ßenkombination muss vom Querschnitt gerade aufgenommen werden ko¨nnen. Das Last-Verformungsverhalten ist abschnittsweise linear. Es liegt kein Stabilita¨tsproblem vor.

1.5

Unterscheidungen bei Stabilita¨tsproblemen

Bei schlanken Bauteilen unter Druckbeanspruchungen ist das Last-Verformungsverhalten, wie in Bild 3 dargestellt, nichtlinear, wobei der rein theoretische Fall des Verzweigungsproblems mit seinen idealen Voraussetzungen unbetrachtet bleibt. Es entstehen schon infolge der unvermeidlichen Imperfektionen Zusatzmomente, die beim Gleichgewicht beru¨cksichtigt werden mu¨ssen. Die Grenzlast wird ohne Gleichgewichtsverzweigung erreicht, indem die aüßeren Beanspruchungen schneller anwachsen als der innere Widerstand. Dies geht mit u¨berproportional wachsenden Verformungen einher, man spricht von einem Stabilita¨tsproblem. blicherweise wird bei Stabilita¨tsproblemen die Normalkraft N als Druckkraft positiv eingesetzt.

281

Bild 6. a) Spannungsproblem, b) Stabilita¨tsproblem

Anhand von Bild 3 ko¨nnen Stabilita¨tsprobleme wie folgt klassifiziert werden: – Verzweigungsproblem, – Spannungsproblem, – Traglastproblem. Beim Verzeigungsproblem werden so viele idealisierende Voraussetzungen getroffen, dass dessen Lo¨sung fu¨r Stabtragwerke nicht direkt fu¨r die Bemessung verwendet werden kann. Es hat aber nach wie vor große Bedeutung als Referenzfall, mit dem verschiedene Systeme aufeinander bezogen werden ko¨nnen. Beim Spannungsproblem erfolgt die Berechnung nach der Elastizita¨tstheorie II. Ordnung unter Beru¨cksichtigung geometrischer Imperfektionen. Die Grenzlast wird i. Allg. als erreicht angesehen, wenn in der ungu¨nstigsten Faser gerade die Streckgrenze erreicht ist. Die Lo¨sungen sind relativ leicht zu ermitteln, weshalb dieser Fall fu¨r die Praxis sehr gut anwendbar ist. Der Nachweis kann fu¨r Einzelsta¨be erfolgen, wie in Bild 3 gezeigt, aber auch fu¨r Gesamtsysteme. In [10] ist dies als Nachweisverfahren „Elastisch-Elastisch“ bezeichnet. Beim Traglastproblem werden das nichtlineare Materialverhalten nach dem berschreiten der Streckgrenze und der Einfluss von geometrischen Nichtlinearita¨ten beru¨cksichtigt, wodurch der mathematische Aufwand sehr viel gro¨ßer wird als beim Spannungsproblem. Fu¨r eine vereinfachte Betrachtung kann dabei das entstehende plastische Gelenk auf einen Punkt konzentriert werden – das sog. Fließgelenk. Fu¨r eine genauere Berechnung ist es aber auch mo¨glich, die Ausbreitung von Fließzonen zu beru¨cksichtigen, was in der Regel zu etwas geringeren Traglasten fu¨hrt. Aufgrund der Komplexita¨t liegen Lo¨sungen nach wie vor nur fu¨r eine begrenzte Anzahl von Fa¨llen vor, die dann als Bezugsfa¨lle verwendet werden. Fu¨r die ta¨gliche Arbeit in der Praxis ist dieses Verfahren nicht geeignet, da fu¨r seine Anwendung sehr spezielle Zusatzkenntnisse erforderlich sind. Besonders die

282

2


Berechnung unter Beru¨cksichtigung von Fließzonen stellt i. Allg. hohe Anforderungen an die verwendete Software und den Anwender. Wenn die Berechnung nicht nur an einem Einzelstab wie in Bild 3 erfolgt, sondern am Gesamtsystem, dann sind die Anforderungen an die Modellierung der Randbedingungen umso ho¨her. Eine Vereinfachung dazu stellt die angesprochene Berechnung nach Fließgelenktheorie II. Ordnung dar, die in geeigneten Fa¨llen hinreichend genaue Ergebnisse liefert (s. [111]), jedoch ist dazu stets eine „Eichung“ an genauen Ergebnissen erforderlich. In [10] ist das beschriebene Verfahren als Nachweisverfahren „Plastisch-Plastisch“ bezeichnet. Aus Vergleichsuntersuchungen hat sich ergeben, dass das Verfahren des Spannungsproblems kombiniert werden kann mit der Beru¨cksichtigung der plastischen Querschnittsreserven infolge des Durchplastizierens. Hierbei werden die Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie II. Ordnung ermittelt. Die Grenztragfa¨higkeit wird dann als erreicht angesehen, wenn die plastische Querschnittstragfa¨higkeit an der ungu¨nstigsten Stelle im Tragwerk erreicht ist. Je nach Grad der statischen Unbestimmtheit ko¨nnen dabei Traglastreserven im System verbleiben, die mit dieser Methode nicht zu erfassen sind. Da bei diesem Verfahren der Einfluss der tatsa¨chlich ja stattfinden Plastizierung rechnerisch nicht direkt beru¨cksichtigt werden kann, muss dies indirekt durch Ansatz sog. Ersatzimperfektionen, die gro¨ßer sind als die rein geometrischern Imperfektionen, kompensiert werden. In [10] ist dies als Nachweisverfahren „Elastisch-Plastisch“ bezeichnet. Dieses Verfahren ist sehr praxisgerecht und sollte daher vorwiegend angewendet werden. Zur Anwendung dieses Verfahrens muss die jeweilige Querschnittstragfa¨higkeit bekannt sein, auf die in Abschnitt 3 eingegangen wird. Neben diesen Verfahren du¨rfen auch vereinfachte Verfahren zum Nachweis der Stabilita¨t angewendet werden. Dabei erfolgt die Berechnung des Gesamtsystems nach Theorie I. Ordnung (Biegeknicken) oder ggf. II. Ordnung (Biegedrillknicken). Danach werden aus dem untersuchten Gesamtsystem einzelne Sta¨be gedanklich herausgelo¨st und die entsprechenden Nachweise mithilfe von Interaktionsgleichungen gefu¨hrt. Dabei ist darauf zu achten, dass der Einfluss des Systems auf die Verteilung der Schnittgro¨ßen im Ersatzstab durch geeignete Randbedingungen (z. B. Federn) beru¨cksichtigt wird. Die Ersatzstabnachweise werden in Abschnitt 5 behandelt.

1.6

Trennung von Biegeknicken und Biegedrillknicken

Eigentlich mu¨sste zur Untersuchung des Stabilita¨tsverhaltens eines Tragwerks eine raümliche Untersuchung am Gesamtsystem vorgenommen werden. Dies ist bereits aus den mo¨glichen Verformungen ersichtlich, die bei einem einfachen beidseitig gelenkig gelagerten Stab unter außermittigem Druck auftreten ko¨nnen, wie sie in Bild 7 dargestellt sind. Beim Biegeknicken entstehen dabei fu¨r den Querschnitt nur Translationen in w- und/oder v-Richtung; beim Biegedrillknicken wird zusa¨tzlich der Querschnitt mit dem Winkel 4 um die x-Achse verdreht.

Bild 7. Mo¨gliche Versagensfa¨lle bei einem außermittig gedru¨ckten Stab

Tragsicherheitsnachweise

Aufgrund der durch die Konstruktion gegebenen Randbedingungen – so ko¨nnen beispielsweise angrenzende Bauteile Sta¨be seitlich stu¨tzen oder eine Verdrehung behindern – ist es aber in den meisten Fa¨llen mo¨glich, die Stabilita¨tsprobleme in den Fall Biegeknicken und den Fall Biegedrillknicken aufzuteilen und getrennt zu behandeln. Das stellt nicht zuletzt fu¨r die praktische Ta¨tigkeit eine deutliche Vereinfachung dar und ist nach [10] auch gestattet.

2


2.1

Untersuchungen nach Theorie II. Ordnung

Die genaueste Methode, ein Tragwerk zu untersuchen, ist die Berechnung der Schnittgro¨ßen am verformten System. Dies ist auch die eigentlich richtige Vorgehensweise, da sich infolge von unvermeidlichen Imperfektionen und der Lastverformungen im Gleichgewichtszustand immer Vera¨nderungen an den Schnittgro¨ßen im Endzustand, verglichen mit dem Ausgangszustand ohne die Beru¨cksichtigung von Imperfektionen und Lastverformungen, ergeben. Dabei fu¨hren Druckkra¨fte in Sta¨ben zu einer Vergro¨ßerung der Beanspruchung und Zugkra¨fte zu einer Verringerung. Das Last-Verformungsverhalten ist, wie schon in Abschnitt 1.5 angemerkt, nichtlinear. Die Verringerung der Schnittgro¨ßen infolge von Zugkra¨ften wird baupraktisch fu¨r gewo¨hnlich auf der sicheren Seite liegend vernachla¨ssigt; der Einfluss der Druckkra¨fte dagegen muss aus Sicherheitsgru¨nden beru¨cksichtigt werden, wenn dadurch eine nennenswerte Vergro¨ßerung der Schnittgro¨ßen erfolgt. Geht man fu¨r den baupraktischen Fall von kleinen Verschiebungen aus, ko¨nnen nach Bild 8 und Gln. (6) bis (8) an den Verformungsbeziehungen Linearisierungen vorgenommen

Bild 8. Verformungszustand eines differenziell kleinen Stabelements

283

werden, die die Berechnung wesentlich erleichtern und trotzdem zu hinreichend genauen Ergebnissen fu¨hren. Diese Methodik wird allgemein als Berechnung nach Theorie II. Ordnung bezeichnet. Eine strengere geometrisch nichtlineare Berechnung von Tragwerken ist im Gegensatz dazu auch heute noch mit hohen Anforderungen an Software und die Kenntnisse des Nutzers der Software verbunden und wird von daher nur in besonderen Fa¨llen angewendet. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn auch das nichtlineare Verhalten des Werkstoffs Stahl beru¨cksichtigt werden soll. tan f z f

(6)

eII w ul(x)

(7)

kII w s wL(x)

(8)

Bedingt durch die Nichtlinearita¨t kann das Gleichgewicht nur in Sonderfa¨llen in einem einzigen Berechnungsschritt bestimmt werden. Gewo¨hnlich sind mehrere Iterationsschritte notwendig, ehe die Vera¨nderungen zwischen zwei Schritten eine definierte Schranke nicht mehr u¨berschreiten und die Berechnung abgebrochen werden darf. Eine Superposition von Ergebnissen verschiedener Lastfa¨lle ist somit nur dann mo¨glich, wenn die Sta¨be in diesen Lastfa¨llen jeweils die gleichen Normalkra¨fte aufweisen. Ist der Einfluss der Verformungen auf die Schnittgro¨ßen klein, ergibt sich bei einer Berechnung nach Theorie II. Ordnung nur eine geringfu¨gige Vergro¨ßerung der Schnittgro¨ßen gegenu¨ber einer Berechnung nach Theorie I. Ordnung. Biegeknicken kann in diesem Fall als Stabilita¨tsversagen nicht auftreten. In [9] ist die Grenze, ab der nach Theorie II. Ordnung gerechnet werden muss, bei einer Vergro¨ßerung der maßgebenden Biegemomente infolge der nach Theorie I. Ordnung ermittelten Verformungen um 10 % festgelegt worden. Der Sprung, der sich bei der Festlegung einer solchen Grenze in den Sicherheiten ergibt, wird dabei zugunsten der sehr anwenderfreundlichen Regelung akzeptiert. Durch die Gln. (9) bis (11), s. auch [9] Abschn. 7.5, sind Bedingungen formuliert, die dem „10%-Kriterium“ entsprechen und bei deren Einhaltung die Berechnung nach Theorie I. Ordnung erfolgen darf. Aufgrund der getroffenen Vereinfachungen ergeben sich bei Anwendung der einzelnen Gleichungen auf den gleichen Fall geringfu¨gige Abweichungen in den Grenzlasten Nu, die aber vertretbar sind.

284

2


Zur Berechnung der Beanspruchungen sind die Vorverformungen nach [10] anzunehmen, die Einwirkungen und Widersta¨nde sind mit ihren Bemessungswerten einzusetzen. Die Sorge, dass mit der Vernachla¨ssigung von 10 % der maßgebenden Momente eine zu großzu¨gige Regelung getroffen wurde, ist unbegru¨ndet, da beim Querschnittsnachweis die Normalkra¨fte neben den Biegemomenten gerade bei schlanken Bauteilen einen deutlichen Anteil der Spannungen verursachen. Ein Vergleich der Spannungen nach Theorie I. und II. Ordnung, die sich bei Anwendung des „10%-Kriteriums“ ergeben zeigt, dass der Zuwachs dieser nur im Bereich von etwa 4 % liegt, wenn bei der Berechnung nach Theorie I. Ordnung ebenfalls Imperfektionen beru¨cksichtigt werden. Bei Nichtberu¨cksichtigung betragen die Abweichungen bis zu 10 %, siehe [74]. N J 0,1 (9) NKi rffiffiffiffiffiffi fy,d (10) lK J 0,3 mit sN w N=A sN b e J 1,0

(f€ ur alle St€abe eines Stabwerks) (11) sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi N mit e w l Stabkennzahl (12) ðEIÞd

In DIN EN 1993-1-1 [17] wurde als allgemeines Kriterium nur Gl. (9) aufgenommen, einschra¨nkend aber nur noch fu¨r Systeme, die elastisch berechnet werden. Erfolgt die Berechnung plastisch, wird die Bedingung in Form von Gl. (13) verscha¨rft. Damit wird dem Einfluss des nichtlinearen Werkstoffverhaltens Rechnung getragen, das bei Ausbildung von Fließgelenken zu einem erheblichen Momentenzuwachs fu¨hren kann. NKi j 15 (13) N Sind die oben erwa¨hnten Kriterien nicht eingehalten, muss die Berechnung nach Theorie II. Ordnung erfolgen. Dies gilt nicht, wenn der Biegeknicknachweis nach einem Ersatzstabverfahren (s.Tabelle 1) gefu¨hrt werden soll. In diesen Nachweisen ist der Einfluss aus der Verformung bereits beru¨cksichtigt. Fu¨r den Nachweis des Biegedrillknickens nach dem Ersatzstabverfahren ist eine Berechnung der Stabendmomente nach Theorie II. Ordnung jedoch erforderlich, falls das 10%-Kriterium nicht erfu¨llt ist.

Die elektronische Berechnung von Tragwerken nach Theorie II. Ordnung stellt durch die allgemeine Verfu¨gbarkeit von entsprechender Hard- und Software keine besondere Schwierigkeit mehr dar. Trotzdem sind in der Ingenieurpraxis auch Handrechnungen noch erwu¨nscht und notwendig. In der Literatur (z. B. [94, 97, 101, 112]) sind fu¨r eine große Anzahl von statischen Systemen aufbereitete Formeln, die fu¨r eine Handrechnung geeignet sind, angegeben. In den Abschnitten 4 und 9 werden ebenfalls fu¨r die Handrechnung geeignete Methoden erlaütert. Fu¨r ein Versta¨ndnis des Tragverhaltens von Bauteilen oder Tragwerken sowie die Vordimensionierung und Kontrolle von elektronisch ermittelten Ergebnissen sind Handrechnungen nach wie vor sehr hilfreich. Vor zu großer Zahlenglaübigkeit an EDV-Ergebnisse kann hingegen nicht genug gewarnt werden, da z. B. Eingabefehler gerade bei komplexen Systemen eher die Regel als die Ausnahme sind.

2.2

Einzelsta¨be, die durch mehrere Schnittgro¨ßen gleichzeitig beansprucht werden

Im allgemeinen Fall des Stabes mit zweiachsiger Biegung My und Mz und Druckkraft N liegt ein raümlich belasteter Stab oder ein raümlich belastetes Stabwerk vor (s. Bild 1). Nach DIN 18800 -2 [10] ist es vereinfachend gestattet, die Schnittkra¨fte in diesem Fall fu¨r jede Richtung getrennt zu bestimmen und dann zusammenzusetzen. In Ausnahmefa¨llen kann es aber auch notwendig werden, das gleichzeitige Auftreten aller Schnittgro¨ßen zu betrachten. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schnittgro¨ßen sich gegenseitig stark beeinflussen und dies bei einer getrennten Berechnung nicht genu¨gend genau erfasst werden kann. Als Einzelsta¨be werden dabei auch gedanklich aus Stabwerken, wie z. B. Durchlauftra¨ger, Fachwerke und Rahmen, herausgelo¨ste Sta¨be betrachtet. Fu¨r den Nachweis mit einem Ersatzstabverfahren wird ein beliebig gelagerter Stab mit ggf. auch vera¨nderlichen Querschnitten und Schnittgro¨ßen auf einen beidseitig gelenkig gelagerten Druckstab mit konstantem Querschnitt und konstanter Normalkraft abgebildet. Dies geschieht unter Verwendung der Knickla¨nge nach Gl. (3) oder der maßgebenden Verzweigungslast NKi nach der Elastizita¨tstheorie. Oftmals sind aber konstruktionsbedingt einzelne Schnittgro¨ßen nicht vorhanden. Ist beispielsweise ein Stab nur durch das Biegemoment My


und Normalkraft N beansprucht, so erfolgt nach DIN 18800 -2 [10] fu¨r die y-y-Richtung der Nachweis fu¨r einachsige Biegung und Druck und fu¨r die z-z-Richtung der Nachweis nur auf Druck. In DIN EN1993-1-1 [17] ist hingegen vorgesehen, auch in der bezu¨glich My momentenfreien Richtung z-z den Einfluss von My zu beru¨cksichtigen, da sich dies aus raümlichen Traglastrechnungen ergibt, was in Abschnitt 5 noch na¨her erlaütert wird (s. aber auch 2.3.1). Der Einfluss der Schubspannungen aus Querkraft auf das Stabilita¨tsverhalten von Sta¨ben wird, mit Ausnahme von gegliederten Sta¨ben, i. Allg. vernachla¨ssigt. Dies ist mo¨glich, da die maximalen Werte von Biegemomenten und Querkra¨ften oft nicht an derselben Stelle liegen und der Nachweis der reinen Querschnittstragfa¨higkeit unabha¨ngig von Stabilita¨tsnachweisen gefu¨hrt werden muss, wobei dann natu¨rlich der Einfluss der Schubspannungen zu beru¨cksichtigen ist.

2.3

Versagensmo¨glichkeiten

2.3.1 Biegeknicken in einer Ebene Beim Biegeknicken in einer Ebene weicht ein nur durch Druckkra¨fte oder durch Druckkra¨fte und einachsige Biegung beanspruchter Stab in die schwa¨chere Richtung bzw. in der Momentenebene aus. Bei reiner Druckkraft wird als Ausweichrichtung dementsprechend nach Bild 7 die y-y-Richtung, bei gleichzeitigem Biegemoment My die z-z-Richtung angenommen. Fu¨r den reinen Knicknachweis wird damit die negative Wirkung des Moments My auf die Traglast Nu,z vernachla¨ssigt, da dieser Einfluss im Bereich baupraktischer Schlankheiten, Profile und Momentenverlaüfe gering ist [32]. Aus diesem Grund ist die bei einer Berechnung nach Theorie II. Ordnung zu beru¨cksichtigende Vorkru¨mmung nach [10] aus Vereinfachungsgru¨nden folgerichtig auch jeweils nur in der Momentenebene bzw. in die zu erwartende Ausweichrichtung anzusetzen.

2.3.2 Biegeknicken bei doppelter Biegung Fu¨r einen zweiachsig beanspruchten Stab erfolgt das Ausweichen gleichzeitig in horizontale v- und vertikale w-Richtung (s. Bild 7). Eine Verdrehung des Querschnitts erfolgt nicht. Die fu¨r eine Berechnung nach Theorie II. Ordnung anzusetzende Vorkru¨mmung ist die, die zu der Ausweichrichtung bei planma¨ßigem Druck geho¨rt.

285

2.3.3 Biegedrillknicken Das Biegedrillknicken eines Stabes ist in jedem Fall zusa¨tzlich zu mo¨glichen Verschiebungen in v- oder w-Richtung mit einer Verdrehung 4 des Querschnitts verbunden. Damit liegt ein raümliches Problem vor, was die Behandlung komplizierter gestaltet als beim reinen Biegeknicken. Das Auftreten des Biegedrillknickens ist i. Allg. an das Vorhandensein eines Biegemoments My geknu¨pft. Die Verzweigungslast nach Elastizita¨tstheorie MKi stellt dabei das Moment dar, unter dem ein nur durch Biegemomente belasteter Stab „kippt“. In Sonderfa¨llen tritt theoretisch auch eine reine Verdrehung ohne gleichzeitige Biegung auf: beim Drillknicken. Zur Vereinfachung werden solche Fa¨lle (z. B. Winkelprofile im Bereich geringer Schlankheiten) wie Fa¨lle des Biegeknickens mit zentrischer Normalkraft behandelt. Das maßgebende NKi ist dann das NKi,4. Prinzipiell erfolgt beim Biegedrillknicken ein Ausweichen der gedru¨ckten Querschnittsteile rechtwinklig zur Momentenbeanspruchung My, das sich ggf. mit einer Gesamtverschiebung in der Momentenebene u¨berlagert (s. Bild 7). Aus diesem Grund sind auch die Imperfektionen in Richtung der Achse y-y anzusetzen.

2.4

Zusammenstellung der Mo¨glichkeiten der baupraktischen Behandlung von Stabilita¨tsproblemen

Die Behandlung von Stabilita¨tsproblemen ist auf verschiedene Weise mo¨glich. Die allgemeinste Mo¨glichkeit ist die Berechnung der Schnittgro¨ßen unter Einbeziehung aller Verformungen aus Imperfektionen und Belastungen nach der Theorie II. Ordnung mit einem anschließenden Nachweis des Querschnitts. Dies ist gleichermaßen fu¨r den Nachweis des Biegeknickens wie auch fu¨r den Nachweis des Biegedrillknickens mo¨glich, stellt aber auch wegen der Komplexheit die ho¨chsten Anforderungen an den Bearbeiter. Die Berechnung kann am Gesamtsystem erfolgen oder am gedanklich aus dem Gesamtsystem herausgelo¨sten Stab. Alternativ dazu sind in den letzten Jahrzehnten vereinfachte Tragsicherheitsnachweise entwickelt worden, die den Stabilita¨tsnachweis in Form von Interaktionsgleichungen behandeln. Als „Ersatzstabverfahren“ haben sie vielfa¨ltig Eingang in die europaïschen Normen und die Fachliteratur gefunden, siehe [10, 17, 31, 43, 79, 94, 112]. Ihre Zuverla¨ssigkeit wurde durch

286

2


Tabelle 1. bersicht u¨ber mo¨gliche Tragsicherheitsnachweise

Tragsicherheitsnachweise Allgemein

Vereinfacht

Komplexes, ggf. raümliches Versagen

Biegeknicken Theorie II. Ordnung

Ersatzstabverfahren

Spannungstheorie II. Ordnung

Ersatzstabverfahren

– Ansatz von geometrischen und strukturellen Imperfektionen – Berechnung geometrisch und materiell nichtlinear am Gesamtsystem – Alle Schnittgro¨ßen werden beru¨cksichtigt – Nachweis als Querschnittsnachweis (El-El, El-Pl, Pl-Pl, Fließzonentheorie)

– Ansatz von Ersatzimperfektionen – Berechnung am Gesamtsystem oder am Einzelstab nach Theorie II. Ordnung, fu¨r Nachweisverf. Pl-Pl nach Fließgelenktheorie – Nachweis als Querschnittsnachweis (El-El, El-Pl, Pl-Pl)

– Imperfektionen sind im Nachweisformat beru¨cksichtigt – Berechnung der Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung – Nachweis u¨ber Interaktionsgleichungen am gedanklich herausgelo¨sten „Ersatzstab“

– Ansatz von Ersatzimperfektionen – Berechnung am Gesamtsystem oder am Einzelstab nach Spannungstheorie II. Ordnung – Beru¨cksichtigung der Torsion – Nachweis als Querschnittsnachweis (El-El, El-Pl)

– Berechnung der Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung – Imperfektionen sind im Nachweisformat beru¨cksichtigt – Nachweis u¨ber Interaktionsgleichungen am gedanklich herausgelo¨sten „Ersatzstab“ – auch Beru¨cksichtigung der Torsion mo¨glich

– Fu¨r alle Systeme und Querschnitte geeignet – Computergestu¨tzte Methode (FEM) – Hohe Anforderungen an Ausstattung und Kenntnisse

– Fu¨r viele Systeme und Querschnitte geeignet – Handrechenorientierte oder computergestu¨tzte Methode – Ingenieurkenntnisse

– Fu¨r einfachere Systeme und typische Querschnitte geeignet – Handrechenorientierte Methode – Ingenieurkenntnisse

– Fu¨r viele Systeme und Querschnitte geeignet – Handrechenorientierte oder computergestu¨tzte Methode – Gute Ingenieurkenntnisse

– Fu¨r einfachere Systeme und eine eingeschra¨nkte Anzahl von Querschnitten geeignet – Handrechenorientierte Methode – Ingenieurkenntnisse

Biegedrillknicken

Vergleich der Ergebnisse mit solchen von Versuchen und von geometrisch und materiell nichtlinearen Traglastrechnungen nachgewiesen. Insbesondere an Sta¨ben unter Druck und Biegung konnten einfache, fu¨r die Handrechnung geeignete Formeln entwickelt werden, mit denen gedanklich aus dem Gesamtsystem herausgelo¨ste Sta¨be nachgewiesen werden ko¨nnen. Da die Grundlage fu¨r diese Gleichungen der beliebig belastete, gelenkig gelagerte (im Falle des Biegedrillknickens der gabelgelagerte) Einfeldtra¨ger ist, sind mit dieser Methodik nicht uneingeschra¨nkt alle Stabilita¨tsfa¨lle zu behandeln. Insbesondere im Fall von federnd gelagerten Systemen sind Nachweise nach Theorie II. Ordnung vorzuziehen. Fu¨r einen weiten Bereich der baupraktischen Fa¨lle aber kann damit ein

sicheres und wirtschaftliches Ergebnis erzielt werden. In Tabelle 1 ist eine bersicht u¨ber die verschiedenen Nachweismo¨glichkeiten und deren Anwendungsgrenzen gegeben.

3

Querschnittsnachweis

3.1

Allgemeines

Wie schon in Abschnitt 1.3 erwa¨hnt, ist der Querschnittsnachweis nach zwei verschiedenen Methoden mo¨glich: 1. Nachweis, dass unter den gegebenen Beanspruchungen die Normal- und Schubspannungen oder die Vergleichsspannung die


jeweilige Grenzspannung nicht u¨berschreitet, wobei die Berechnung nach Elastizita¨tstheorie erfolgt (Verfahren „Elastisch-Elastisch“ nach [9, 17]) oder 2. Nachweis, dass die Beanspruchungen die plastischen Widerstandsgro¨ßen nicht u¨berschreiten (z. B. Verfahren „Elastisch-Plastisch“ nach [9, 17]). Dabei sind jeweils die Bemessungswerte der Beanspruchung und der Widerstandsgro¨ßen zu verwenden. Die Beanspruchungen werden in aller Regel durch Schnittgro¨ßen repra¨sentiert. Die beiden Verfahren unterscheiden sich grundsa¨tzlich in der Herangehensweise. Beim Nachweis nach Elastizita¨tstheorie werden die wirklichen Spannungen infolge der wirkenden Schnittgro¨ßen berechnet, der Zusammenhang ist linear. Vereinfachend ist es nach DIN EN 1993-1-1 gestattet, den Tragsicherheitsnachweis in der Gurtmittelebene zu fu¨hren (s. [17], 6.2.1, Anmerkung (9)). Beim Nachweis des Querschnitts nach Plastizita¨tstheorie wird der Spannungsverlauf im Querschnitt so vorgegeben, dass in mo¨glichst vielen Fasern die Fließbedingung nach von Mieses nach Gl. (18) erfu¨llt ist. Daraus la¨sst sich dann eine maximal aufnehmbare plastische Schnittgro¨ße bestimmen, mit der die vorhandenen Schnittgro¨ßen verglichen werden. Der Zusammenhang ist nichtlinear und eine Aussage u¨ber den wirklichen Spannungszustand wird nicht getroffen. Auch besteht zwischen der Berechnung der Einwirkungen nach Elastizita¨tstheorie und der Bestimmung der Widersta¨nde nach Plastizita¨tstheorie eine gewisse Inkonsistenz, die aber baupraktisch vertretbar ist und zu deutlich einfacheren Nachweisen fu¨hrt.

3.2

Spannungsnachweis nach Elastizita¨tstheorie N S My S Mz

Im allgemeinen Fall sind am Stab sechs Schnittgro¨ßen vorhanden, die Normalspannungen und Schubspannungen erzeugen. Hierbei sind zuna¨chst Normalspannungen aus der Wo¨lbkrafttorsion vernachla¨ssigt. Die Spannungsermittlung erfolgt nach Elastizita¨tstheorie nach den Gln. (14) bis (17). Die gleichzeitige Beru¨cksichtigung der Normal- und Schubspannungen erfolgt durch die Vergleichsspannung nach Gl. (18). My N Mz sx w S zs y J sR w fy (14) A Iy Iz

287

Aus Querkra¨ften Vz und Vy : tw

Vz Sy Vy Sz J tR S Iy t Iz t

(15)

Aus Torsionsmoment Mx : tw

Mx t J tR IT

tw

Mx J tR 2Am t

(offene Querschnitte)

(16)

(geschlossene Querschnitte) (17)

Vergleichsspannung: qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi sv w s2x S s2z s sx sz S 3 t2 J fy

(18)

Sind im ebenen Fall nicht alle Schnittgro¨ßen vorhanden, fallen die entsprechenden Terme in den Gln. (14) bis (18) weg. Fu¨r den Nachweis der Normalspannungen wird bei einem I-Profil im allgemeinen Fall der Gurtrand maßgebend, an dem sich die Spannungen mit gleichem Vorzeichen aus My und Mz u¨berlagern. Der Vergleichsspannungsnachweis wird im ebenen Fall fu¨r gewo¨hnlich am bergang vom Ausrundungsradius zum Steg maßgebend.

3.3

Plastische Querschnittsinteraktion

3.3.1 Allgemeines Die Grenztragfa¨higkeit eines Querschnitts ist erreicht, wenn infolge einer einwirkenden Schnittgro¨ße oder Schnittgro¨ßenkombination der Querschnitt in jeder Faser die Fließbedingung nach von Mieses Gl. (18) erfu¨llt oder aber trotz teilweiser elastischer Bereiche keine weitere Laststeigerung mehr mo¨glich ist. Der zuletzt genannte Fall tritt z. B. bei Winkelprofilen auf [74]. Die den Grenzzustand eines Querschnitts kennzeichnenden Einzelschnittgro¨ßen werden durch den Index „pl“ gekennzeichnet (z. B. Mpl, Npl, Vpl). Das gleichzeitige Vorhandensein von mehreren Schnittgro¨ßen beeinflusst die Grenztragfa¨higkeit durch eine Reduktion der elementaren Einzelschnittgro¨ßen. Durch entsprechende Interaktionsbeziehungen, die von der Geometrie des jeweiligen Querschnitts abha¨ngig sind, wird i. d. R. die Auswirkung von N und V auf die Momententragfa¨higkeit Mpl beru¨cksichtigt und durch einen Index gekennzeichnet (z. B. Mpl,y,N, Mpl,y,V).

288

2


Als konservative Na¨herung darf fu¨r alle Querschnittsklassen, die eine plastische Ausnutzung zulassen, eine lineare berlagerung der auf die plastischen Grenzschnittgro¨ßen bezogenen vorhandenen Schnittgro¨ßen verwendet werden, da diese Na¨herung stets auf der sicheren Seite liegt. Fu¨r den Fall einer Beanspruchungskombination durch N, My und Mz ergibt sich daraus beispielsweise der Nachweis nach Gl. (19). My N Mz J1 (19) S S Npl Mpl,y Mpl,z Fu¨r allgemeine Querschnittsgeometrien gestaltet sich die Angabe von exakten Interaktionsgleichungen zur Berechnung des plastischen Grenzzustandes wegen der Komplexheit schwierig. Lo¨sungen existieren fu¨r die baupraktisch wichtigen I-Profile, die Winkel- und auch die Hohlprofile. Von Rubin [100] wurden vereinfachte Interaktionsbeziehungen zwischen Biegemoment, Querkraft und Normalkraft fu¨r einfachsymmetrische I- und Kastenprofile bei Biegung um die starke und fu¨r doppeltsymmetrische Querschnitte bei Biegung um die schwache Achse angegeben. Die Vereinfachung besteht darin, dass die Profile nur durch ihre Mittellinien beschrieben werden, was i. d. R. jedoch ausreichend genau ist.

3.3.2 I-Profile unter N S My Doppeltsymmetrische Profile

Fu¨r doppeltsymmetrische I-Profile werden die exakten Formeln fu¨r die Beanspruchung durch My und N im Folgenden angegeben. Dabei ist es hilfreich, danach zu unterscheiden, ob die Normalkraft vollsta¨ndig im Steg aufgenommen

werden kann oder Teile der Gurte zum Abtrag beno¨tigt werden. Wpl,y w 2 Sy

(20)

Mpl,y w Wpl,y fy

(21)

Npl w A fy

(22)

Fall a) Die Normalkraft kann vollsta¨ndig dem Steg zugewiesen werden: Bedingung: e J (h s 2tf )=2 A2 2 (23) Mpl,y,N w Mpl,y 1 s n 8 ts S y Fall b) Die Normalkraft beansprucht den gesamten Steg und Teile des Gurtes: Bedingung: e i (h s 2tf )=2 Ah A2 b (1 s n) s 2 (1 s n2 ) Mpl,y,N w Mpl,y 2b 2Sy 4b (24) mit N N nw ;ew Npl f y ts 2 Der Nachweis erfolgt fu¨r beide Fa¨lle nach Gl. (25). M J1 (25) Mpl,y,N Nach DIN 18800 -1 [9] darf vereinfachend Gl. (26) angenommen werden, wobei die Normalkraft erst ab N/Npl j 0,1 beru¨cksichtigt zu werden braucht: My N J1 (26) S 0,9 Npl Mpl,y bzw. nach My umgestellt:

N My w Mpl,N w 1,1 Mpl,y 1 s Npl

(27)

Nach DIN EN 1993-1-1 [17] darf die Interaktionsgleichung (28) fu¨r I-Profile verwendet werden. 1sn J Mpl,y,Rd (28) MN,y,Rd w Mpl,y,Rd 1 s 0,5a mit aw Bild 9. Bezeichnungen am doppeltsymmetrischen I-Profil

A s 2btf J 0,5 A

(29)

Dies entspricht der linearen Interaktion der Gl. (26), wenn man dort den Wert 0,9 durch (1 s 0,5a) ersetzt, was deutlich gu¨nstiger ist.


289

Bild 10. Ermittlung von Mpl,N

Zusa¨tzlich darf die Normalkraft sogar bis zu n w NEd/Npl,Rd w 0,25 bei gleichzeitiger Einhaltung einer weiteren Nebenbedingung nach Gl. (30) vernachla¨ssigt werden. In Einzelfa¨llen kann das zu deutlichen berbeanspruchungen fu¨hren, wie beispielsweise in Bild 11 dargestellt. NEd J

0,5 hw tw fy gM0

(30)

Ein Vergleich der exakten Interaktionsgleichungen und der Na¨herung nach Gl. (26) ist in Bild 12 dargestellt. Es zeigt sich, dass bei Anwendung der Interaktionsgleichungen (23) und (24) in gro¨ßeren Bereichen eine ho¨here Auslastung erreicht werden kann.

Bild 11. Vergleich verschiedener Interaktionsgleichungen

Fu¨r die u¨blichen I-Profile sind in den Bildern 13 bis 22 die genauen Interaktionsgleichungen (23) und (24) ausgewertet worden, wobei fu¨r die Streckgrenze fy w 24 kN/cm2 gewa¨hlt wurde (s. auch [67]). Der Querkrafteinfluss ist in den Diagrammen vernachla¨ssigt. Damit kann festgestellt werden, ob vorhandene Schnittgro¨ßen My und N von einem bestimmten Profil aufgenommen werden ko¨nnen. Wenn eine andere Streckgrenze fy* als fy w 24 kN/cm2 vorhanden ist, dann sind die Eingangswerte fu¨r die Diagramme (My und N) mit dem Faktor f w fy*/24 zu multiplizieren. Falls sich die Beru¨cksichtigung von Querkra¨ften als notwendig erweist, dann kann a¨hnlich wie in Abschnitt 3.3.4 vorgegangen werden.

Bild 12. Vergleich der genauen und vereinfachten Interaktion fu¨r I-Profile

290

2


Bild 13. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r IPE 80 – IPE 240

Bild 14. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r IPE 270 – IPE 600

Bild 15. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r IPEo 180 – IPEo 600

Bild 16. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r IPEv 400 – IPEv 600

Bild 17. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEB 100 – HEB 340

Bild 18. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEB 340 – HEB 1000

Beispiel

Aus einer Schnittgro¨ßenberechnung eines Tragwerks liegen folgende Schnittgro¨ßen (Bemessungswerte) fu¨r ein IPE 450 der Stahlgu¨te S355 vor:

Vz w 63,0 kN N w 950,0 kN My w 470,0 kNm


Bild 19. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEA 100 – HEA 340

Bild 20. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEA 340 – HEA 1000

Bild 21. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEM 100 – HEM 240

Bild 22. Querschnittsinteraktion N und My fu¨r HEM 260 – HEM 1000

Nachweis nach [9] mit Gl. (26): berpru¨fung des Querkrafteinflusses:

Einfachsymmetrische Profile

V/Vpl w 63,0/845,5 w 0,075 I 0,33 Nachweis: 950,0 470,0 S 0,9 w 1,06 i 1,0 3173,2 556,95 Der Nachweis ist nicht erfu¨llt, es mu¨sste ein gro¨ßeres Profil gewa¨hlt werden. Nachweis mittels Interaktionsdiagramm (Bild 14): Schnittgro¨ßen werden auf fy w 24 kN/cm2 bezogen: N’ w 950/1,5 · 1,1 w 696,7 kN M’ w 470/1,5 · 1,1 w 344,7 kNm Aus Bild 14 ergibt sich, dass diese Schnittgro¨ßenkombination unterhalb der Kurve fu¨r ein IPE 450 liegt, es braüchte bei Anwendung der genauen Interaktionsbeziehungen kein gro¨ßeres Profil gewa¨hlt zu werden.

291

Prinzipiell la¨sst sich sagen, dass das Tragverhalten von der Lage der Resultierenden aus M und N abha¨ngig ist (Bild 23). Das max. Moment Mpl,N wird nicht bei N w 0 erreicht, sondern dann, wenn bei einer vorhandenen Normalkraft der Spannungswechsel in den Querschnittsschwerpunkt fa¨llt. Wegen der Unsymmetrie sind jetzt 3 Bereiche zu unterscheiden und die Tragfa¨higkeit ist fu¨r positive und negative Momente unterschiedlich. Die folgenden Angaben gehen auch von den Profilmittellinien aus. es w hðd1 S d3 =2Þ

(31)

Negative Biegemomente Bereich I: N=Npl J 2d2 s 1 N ðd1 S d3 =2Þ s M w Npl h 1 S Npl

(32)

292

2


Bild 23. Einfachsymmetrische I-Profile

Bereich II: 0 J j w

1 N S 1 s 2d2 J 1 2d3 Npl

N M N d h ð d =2 Þ 1 s w pl S 1S 3 Npl # 1 N 2 1 s 2d2 S s 4d3 Npl N J 1 s 2d1 Npl N ðd2 S d3 =2Þ s M w Npl h 1 s Npl

(33) Bild 24. Einfachsymmetrische I-Profile unter N S My

Bereich III:

(34)

Positive Biegemomente N ð1 s 2d2 Þ Npl N M w Npl h 1 s ðd1 S d3 =2Þ Npl

Bereich I:

(35)

1 N Bereich II: 0 J j w 1 s 2d2 s J1 2d3 Npl N M w Npl h ðd1 S d3 =2Þ 1 s Npl # 1 N 2 1 s 2d2 s s 4d3 Npl N J ð s 1 S 2d1 Þ Npl N M w Npl h 1 S ðd2 S d3 =2Þ Npl

(36)

Bereich III:

(37)

Die Ergebnisse fu¨r ein Beispiel, bei dem ein IPE 500 mit zusa¨tzlicher Lasche am Obergurt 200 mm q 16 mm vorhanden ist, sind in

Bild 24 angegeben. Es ist zu ersehen, dass die Na¨herung fu¨r doppeltsymmetrische Profile aus DIN 18800 -1, Tab. 16 [9] fu¨r beide Biegemomentenrichtungen ausreichend ist, wa¨hrend die Na¨herung aus DIN EN 1993-1-1, 6.2.9.1 [17] bei negativen Momenten zu unsicheren Ergebnissen fu¨hrt. Bei positiven Momenten ist die genaue Lo¨sung bei N z 0,2 Npl (Druck) durch ein aufnehmbares Moment gekennzeichnet, dass gro¨ßer als der Rechenwert Mpl ist.

3.3.3 I-Profile unter N S Mz Bei der Beanspruchung von I-Profilen um die z-Achse ergeben sich, a¨hnlich wie bei der Beanspruchung durch N und My, in Abha¨ngigkeit von der Gro¨ße der Normalkraft zwei Fa¨lle fu¨r die Interaktionsgleichungen. Kann die Normalkraft vom Steg allein aufgenommen werden, ist eine Reduktion von Mpl nicht notwendig. Werden auch Teile der Flansche zur Aufnahme beno¨tigt, erfolgt eine Reduktion nach Gl. (38). 1 0 N 2 1s B Npl C M CJ1 1s (38) SB @ Mpl,z 1sd A mit dw

Ast Ages


293

Bild 26. Beru¨cksichtigung der Querkraft bei Mpl,V

sred w

Bild 25. Querschnittsinteraktion N-Mz fu¨r HEB 300

Auch fu¨r diesen Fall sind in [9] vereinfachte Interaktionsbeziehungen angegeben. Eine Reduktion von Mpl,z braucht erst ab einem Verha¨ltnis N/Npl i 0,30 beru¨cksichtigt zu werden (Gl. 39). Der Vergleich der vereinfachten Interaktion mit Gl. (38) ist fu¨r ein Profil HEB 300 in Bild 25 dargestellt. 2 Mz N 0,91 J1 (39) S Npl Mpl,z

3.3.4 Beru¨cksichtigung von Schubspannungen aus Querkraft und Torsion Werden Profile zusa¨tzlich zu Normalkraft und Biegemomenten durch Querkra¨fte beansprucht, ist dies ab einem gewissen Verha¨ltnis von V/Vpl durch eine entsprechende Reduktion zu beru¨cksichtigen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Querkraft nur von den dazu geeigneten Querschnittsteilen (z. B. der Steg von I-Profilen bei Vz) aufgenommen wird und einen konstanten Schubverlauf erzeugt. Aus der Bedingung, dass in den Querschnittsfasern die Vergleichsspannung nicht u¨berschritten wird, la¨sst sich aus den vorhandenen Schubspannungen t eine reduzierte sred-Spannung nach Gl. (40) berechnen. Gleichermaßen kann aber auch analog dazu die Blechdicke der querkraftbeanspruchten Querschnittsteile nach Gl. (41) vermindert werden. An dem so ideell reduzierten Querschnitt ko¨nnen die Interaktionsgleichungen aus den Abschnitten 3.3.2 und 3.3.3 wie angegeben Anwendung finden.

qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi fy2 s 3t2

t* w h t

mit

sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 2ffi V hw 1s Vpl

(40) (41)

(42)

Da im Bereich kleiner Verha¨ltnisse V/Vpl die Abminderung der plastischen Momente nur sehr gering ist, braucht nach DIN 18800 -1 [9] eine Beru¨cksichtigung der Querkra¨fte erst bei Vz/Vpl,z J 1/3 und bei Vy/Vpl,y J 1/4 zu erfolgen. Aufgrund der Untersuchungen, die zu der Interaktion in DIN 18800 -1 Tab. 16 gefu¨hrt haben, darf diese auch bei einfachsymmetrischen Profilen angewendet werden. In [17] sind die Grenzen, bis zu denen die Spannungen aus Querkra¨ften nicht beru¨cksichtigt zu werden brauchen, nicht u¨ber das genannte Modell ermittelt worden, sondern man hat aufgrund von Versuchen Querkra¨fte bis zu V/Vpl w 0,50 als vernachla¨ssigbar angesehen. Liegen Schubspannungen aus Torsion oder aus Torsion und Querkraft gleichzeitig vor, kann anstelle von Gl. (42) die Gl. (43) verwendet werden. Hierbei ist die Querkraft V durch die ermittelten Schubspannungen ersetzt worden. Die u¨brige Vorgehensweise a¨ndert sich nicht. sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 2ffi t hw 1s (43) tR

3.3.5 Rohrprofile unter N S My Fu¨r die kreisfo¨rmigen Rohrprofile sind genaue Interaktionsgleichungen in DIN 4420 -1:1990 [13] angegeben.

294

2


Fu¨r 0,1 J

N 1 V J 1 und J J 0,9 gilt: Npl 3 Vpl M 0

2

Bild 27. Bezeichnungen am Kreisrohrquerschnitt

13 J 1

6sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi C7 B 2ffi 6 C7 B V pN 6 C7 s ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi cosB Mpl 6 1 s C7 B 2 Vpl 4 @ V A5 2Npl 1 s Vpl

(44)

mit Mpl w d2 t fy

(45)

Npl w p d t fy

(46)

Vpl w 2 d t tR

(47)

Ist die bezogene Normalkraft N/Npl J 0,1 und/ oder die bezogene Querkraft V/Vpl J 0,33 ko¨nnen in Gl. (44) die entsprechenden Terme entfallen. In Bild 28 ist die Interaktionsgleichung (44) fu¨r einige Verha¨ltnisse V/Vpl ausgewertet. Die Abminderung im abgetrennten Bereich (N/Npl J 0,1) darf nach [13] vernachla¨ssigt werden. Da alle Kreisrohre einander a¨hnlich sind, bietet sich die bezogene Darstellung auch vorteilhaft fu¨r den Nachweis an. Schubspannungen aus Torsion sind ungu¨nstig mit denen aus Querkraft zu u¨berlagern. Bild 28. Querschnittsinteraktion fu¨r Kreisrohre

3.3.6 Rechteckhohlprofile unter N S My Fu¨r quadratische und rechteckige Hohlprofile ko¨nnen unter Vernachla¨ssigung der Radien die gleichen Interaktionsgleichungen wie fu¨r I-Profile verwendet werden. Dabei werden die jeweils in Querkraftrichtung liegenden Bleche zu einem ideellen Steg zusammengefasst (s. auch [100]). In Bild 30 sind fu¨r verschiedene Seitenverha¨ltnisse B/H genaue Interaktionen unter Zugrundelegung der Fla¨chen nach Bild 29 zusammengestellt worden. Der Ansatz der Radien entspricht den warmgefertigten Rechteckhohlprofilen. Die Auswertung erfolgte numerisch, der Querkrafteinfluss ist dabei vernachla¨ssigt worden. Fu¨r die Geometrie wurden folgende Werte angesetzt: ra w 1,5 t

Bild 29. Aufteilung des Querschnitts fu¨r die Interaktion

ri w r a – t 0 J a J 45h

Elastizita¨tstheorie II. Ordnung fu¨r den Stabilita¨tsfall Biegeknicken

Bild 30. M-N-Interaktion bei Rechteckhohlprofilen

3.4

Spannungsnachweis fu¨r My S M z S M w

Die elastische Querschnittsinteraktion ist gegenu¨ber Abschnitt 3.3 zu erga¨nzen, wenn zusa¨tzlich zu den Biegemomenten gleichzeitig ein Torsionsmoment Mx vorhanden ist. Fu¨r nicht wo¨lbfreie Profile entstehen aus dem Anteil der Wo¨lbkrafttorsion Normalspannungen, die sich den Spannungen aus Normalkraft und Biegung u¨berlagern. Die Normalspannungen ergeben sich nach Gl. (48), wobei dabei Gl. (14) um den Anteil der Wo¨lbnormalspannungen erweitert wurde. Mw sx w sx (N,My ,Mz ) S w(y,z) J fy (48) Iw

3.5

Plastische Querschnittsinteraktion N S My S Mz

Liegt fu¨r einen Querschnitt der Fall der zweiachsigen Biegung mit gleichzeitiger Normalkraft vor, ist die Angabe von allgemeinen Interaktionsgleichungen ungleich komplizierter als im einachsigen Fall. Andererseits ist der Zugewinn, der durch die Anwendung von Interaktionsgleichungen gegenu¨ber einem Spannungsnachweis nach Gl. (14) erreicht werden kann, betra¨chtlich. Er kann bei gu¨nstiger Verteilung der Schnittgro¨ßen bis zu 90 % betragen [100]. Aufbereitete Formeln und Diagramme zur direkten Bemessung sind beispielsweise in der Literatur [42, 100, 103] und den Normen DIN

295

18800 -1, El. (757) [9] und DIN EN 1993-1-1, 6.2.9.1 (6) [17] angegeben. Dabei unterscheiden sich die Formeln von Rubin [100], die [9] zugrunde liegen, und Kindmann [42] in der Annahme der notwendigen Gleichgewichtsbedingungen (ohne oder mit Anteilen aus Wo¨lbbimoment Mw) und fu¨hren dementsprechend zu unterschiedlichen Ergebnissen. Aus den Untersuchungen in [103] hat sich ergeben, dass beim Vorhandensein von My und Mz im Grenzzustand auch gleichzeitig eine Verdrehung auftritt, eine vollplastische Spannungsverteilung kann i. d. R. rechnerisch nur beim Ansatz eines Wo¨lbbimoments erreicht werden. Vernachla¨ssigt man dieses rechnerisch, dann ist sicherzustellen, dass die rechnerisch auftretende Verdrehung keine Beeintra¨chtigung der Nutzbarkeit des Profils bringt. Im Hochbau kann dies im u¨blichen Anwendungsbereich i. d. R. unterstellt werden. Die Verwendung der Interaktionsbeziehungen der DIN 18800 -1 [9] ist daher unbedenklich.

4


4.1

Schnittgro¨ßen Theorie II. Ordnung

Die Berechnung von Schnittgro¨ßen erfolgt heute weitgehend mit dem Computer, es stehen aber auch sehr einfache Handrechnungsmethoden zur Verfu¨gung, die mit vertretbarem Aufwand ebenfalls hinreichend genaue Ergebnisse liefern [94, 97, 101] und somit auch gut fu¨r eine unabha¨ngige Vergleichsrechnung geeignet sind. Sind Knickbiegelinie und Lastverformungsfigur hinreichend affin, kann die Berechnung vorteilhaft mit dem Momentenvergro¨ßerungsfaktor q, dem sog. Dischingerfaktor, nach Gln. (49) und (50) erfolgen. In DIN EN 1993-1-1, 5.2.2 [17] wird auf diese Mo¨glichkeit sogar explizit hingewiesen. N qw (49) Ncr MII w MI

1 1sq

(50)

Eine gro¨ßere Genauigkeit ist bei Anpassung der Dischingerfaktoren durch d nach Gl. (51) mo¨glich, die entsprechend des vorliegenden Lastfalls eine Korrektur des Ergebnisses vornehmen. MII w MI

1Sd q 1sq

(51)

296

2


Tabelle 2. Dischingerfaktoren d

d

Nr. Lastfall 1

0,273

2

s0,363

3

a w L

0,3 0,4 0,5 4

s0,219 s0,197 s0,189

a w L

0,2 0,3 0,4 0,5

0,191 0,093 s0,036 s0,189

5

0,032

6

0

7

s0,178

8

s0,378

9

s0,477

4.2

Imperfektionen

Fu¨r den Nachweis eines Tragwerks bezu¨glich des Biegeknickens sind grundsa¨tzlich zwei Methoden anwendbar: (1) Nachweis nach Theorie II. Ordnung unter Ansatz geeigneter Ersatzimperfektionen. (2) Nachweis nach dem Ersatzstabverfahren mit Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung. Zusa¨tzlich ist auch eine Kombination aus beiden Methoden mo¨glich. Wird ein Tragwerk global unter Ansatz geeigneter Imperfektionen nach Theorie II. Ordnung berechnet, ohne dass dabei fu¨r jedes Einzelbauteil ebenso eine entsprechende Imperfektion angesetzt wird, kann die Bemessung fu¨r diese Bauteile auch nach einem

Ersatzstabverfahren erfolgen. Dabei sind dann fu¨r die Stabendmomente die globalen Schnittgro¨ßen nach Theorie II. Ordnung zu verwenden. Als Knickla¨nge darf in aller Regel die Systemla¨nge verwendet werden. Dieses Vorgehen hat sich beispielsweise beim Nachweis von mehrteiligen Stu¨tzen (Gitterstu¨tzen, Rahmenstu¨tzen) durchgesetzt und bewa¨hrt. Wird der Nachweis nach Methode (1) gefu¨hrt, ist es notwendig, Imperfektionen realita¨tsnah zu beru¨cksichtigen. Jedes in der Praxis vorkommende Tragwerk weist unvermeidliche Imperfektionen auf. Diese kann man in strukturelle Imperfektionen (Streuung der Streckgrenze und des E-Moduls, Eigenspannungen [74], Ausbreitung von Fließzonen im Traglastzustand) und geometrische Imperfektionen (Vorkru¨mmungen, Schiefstellungen) unterteilen. Sie fu¨hren bei ungu¨nstigem Ansatz zu einer deutlichen Abnahme der Traglast. In Bild 31 sind Eigenspannungen fu¨r ein I-Profil dargestellt. Aus Messungen ergeben sich Werte, die in etwa parabelfo¨rmig sind (Bild 31a), fu¨r Berechnungen werden aus Vereinfachungsgru¨nden haüfig die linear verteilten Werte benutzt (Bild 31b). Da sich gerade die strukturellen Imperfektionen nur in aufwendigen FEM-Berechnungen beru¨cksichtigen lassen, sind in DIN 18800 -2 [10] geometrische Ersatzimperfektionen definiert, die alle traglastmindernden Einflu¨sse aus den strukturellen und geometrischen Imperfektionen beinhalten und aus genaueren Vergleichsrechnungen bestimmt wurden. Sie sind in der Gro¨ße abha¨ngig von der Querschnittsgeometrie und damit von der Zuordnung zu den europaïschen Knickspannungslinien [10]. Unterschieden werden die geometrischen Ersatzimperfektionen in – o¨rtliche Imperfektionen fu¨r einzelne Bauteile und – Imperfektionen fu¨r Gesamttragwerke und aussteifende Systeme. In DIN 18800 -2 [10] werden sie mit Vorkru¨mmungen und Vorverdrehungen bezeichnet. Der Einfluss der Vorkru¨mmung einzelner Bauteile auf die Schnittgro¨ßen am Gesamttragwerk ist i. d. R. gering, sodass ein gemeinsamer Ansatz nur bei sehr schlanken Bauteilen erfolgen muss, was in DIN 18800 -2 ausdru¨cklich gestattet ist. Wird der Bauteilnachweis nach der Methode Elastisch-Elastisch gefu¨hrt, darf die max. Amplitude der Ersatzimperfektion auf 2/3 w0 abgemindert werden. Dies tra¨gt der Tat-


297

Bild 31. Verteilung der Eigenspannungen u¨ber den Querschnitt a) parabelfo¨rmig b) linear

sache Rechnung, dass beim Verfahren ElastischElastisch die plastischen Querschnittsreserven nicht ausgenutzt werden. Anzustreben sind gleiche Traglasten bei Anwendung der Verfahren Elastisch-Plastisch und Elastisch-Elastisch, die wegen der pauschalen Abminderung auf 2/3 natu¨rlich nur na¨herungsweise im Mittel erreichbar sind. Bei einer Berechnung der Schnittgro¨ßen fu¨r den Biegedrillknicknachweis darf die Amplitude mit nur 1/2 v0 angesetzt werden, wobei sich der zu wa¨hlende Wert fu¨r v0 nach der Zuordnung der Profile zu einer Knickspannungslinie bezu¨glich des Biegeknickens richtet. Diese Reduktion darf nach der Ausgabe 2008 von [10] nicht mehr fu¨r hohe schlanke Tra¨ger mit h/b i 2 vorgenommen werden. Generell besteht bei der Wahl der Ersatzimperfektion fu¨r das Biegedrillknicken nach [10] und [17] eine falsche Tendenz, da sich diese nach der Tabelle der Ersatzimperfektionen fu¨r das Biegeknicken richtet. Bei I-Profilen verhalten sich hohe schlanke Profile beim Biegeknicken gu¨nstig, beim Biegedrillknicken jedoch ungu¨nstig, wie aus der Zuordnung in DIN EN 1993-1-1, Tabelle 6.5, (s. auch ECCS/TC8 [2]) hervorgeht. Dieser Tatsache wird in der noch ausstehenden endgu¨ltigen Fassung des NA zu DIN EN 1992-1-1 [16] wohl Rechnung getragen werden. Die geometrische Form der Ersatzimperfektionen braucht nach DIN 18800 -2 [10] nicht mit den Randbedingungen vertra¨glich zu sein, da ein vorgekru¨mmter Stab von seiner spa¨teren Einspannung z. B. „nichts weiß“. Dies bedeutet, dass z. B. auch an Einspannungen vorverformte Stabwerke Stabdrehwinkel aufweisen du¨rfen. Die Ersatzimperfektionen ko¨nnen zur Rechenvereinfachung auch u¨ber a¨quivalente Ersatzlasten beru¨cksichtigt werden (Bild 32). Die Ersatzlasten bestimmen sich unter der Voraussetzung des Ansatzes einer quadratischen Parabel als Vorverformung nach Gl. (52) und

erzeugen am statischen System das gleiche Moment M wie die Normalkraft am vorverformten System. Da aus der Ersatzbelastung keine resultierenden Auflagerkra¨fte entstehen du¨rfen, werden die Knotenkra¨fte nach Gl. (53) zusa¨tzlich angesetzt. 8 H w0 qers w (52) L2 4 w0 (53) L Der qualitative Ansatz der Ersatzimperfektionen muss so erfolgen, dass die ungu¨nstigste Wirkung auf die Schnittgro¨ßen nach Theorie II. Ordnung sichergestellt ist. Im Wesentlichen kann dies mit der Form der Vorverformung, die a¨hnlich zur ersten Knickeigenform ist, erreicht werden. Dabei ist es nicht zwingend notwendig, einen streng affinen Ansatz zu wa¨hlen, was in den meisten Fa¨llen den Einsatz von Computerprogrammen bedingen wu¨rde. Entha¨lt die gewa¨hlte geometrische Ersatzimperfektion genu¨gend Anteile der ersten Eigenform, so strebt die Last-Verformungskurve auch gegen diese. Auf Ausnahmen wird in Abschnitt 4.3 na¨her eingegangen. Fers w

Bild 32. Ersatzimperfektionen a) affin zur Knickbiegelinie b) a¨hnlich zur Knickbiegelinie c) Ersatzlast

298

2


Der Stabilita¨tsnachweis wird mit den Schnittgro¨ßenkombinationen nach Theorie II. Ordnung als Querschnittsnachweis gefu¨hrt, wobei der Querschnittswiderstand wahlweise elastisch oder plastisch begrenzt werden kann (s. Abschn. 3).

I:

parabelfo¨rmig, affin zur ersten Knickeigenform, II: parabelfo¨rmig, feldweise in Lastrichtung, III: skalierte Biegelinie aus Streckenlast.

Eine zur ersten Knickeigenform a¨hnliche geometrische Ersatzimperfektion fu¨hrt bei einer Berechnung von Tragwerken mit u¨berwiegender Normalkraftbeanspruchung nach Theorie II. Ordnung zu den maßgebenden kleinsten Traglasten Fu. Bei Durchlauftra¨gern mit gleichzeitig großer Querbelastung ist es aber auch mo¨glich, dass Ersatzimperfektionen a¨hnlich zur Biegelinie oder a¨hnlich zu Eigenformen ho¨herer Ordnung die maßgebenden Traglasten liefern. Wa¨hrend bei einer Vorverformung gema¨ß der ersten Eigenform Verformungen in einigen Feldern der Lastrichtung entgegenwirken und so die entstehenden Momente abmindern, ist dies bei den anderen Ansa¨tzen nicht der Fall. Hier weisen Lastverformung und Vorverformung jeweils in die gleiche Richtung. An den dargestellten Systemen in den Bildern 33 und 34 sind Traglastrechnungen mit unterschiedlichen Verha¨ltnissen von Normalkraft zu Querbelastung durchgefu¨hrt worden. Dabei wurde der Ansatz der Vorverformungen bei gleichbleibendem Stich w0 w L/1000 bei gleichzeitiger Beru¨cksichtigung von Eigenspannungen nach Bild 32a variiert:

Die Berechnungen wurden nach Fließzonentheorie unter Beru¨cksichtigung von materiellen und geometrischen Nichtlinearita¨ten fu¨r verschiedene Profile durchgefu¨hrt [35, 62]. Die Ergebnisse der Traglastberechnungen sind beispielhaft in den Bildern 35 bis 38 dargestellt. Es zeigt sich, dass in nur kleinen Bereichen fu¨r den Zweifeldtra¨ger bei großen Querlasten und gleichzeitig geringer Normalkraft ein Ansatz der Vorverformungen entsprechend der Biegelinie zu den maßgebenden geringsten Traglasten fu¨hrt. Die Abweichungen der so bestimmten Traglasten gegenu¨ber denen, die nach einem Imperfektionsansatz affin zur ersten Eigenform berechnet wurden, betra¨gt max. 3 %. Von daher ist es aus Sicht der Verfasser nicht notwendig, fu¨r Durchlauftra¨ger unter konstanter Streckenlast und Normalkraft die Schnittgro¨ßen mit einem Imperfektionsansatz entsprechend der Biegelinie zu berechnen. Gleichzeitig sind Berechnungen auch mit Ersatzimperfektionen gema¨ß [10] nach der Fließgelenktheorie II. Ordnung, wobei die Querschnittstragfa¨higkeit nach [100] bestimmt wurde, durchgefu¨hrt worden. Diese Ergebnisse liegen im untersuchten Parameterbereich immer auf der sicheren Seite, was an dem konservativen Ansatz der Ersatzimperfektionen liegt (s. auch Abschn. 4.4).

Bild 33. System Zweifeldtra¨ger

Bild 34. System Dreifeldtra¨ger

4.3

Anordnung und Form von Vorverformungen bei Durchlauftra¨gern


299

Bild 35. IPE 200, Fz, ly w 1,0

Bild 36. Kritischer Bereich aus Bild 35

Bild 37. IPE 200, qz, ly w 0,5, 1,0

Bild 38. HEB 300, qz, ly w 0,5, 1,0

4.4

von Imperfektionen auf die Traglast vorhanden ist. Zu beachten ist jedoch, dass die Anwendung dieser Werte nur dann erlaubt ist, wenn die Schnittgro¨ßen nach der Elastizita¨tstheorie ermittelt werden und der Querschnittsnachweis mit einer linearen Interaktion gefu¨hrt wird. Damit muss dann also der Querschnittsnachweis mit Gl. (19) (mit Beru¨cksichtigug des je nach Biegerichtung jeweils zutreffenden Momentes My oder Mz) gefu¨hrt werden. Die in Abschnitt 3.3 genannten Interaktionsgleichungen (23), (24), (26), (28), (38) und (39) erfu¨llen diese Bedingung nicht. Es ist anzumerken, dass auch die empfohlenen Werte nach [17] unter der Voraussetzung einer

Gro¨ße und Schlankheitsabha¨ngigkeit der Vorkru¨mmungen

In DIN 18800 -2 [10] und DIN EN 1993-1-1 [17] sind pauschale Werte fu¨r den Stich der Vorkru¨mmung von Einzelbauteilen in Abha¨ngigkeit von der Zuordnung der Profile zu den Knickspannungslinien angegeben. Die Werte nach [10] und die empfohlenen Werte nach [17] sind in Tabelle 3 angegeben. Zusa¨tzlich sind die gu¨nstigeren Werte nach [16] angegeben, die daraus resultieren, dass man generell die Werte bei einem bezogenen Schlankheitsgrad von etwa l w 1,0 als maßgebend erachtet hat, da in diesem Bereich der gro¨ßte Einfluss

300

2


Tabelle 3. Stich der Vorkru¨mmung

Stich w0, v0 der Vorkru¨mmung

Stabart:

nach [10] nach [17] nach [16] Einteilige Sta¨be mit Querschnitten, Elastische Plastische Elastische Plastische Elastische Plastische denen nach [10] Berechnung Berechnung Berechnung Berechnung Berechnung Berechnung folgende Knickspannungslinie zugeordnet ist a0

L/525

L/350

L/350

L/300

L/900

a

L/450

L/300

L/300

L/250

L/550

b

L/375

L/250

L/250

L/200

L/350

c

L/300

L/200

L/200

L/150

L/250

d

L/225

L/150

L/150

L/100

L/150

Mehrteilige Sta¨be

linearen Interaktion abgeleitet worden sind, was dort allerdings nicht vermerkt ist. Die Werte der Tabelle 3 sind aus Ru¨ckrechnungen entstanden, bei denen das Moment M, das sich fu¨r den ausschließlich vorverformten gedru¨ckten Stab nach der Elastizita¨tstheorie II. Ordnung ergibt, in eine geeignete Interaktionsbedingung eingesetzt wird. Die Ergebnisse sind außerdem in den meisten Fa¨llen stark von dem untersuchten Profil, der Zuordnung zu der

Bild 39. Vergleich von Ergebnissen fu¨r bezogene Vorverformungen – Divisor j fu¨r die geometrischen Ersatzimperfektionen v0 w L/j, HEB 400, Biegeknicken rechtwinklig zur z-Achse, KSL b (nach [74])

Wie elastische Berechnung, jedoch Mpl,k -fach Mel,k

L/500

Knickspannungslinie und dem jeweiligen bezogenen Schlankheitsgrad abha¨ngig. Beispielhaft sind Ergebnisse dazu in Bild 39 angegeben. Die pauschalen Werte fu¨r die Vorverformungen nach Tabelle 3 sind streng genommen nur fu¨r den zentrisch gedru¨ckten Stab gu¨ltig, fu¨r den sie ermittelt wurden. Wenn planma¨ßige Biegemomente vorhanden sind, dann a¨ndern sich die Werte je nach Verlauf des planma¨ßigen Biegemoments unter Umsta¨nden stark. Entsprechende Untersuchungen wurden von Lindner [79] durchgefu¨hrt, Ergebnisse auch in [74] mitgeteilt. Da die Beru¨cksichtigung dieser Ergebnisse zu einer weiteren Erschwerung der statischen Nachweise fu¨hren wu¨rde, hat man darauf in den maßgebenden Normen [10] und [17] verzichtet. Bei der Behandlung von Gesamttragwerken ist es mo¨glicherweise schwierig zu entscheiden, wie denn o¨rtliche Vorkru¨mmungen bei mehreren aneinandergrenzenden Sta¨ben bezu¨glich ihrer Richtung und der Gro¨ße der Amplitude der Vorkru¨mmung anzusetzen sind. Daher ist es nach [10] und [17] gestattet, die Vorverformungen insgesamt nach der maßgebenden Eigenform des Gesamttragwerks zu wa¨hlen, es wird aber nicht gefordert. Die Gro¨ße ist nach [10] in jedem Fall in bereinstimmung mit den in Tabelle 3 angegebenen Bemessungswerten der Vorkru¨mmung zu beru¨cksichtigen. Das Gleiche gilt sinngema¨ß fu¨r die maßgebende Schiefstellung.

Elastizita¨tstheorie II. Ordnung fu¨r den Stabilita¨tsfall Biegeknicken Beispiel zum Ansatz der Vorkru¨mmung

Bild 40. System und Schnittgro¨ßen (schematisch)

Belastung: w Nu,d w 3 kN/m w 0,12 m

Fd qd e

Material: S235 w 23,5/1,0 w 23,5 kN/cm2

fy,d

Profil: IPE 400 w w w w w w

Iy Wy A Mel,y,d Mpl,y,d Npl,d

23130 cm4 1160 cm3 84,5 cm 1160 · 23,5/100 272,6 · 1,28 84,5 · 23,5

w 272,6 kNm w 307,4 kNm w 1985,8 kN

Knicklinie: h/b w 40/18 w 2,22 i 1,2 tf w 13,4 I 40 f KSL a fu¨r Biegung um die y-y-Achse

Die Stu¨tze soll rechtwinklig zur Momentenebene hinreichend ausgesteift sein, sodass kein Nachweis des Biegedrillknickens erforderlich ist. Abgrenzung zur Berechnung nach Theorie II. Ordnung: Fcr w

p2 21000 23130 w 4794,0 kN 1,0 10002

Fcr max. FEd w w 479,4 kN 10 (elastische Berechnung)

Das gewa¨hlte Profil kann fu¨r die gewa¨hlte Beanspruchungskombination der Querschnittsklasse 2 zugeordnet und damit Elastisch-Plastisch

301

bemessen werden. Bei der Berechnung der Grenzlast Nu nach Theorie II. Ordnung wurde die aüßere Exzentrizita¨t e konstant gehalten und N sowie q so lange gesteigert, bis das jeweilige Nachweisformat fu¨r den Querschnitt an der maßgebenden Stelle im Feld gerade zu 100 % erfu¨llt wurde. Eine Querkraftinteraktion ist nicht beru¨cksichtigt worden, da der Anteil vernachla¨ssigbar klein ist. Die Ergebnisse sind fu¨r verschiedene Imperfektionsansa¨tze und Nachweisformate in Tabelle 4 zusammengestellt. Als Referenzergebnis ist der Nachweis Elastisch-Elastisch nach DIN 18800 -2 gesetzt worden (f w 1,0). Bei der Berechnung nach DIN 18800 wurde sowohl bei E als auch bei fy der Teilsicherheitsbeiwert von gM w 1,1 beru¨cksichtigt. Eine Traglastberechnung nach [70] liefert einen Traglastfaktor f von 1,098. Dem kommt das Verfahren Elastisch-Plastisch mit einem Wert von f w 1,084 nahe. Bei der Berechnung nach DIN EN 1993-1-1 wurde sowohl bei E als auch bei fy der Teilsicherheitsbeiwert von gM1 w 1,0 beru¨cksichtigt. Eine Traglastberechnung nach [70] liefert einen Traglastfaktor von 1,209. berraschenderweise liefert die Interaktionsformel aus DIN EN 1993-1-1, Gl. (6.36), rechnerisch eine ho¨here Traglast mit 1,244 i 1,209 und liegt damit auf der unsicheren Seite. Dies liegt an zwei Umsta¨nden: – In Abschnitt 4.4 wurde bereits vermerkt, dass fu¨r den Fall von Druck und Biegung in einigen Fa¨llen eine gro¨ßere Imperfektion notwendig ist, als sie sich aus dem Fall des zentrischen Drucks ergibt. Dies wurde bei der Ermittlung der angegebenen Ersatzimperfektionen vernachla¨ssigt. – Die Vorverformungen nach DIN EN 1993-1-1, Tab. 5.1, sind auch aus Auswertungen mit linearer Interaktion entstanden; die Anwendung dieser linearen Interaktion ist jedoch nicht ausdru¨cklich gefordert. Wenn man eine lineare Interaktion benutzt, dann ergibt sich ein Traglastfaktor von 1,113 I 1,209 und ist damit in Ordnung. Der Nachweis nach dem NA zu DIN EN 1993-1-1 [16] liefert hohe Werte in der Na¨he der Traglast, was an der geforderten linearen Interaktion liegen du¨rfte und daran, dass der vorhandene bezogene Schlankheitsgrad mit l w 0,64 in der Na¨he des Wertes 1,0 liegt, fu¨r den die Bemessungswerte der Vorkru¨mmungen ermittelt wurden.

302

2


Tabelle 4. Ergebnisse der Berechnungen fu¨r verschiedene Imperfektionsansa¨ tze und Nachweisverfahren

Verfahren

e0 [cm]

max. N [kN]

max. MII Nachweis [kNm]

DIN 18800 -2 elastisch

L/300 · 2/3 w L/450 w 2,22

800,9

137,4

800,9 137,4 S w 21,36 kN=cm2 84,5 11,6

1,0

DIN 18800 -2 plastisch

L/300 w 3,33

868,5

163,0

868,5 163,0 S 0,9 w 1,0 1805,2 283,0

1,084

Traglastrechnung [70], gM1 w 1,1

L/1000 w 1,0

879,7

145,3

DIN EN 1993-1-1 elastisch

L/300 w 3,33

850,3

155,4

850,3 155,4 S w 23,5 kN=cm2 84,5 11,6

1,062

DIN EN 1993-1-1 elastisch, Nachweis in Gurtmitte

L/300 w 3,33

865,2

158,7

865,2 158,7 S w 23,5 kN=cm2 84,5 11,97

1,080

DIN EN 1993-1-1 plastisch

L/250 w 4,0

996,2

196,9

196,9 w 1,0 ð1 s 996,2=1985,8Þ 307,4 ð1 s 0,50 0,425Þ

1,244

DIN EN 1993-1-1 plastisch, lineare Interaktion

L/250 w 4,0

891,3

171,4

891,3 171,4 S w 1,0 1985,8 307,4

1,113

NA elastisch

L/550 w 1,82

892,6

149,6

1,115

NA plastisch

L/482 w 2,06

944,6

162,9

892,6 149,6 S w 23,5 kN=cm2 84,5 11,6 944,6 162,9 S w 1,0 1985,8 307,4

Traglastrechnung [70], gM1 w 1,0

L/1000 w 1,0

968,3

178,8

4.5

1,098

1,179 1,209

Vorverdrehungen

In DIN 18800 -2 [10] wurden die Werte fu¨r den Ansatz von Vorverdrehungen aufgrund der Auswertung von Messungen an Bauten im Inland und Ausland festgelegt, z. B. [54], Einzelheiten dazu auch in [74]. Der Grundwert der Stu¨tzenschiefstellung wurde dabei zu f0 w 1/200 festgelegt, der mit zwei Abminderungsfaktoren r1 und r2 reduziert werden darf. Gerade diese gehen auf die erwa¨hnten etwa 1000 Messungen zuru¨ck und sind damit gut belegt. Reduktionsfaktor fu¨r Sta¨be oder Stabzu¨ge mit L i 5 m, L in [m]: rffiffiffi 5 (54) r1 w L Reduktionsfaktor zur Beru¨cksichtigung von n voneinander unabha¨ngigen Ursachen fu¨r Vorverdrehungen:

f

1 1S r2 w 2

rffiffiffi! 1 n

(55)

Fu¨r die praktische Anwendung besteht eine gewisse Schwierigkeit darin, dass fu¨r Bauwerke aus anderen Baustoffen wie Beton und Holz andere Zahlenwerte verwendet werden, die jedoch weniger gut durch Messungen belegt sind. Um zu einer Vereinheitlichung mit dem Massivbau und dem Holzbau im Rahmen der europaïschen Normung (CEN/TC 250) zu kommen, hat man sich bei der Bearbeitung von DIN EN 1993-1-1 [17] darauf geeinigt, gea¨nderte Zahlenwerte fu¨r die Reduktionsfaktoren vorzuschlagen. Diese betragen in der Schreibweise von [17]:


303

Tabelle 5. Beispiel fu¨r Schiefstellungen am Rahmen (s. Bild 41)

Ho¨he h [m] r1 DIN 18800 -2 [10] ah DIN EN 1993-1-1 [17] e Ersatzstab [m] e [10] [m] e [17] [m] 4,00

1,00

1,00

0,048

0,010

0,010

8,00

0,791

0,707

0,096

0,032

0,028

20,0

0,500

0,667

0,240

0,050

0,067

Abminderungsfaktor fu¨r die Ho¨he von Stu¨tzen: 2 2 J ah J 1,0 ah w pffiffiffi jedoch (56) 3 h Abminderungsfaktor fu¨r die Anzahl der Stu¨tzen in einer Reihe: sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 1 (57) am w 0,5 1 S m Besonders der Zahlenwert fu¨r ah statt r1 fu¨hrt zu einer deutlichen Verschlechterung, d. h. Vergro¨ßerung der anzusetzenden Horizontallasten bei langen Sta¨ben. Dies wird aus Bild 41 deutlich. In Tabelle 5 sind die unterschiedlichen Ansa¨tze fu¨r verschiedene La¨ngen h ausgewertet. Betrachtung eines Ersatzstabes mit der La¨nge sK w 3 L nach Bild 41: e w sK/200 (Knickspannungskurve c)

ew

1 2 200 3

f€ ur h i 9,0 m

Der Vergleich mit vorgenommenen Messungen zeigt, dass die rechnerisch anzusetzenden Schiefstellungen nach [17] Werte liefern, die weit u¨ber den baupraktisch vorhandenen liegen. Beispiel 1: Kraftwerk Mannheim

Ungu¨nstigste Messung: vorh. c w 1/8610

H w 86,10 m

f w 1,0 cm

Rechnerisch nach [10]: rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 5 r1 w w 0,241 86,10 rffiffiffi! 1 r2 w 0,5 1 S w 0,854 2

e w 3,0 h/200

f0 w 1/200 · 0,241 · 0,854 w 1/973 f f w 8,8 cm

e z 2,4 h/200

Rechnerisch nach [17]:

Schiefstellung nach [10]: pffiffiffi 5 1 ur h i 5,0 m pffiffiffi f€ ew 200 h Schiefstellung nach [17]: 2 2 pffiffiffi f€ ew ur 4,00 I h J 9,0 m 200 h

2 w 0,667 3 sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi 1 am w 0,5 1 S w 0,866 2 ah w

f0 w 1/200 · 0,667 · 0,866 w 1/346 f f w 24,9 cm Beispiel 2: Hochregallager

Ungu¨nstigste Messung von 55: vorh. c w 1/1020

H w 39,0 m

f w 3,8 cm

Rechnerisch nach [10]: rffiffiffiffiffiffiffiffiffi 5 r1 w w 0,358 39,0 rffiffiffi! 1 r2 w 0,5 1 S w 0,789 3 Bild 41. Vergleich der Vorverdrehungen nach DIN 18800-2 [10] und DIN EN 1993-1-1 [17]

f0 w 1/200 · 0,358 · 0,789 w 1/708 f f w 5,5 cm

304

2


Rechnerisch nach [17]: 2 ah w w 0,667 3 sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi 1 am w 0,5 1 S w 0,816 3

lw

mit a x

f0 w 1/200 · 0,667 · 0,816 w 1/367 f f w 10,6 cm

In manchen Fa¨llen, wie bei einsto¨ckigen Rahmentragwerken, bei denen die Windlasten gegenu¨ber den Horizontallasten aus Imperfektionen durchschlagen, du¨rften die Auswirkungen gering sein. Da diese aber auch bei aussteifenden Verba¨nden anzusetzen sind, stellt sich hier eine deutliche Schlechterstellung fu¨r den Stahlbau ein. Es muss betont werden, dass fu¨r diese schlechteren Werte fu¨r den Stahlbau nach DIN EN 1993-1-1 [17] gegenu¨ber den Regelungen nach DIN 18800 -2 [10] keine sachliche Notwendigkeit besteht.

4.6

Integraler Ansatz der maßgebenden Knickeigenform

Nach DIN EN 1993-1-1 [17] ist es ebenfalls mo¨glich, die anzusetzende Imperfektion dem bezogenen Schlankheitsgrad l nach Gl. (60) des Gesamttragwerks anzupassen. Dazu ist es notwendig, die maßgebende Eigenform hcr des Gesamttragwerks zu ermitteln und diese dann als skalierte Gesamtverformungsfigur in die Berechnung nach Theorie II. Ordnung einzubeziehen. Prinzipiell werden dabei sowohl mo¨gliche Schiefstellungen als auch Stabkru¨mmungen gleichermaßen erfasst. Die notwendige Amplitude der Eigenform ergibt sich aus der Zuordnung des kritischen Querschnitts zur entsprechenden Knicklinie und der gewa¨hlten Nachweisform (elastisch oder plastisch). Formelma¨ßig ist das Prinzip in Gl. (58) angegeben. Fu¨r den Nachweis des kritischen Querschnitts wird im NA zu DIN EN 1993-1-1 [16] bei der Anwendung des Verfahrens Elastisch-Plastisch gefordert, dass die Querschnittsinteraktion linear nach Gl. (19) erfolgen muss. Ncr e0 NRk hinit w e0 hcr w 2 hcr EI hcr, max l EI hcr, max (58)

Darin sind: 2

1s

rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ault,k acr

xl gM1

MRk e0 w a l s 0,2 NRk 1 s xl2

f€ur l i 0,2

(59)

ault,k

acr

MRk NRk hcr EIhLcr,max

(60)

Imperfektionsbeiwert der zutreffenden Knicklinie Abminderungsfaktor der zutreffenden Knicklinie Vergro¨ßerungsfaktor fu¨r die Normalkra¨fte NEd, um im maßgebenden Bauteil den char. Widerstand NRk zu erreichen, ohne Beru¨cksichtigung des Knickens und unter Vernachla¨ssigung von Biegemomenten Vergro¨ßerungsfaktor fu¨r die Normalkra¨fte NEd, um ideales Knickversagen des Tragwerks zu erreichen charakteristische Momententragfa¨higkeit des krit. Querschnitts (z. B. Mel,Rk oder Mpl,Rk) charakteristische Normalkrafttragfa¨higkeit des krit. Querschnitts (z. B. Npl,Rk) Form der Knickfigur Biegemoment am krit. Querschnitt infolge von hcr

Diese Methode fu¨r die Ermittlung der maßgebenden Eigenfigur unterscheidet sich deutlich von derjenigen in DIN 18800 -2. Dort ist in El. (202) gesagt, dass sie sich der zum niedrigsten Knickeigenwert geho¨renden Verformungsfigur mo¨glichst gut anpassen soll. Die Ersatzimperfektion braucht aber nicht mit den geometrischen Randbedingungen des Systems vertra¨ glich zu sein. Das ist in der Regel auch so, da die Vorkru¨mmung nach DIN 18800 -2 Bild 2 und der Stich nach Tab. 3 zu wa¨hlen sind – es wird also ein beidseitig gelenkig gelagerter Fall mit sk w 1,0 L betrachtet. Der elastische Anteil der Vorkru¨mmung stammt ja aus der Herstellung und der Stab weiß nicht, dass er spa¨ter ggf. Teil eines eingespannten Stabes ist – von daher ist die Wahl gelenkiger Randbedingungen, wie er DIN 18800 -2 Bild 2 entspricht, folgerichtig. Nach der Vorgabe von DIN EN 1993-1-1 Gl. (5.9) (hier Gl. (58)) wird dagegen gerade das vorliegende System betrachtet. Wenn das ein eingespannter Stab ist, dann ergibt sich automatisch die Vorkru¨mmung erheblich kleiner als beim gelenkig gelagerten Fall, da bei der Wahl des Stichs nicht auf DIN EN 1993-1-1, Tab. 5.1 abgehoben wird. Im Fall des beidseitig eingespannten Stabes ist die Knickla¨nge nur sk w 0,5 L.


Umgekehrt ist davon auszugehen, dass sich bei verschieblichen Rahmentragwerken große Vorverformungen ergeben, da sk i 1,0 L ist. Außerdem wird in solchen Fa¨llen auf die Schiefstellung der Stu¨tzen, die sich aus umfangreichen Messungen in der Praxis ergeben hat [74], u¨berhaupt nicht eingegangen. Zusammenfassend ist festzustellen, dass diese Methode nicht allgemein zu empfehlen ist. Bei Systemen mit Knickla¨ngenbeiwerten b I 1,0 ergeben sich Ergebnisse auf der unsicheren Seite. Umgekehrt werden bei verschieblichen Tragwerken die Vorverformungen u. U. erheblich u¨berscha¨tzt, sodass der Ansatz der Vorverformungen nach Gl. (58) zu unwirtschaftlichen Ergebnissen fu¨hrt. Beispiel fu¨r integralen Ansatz der Eigenform als Imperfektion

Es wird der Rahmen aus Abschnitt 5.5 betrachtet. Die maßgebenden Schnittgro¨ßen an der Rahmenecke nach Theorie I. Ordnung wurden vorab bestimmt zu: NEd w 620 kN MyEd w 202 kNm

a) Globale Anfangsschiefstellung nach DIN EN 1993-1-1, 5.3.2 (3): f w f0 ah am 1 2 pffiffiffiffiffiffi fw 200 4,6

sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi 1 1 0,5 1 S w 2 247

305

Der Bemessungsrelevante Querschnitt ist der Stu¨tzenquerschnitt HEB 260/S355. NR,k w A · fy,k w 118 · 35,5 w 4189,0 kN

My,Rk w Wel,y · apl,y · fy,k w 1150 · 1,14 · 35,5 w 465,4 kNm Knicklinie: tf w 17,5 mm I 40 mm h/b w 260/260 w 1,0 I 1,2

f KSL b mit a w 0,34 Gesamtschlankheitsgrad des Tragwerks unter Vernachla¨ssigung der Biegemomente: ault,k w NRk/NEd w 4189,0/620,0 w 6,76 acr w Ncr,y/NEd w 2762,6/620,0 w 4,46

mit

sK,y w 2,3 · 4,6 w 10,58 m p2 21000 14920 w 2762,6 kN (2,3 460)2 1,0 rffiffiffiffiffiffiffiffiffi 6,76 lw w 1,23 p x w 0,46 4,46

Ncr,yd w

Grundamplitude: e0 w 0,34ð1,23 s 0,2Þ

465,4 4189

102

0,46 1,232 1,0 1 s 0,46 1,232

1s

w 0,34 · 1,03 · 11,1 · 1,0 w 3,9 cm

Das entspricht einer seitlichen Verschiebung der oberen Rahmenecke von 460/247 w 1,9 cm. b) Maßgebende Eigenform als integrale Imperfektion nach Eurocode DIN EN 1993-1-1, 5.3.2 (11):

Das Biegemoment EI · hLinit infolge der maßgebenden Eigenform wird aus der Biegelinie infolge Hv w 1 kN in Richtung der maßgebenden Verformung nach Bild 43 bestimmt, da die resultierende Biegelinie affin zur maßgebenden Eigenform ist. Aus der auf dv w 1 cm normierten Verformungsfigur wird das zugeho¨rige Stabendmoment mit einem Stabwerksprogramm berechnet. Alternativ ko¨nnen auch EDV-Programme verwendet werden, die die zur Eigen-

Bild 42. System, Belastung und maßgebliche Eigenform des verschieblichen Rahmens

Bild 43. Virtuelle Belastung zur maßgebliche Eigenform des verschieblichen Rahmens

306

2


form geho¨renden Schnittgro¨ßen direkt berechnen. dv w 0,076 cm M w 230,0 kNcm

Aus der Normierung ergibt sich: EI · hLinit w 1/0,076 · 230,0 w 3026,3 kNcm Faktor hinit fu¨r die maximale Amplitude: hinit w 3,9

2762,6 h w 3,6 · hcr [cm] 3026,3 cr

Damit wird fu¨r dieses Beispiel nach Methode b eine deutlich gro¨ßere horizontale Auslenkung als Imperfektion errechnet als nach Methode a. Wu¨rde die max. Amplitude auf den Stich des zur Knickfigur des Rahmenstiels geho¨renden Ersatzstabs bezogen werden (was aber so nicht vorgesehen ist), verringert sich die anzusetzende Auslenkung der Rahmenecke in Abha¨ngigkeit vom Knickla¨ngenbeiwert b etwas. Fu¨r eine praktische Anwendung wu¨rde dieses aber erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringen, da bei komplexeren Systemen die Ersatzsta¨be nicht ohne Weiteres zu erkennen sind. Kritisch muss auch angemerkt werden, dass durch die Anwendung von Methode b der Bezug zu den an Rahmen gemessenen Werten fu¨r die Schiefstellung vo¨llig verloren geht. Es ist zu wu¨nschen, dass der integrale Ansatz der maßgebenden Eigenform – der gerade bei der Berechnung von komplexeren Systemen nach Theorie II. Ordnung sehr hilfreich sein kann – ku¨nftig durch weitere Untersuchungen hinsichtlich der Konsistenz zu den bisher u¨blichen Ansa¨tzen fu¨r Imperfektionen (Vorkru¨mmung von Bauteilen, Schiefstellung von Tragwerken) weiterentwickelt und klarer spezifiziert wird.

5

Nachweise mit vereinfachten Verfahren als Ersatzstabverfahren, Interaktionsgleichungen

5.1

Allgemeines

Gegenu¨ber einem Nachweis eines Tragwerks nach Theorie II. Ordnung (s. Abschn. 4 fu¨r Biegeknicken, Abschn. 9 fu¨r Biegedrillknicken) besteht der Vorteil des Ersatzstabverfahrens darin, den eigentlichen Nachweis an einem aus dem Tragwerk gedanklich herausgeschnittenen Stab zu fu¨hren. Dieser Stab wird als Ersatzstab

fu¨r das tatsa¨chlich vorliegende System angesehen, das Verfahren daher auch als Ersatzstabverfahren bezeichnet. Als Vorteil wird vielfach auch angesehen, dass die Schnittgro¨ßenermittlung i. d. R. nach Theorie I. Ordnung erfolgen kann, da der Einfluss der Verformungen des untersuchten Stabes auf die Schnittgro¨ßen bereits in den Beiwerten der Interaktionsgleichungen beru¨cksichtigt ist. Diese Beiwerte sind aus dem Vergleich von Rechenergebnissen nach der Fließzonentheorie mit den Ergebnissen nach den Ersatzstabverfahren bestimmt worden, sodass eine hinreichende Tragsicherheit nach beiden Verfahren erreicht wird. Somit sind alle die der Traglastberechnung nach Fließzonentheorie zugrundeliegenden Einflu¨sse in den Beiwerten der Ersatzstabverfahren beru¨cksichtigt. Sofern die Verformungen des Gesamtsystems von zu beru¨cksichtigendem Einfluss sind, muss dies erfasst sein. Beim Biegeknicken ist das dadurch der Fall, dass die Bedingungen aus dem statischen System u¨ber die Knickla¨nge sK des Ersatzstabes beru¨cksichtigt werden. Im Falle von angeha¨ngten Pendelstu¨tzen sind diese bei einer Berechnung nach Theorie II. Ordnung auch mit Vorverformungen zu versehen. Dieser Einfluss steckt aber nicht in sK, deshalb sind dafu¨r Zusatzu¨berlegungen erforderlich, s. DIN 18800 -2, El. (525) [10]. In DIN EN 1993-1-1 [17] fehlen entsprechende Angaben, sie sind zurzeit in [16] vorgesehen. Da die Knickla¨nge sK beim Nachweis des Biegedrillknickens nicht eingeht, mu¨ssen hier die Stabendmomente aus dem Gesamtsystem, die auf den gedanklich herausgeschnittenen Stab wirken, nach Theorie II. Ordnung bestimmt werden, falls dies erforderlich ist, s. DIN 18 800 -2, El. (303). Das Erfordernis kann mithilfe der in DIN 18800 -1, El (739) bzw. DIN EN 1993-1-1, 5.2.1 (3), angegebenen Abgrenzungskriterien u¨berpru¨ft werden. Wenn eine solche Berechnung nach Theorie II. Ordnung wegen der Randmomente am Gesamtsystem erforderlich ist, um damit den Biegedrillknicknachweis zu fu¨hren, dann bietet es sich an, auch den stets erforderlichen Biegeknicknachweis mit den vorhandenen Schnittgro¨ßen nach Theorie II. Ordnung und einem anschließendem Querschnittsnachweis zu fu¨hren. Aus Vereinfachungsgru¨nden ka¨me damit dann fu¨r den Nachweis des Biegeknickens kein Ersatzstabnachweis zum Einsatz, wohl aber fu¨r den Nachweis des Biegedrillknickens. Einschra¨nkend muss gesagt werden, dass die den Beiwerten der Ersatzstabverfahren zugrun-


307

nicht proportional zur Streckgrenze wachsen. Dies ist zusa¨tzlich zu Messungen auch durch Versuche belegt. Nd J 1 (nach [10]) (61a) k Npl,d Bild 44. System mit stark unterschiedlichen Knickla¨ngen der verschiedenen Sta¨be

deliegenden Traglastrechnungen im Wesentlichen am Einfeldtra¨ger unter verschiedensten Momentenbelastungen und Druckkra¨ften durchgefu¨hrt wurden. Fu¨r komplizierte Systeme ist daher zu empfehlen, den Tragsicherheitsnachweis von vorn herein nach Theorie II. Ordnung zu fu¨hren und somit den Einfluss des Tragwerks direkt zu beru¨cksichtigen [74]. Dies gilt z. B. fu¨r elastisch gestu¨tzte Sta¨be oder fu¨r Systeme, bei denen die einzelnen Sta¨be sehr stark voneinander abweichende Knickla¨ngen sK aufweisen. Ein solches Beispiel ist in Bild 44 angegeben, bei dem sich fu¨r die oberen und unteren Stu¨tzen aufgrund der Belastung stark unterschiedliche Knickla¨ngen ergeben.

5.2

Planma¨ßig mittiger Druck

Sta¨be unter ausschließlich mittigem Druck werden nach DIN 18800 -2 [10] mit Gl. (61a) oder (61b) nach DIN EN 1993-1-1 nachgewiesen. Der Abminderungsfaktor k bzw. x ist durch die Europaïschen Knickspannungslinien festgelegt, die von der Europaïschen Konvention der Stahlbauverba¨nde (EKS) anhand von vielen Traglastversuchen und Traglastrechnungen erarbeitet wurden [74]. Bei einer bezogenen Darstellung der Schlankheit l als bezogener Schlankheitsgrad l hat sich dabei gezeigt, dass sich die untersuchten Querschnitte im Wesentlichen in 4 Gruppen einteilen lassen (a, b, c, d), die sich insbesondere durch die Verteilung der Eigenspannungen und die Wirkung der Eigenspannungen auf die Traglast unterscheiden. Spa¨tere Untersuchungen fu¨r den hochfesten Feinkornbaustahl S460 werden fu¨r I-Profile mit Flanschdicken tf J 40 mm durch die neu aufgenommene Knickspannungslinie a0 beru¨cksichtigt. Bei S460 ist der Einfluss der Eigenspannungen auf die Traglast deutlich geringer als fu¨r die u¨blichen Bausta¨hle S235 und S355. Der Grund liegt darin, dass die Eigenspannungen

NEd J 1 (nach [17]) x Afy gM1

(61b)

Dabei ergibt sich der Abminderungsbeiwert k bzw. x aus dem bezogenen Schlankheitsgrad l nach Gl. (62a) bzw. (62b). Fu¨r das einzusetzende k bzw. x ist der kleinere Wert zu verwenden, der sich fu¨r die beiden mo¨glichen Ausweichrichtungen y-y oder z-z aus der maßgebenden Knickspannungslinie ergibt, [24, 74]. rffiffiffiffiffiffiffiffi Npl lw (nach [10]) (62a) NKi rffiffiffiffiffiffiffiffi Afy lw (nach [17]) (62b) Ncr Im Allgemeinen kann ein zentrisch belasteter Stab mit punkt- oder doppeltsymmetrischem Querschnitt drei unabha¨ngige Verzweigungslasten aufweisen, NKi,y, NKi,z und Ncr,4. Nach [10] bzw. Ncr,y, Ncr,z und Ncr,4 nach [17]. Unter der Verzweigungslast Ncr,4 erfa¨hrt der Stab nur eine Verdrehung um die x-Achse. Liegt dieser Fall des Drillknickens unter zentrischem Druck vor, darf vereinfachend nach DIN 18800 -2 [10] mit dem aus NKi,4 ermittelten k4 ebenfalls Gl. (61a) angewendet werden. Die Drillknicklast ist fu¨r punkt- oder doppeltsymmetrische Querschnitte maßgebend, d. h. liefert die kleinste Verzweigungslast, wenn fu¨r beidseitig gelenkig und gabelgelagerte Sta¨be Gln. (63) oder (64) erfu¨llt ist. Der Abminderungsbeiwert k4 wird mit der zur Ausweichrichtung z-z geho¨renden Knickspannungslinie bestimmt. i2p i c2

(63)

oder Iy S Iz Iv S 0,039 L2 IT i A Iz

(64)

Fu¨r die gewalzten I-Profile ist Gl. (63) nahezu immer erfu¨llt bzw. ist die Drillknicklast NKi,4 nur unwesentlich geringer als die maßgebende Knicklast NKi,z. Daher darf in diesem Fall fu¨r diese und a¨hnliche geschweißte Profile der Nachweis des Drillknickens entfallen. Grundsa¨tzlich ist aber zu beachten, dass diese

308

2


Regelung nur gilt, wenn die Knickla¨ngen fu¨r das Knicken und das Drillknicken gleich groß sind. Beim gabelgelagerten Einfeldtra¨ger ist dies beispielsweise der Fall. Ein Beispiel, bei dem das nicht zutrifft, ist in [74] angegeben. Zu beachten ist, dass auch bei I-Profilen die Drillknicklast maßgebend sein kann, na¨mlich dann, wenn ein Stab mit gebundener Drehachse vorliegt, siehe auch [74, 109]. Liegt ein un- oder einfachsymmetrisches Profil vor (z. B. L-, C- oder T-Profile), sind die drei Verzweigungslasten miteinander gekoppelt. Die Drillknicklast ist dabei i. Allg. nur im Bereich kleiner Schlankheiten maßgebend [74].

5.3

Einachsige Biegung My

Der Stabilita¨tsfall Biegedrillknicken mit planma¨ßiger Beanspruchung My wird in der Literatur auch oft als „Kippen“ bezeichnet, da sich die systematischen Bezeichnungen nach DIN 18 800 -2 und Eurocode 3 bisher leider noch nicht allgemein durchgesetzt haben. Bei Erreichen der kritischen Last MKi weicht der gedru¨ckte Gurt seitlich aus, das Gesamtprofil verdreht sich um die x-Achse. In Analogie zum Nachweis des Biegeknickens unter zentrischem Druck erfolgt der Nachweis nach DIN 18800 -2 [10] nach Gl. (65), wobei der Stab gedanklich aus dem Tragwerk herausgelo¨st wird. My J1 (65) kM Mpl,y mit kM w

!1=n

1 2n

1 S lM rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Mpl,y lM w MKi

mit lM i 0,4

(66)

(67)

n Tra¨gerbeiwert nach [10], Tabelle 9, bei Walzprofilen fu¨r Momente aus Querlasten z. B. n w 2,5 Dieser Nachweis gilt fu¨r doppeltsymmetrische I-Tra¨ger sowie U- und C-Profile, sofern keine planma¨ßige Torsion auftritt. Durch konstruktive Bedingungen kann ein seitliches Ausweichen des Druckgurtes bzw. eine Verdrehung des Querschnitts verhindert sein, sodass sich vereinfachte Bedingungen formulieren lassen, bei deren Einhaltung Biegedrillknicken rechnerisch nicht mehr untersucht werden muss. Solche Bedingungen sind:

– sehr große Torsionssteifigkeit (z. B. bei Hohlprofilen), – ausreichende Behinderung der seitlichen Verschiebung (z. B. durch Mauerwerk, Trapezprofile, Beplankungen aus Holzwerkstoffen usw.). Dies kann auch zur Realisierung einer gebundenen Drehachse durch angrenzende Bauteile fu¨hren, – ausreichende Behinderung der Verdrehung durch Drehbettung c4 (z. B. aus angrenzenden Tra¨gern, Trapezprofilen, usw.). Darauf wird in Aschnitt 6 noch na¨her eingegangen. Bezu¨glich europaïscher Regelungen lagen fu¨r Biegedrillknicken lange keine „harmonisierten“ europaïschen Kurven vor, wie sie fu¨r das Biegeknicken unter reiner Normalkraftbeanspruchung mit den europaïschen Knickspannungslinien seit la¨ngerer Zeit existieren. Das TC 8 (technical committee) „stability“ der EKS/ECCS hat sich in den letzten Jahren dieser Aufgabe gewidmet, indem die Abminderungsfaktoren xLT (entspricht kM) neu bestimmt worden sind. Die Ergebnisse sind in die Weiterentwicklung der nun vorliegenden DIN EN 1993-1-1 (Eurocode 3) [17] eingeflossen. Aus der Auswertung von sehr umfangreichen Traglastrechnungen an verschiedenen Profilen [52, 90, 102] hat sich ergeben, dass die xLT-Werte doch stark von verschiedenen Parametern abha¨ngen: a) Profiltyp, z. B. HEB, IPE, wobei insbesondere das h/b-Verha¨ltnis maßgebend ist, b) Profilabmessungen, z. B. HEB 300, HEB 1000, c) Verlauf des Biegemomentes My in Stabla¨ngsrichtung, d) Herstellverfahren, z. B. gewalzt, geschweißt, Wabentra¨ger. In DIN 18800 -2 sind davon, dem damaligen Kenntnisstand entsprechend, die Parameter c) (teilweise) und d) beru¨cksichtigt, indem dafu¨r unterschiedliche n-Werte vorgesehen sind. Neuere Ergebnisse von der TU Graz sind in Bild 45 dargestellt, solche von der TU Berlin in Bild 46. Es ist zu ersehen, dass sich die kompakten Profile (z. B. HE 300 B mit h/b w 1,0) gu¨nstiger verhalten als die schlanken Profile (z. B. HE 1000 A mit h/b w 3,3). In DIN EN 1993-1-1 [17] wurden daher die neuen Biegedrillknicklinien nach dem Querschnittsparameter h/b (Profilho¨he/Profilbreite)


abgestuft. Der Abminderungsfaktor xLT, der dem Wert kM in DIN 18800 -2 entspricht, ist im sog. „allgemeinen Fall“ ([17], 6.3.2.2) nach Gl. (68) zu bestimmen. Der Imperfektionsbeiwert aLT in Gln. (69) und (71) entspricht den Werten a der entsprechenden Knicklinien nach [17]. 1 qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi jedoch xLT J 1,0 xLT w 2 FLT S F2LT s lLT (68)

mit h i 2 FLT w 0,5 1 S aLT lLT s 0,2 S lLT

(69)

Dabei werden die Walzprofile den Knicklinien a und b, die geschweißten Profile den Knicklinien c und d – abgestuft nach dem Querschnittsparameter h/b (Profilho¨he/Profilbreite) – zugeordnet. Die Profile mit h/b J 2 sind der jeweils gu¨nstigeren und mit h/b i 2 der jeweils ungu¨nstigeren Knicklinie zuzuordnen. Alle anderen Querschnitte ko¨nnen der Knicklinie d zugeordnet werden. Zu beachten ist, dass diese Kurven den Kurven fu¨r das Biegeknicken entsprechen und somit die gu¨nstige Wirkung der Torsionssteifigkeit auf das Biegedrillknicken nicht erfassen. Da der sog. „allgemeine Fall“ fu¨r die baupraktisch u¨blichen gewalzten oder gleichartigen geschweißten Querschnitte nur eine konservative Na¨herung darstellt, wird fu¨r diese Querschnitte in [17], 6.3.2.3 ein erweitertes Verfahren zur Bestimmung des Abminderungsfaktors xLT eingefu¨hrt, das auf Arbeiten an der TU Graz und der TU Berlin zuru¨ckgeht. In Bild 48 ist fu¨r den Lastfall konstanter Momentenverlauf eine Gegenu¨berstellung dieser Abminderungsbeiwerte mit denen nach DIN 18800 -2 gezeigt. Abweichend vom sog. „allgemeinen Fall“ werden nach 6.3.2.3 die Walzprofile den Biegedrillknicklinien b und c, die geschweißten Profile den Biegedrillknicklinien c und d – abgestuft nach dem Querschnittsparameter h/b (Profilho¨he/Profilbreite) – zugeordnet. Die Profile mit h/b J 2 sind der jeweils gu¨nstigeren und mit h/b i 2 der jeweils ungu¨nstigeren Biegedrillknicklinie zugeordnet. Alle anderen Querschnitte ko¨nnen der Biegedrillknicklinie d zugeordnet werden. Obwohl damit die Imperfektionsparameter aLT gegenu¨ber dem sog. „allgemeinen Fall“ um in der Regel eine Knicklinie schlechter eingestuft werden, liegen die Abminderungsfaktoren selbst wegen der anderen Kurvenform tatsa¨chlich ho¨her. Außerdem darf sta¨rker die Form des Biegemomentenverlaufs

309

beru¨cksichtigt werden. Liegen Biegemomente mit vera¨nderlichem Verlauf vor, ergeben sich insbesondere bei linear vera¨nderlichem Momentenverlauf My deutlich ho¨here Werte fu¨r den Abminderungsfaktor xLT als bei einen konstanten Momentenverlauf (s. Bild 46). Der Abminderungsfaktor xLT bestimmt sich nach Gl. (70). ( xLT J 1,0 1 qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi jedoch x J 12 xLT w LT 2 lLT FLT S F2LT s b lLT (70) h i 2 FLT w 0,5 1 S aLT lLT s lLT,0 S blLT (71) mit lLT,0 w 0,4 (Ho¨chstwert, im NA [16] so festgelegt) b w 0,75 (Mindestwert, im NA [16] so festgelegt)

Vera¨nderliche Momentenverlaüfe zwischen den Auflagern du¨rfen durch eine Modifikation von x zu xLT,mod nach Gl. (72) beru¨cksichtigt werden, wobei kc dem Druckbeiwert nach [10] entspricht (s. Tabelle 6). Werte fu¨r andere Lastfa¨lle du¨rfen auch der Literatur oder z. B. Abschnitt 6 entnommen werden. x (72) xLT,mod w LT J 1 f mit

h 2 i f w 1 s 0,5ð1 s kc Þ 1 s 2 lLT s 0,8 J 1 (73)

Eine konservative Annahme ist mit f w 1 gegeben. Tabelle 6. Korrekturbeiwerte kc nach DIN EN 1993-1-1, spezielle Methode [17]

Momentenverteilung

kc 1,0

c=1

–1 J c J 1

1 1,33 s 0,33 c 0,94 0,90 0,91 0,86 0,77 0,82

310

2


Bild 45. Numerisch ermittelte Abminderungsfaktoren xLT [31, 102]

Bild 47. Numerisch ermittelte Abminderungsfaktoren xLT, verschiedene Profile, linear vera¨nderlicher Momentenverlauf [52]

Fu¨r bezogene Schlankheitsgrade kleiner als lLT,0 w 0,4 darf der Biegedrillknicknachweis entfallen, da fu¨r solche Sta¨be der Querschnittsnachweis maßgebend wird. Dies entspricht der langja¨hrige Praxis in vielen La¨ndern, in Deutschland sah bereits die DIN 4114:1952 [12] eine entsprechende Abgrenzung mit l I 40 vor. Zu speziellen Untersuchungen zur Begru¨ndung dieser „Plateaula¨nge“ von 0,4 siehe [2]. Die Nachweise nach den Gln. (70) und (71) sind fu¨r Walzprofile und gleichartige geschweißte Profile erarbeitet. Fu¨r einfachsymmetrische Querschnitte ist die Ausarbeitung von Greiner/Kaim [30] zu beachten.

Bild 46. Numerisch ermittelte Abminderungsfaktoren kM w xLT fu¨r HEA 500, verschiedene Momentenverlaüfe [52]

Bild 48. Abminderungsfaktoren xLT fu¨r konstantes Moment nach DIN EN 1993-1-1, 6.3.2.3 [17]

5.4

Einachsige und zweiachsige Biegung mit Normalkraft – Biegeknicken und Biegedrillknicken nach DIN 18800-2

Der Biegeknicknachweis nach DIN 18800 -2, El. (321) [10] im raümlichen Fall setzt sich nach Gl. (74) aus den drei Einzelanteilen fu¨r Normalkraft, Biegung um die starke Achse und Biegung um die schwache Achse zusammen und stellt damit den allgemeinen Fall dar. Gleichzeitig kann diese Gleichung auch fu¨r einachsige Beanspruchungen verwendet werden, indem die nicht vorhandenen Terme gestrichen werden. Somit entsteht ein fließender bergang zwischen dem allgemeinen Fall und den Sonder-


fa¨llen, was ein Vorteil dieser Formulierung ist. Fu¨r den Normalkraftanteil ist das maßgebende k zu verwenden. Liegt nur ein Biegemoment vor, ist k entsprechend der Momentenrichtung zu wa¨hlen. Die momentenfreie Richtung ist zusa¨tzlich nach Gl. (61) nachzuweisen. My N Mz ky S kz J 1 S k Npl Mpl,y Mpl,z

(74)

Die Schnittgro¨ßen sind, wie vorher schon erwa¨hnt, nach Theorie I. Ordnung einzusetzen. Sind die Extremalwerte von My und Mz nicht an derselben Stelle, darf mit zugeho¨rigen Schnittgro¨ßen gerechnet werden. Gegebenenfalls sind dann mehrere Stellen zu untersuchen. Fu¨r die Berechnung der Beiwerte ky und kz wird auf [10] und [24] verwiesen. Vereinfachend ko¨nnen die Beiwerte auch mit 1,5 angesetzt werden. Besonders zu beachten ist, dass eine Begrenzung des plastischen Formbeiwerts apl,z bei der Berechnung von Mpl,z auf den Wert 1,25 fu¨r dieses Nachweisformat nicht notwendig ist, da die Bestimmung der Beiwerte k auch mit dem nichtreduzierten vollplastischen Moment erfolgte. Das Nachweisformat nach DIN 18800 -2 fu¨r Biegedrillknicken ist durch Gl. (75) gegeben. Genauso wie bei Gl. (74) kann dieses Format auch fu¨r den einachsigen Fall durch Streichung der nichtvorhandene Terme angewendet werden. Fu¨r den Normalkraftanteil ist dabei aber in jedem Fall der Abminderungsfaktor kz zu verwenden, da beim Biegedrillknicken eine raümliche Verformungsfigur mit seitlichen Verschiebungen v in y-y-Richtung auftritt, die mit diesem Abminderungsfaktor erfasst werden. Abweichend von [10] bestehen aus Sicht der Verfasser keine Bedenken, Gl. (75) auch bei vera¨nderlichen Normalkra¨ften anzuwenden, wenn gleichzeitig der maximale Beiwert ky w 1 angesetzt wird. Fu¨r die Berechnung der Beiwerte k wird wiederum auf [10] und [24] verwiesen. Vereinfachend kann generell, auf der sicheren Seite liegend, ky w 1 und kz w 1,5 gesetzt werden. Die Begrenzung des plastischen Formbeiwerts apl,z J 1,25 ist hier ebenfalls nicht notwendig. Sind die Extremalwerte von My und Mz nicht an derselben Stelle, darf mit zugeho¨rigen Schnittgro¨ßen gerechnet werden. Gegebenenfalls sind dann mehrere Stellen zu untersuchen. N My Mz ky S kz J 1 S kz Npl kM Mpl,y Mpl,z

(75)

311

Planma¨ßige Torsion ist in diesem Nachweis nicht erfasst; die Gu¨ltigkeit beschra¨nkt sich auf doppelt- oder einfachsymmetrische I-fo¨rmige Querschnitte, deren Abmessungen im Wesentlichen denen der Walzprofile entsprechen. Dies kann bei Einhaltung der Gl. (76) nach [74] als gegeben angesehen werden. h J 4,75 (76) b mit h Tra¨gerho¨he b Breite des Druckgurtes Die Beru¨cksichtigung von planma¨ßiger Torsion in Stabilita¨tsnachweisen kann nach Abschnitt 9 erfolgen.

5.5

Einachsige und zweiachsige Biegung mit Normalkraft – Biegeknicken und Biegedrillknicken nach DIN EN 1993-1-1

5.5.1 Allgemeines Im Zuge des bergangs der Vornorm des Eurocode 3 [25] in die derzeitig vorliegende Norm DIN EN 1993-1-1 [17] wurden von der Technischen Kommission 8 (TC8) der Europaïschen Konvention fu¨r Stahlbau EKS/ECCS die Regelungen fu¨r Sta¨be unter Druck und Biegung weiterentwickelt. Dies war insbesondere durch einzelne u¨berkonservative Regelungen in [25] notwendig, die speziell beim Fall der zweiachsigen Biegung mit Normalkraft zu einer teilweisen unwirtschaftlichen Bemessung fu¨hrten. Als Basis fu¨r die neu entwickelten Konzepte dienten eine große Anzahl an Traglastrechnungen, die in den letzten Jahren u¨ber einen weiten Parameterbereich unter Ansatz von Eigenspannungen und Vorkru¨mmungen geometrisch und materiell nichtlinear (i. d. R. mit GMNIA w geometrical and material nonlinear analysis bezeichnet) durchgefu¨hrt worden sind (z. B. [90, 102]). Durch den Fortschritt in den FEM-Programmen und der Rechentechnik ist es inzwischen mo¨glich, mit einer Vielzahl von Programmen (z. B. ANSYS, ADINA, ABAQUS, ...) solche Berechnungen auch mit handelsu¨blichen Computern durchzufu¨hren. Die große Anzahl der vorliegenden Ergebnisse machte es u. a. mo¨glich, die Faktoren in den Nachweisgleichungen auf numerischem Wege direkt ru¨ckzurechnen. Dadurch wurde eine

312

2


Beurteilung der Einflu¨sse einzelner Parameter erheblich erleichtert. Die endgu¨ltige Festlegung der neuen Regelungen erfolgte nach einer statistischen Kalibrierung an der Gesamtheit der vorliegenden Ergebnisse aus Traglastversuchen und Traglastberechnungen nach den Methoden, die im Anhang D der DIN EN 1990 [15] allgemeingu¨ltig zur Absicherung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts festgelegt wurden. Grundsa¨tzlich wurde ein besonderes Augenmerk darauf gerichtet, die bestehenden Nachweisgleichungen in [10] und [25] im Prinzip beizubehalten, um dem Anwender den Einblick in den Grad der Vera¨nderung zu ermo¨glichen und den bergang zu den neuen Regeln zu erleichtern. Trotz dieser Wunschvorgabe waren an einigen Punkten Neuformulierungen notwendig, um einer spa¨teren Erweiterungsmo¨glichkeit Rechnung zu tragen. Ein weiteres Ziel bei der Konzeptionierung der Stabilita¨tsnachweise fu¨r DIN EN 1993-1-1 [17] war es, unterschiedlichen Anwendergruppen, je nach Grad der Spezialisierung, der Bu¨roausstattung und der Bemessungssituation gerecht zu werden. So wird beim Entwurf von Tragwerken und bei der Pru¨fung von Tragsicherheitsnachweisen nach wie vor vielfach auf einfacher strukturierte Bemessungsformeln zuru¨ckgegriffen werden. Dies entspricht auch den Nachweisen in Abschnitt 3.4 der DIN 18800 -2. Daru¨ber hinaus bestehen aber zunehmend der Wunsch und die Mo¨glichkeit, die endgu¨ltigen Nachweise mit Rechenprogrammen durchzufu¨hren, wobei dann die Forderung nach Einfachheit nicht mehr besteht. Dementsprechend sollten diese Nachweismo¨glichkeiten auch eine ho¨here Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit mo¨glich machen, was gewo¨hnlich nur mit einem komplexeren Aufbau der Nachweisgleichungen zu realisieren ist. Genauso sollte es auch normativ geregelte Mo¨glichkeiten geben, komplette Strukturen, die sich nicht mehr hinreichend genau mit vereinfachten Interaktionsformeln nachweisen lassen, zu bearbeiten. Aus den genannten Gru¨nden wird in [31] ein dreistufiges Konzept vorgeschlagen, das den unterschiedlichen Anforderungen mit zunehmender Komplexita¨t gerecht wird: – Level 1: einfache Interaktionsformeln fu¨r Standardfa¨lle, geeignet fu¨r Handrechnungen, – Level 2: umfassendere und genauere Formeln fu¨r allgemeinere Anwendungsfa¨lle, ausgerichtet auf eine computergestu¨tzte Auswertung,

– Level 3: numerische nichtlineare Analyse mittels FE-Methode. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Regelungen des „Level 1“ behandelt und vielfach auf die Angaben in [31] zuru¨ckgegriffen. Zu beru¨cksichtigen ist, dass die Angaben fu¨r doppeltsymmetrische Walzprofile und gleichartige geschweißte Profile gelten. Bei einfachsymmetrischen Profilen ist Greiner/Kaim [30] zu beachten.

5.5.2 Gleichfo¨rmige Sta¨be unter Biegung und Normalkraft Die bisher aus DIN 18800 -2 bekannte Trennung der Nachweisformate fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken wurde bei der Neubearbeitung von DIN EN 1993-1-1 formal aufgegeben, sodass fu¨r beide Stabilita¨tsfa¨lle nur noch ein Formelapparat zur Verfu¨gung steht, der u¨ber geeignete Parameter an das betrachtete Problem angepasst wird. Genauso stehen keine Lo¨sungen mehr zur Verfu¨gung, die explizit den Fall der einachsigen Biegung und Druck behandeln. Dieser Fall ist als Sonderfall in der allgemeinen Formmulierung enthalten, sodass ein konsistenter bergang zwischen den einzelnen Schnittkraftkombinationen mo¨glich ist. Der Nachweis stabililita¨tsgefa¨hrdeter Sta¨be wird mit zwei Interaktionsgleichungen (77) und (78) im Sinne eines Doppelnachweises fu¨r verdrehsteife wie fu¨r verdrehweiche Sta¨be angegeben, wobei das ungu¨nstigere Ergebnis maßgebend wird. Mit verdrehsteif sind dabei Sta¨be gemeint, die unter Druck und Biegung in Form des Biegeknickens versagen. Dazu geho¨ren i. Allg. Hohlprofile, die sich aufgrund ihrer großen Torsionssteifigkeit nur schwerlich verdrehen und offene Profile, die durch konstruktive Maßnahmen an der Verdrehung hinreichend gehindert werden. Als verdrehweiche Sta¨be, die in der Form des Biegedrillknickens versagen, werden Sta¨be bezeichnet, die unter Druck und Biegung verdrehanfa¨llig sind. Alle Sta¨be mit offenen Profilen, wie z. B. die u¨blichen I-Profile, geho¨ren zu dieser Gruppe. Entsprechend der Querschnittklassifizierung von DIN EN 1993-1-1 [17] gelten die Regeln nun auch fu¨r Sta¨be, die keine plastische Querschnittstragfa¨higkeit aufweisen, also der Klasse 3 oder 4 angeho¨ren, worauf hier jedoch nicht na¨her eingegangen wird.


5.5.3 Beanspruchung durch Druck und einachsige Biegung – Stabilita¨tsfall Biegeknicken

Ausweichform y-y: My,Ed S DMy,Ed NEd k xy NRk S yy xLT My,Rk gM1 gM1 Mz,Ed S DMz,Ed J1 S kyz Mz,Rk gM1

Ausweichform z-z: My,Ed S DMy,Ed NEd k xz NRk S zy xLT My,Rk gM1 gM1 Mz,Ed S DMz,Ed J1 S kzz Mz,Rk gM1

(77)

(78)

Dabei sind: DMy, DMz

MR,y, MR,z

kyy, kyz, kzy, kzz

xy, xz, xLT

313

Momentendifferenzen, die sich aus der Verschiebung der Querschnittshauptachsen von Querschnitten der Klasse 4 ergeben Plastischer, elastischer oder unter Beru¨cksichtigung von Beuleinflu¨ssen ermittelter Querschnittswiderstand in Abha¨ngigkeit von der Querschnittsklasse Interaktionsfaktoren in Abha¨ngigkeit vom gewa¨hlten Nachweisverfahren (Alternativverfahren 1 und 2) Abminderungsbeiwerte fu¨r die betrachtete Achse; bei Nachweisen ohne Verdreheinfluss ist xLT w 1,0

Im Folgenden werden fu¨r die einzelnen Sonderfa¨lle der einachsigen und zweiachsigen Momentenbeanspruchung die Formeln mit den Beiwerten nach Verfahren 2 (Anhang B aus [17]) fu¨r Querschnitte der Klassen 1 und 2 im Detail erlaütert. Fu¨r die plastischen Querschnittswidersta¨nde wird zur Vereinfachung die Schreibweise Npl,Rd, Mpl,y,Rd und Mpl,z,Rd als Bemessungswert der jeweilige Gro¨ße verwendet. Verfahren 1, das ebenfalls auf dem dargestellten Grundkonzept basiert, ist aufgrund der Komplexita¨t der Beiwerte eher fu¨r eine computergestu¨tzte Berechnung gedacht und fu¨r eine Handrechnung nur eingeschra¨nkt geeignet. Auf dieses Verfahren wird daher nicht weiter eingegangen.

Nach Greiner/Lindner [31] ergeben sich fu¨r den Lastfall Druck und einachsige Biegung aus den allgemeinen Grundgleichungen durch Einsetzen der dazu vorgesehenen Beiwerte kyy, kyz, kzy und kzz die Gln. (79) und (80) fu¨r die Beanspruchung durch N und My. Mit dem Doppelnachweis wird dem Umstand Rechnung getragen, dass im Versagensfall eine Verschiebung des Querschnitts in y-y-Richtung und in z-z-Richtung vorliegen kann. Die getrennte Betrachtung beider Richtungen ist eine Vereinfachung, die aber das komplexe Verhalten hinreichend genau abdeckt. Bild 51 zeigt beispielhaft dieses Verhalten mit a) konstantem Moment My und b) mit linear vera¨nderlichem Moment My. Das Biegeknicken des freien Stabes wird im Bereich geringerer Normalkra¨fte durch das Ausweichen in Momentenebene bestimmt und zweigt dann in ein seitliches Ausweichen quer zur Momentenebene ab. Gl. (79) beschreibt dabei das Verhalten in der Momentenebene und Gl. (80) jenes aus der Ebene durch eine einfache lineare Na¨herung. Dabei wird senkrecht zur Momentenebene der Interaktionsfaktor nur mit 60 % angerechnet, was im einachsigen Fall konservativ ist, im zweiachsigen Fall aber eine durchaus gute Na¨herung darstellt, wie spa¨ter in Bild 52 gezeigt wird. Als Vereinfachung ist es fu¨r I-Profile und rechteckige Hohlquerschnitte zudem gestattet, den Biegeanteil in Gl. (80) komplett zu vernachla¨ssigen, woraus sich dann Gl. (81) ergibt. Dies entspricht auch der langja¨hrigen Praxis in Deutschland und hatte bereits in DIN 18800 -2 Eingang gefunden. Ausweichform y-y: My,Ed NEd J1 S kyy xy Npl,Rd Mpl,y,Rd Ausweichform z-z: My,Ed NEd J1 S 0,6 kyy xz Npl,Rd Mpl,y,Rd Ausweichform z-z vereinfacht: NEd nz w J1 xz Npl,Rd

(79)

(80)

(81)

mit

kyy w Cmy 1 S ly s 0,2 ny J Cmy 1 S 0,8ny (82)

314

2


Bild 49. Beiwert ky w kyy, numerisch ermittelt und nach Gl. (82)

ny w

NEd xy Npl,Rd

(83)

Cmy siehe Tabelle 7

Ein Beispiel fu¨r die Gegenu¨berstellung der Ergebnisse von Traglastrechnungen mit denen nach Gl. (79) unter Verwendung von kyy nach Gl. (82) ist in Bild 49 zu sehen, in dem die sehr gute Anna¨herung zwischen beiden Werten ersichtlich ist. Mithilfe des Momentenbeiwerts Cm (s. Tabelle 7) werden vera¨nderlich Momentenverlaüfe in einen fu¨r das Stabilita¨tsversagen gleichwertigen konstanten Momentenverlauf umgerechnet. Dieses Vorgehen entspricht prinzipiell dem bekannten Vorgehen aus [10] und entspricht bei linear vera¨nderlichem Momentenverlauf der

Bild 50. Vergleich der Beiwerte kzz, numerisch und nach Gl. (86), linear vera¨nderlicher Momentenverlauf

Austin-Formel, die in vielen internationalen Normen verwendet wird. Fu¨r diesen Fall verlaüft der Beiwert bilinear mit einer etwas konservativen unteren Grenze von 0,4. In den anderen Fa¨llen wurden die Momentenbeiwerte aus den vorliegenden Traglastergebnissen ru¨ckgerechnet. Fu¨r Beanspruchungen durch Druck und Biegung um die schwache Achse ergeben sich durch Wegstreichen der entsprechenden Terme aus den Grundgleichungen die Gln. (84) und (85). NEd Mz,Ed J1 (84) S 0,6 kzz xy Npl,Rd Mpl,z,Rd NEd Mz,Ed J1 S kzz xz Npl,Rd Mpl,z,Rd

(85)

Bild 51. Vergleich fu¨r das Biegeknicken (BK) in und aus der Ebene, RHP 200/100/10 unter N S My [31]


315

Tabelle 7. Momentenbeiwerte Cm

Momentenform

Bereich

Cmy, Cmz, CmLT Gleichlast

s1 J C J 1 0 J as J 1

Einzellast

0,6 S 0,4 C j 0,4 –1 J C J 1 0,2 S 0,8 as j 0,4

–1 J as J 0 0 J C J 1

0,1 – 0,8 as j 0,4

0,2 S 0,8 as j 0,4 – 0,8 as j 0,4

–1 J C I 0 0,1(1–C) – 0,8 as j 0,4 0,2(–C) – 0,8 as j 0,4 0 J ah J 1

–1 J C J 1 0,95 S 0,05 ah

–1 J ah I 0 0 J C J 1

0,95 S 0,05 ah

0,9 S 0,1 ah 0,9 S 0,1 ah

–1 J C I 0 0,95 S 0,05 ah (1S2C) 0,9 S 0,1 ah (1 S 2C) Fu¨r Sta¨be, die nicht an beiden Enden starr gehalten sind, ist Cm w 0,9 zu setzen. Cmy, Cmz und CmLT sind in der Regel unter Beru¨cksichtigung der Momentenverteilung zwischen den maßgebenden seitlich gehaltenen Punkten wie folgt zu ermitteln: Momentenbeiwert Cmy Cmz CmLT

Biegeachse y-y z-z y-y

in der Ebene gehalten z-z y-y y-y

mit kzz w Cmz 1 S 2lz s 0,6 nz J Cmz ð1 S 1,4 nz Þ (fu¨r I-Profile) (86)

5.5.4 Verdrehsteife Sta¨be unter zweiachsiger Biegung und Normalkraft

mit kzz w Cmz 1 S lz s 0,2 nz J Cmz ð1 S 0,8 nz Þ (fu¨r RHP-Profile) (87)

Die Interaktionsgleichungen fu¨r Druck und zweiachsige Biegung nach Gln. (88) und (89) ergeben sich aus den Grundgleichungen (77) und (78) unter Verwendung der vorgestellten Interaktionsbeiwerte kij. Der Interaktionsfaktor kij, der nicht zu der durch das jeweilige x angenommenen Ausweichrichtung geho¨rt, wird auf 60 % abgemindert. Dies fu¨hrt zu einer qualitativ guten Anna¨herung in bilinearer Form an den plastischen Querschnittsnachweis fu¨r zweiachsige Biegung.

nz nach Gl. (81) Cmz siehe Tabelle 7 Ein Beispiel fu¨r den Vergleich der Ergebnisse von Traglastrechnungen und dem Wert kzz nach Gl. (86) zeigt Bild 50. Es ist zu erkennen, dass fu¨r vera¨nderliche Momente die Na¨herung etwas gro¨ßere Abweichungen aufweist. In Bild 51 ist zudem der Vergleich der Ergebnisse verschiedener Normen mit den GMNIAErgebnissen dargestellt. Wa¨hrend die bisherige Regelung in EC 3 (ENV 1993-1-1) [25] die Traglast durch die Verwendung von xmin erheblich unterscha¨tzt, geht DIN 18800 -2 [10] den vielfach u¨blichen Weg, fu¨r das Ausweichen um die z-z-Achse alleine den Biegeknicknachweis nach Gl. (81) zu fordern, was zu einem Abschneiden der Kurve bei N/Npl w xz fu¨hrt und in kleinen Bereichen geringfu¨gig u¨ber der Traglast liegt.

Ausweichform y-y: My,Ed NEd Mz,Ed J1 S kyy S 0,6 kzz xy Npl,Rd Mpl,y,Rd Mpl,z,Rd (88)

Ausweichform z-z: My,Ed NEd Mz,Ed J1 S 0,6 kyy S kzz xz Npl,Rd Mpl,y,Rd Mpl,z,Rd (89) Im Fall N f 0 entstehen die beiden Geradengleichungen (90) und (91), die dann den Quer-

316

2


Bild 52. Interaktionsdiagramm fu¨r N S My S Mz, RHP 200/100/10, lz w 1,5 [31]

schnittsnachweis fu¨r reine Doppelbiegung darstellen. My,Ed Mz,Ed J1 (90) S 0,6 Mpl,y,Rd Mpl,z,Rd My,Ed Mz,Ed J1 0,6 S Mpl,y,Rd Mpl,z,Rd

(91)

Die Biegemomente My,Ed und Mz,Ed sind mit ihren Maximalwerten in Gln. (88) und (89) einzusetzen, auch wenn diese nicht an der selben Stelle liegen, da das in solchen Fa¨llen vorhandene gu¨nstigere Tragverhalten schon bei der Bestimmung der Interaktionsfaktoren kij beru¨cksichtigt wurde. Dies ist grundlegend anders als in DIN 18800 -2 [10], wo die Verwendung zugeho¨riger Momente gestattet ist. Eine grafische Auswertung der Interaktionsgleichungen ist in Bild 52 im Vergleich zu GMNIA-Ergebnissen und der bisherigen Interaktion nach EC 3 (ENV 1993-1-1) [25] als raümlicher Verlauf dargestellt. Es ist deutlich zu sehen, dass gegenu¨ber der Regelung des bisherigen EC 3 in gro¨ßeren Bereichen ein Traglastgewinn verzeichnet werden kann, was auch hier, analog zum einachsigen Fall (s. Bild 51), an der Verwendung von xmin sowie der linearen Querschnittsinteraktion liegt.

5.5.5 Verdrehweiche Sta¨be unter einachsiger Biegung My und Normalkraft Sta¨be, die aufgrund ihrer geringen Torsionssteifigkeit oder fehlender konstruktiver Behinderung der Verdrehung in Form des Biegedrill-

knickens versagen ko¨nnen, sind mit Gln. (92) und (93) nachzuweisen. Ausweichform y-y: My,Ed NEd J1 S kyy xy Npl,Rd xLT Mpl,y,Rd Ausweichform z-z: My,Ed NEd J1 S kzy xz Npl,Rd xLT Mpl,y,Rd

(92)

(93)

mit kyy nach Gl. (82) kzy w 1 s

0,1 lz nz 0,1 nz j1s CmLT s 0,25 CmLT s 0,25

fu¨r lz j 0,4 kzy w 0,6 S lz J 1 s fu¨r lz I 0,4

nz CmLT

(94) 0,1lz nz CmLT s 0,25 (95)

nach Gl. (81) siehe Tabelle 7

Gl. (93) entspricht dem Biegedrillknicknachweis der Vornorm des EC 3 ENV 1993-1-1 [25] und der DIN 18800 -2 [10] mit teilweise gea¨nderter Bezeichnungsweise. Die Interaktionsfaktoren kij sind, analog wie beim Biegeknicken, aus den vorliegenden GMNIA-Ergebnissen fu¨r den Stab mit freier seitlicher Ausweichmo¨glichkeit zuru¨ckgerechnet worden. Aus dem Wunsch nach einer vereinfachten bilinearen Darstellung des Interaktionsbeiwerts kzy


Bild 53. Beispiel fu¨r die Bestimmung von CmLT [31]

entstand Gl. (94). Mithilfe des Momentenbeiwerts CmLT nach Tabelle 7 wird dabei der Einfluss des Momentenverlaufs zwischen zwei seitlichen Halterungen erfasst. Wie in Bild 53 dargestellt kann dieser aufgrund der konstruktiven Ausbildung anders aussehen als der, der beispielsweise dem Momentenbeiwert Cmy zugrunde liegt. Der Unterschied in den Interaktionsgleichungen fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken ist fu¨r ein Profil IPE 500 unter N S My mit konstantem Moment in Bild 54 dargestellt. Die Traglastkurve des verdrehweichen Stabes n-my verlaüft nahezu linear, was die in Bild 54a dargestellte Gl. (93) gut wiedergibt. Die maßgebende Ausweichrichtung ist senkrecht zur z-z-Achse. Fu¨r den verdrehsteifen Stab, der nur auf Biegeknicken versagen kann, verlaüft die Traglastkurve stark konvex. Das Verhalten wird durch Gln. (79) und (80) sehr gut angena¨hert. Zu erkennen ist, das selbst im bergang zu xLT f 1 kein kontinuierlicher bergang vom Biegedrillknicken zum Biegeknicken stattfindet, woraus sich die Notwendigkeit fu¨r zwei getrennte Nachweisformate fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken ergibt. Der drehweiche Stab ist offensichtlich anfa¨lliger auf Druck

317

und Biegung als der drehbehinderte Stab. Im Bild 54b wird ein Stab dargestellt, dessen maßgebende Ausweichrichtung senkrecht zur y-yRichtung ist. Beschrieben wird dies Verhalten durch Gl. (92). Die Verformungsfigur setzt sich in dem Fall, dass ly und lz etwa gleich groß sind, aus einer Biegeverformung um die y-y-Achse und einer Biegedrillknickverformung zwischen den seitlichen Haltepunkten zusammen. Wird das Biegedrillknicken zwischen den Haltepunkten mit xLT f 1 nicht maßgebend, geht Gl. (92) mechanisch sinnvoll in Gl. (79) u¨ber und Biegeknicken des in y-y-Richtung unverschieblichen Stabes wird bemessungsrelevant.

5.5.6 Verdrehweiche Sta¨be unter zweiachsiger Biegung und Normalkraft Als konsequente Erweiterung der Gln. (92) und (93) ergeben sich fu¨r den allgemeineren Fall mit vorhandener Doppelbiegung die Gln. (96) und (97) durch Erweiterung um den Momentenanteil Mz. Sind keine Biegemomente My vorhanden, erfolgt das Versagen ohne Verdrehung des Querschnitts. Der Nachweis geht in diesem Fall in den Biegeknicknachweis nach Gl. (84) u¨ber. Ausweichform y-y:

Bild 54. Vergleich Biegeknicken – Biegedrillknicken [31] (13) W (92), (14) W (93)

My,Ed NEd S kyy xy Npl,Rd xLT Mpl,y,Rd Mz,Ed J1 S 0,6 kzz Mpl,z,Rd

(96)

318

2


5.5.7 Beispiel Die Stu¨tze des in Bild 56 dargestellten Hallenrahmens wird durch Biegemomente My, Mz und die Normalkraft N beansprucht. Fu¨r die Stu¨tze wird der Nachweis des Biegeknickens und des Biegedrillknickens gefu¨hrt. Die Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung wurden vorab ermittelt und sind ebenfalls in Bild 56 angegeben. Als Teilsicherheitsbeiwerte werden entsprechend den Vorschla¨gen in DIN EN 1993-1-1 die Werte gM0 w gM1 w 1,0 verwendet. Wesentliche Querschnittswerte des HEB 260 (S355): Npl,d w 4248,0 kN Bild 55. Interaktionsdiagramm fu¨r ein IPE 200, L w 214 cm unter N S My S Mz , dreieckfo¨rmiger Momentenverlauf [31]

Mpl,y,d w 462,0 kNm Mpl,z,d w 216,7 kNm apl,z w 1,53

Ausweichform z-z: My,Ed NEd S kzy xz Npl,Rd xLT Mpl,y,Rd Mz,Ed J1 S kzz Mpl,z,Rd mit

Iy w 14 920 cm4 Iz w 5130 cm4 (97)

kyy nach Gl. (82) kzy nach Gl. (94) kzz nach Gl. (86) Bild 55 zeigt beispielhaft den Vergleich der Interaktionsgleichungen mit den Grazer GMNIA-Ergebnissen sowie den Ergebnissen nach DIN EN 1993-1-1 [17] (mit TC 8 bezeichnet) in einem dreidimensionalen Diagramm. Genauso wie im Fall der einachsigen Biegung mit Normalkraft ist zu ersehen, dass eine in großen Bereichen bessere Ausnutzung der Tragfa¨higkeit mit den neu entwickelten Interaktionsgleichungen erzielt werden kann.

IT w 124 cm4 Iw w 753 700 cm6

Verzweigungslasten NKi : by w 2,3 (Knicken in Rahmenebene, vorab ermittelt) Ncr,yd w

p2 EIy p2 21000 14920 w gM1 ð2,3 460Þ2 1,0

s2K

w 2762 kN bz w 1,0 (Knicken rechtwinklig zur Rahmenebene) Ncr,zd w

p2 EIz p2 21000 5130 w 4602 1,0 gM1

s2K

w 5025 kN

Bild 56. Rahmen mit Schnittgro¨ßen


Abminderungsfaktoren x : sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Npl,d 4248 ly w w 1; 24 w 2762 Ncr,yd

319

xy w 0,457 (Knickspannungslinie b) sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi Npl,d 4248 lz w w 0; 920 w 5025 Ncr,zd

Daher ist eine Berechnung der Stabendmomente nach Theorie II. Ordnung erforderlich. Dies erfolgt vereinfacht mithilfe des Vergro¨ßerungsfaktors nach Gl. (50). Zusa¨tzlich ist dabei der Einfluss der Stu¨tzenschiefstellung zu beru¨cksichtigen. sffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ffi 1 2 1 pffiffiffiffiffiffi 0,5 1 S fw w 1=247 200 2 4,6

xz w 0,588 (Knickspannungslinie c)

(Gl: 57)

Biegeknicken nach [17]: Fu¨r den Nachweis sind zuna¨chst die Beiwerte kyy und kzz sowie die Momentenbeiwerte Cm zu bestimmen, bei denen der jeweilige Momentenverlauf beru¨cksichtigt wird. Beim Nachweis selbst sind die Maximalwerte der Biegemomente zu verwenden. ny w 620/(0,457 · 4248) w 0,319 (Gl. 83) Cmy w 0,9 (da verschiebliches System) da ly i 1,0: kyy w 0,9 (1 S 0,8 · 0,319) w 1,130 (Gl. 82) nz w 620/(0,588 · 4248) w 0,248 (Gl. 81) Cm,z w 0,95 (Tabelle 7) da lz I 1,0: kzz w 0,95 (1 S (2 · 0,92 – 0,6) · 0,248) w 1,242 (Gl. 86) Ausweichform y-y: 0,319 S 1,13 · 202/462 S 0,6 · 1,242 · 7,16/216,7 w 0,319 S 0,494 S 0,025 w 0,838 J 1 (Gl. 88) Ausweichform z-z: 0,248 S 0,6 · 1,13 · 202/462 S 1,242 · 7,16/216,7 w 0,248 S 0,296 S 0,041 w 0,585 J 1 (Gl. 79)

Biegedrillknicken nach [17]: Fu¨r den Nachweis des Biegedrillknickens wird zusa¨tzlich zu den bisher berechneten Beiwerten der Abminderungsfaktor xLT (w kM) sowie der fu¨r diesen Stabilita¨tsfall anders definierte Beiwert kzy beno¨tigt. Die berpru¨fung, ob die Berechnung der Schnittgro¨ßen nach Theorie I. Ordnung ausreichend ist, erfolgt nach [17], Gl. (5.1). vorh acr w 2762/620 w 4,45 I 15

qw

1 s 0,363 ð1=4,45Þ w 1,18 1 s 1=4,45

(Gl: 51)

MyII w (202 S 620 · 4,60 / 247) · 1,18 w 252 kNm Die Berechnung des idealen Biegedrillknickmoments Mcr erfolgt unter der Annahme einer beidseitigen Gabellagerung. Mcr w 1655 kNm (zp w 0)

Abminderungsfaktor xLT: rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 462 lLT w w 0,528 1655 FLT w 0,5½1 S 0,34ð0,528 s 0,4Þ S 0,75 0,5282 w 0,626 (KSL b, Gl: 71) 1 pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi w 0,949 0,626 S 0,6262 s 0,75 0,5282 (Gl: 68) h i f w 1 s 0,5ð1 s 0,752Þ 1 s 2ð0,528 s 0,8Þ2 J 1

xLT w

w 0,848

xLT,mod

(Gl: 73) w 0,949/0,848 w 1,119 i 1,0 (Gl. 72) w 1,0

Beiwert kzy : Cm,LT w 0,6 j 0,4 (Tabelle 7) 0,1 0,92 0,248 0,1 0,248 j1s 0,6 s 0,25 0,6 s 0,25 (Gl: 94) w 0,935 i 0,929

kzy w 1 s

Ausweichform y-y: 0,319 S 1,13 · 252/(1,0 · 462) S 0,6 · 1,242 · 7,16/216,7 w 0,319 S 0,616 S 0,025 w 0,960 J 1 (Gl. 96)

320

2


Ausweichform z-z: 0,248 S 0,935 · 252/(1,0 · 462) S 1,242 · 7,16/216,7 w 0, 248 S 0,510 S 0,041 w 0,80 J 1 (Gl. 97) Damit sind fu¨r die Rahmenstu¨tze die Nachweise fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken erfu¨llt. Zum Vergleich ergeben sich nach DIN 18800 -2 fu¨r den Biegeknicknachweis an der maßgebenden Stelle: 0,895 J 1 und fu¨r den Biegedrillknicknachweis 0,991 J 1 [74].

5.5.8 Allgemeines Verfahren nach DIN EN 1993-1-1 (6.3.4) fu¨r Stabilita¨tsnachweise Nicht in jedem Fall ist die Anwendung der vorgestellten Ersatzstabnachweise mo¨glich. Die Schwierigkeiten ko¨nnen insbesondere bei der Isolierung von einzelnen Sta¨ben entstehen und der notwendigen Beru¨cksichtigung der realen Randbedingungen u¨ber eine Ersatzla¨nge Lcr. In der Regel wird dann der Nachweis auf Grundlage von computergestu¨tzten Berechnungen gefu¨hrt. DIN EN 1993-1-1 [17] bietet zusa¨tzlich ein allgemeines Verfahren an, das gleichermaßen fu¨r Biegeknick- und Biegedrillknicknachweise verwendet werden kann und auf Untersuchungen von Mu¨ller in [86] zuru¨ckgeht (s. auch [88]). Die Beanspruchung kann dabei aus Druckkra¨ften und/oder einachsiger Biegung in der Hauptebene bestehen. Zwischen Abstu¨tzungen du¨rfen allerdings bei Anwendung dieses Verfahrens keine Fließgelenke entstehen. Im Prinzip wird fu¨r den Nachweis ein fu¨r das betrachtete System oder Teilsystem geltender bezogener Schlankheitsgrad nach Gl. (98) ermittelt, der grundsa¨tzlich der bekannten Formulierung fu¨r den bezogenen Schlankheitsgrad l entspricht. rffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi ault,k lop w (98) acr,op Dabei ist ault,k der kleinste Vergro¨ßerungsfaktor fu¨r die Bemessungslasten, mit der die charakteristischen Tragfa¨higkeit der Bauteile erreicht wird unter Beru¨cksichtigung von Effekten nach Theorie II. Ordnung, aber ohne Beru¨cksichtigung von Stabilita¨tseffekten aus der betrachteten Ebene heraus. Fu¨r gewo¨hnlich wird ault,k damit durch die Querschnittstragfa¨higkeit des ho¨chstbeanspruchten Querschnitts bestimmt. Das entspricht einer Berechnung nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch, da nur ho¨chstens ein Fließgelenk zugelassen werden kann.

Der Vergro¨ßerungsfaktor ault,k liefert, multipliziert mit dem Bemessungswert der Einwirkungen, die Verzweigungslast fu¨r die betrachtete Ebene. Mit dem bezogenen Schlankheitsgrad nach Gl. (98) sind die Abminderungsbeiwerte x und xLT fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken wie vorgestellt zu bestimmen, der kleinere der beiden Werte wird fu¨r das Tragwerk maßgebend und fließt als xop in den Nachweis nach Gl. (99) ein. Eine Interpolation zwischen den Abminderungsbeiwerten fu¨r Biegeknicken und Biegedrillknicken (wie nach DIN EN 1993-1-1, 6.3.4 (4) b) vorgesehen), ist nach [16] nicht gestattet, da sich nach Untersuchungen aus Graz dafu¨r z. T. unsichere Ergebnisse ergeben. xop ault,k J 1,0 (99) gM1 Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass damit unterschiedliche Belastungen, wie z. B. N und My, gleichzeitig beru¨cksichtigt und vom Prinzip her auch außergewo¨hnliche Tragwerke untersucht werden ko¨nnen. So lassen sich auf diese Weise auch Systeme behandeln, fu¨r die ansonsten Sonderlo¨sungen notwendig wa¨ren wie z. B. Tra¨ger mit Vouten oder Stu¨tzen mit vera¨nderlichem Querschnitt. Die Zuverla¨ssigkeit des Verfahrens steht und fa¨llt allerdings mit der Wahl einer „korrekten“ Knicklinie oder/ und Biegedrillknicklinie, wofu¨r es keine allgemeingu¨ltigen Vorgaben gibt. Und es ist anzumerken, dass es zurzeit erst wenige, teilweise sogar keine Erfahrungen bei der Anwendung auf ungewo¨hnliche Systeme gibt. Daher ist dieses Verfahren noch Gegenstand der Forschung und kann nicht als allgemein gebraüchlich und bewa¨hrt bezeichnet werden. Aus diesem Grunde sieht die augenblickliche Fassung des NA zu DIN EN 1993-1-1 [16] auch Einschra¨nkungen bei der Anwendung vor. Wenn das Verfahren einmal ausgereift sein sollte, kann es die Behandlung komplizierter Fa¨lle sehr erleichtern.

6

Ideales Biegedrillknickmoment MKi nach Elastizita¨tstheorie

6.1

Allgemeines

Das ideale Biegedrillknickmoment MKi ist zur Beurteilung des mo¨glichen Auftretens von Biegedrillknicken im Prinzip gut geeignet. Allerdings kann i. Allg. MKi ebenso wenig unmittelbar zur Bestimmung der Traglast benutzt werden wie die ideale Biegeknicklast NKi, da ins-


besondere die Einflu¨sse des tatsa¨chlichen Werkstoffverhaltens durch Plastizierung und die Einflu¨sse von Imperfektionen dazu fu¨hren, dass das tatsa¨chliche Tragmoment Mu sich von MKi betra¨chtlich unterscheiden kann. Da die Ermittlung des Tragmomentes Mu nach wie vor mit einem betra¨chtlichen Aufwand verbunden ist, sind fu¨r die Nachweise in der Baupraxis vereinfachte Verfahren hilfreich und notwendig. Wie fu¨r das Biegeknicken hat auch fu¨r das Biegedrillknicken die Anwendung des Ersatzstabverfahrens immer noch große Bedeutung (s. Abschn. 5). Als Eingangsparameter dort wird das ideale Biegedrillknickmoment MKi beno¨tigt. Wenn ein Nachweis nach der Elastizita¨tstheorie II. Ordnung gefu¨hrt werden soll, dann kann fu¨r Na¨herungsverfahren auch dabei das ideale Biegedrillknickmoment MKi fu¨r die Ermittlung eines Vergro¨ßerungsfaktors benutzt werden (s. Abschn. 9). Aus Vereinfachungsgru¨nden wird hier nach wie vor die Bezeichnungsweise der in Deutschland noch gu¨ltigen Stabilita¨tsnorm DIN 18800 -2 [10] verwendet, also MKi fu¨r das ideale Biegedrillknickmoment (Mcr nach DIN EN 1993-1-1 [17]), sodass sich nur die Benennung des Index a¨ndert. Entsprechendes gilt fu¨r die kritische Normalkraft NKi (Ncr nach [17]).

6.2

Darstellungsarten

Das ideale Biegedrillknickmoment nach Elastizita¨tstheorie MKi ergibt sich aus der Lo¨sung des Verzweigungsproblems unter Gu¨ltigkeit des Hooke’schen Gesetzes eines ausschließlich durch Biegemomente belasteten Stabs. In a¨lterer Literatur ist es auch oft als „Kippmoment“ bezeichnet worden. In Analogie zum Knickproblem entspricht es der Verzweigungslast NKi des zentrisch gedru¨ckten Stabs. Die Berechnung

321

Bild 58. Verdrehung mit (a) freier und (b) gebundener Drehachse

allerdings gestaltet sich ungleich schwieriger, da eine große Anzahl von Parametern das ideale Biegedrillknickmoment beeinflusst. Dazu geho¨ren: – Momentenverlauf, – Ort des Lastangriffs (abtreibende Wirkung oder ru¨ckstellende Wirkung, s. Bild 57), – Torsionssteifigkeit des Profils IT, – Wo¨lbsteifigkeit des Profils Iw, – Fa¨chentra¨gheitsmoment Iz um die „schwache“ Achse, – Konstruktive Randbedingungen (seitliche Haltungen des Druckgurtes, kontinuierliche oder diskrete Drehfedern), – Lage der Drehachse (freie oder gebundene Drehachse, s. Bild 58). Fu¨r das ideale Biegedrillknickmoment MKi sind verschiedene Schreibweisen u¨blich. Die verschiedenen Darstellungsformen lassen sich durch Umstellen ineinander u¨berfu¨hren und unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Definition von Faktoren. Allen Darstellungen ist gemeinsam, dass die jeweiligen Momentenbeiwerte keine konstanten Werte sind, sondern von den Querschnittswerten des jeweiligen Profils, insbesondere dem Torsionsparameter xt nach Gl. (103), abha¨ngen. Fu¨r Anwendungen in der Baupraxis wird dies meist vernachla¨ssigt, was problemlos ist, wenn fu¨r den jeweiligen Fall Minimalwerte verwendet werden. Darstellung mit z-Werten

Bild 57. Abtreibende (a) und ru¨ckstellende Wirkung (b) der Belastung

In DIN 18800 -2 [10] wird Gl. (100) fu¨r Tra¨ger mit doppeltsymmetrischem Querschnitt benutzt. Die in [10] angegebenen Werte fu¨r den Momentenbeiwert z gelten nur fu¨r gabelgelagerte Einfeldtra¨ger, es spricht aber nichts gegen die Anwendung der Gl. (100), wenn entsprechende zutreffende Werte fu¨r z eingesetzt werden.

322

2


MKi w z NKi,z

qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi c2 S 0,25 z2p S 0,5 zp

(100)

mit z

Momentenbeiwert (z. B. nach [10, 95]) NKi,z w c2 w

p2 EIz s2K

Iw S 0,039 L2 IT Iz

(101)

(102)

zp Abstand des Angriffspunkts der Querbelastung vom Schubmittelpunkt. Bei Last in Richtung Sz ist zp in Richtung Sz positiv (oder: zp ist positiv, wenn sich bei einer angenommenen Verdrehung des Profils um den Schubmittelpunkt aus der Querbelastung ein ru¨ckdrehendes Moment ergibt). Dies bedeutet dass unabha¨ngig vom statischen System (Einfeldtra¨ger, Kragarm) der Abstand zp fu¨r eine Last am Obergurt immer mit einem negativen Vorzeichen zu versehen ist. Die Zahlenwerte 0,25 bzw. 0,50 in Gl. (100) sind eigentlich keine Festwerte, sondern lastfallabha¨ngig (s. [43]), jedoch sind die Unterschiede gegenu¨ber genaueren Werten gering und ko¨nnen in der Regel aus baupraktischer Sicht vernachla¨ssigt werden. Als Beispiel sind in Bild 59 Momentenbeiwerte z angegeben, die fu¨r Einfeldtra¨ger unter am Obergurt angreifender Einzellast bei verschiedenen Laststellungen gelten. Es ist zu erkennen, dass fu¨r manche Fa¨lle eine deutliche Abha¨ngigkeit vom Torsionsparameter xt vorhanden ist.

Bild 59. z-Werte fu¨r Einfeldtra¨ger unter Einzellast, Last am Obergurt (aus [95])

xt w

EIw L2 GIT

(103)

Dies ist zu beru¨cksichtigen, wenn nicht die Minimalwerte verwendet werden. Die Abha¨ngigkeit von xt ist auch in anderen Fa¨llen ausgepra¨gt; dazu geho¨ren insbesondere Fa¨lle mit Randbedingungen, die von der beidseitigen Gabellagerung abweichen [95]. Erwu¨nscht sind formelma¨ßige Darstellungen fu¨r den Momentenbeiwert z. So ist fu¨r den Lastfall vera¨nderliche Randmomente (Verha¨ltnis Mr/Ml w C) in DIN 18800 -2 [10] als Na¨herung fu¨r untere Grenzwerte: z w 1,77 – 0,77 C

(104)

angegeben, eine bessere Na¨herung liefert: z w 1,77 – 1,04 C S 0,27 C2 jedoch z I 2,60

(105)

Liegen keine doppeltsymmetrischen Querschnitte vor, ist Gl. (100) z. B. nach [95] zu erga¨nzen. Darstellung mit k-Werten

In der Literatur ist auch Gl. (106) fu¨r die Darstellung von MKi u¨blich, z. B. Petersen [94], Roik/Carl/Lindner [95], Bu¨rgermeister/Steup/ Kretzschmar [3]. k pffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi MKi w EIz GIT (106) L Zahlenangaben zu den Momentenbeiwerten k oder z sind der Literatur zu entnehmen, beispielsweise [3, 10, 73, 74, 87, 94, 95, 99]. In Bild 60 sind k-Werte fu¨r den Fall unterschiedlicher Lastangriffsho¨he dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass „Last am Obergurt“ zu deutlich geringeren k-Werten (und damit idealen Biegedrillknickmomenten) fu¨hrt als der Fall „Last am Untergurt“. Die Ergebnisse von Bild 61 sind sehr aufschlussreich. Sie zeigen, dass die Betrachtung eines aus dem Durchlauftra¨gersystem herausgeschnittenen Einfeldtra¨gers stets zu geringeren Biegedrillknickmomenten MKi fu¨hrt als eine Berechnung am Gesamtsystem, wenn die aus dem Gesamtsystem stammenden Randmomente fu¨r das Teilsystem angesetzt werden. Die Untersuchung komplizierter Gesamtsysteme ist daher i. d. R. entbehrlich, wenngleich aus wirtschaftlichen Gru¨nden eine genauere Berechnung ggf. sinnvoll sein kann. In Bild 62 ist ein Beispiel eines Durchlauftra¨gers mit ungleichen Stu¨tzweiten und Steifig-


323

Bild 62. Beispiel Durchlauftra¨ger Bild 60. Einfluss des Lastangriffspunkts

Bild 63. k-Werte fu¨r Einfeldtra¨ger mit Kragarm, x w xt nach Gl. (103) Bild 61. k-Werte fu¨r Durchlauftra¨ger [95], x w xt nach Gl. (103)

keiten, durch Volllast q belastet, angegeben. In der Praxis wird bezu¨glich des Biegedrillknickens manchmal bei Durchlauftra¨gern ein Nachweis gefu¨hrt, bei dem nur die Bereiche positiver Feldmomente als Einfeldtra¨ger herausgeschnitten betrachtet werden. Es ergeben sich fu¨r dieses Beispiel folgende kritische ideale Lasten: – – – – –

Durchlauftra¨ger qKi w 6,65 kN/m Endfeld mit L1 qKi w 10,37 kN/m Endfeld mit L10 qKi w 14,27 kN/m Mittelfeld mit L2 qKiw 5,34 kN/m Mittelfeld mit L20 qKi w 10,69 kN/m

Es ist also festzustellen, dass die Betrachtung des herausgeschnittenen positiven Momentenbereiches allein zu vo¨llig falschen Ergebnissen

fu¨hrt. Dies ist auch erkla¨rlich, da an den Stellen der Momentennullpunkte weder die Verdrehung 4 noch die seitliche Verschiebung v null sind, wie es der Annahme eines Gabellagers an dieser Stelle entsprechen wu¨rde. Aus Bild 63 wird deutlich, dass beim Einfeldtra¨ger mit Kragarm die k-Werte sehr stark abnehmen, wenn die elastische Einspannung des Kragarms durch gro¨ßere Feldla¨ngen L1 geringer wird. Der Wert der starren Einspannung des Kragarms (oberste Linie fu¨r L1/L2 w 0) wird praktisch nie erreicht. Darstellung mit Ci-Werten

Im europaïschen Ausland ist eine Schreibweise von MKi nach Gl. (107) gebraüchlich, die auch fu¨r die Neufassung von EN 1993-1-1 (Eurocode 3) [17] vorgesehen war (s. auch [2]).

324

2


Tabelle 8. Faktoren C1 und C2 fu¨r Querlasten

Lastfall und stat. System

Momentenverteilung

kz

Werte der Beiwerte C1

C2

1,0 0,5

1,12 0,97

0,45 0,36

1,0 0,5

1,35 1,05

0,59 0,48

1,0 0,5

1,04 0,95

0,42 0,31

8vffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 9 # u" 2 2 = p2 EIz

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