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Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering 0
Duisburg, 11. Oktober 2018
Entwicklung der zweiten Generation
des Eurocodes 4 Neuerungen in der Bemessung für
Verbundtragwerke aus Stahl und Beton
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer
Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kurz
Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille
Education &
Research
in
Civil Engineering
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Inhalt
1
Verbundtragwerke aus Stahl und Beton
Harmonisierte Europäische Normung – Einführung
Eurocodes und deren Entwicklung
Überarbeitung der Eurocodes – 2nd Generation
Arbeit der Projektteams - Zwischenergebnisse
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Eurocodes
Einführung
2
Die Eurocodes (EN 1990 – EN 1999) erlauben
die Bemessung von Tragwerken des Hoch- und
Ingenieurbaus, sie umfassen 10 Regelwerke mit
derzeit 58 Teilen. Mit der Fertigstellung der
Eurocodes in 2007 stellten diese das technisch
fortschrittlichste und umfangreichste Normenwerk
im Bauwesen und dem Grundbau dar.
Die Eurocodes basieren auf über 30 Jahren
gemeinsamer Normenentwicklung und
Forschung. Heute haben die Eurocodes einen
maßgeblichen Einfluss auf die Bemessungskultur
im Bauwesen und werden europaweit von weit
mehr als 500.000 Anwendern appliziert
Die Eurocodes (EC) repräsentieren europaweit
vereinheitlichte Standards (EN) für die
Bemessung im Bauwesen. Entwickelt wurden
diese im Auftrag der Europäischen Kommission
durch das Europäische Komitee für Normung
CEN.
Europäischer Wirtschaftsraum (EWR)
umfassend die 27 EU-Mitgliedstaaten
und die EFTA-Staaten
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Eurocodes
Einführung
3
Im Juli 2012 wurden die Eurocodes als verbindliches Normenwerk eingeführt und stellen seitdem den
Standard in der Bemessung und Konstruktion für Bauprojekte im öffentlichen und privaten Sektor dar. Mit
der Einführung der Europäischen Normen wurden gleichzeitig mit gewissen Übergangsfristen die
nationalen Normen in den verschiedenen Ländern zurückgezogen, so auch die DIN 18800-5 für die
Bemessung von Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton. In Deutschland endete die Parallelregelung
2013. Viele Länder außerhalb der EU-EFTA haben Interesse an den Eurocodes bekundet oder diese
Eurocodes bereits übernommen.
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European Codes (EN)
4
Eurocodes und Entwicklung
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
EN 1994-1-1 und europäische Bezugsnormen
5
DIN EN 1990 (Eurocode 0)Grundlagen der Tragwerksplanung
DIN EN 1991 (Eurocode 1)Einwirkungen auf Tragwerke
EN 1992 (Eurocode 2)Bemessung und
Konstruktion von
Stahlbeton- und
Spannbetontragwerken
Teil1-1: Allgemeine
Bemessungsregeln,
Bemessungsregeln
für den Hochbau
Teil 1-2 : Tragwerksbemes-
sung für den Brand-
fall
Teil 2: Brücken
EN 1994 (Eurocode 4) Bemessung und Konstruktion
von Verbundtragwerken aus
Stahl und Beton
Teil 1-1: Allgemeine
Bemessungsregeln,
Bemessungsregeln für
Hochbauten
Teil 1-2: Brandschutztechnische
Bemessung
Teil 2: Brücken
EN 1993 (Eurocode 3)
Bemessung und Konstruktion
von Stahlbauten
Teil 1-1: Allgemeine
Bemessungsregeln,
Teil 1-2: Brandschutztech-
nische Bemessung
Teil 1-3: Bemessung kaltge-
formter Bauteile und
Bleche
Teil 1-5: Ergänzende Regel-
ungen zu ebenen
Blechfeldern
Teil 1-8: Bemessung von
Anschlüssen
Teil 1-9: Ermüdung
Teil 2: Brücken
Teil 1-1: Wichte, Eigengewicht, Nutzlasten im Hochbau
Teil 1-2: Brandweinwirkung auf Tragwerke
Teil 1-3: Schneelasten
Teil 1-4: Windlasten
Teil 1-5: Temperatureinwirkungen
Teil 1-6: Einwirkungen Bauausführung
Teil 1-7: Außergewöhnliche Einwirkungen
Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Struktur und Aufbau der Eurocodes
in Verbindung mit dem Nationalen Anhang
6
Haupttext
charakterisiert durch die nationale EN-Fassung
(z.B. DIN-EN)
Normativer Anhang
Anhang A: Steifigkeit Grundkomponenten
Verbundanschlüsse
Informativer Anhang
Anhang B: Experimentelle Untersuchungen
Anhang C: Berücksichtigung des Schwindens
Nationale Anhänge
Vorschriften zur Verwendung der informativen
Anhänge; z.B. Anwendungsbereich des
nationalen Anhangs,
National festzulegende Parameter
(NDP: Nationally Determined Parameter)
-umfassen alternative Nachweisverfahren und An-
gaben einzelner Werte, z.B. Teilsicherheitsbeiwerte
ergänzende, nicht widersprechende Angaben
(NCI: Non-Contradictory complementary information),
Landesspezifische Daten,
z.B. für Eurocode 1 ergänzende Informationen
bzgl. Schnee- oder Windzonenkarten.
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Zeitliche Entwicklung der Normung
im Stahlverbundbau in Deutschland
7
DIN
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EU
Osterweiterung
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
European Codes (EN)
8
Überarbeitung der Eurocodes
2nd Generation
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Einführung und Überarbeitung der Eurocodes
9
1. Änderungen & KorrekturenÜberarbeitungsphase
durch PT‘s
DIN EN-Fassungen inkl.
Nationale Anhänge
EN-Fassungen
Konsolidierte
Fassungen
2010/12
Bauaufsichtliche
Einführung
in Deutschland
2012/07/01
2005 2007
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En
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n2010 2013 2015
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EU Mandat
M/466
EU Mandat
M/515
Sys
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2011 2014 2018 2019 20222016 2017
2. Generation der Eurocodes
En
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DIN
EN
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2024
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Überarbeitung der Eurocodes
10
Sicherstellung/Förderung innovativer Entwicklungen (in Bezug auf Materialien und
Produkte, Bautechniken und Forschung), Gewährleistung, dass die Eurocodes
aktuelle und nachhaltige Marktentwicklung aufnehmen.
Berücksichtigung neuer gesellschaftlicher Anforderungen und Bedürfnisse.
Erleichterung der Harmonisierung nationaler technischer Initiativen zu neuen
Themen, die für den Bausektor Bauindustrie von Interesse sind.
Entwicklungsprozess der Eurocodes, Ableitung Anforderung aus Mandat M/466:
Weiterentwicklung der bestehenden europäischen Mandat M/515:
Vereinfachung und Harmonisierung bestehender Regeln
Erarbeitung neuer Regeln gemäß zukünftiger Anforderungen
Reduzierung der Nationalen Festlegungen (NDP)
Anpassung an Stand der Technik, Implementierung neuer Forschungsergebnisse
Integration von ISO-Normen in die Eurocodes (hier genannt Einwirkungen aus Wellen
und Strömungen auf Küstenbauwerke oder atmosphärische Vereisung)
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Überarbeitung der Eurocodes
(hier für Eurocode 1 bis 4 dargestellt)
11
CEN/TC 250
Structural Eurocodes
CEN/TC 250/SC1Actions on Structures
CEN/TC 250/SC2Design of concrete Structures
CEN/TC 250/SC3Design of steel Structures
CEN/TC 250/SC4Design of composite Structures
Development of second generation of Eurocodes by Project Teams PT’s
SC4. T1
…
SC4.T8
SC3. T1
…
SC3.T13
SC1. T1
…
SC1.T11
SC2. T1
…
SC2.T3
HG-B.T1: Bridges - consultation activities and ease of use review
HG-B.T2: Bridges - ease of use and technical consistency review
HG-F.T1: Harmonization of fire parts of Structural Eurocodes
Horizontal
Groups
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European Codes (EN)
12
Projekt Teams zu EN 1994,
Phase 1 bis 4
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Projekt Teams
Phase 1 und 2
13
SC4.T1 Phase 1
Respond to demands from industry, including needs for harmonization with EC2 and EC 3
Revised EN1994-1-1, EN1994-1-2 and EN1994-2
Reduction in number of National Choices (NDPs), enhanced ease of use
Respond on systematic review, Harmonization with EN 1992 and EN 1993
Task
Reference:
Deliverable:
Sub-Tasks:
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T2 Phase 1
Composite beams with large web openings
New Annex of EN1994-1-1
Development of design procedures, background documentation
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T3 Phase 1
Revised rules for shear connection in the presence of modern forms of profiled sheeting
Revised EN1994-1-1
Development of a revised push test, design procedures for shear connectors used with
modern forms of profiled sheeting, background documentation
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T4 Phase 1
Develop new rules for composite columns (concrete filled tubes) in fire.
Revised EN1994-1-2 Annex H
Development of design procedures to better predict the load bearing resistance of concrete
filled tubes in fire, background documentation
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
Änderungen / Neuerungen im Überblick
EN 1994-1-1
14
VERBUNDTRÄGER
Schnittgrößenermittlung – Momentenumlagerung
Bemessungswert der Betondruckfestigkeit - Harmonisierung
Randbedingungen für die plastischer Momententragfähigkeit
Vereinfachter Biegedrillknicknachweis
Querkraftwiderstand
Mindestverdübelung
Dübeltragfähigkeit
Träger mit großen Stegöffnungen VERBUNDDECKEN
m+k – Methode entfällt
Überarbeitung der Auflagerreibung
Querkraftnachweis – Anpassung
Einfache Regeln zu Punkt- und Linienlasten bei
Mindestbewehrung
Vereinfachter Ansatz zur Berücksichtigung von
Schwindverformungen
VERBUNDSTÜTZEN
Überarbeitung nichtlineare
Bemessungsverfahren
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CEN/TC 250/SC4Design of composite Structures
SC4.T1
15
Part rejected accepted to consider concern
other PT‘S
In total
1-1 35 31 52 36 154
1-2 6 9 19 8 42
2 13 13 23 10 59
255
Allocation of comments from industry to the three parts of the Eurocode 4
National Mirror committees
Industry, Engineers, Research
review
comments SC4.T1
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SC4.T1
Reduktion der Anzahl der NDP’S
16
EN 1994-1-1 EN 1994-1-2 EN 1994-2
Number of NDP‘s 19 8 15
Number NDP‘s concerning partial
safety values11 3 5
National Determined Parameters NDP’s in EN 1994
11 NDP’s betreffen Teilsicher-
heits beiwerte zusammen-
fassen in Abschnitt 2.4.1.2
5 NDP’s enthalten empfohlene
Parameter harmonisieren
3 NDP‘s enthalten weitere
Infos
- Schwinden des Betons
- minimale Stärke von TRP‘s
- maximale Höhe des
Stahlprofils für Verzichts
auf einen det.
Biegedrillknicknachweis.
NDP‘s in EN 1994-1-1
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
EN 1994-1-1: Anhang C
Wenn während der Ausführung keine hohen Anforderungen an die Trägerüberhöhung gestellt werden oder
wenn infolge des Schwindens keine ungewöhnlich großen Verformungen zu erwarten sind, dürfen für die
Ermittlung der Einflüsse aus dem Schwinden die nachfolgend angegebenen Endschwindmaße zugrunde
gelegt werden:
- bei trockenen Umgebungsbedingungen (gilt nicht für Außenbauteile und betongefüllte Hohlprofile):
325 × 10–6 für Normalbeton;
500 × 10–6 für Leichtbeton;
- bei anderen Umweltbedingungen und bei
betongefüllten Hohlprofilen:
200 × 10–6 für Normalbeton;
300 × 10–6 für Leichtbeton.
SC4.T1: Reduktion NDP‘s
Trocknungsschwinddehnung ecds zum Zeitpunkt t= für Normalbeton EN 1994-1-1, Anhang C
17
EN 1994-1-1, Abschnitt 3.1(4)
Für Tragwerke des Hochbaus darf für Verbundbauteile der Einfluss aus der autogenen Schwinddehnung
bei der Ermittlung der Spannungen und Verformungen vernachlässigt werden.
ANMERKUNG:
Basierend auf Erfahrungen mit ausgeführten Verbundtragwerken kann ein Ansatz der Endschwindmaße
nach EN 1992-1-1 bei Verbundbauteilen zu einer Überschätzung der Einflüsse aus dem Schwinden führen.
Angaben zu den Endschwindmaßen dürfen einem Nationalen Anhang entnommen werden. Die empfohlenen
Werte enthält Anhang C.
NSh=-ecs(t,ts) Ea Ac/nA,Secs(t,ts)
-NSh
-zic,S
-NSh
MSh=NSh zic,S+=
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Reduktion NDP‘s
Trocknungsschwinddehnung ecds nach EN 1992-1-1
Maßgebende Einflussparameter
Kriechen Schwinden
Wirksame Körperdicke ho und relative Luftfeuchtigkeit RH [%]
Alter to bei Belastungsbeginn Trocknungsalter (t-ts)
Mittlere Zylinderdruckfestigkeit fcm und Zementfestigkeitsklasse
Wirksame Körperdicke ho:
oh 2A /U
A - Fläche des Betonquerschnitts
U - Abwicklung der der Austrocknung
ausgesetzten Begrenzungsfläche
des gesamten Betonquerschnitts
Profil-
blech
b bb
b1b2
h h
h
1 2U b 2b b
A b h
=0,5 U b
A b h
U 2 b
A b h
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18
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Harmonisierung
Harmonisierung mit EN 1992 und EN 1993
19
fcd= cc fck/c
fcd= fck/c
Harmonisation Eurocode 4
mit EC 2 und EC 3
EC2:
EC4:
fcd0,85 fcd
Eurocode 4 Eurocode 2
ckcd cc tc
c
ff k
1
3
ccck
401,0
f
Faktor zur Berücksichtigung des
Unterschiedes der Beanspruchung
eines Probezylinders im Vergleich zur
Beanspruchung im Bauteil
cc
Faktor zur Berücksichtigung des Einflusses von hohen
Langzeitbeanspruchungen auf die Betondruckfestigkeit
=> NDP, empfohlen 1,0
tck
Charakteristischer Wer der Betndruckfestigkeit
- i.A. nach 28 Tagen;
- bei speziellen Projekten zwischen 28 und 91 Tagen
ckf
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SC4.T1: Schnittgrößenumlagerung - Klarstellung
Momentenumlagerung im Grenzzustand der Tragfähigkeit
bei Anwendung der Methoden I und II (Hoch- und Industriebau)
Querschnittsklasse 1 2
Methode I
S235
S355 40 30 20 10
S420
S460 30 10 10
Methode II
oder
allgemeines
Verfahren
S235
S355 25 15 10 0
S420
S460 15 0 0
Momentenumlagerung M in %
M
Im Fall von großen Einzellasten bilden sich die
plastischen Zonen nahezu gleichzeitig in den Feld-
und Stützbereichen, sodass eine nennenswerte
Umlagerung der Momente in die Feldbereiche nicht
stattfindet, Tabelle 5.1 ist daher nicht anwendbar!
Bei Trägern mit Querschnitten der Klasse 1 und 2
dürfen die Biegemomente vom Feld zur Stütze
umgelagert werden. Die maximal zulässige
Vergrößerung der Stützmomente beträgt bei
Anwendung der Methode I 20% und bei Anwendung
der Methode II 10%.
Bei Trägern mit Querschnitten der Klasse 3 und 4
dürfen die Momentenumlagerungen nur für
Biegemomente ausgenutzt werden, die auf das
Verbundtragwerk einwirken.
Tabelle 5.1: Umlagerung im ultimate limit state
für Träger die überwiegend durch Gleichlasten
belastet sind
Eine Last gilt als gleichförmig verteilt, wenn in einem
Feld, nicht mehr als die Hälfte der Bemessungslast
auf einer Länge von 1/5 der Stützweite konzentriert
ist.
20
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Schnittgrößenumlagerung - Klarstellung
Elastische Schnittgrößenermittlung-
Berücksichtigung der Rissbildung (allgemeines Verfahren)
L1 L2
L1,cr L2,cr
EstJ2
EstJ1 EstJ1
M
Momentenlinie nach Zustand I
Biegemomente unter Berücksichtigung der Rissbildung
M Umlagerungsmoment
infolge Rissbildung
EstJ1 – Biegesteifigkeit nach Zustand I
EstJ2 – Biegesteifigkeit nach Zustand II
Est J2 = Est Jst
Ermittlung der Schnittgrößen
nach Zustand I für die
charakteristische Kombination
Ermittlung der gerissenen
Trägerbereiche Lcr mit Hilfe der
Betonrandspannung c,grenz= 2 fctm,
Ansatz von EJ2,in den gerissen
angenommenen Trägerbereichen
Berechnung der Schnittgrößen mit
der neuen Steifigkeitsverteilung
21
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Schnittgrößenumlagerung - Klarstellung
Momentenumlagerung Grenzzustand d. Gebrauchstauglichkeit
bei Anwendung der Methoden I (Hoch- und Industriebau)
Querschnittsklasse 1 2 3 4
Methode IS235, S355
S420, S46010
Momentenumlagerung M in %
Alternativ können die Schnittgrößen im sls basierend auf
dem Ansatz der Steifigkeit des gerissenen Querschnitts im
gerissenen Stützbereich bestimmt werden. Der Ansatz einer
weiteren Umlagerung ist dann jedoch nicht mehr zulässig!
Tabelle 5.1: Umlagerung im serviceability limit state für
Träger die überwiegend durch Gleichlasten belastet sind
gerissener Bereich
EJ1 – Biegesteifigkeit nach Zustand I
EJ2,ts – Biegesteifigkeit bei Rissbildung
EJ2 – Biegesteifigkeit im reinen Zustand II
M
l1 l2
Werden die Schnittgrößen nach Methode I berechnet,
dürfen im GZG (sls) die Biegemomente von der Stütze ins
Feld nur infolge Rissbildung des Betons umgelagert werden,
da das Stahlprofil i.d.R. im sls nicht plastiziert. D.h., die
Umlagerung ist auf 10% begrenzt, entsprechend einem
Klasse 4 Querschnitt.
EJ1
EJ1
EJ1
EJ2,tsEJ2,ts
EJ1
EJ2
22
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Vereinfachter Biegedrillknicknachweis für
Verbundträger des Hoch- und Industriebaus
Profil S 235 S 355 S460
IPE 600 400 270
HE-
Profile800 650 500
IPE 600 600 400
HE-
Profile1000 800 650
h
hStützweitenverhältnis:
Einwirkungen:
G K
G k Q k
G0,4
G Q
0,8 < l / li < 1,25
Lk / L < 0,15
L LLi Lk
LiL
Ein Biegedrillknicknachweis ist nicht erforderlich wenn
die Grenzprofilhöhen nicht überschritten werden und
die Bedingungen für die Stützweitenverhältnisse und
die Einwirkungen eingehalten sind.
Die Grenzprofilhöhen wurden aus der Bedingung
ermittelt, dass der bezogene Schlankheitsgrad kleiner
als 0,4 ist
Grenzprofilhöhen in mm:
23
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Vereinfachter Biegedrillknicknachweis für
Verbundträger des Hoch- und Industriebaus
24
Replacement of table 6.1 with the following
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Unterschiedliche Verbundträgertypen – neuere Querschnittstypen
Einfluß auf die Tragfähikgiet?
25
klassischer VT
kompakte VT
integrierte VT
(shallow floor beams)
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Klarstellung + Anforderung durch neue Trägertypen
plastische Biegebemessung
26
ckcd cc
c
ff
ck
cdc
ff
22,8
14,2
fyd
εc =-3,5‰
125 cm
C25/30
HEB 220 – S355
+ plate 450x20 - S355
A=116cm²
Reinforcement 19,6cm2
Rd,A
Rd,i
M
M
hc=8cm
εa =1,41‰ 0,84 fyd
0,14 fsd fsd
260
fyd
fsd
RdM 747 kNm
1,0
838 kNm
0,90
dehnungsbegrenzt plastisch
0,85 fcd =14,2
A C
Die plastische Bemessung geht von uneingeschränkten Dehnungen (große Rotationskapazität)
aus. Bei einer großen Druckzonenhöhen kann es aufgrund des Überschreitens der
Grenzdehnungen des Betons vor dem Erreichen der plastischen Momententragfähigkeit zu
einem Versagen in der Betondruckzone kommen, daher müssen die Dehnungen begrenzt
werden. Eine dehnungsbegrenzte Berechnung wird erforderlich! Dann ist MRd < Mpl,Rd!
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Abminderung der Momententragfähigkeit bei tiefliegender plast-
ischer Nulllinie Entwurf der zweiten Generation von EN 1994-1-1
27
Rd pl pl,RdM M
pl
xpl/h
1,0
0,85
0,15 0,4
Bisher war die Abminderung
der plastischen Momenten-
tragfähigkeit nur bei Stahl-
güten S420 und S460 und
bei einem Verhältnis
xpl/h > 0,15 erforderlich
Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer ‒ Structural Engineering & Composite Structures ‒ Civil Engineering
SC4.T1: Verbundträger
Bestimmung der Längsschubkräfte bei
abgeminderter Momententragfähigkeit
28
M/M
pl.R
d
Nc/Ncf
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SC4.T2: Verbundträger
Bemessung von Stegöffnungen
29
Neuer Anhang zur Bemessung von Stegöffnungen
in Verbundträger, als Erweiterung des neuen
Anhangs zur Bemessung von Stegöffnungen in
Stahlträgern:
Neuer Teil zu EC3: EN 1993-1-13
betrifft Stegöffnungen in Stahlträgern
Anhang zu EC4: EN 1994-1-1, Anhang
betrifft Stegöffnungen in Verbundträgern
Quelle: Mark Lawson, SCI, ConvenorSC4.T2
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SC4.T3
Dübeltragfähigkeit für Verbundmittel in Kombination
mit hohen Verbundblechen
30
Bildquelle: SC4.T3: C. Odenbreit, S. Nellinger
30
Q188ADübeltragfähigkeit
Für hohe, schlanke Bleche führen die aktuellen Abminderungsfaktoren für
die Dübeltragfähigkeit teilweise zu nicht abgesicherten Ergebnissen!!!
Push-Out Tests
Push-Out Versuche mit Querdruck werden diskutiert
allerdings gibt es große Vorbehalte
Neues Tragmodell für hohe/schlanke Rippen
Mindestverdübelungsgrad
„6 mm“-Kriterium für die Duktilität von
Kopfbolzendübeln ist für neue
Blechformen konservativ
=> Einführung „superduktil“=> 10mm
Bauablauf wird berücksichtigt
Berücksichtigung Momentenauslastung
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SC4.T1: Verbundträger
Bemessungsregeln für Betondübel, ursprünglich als
Anhang D, nun als CEN/TS (Technical Specification) geplant
31
[Feldmann]
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SC4.T1: Verbunddecken
Ermittlung der Verbundfestigkeit tu nach der Teilverbundtheorie
Endverankerungskraft infolge Reibung am Auflager
b
L0Ls
Np
Nc
b tu
Vt
Mtest
V
c tu
s o
c test cf
cf pl,a p yp,m
N V
b(L L )
N N
N N A f
t
F/2
Mtest
m,plM
M
pl,mM
Ncf
Mtest
Nc
Mpl,p,m
m,pl
test
M
M
1,0
cf
c
N
N
test
Vt
Mpr
Das Teilverbunddiagramm
wird mit am Versuchskörper
ermittelten Festigkeiten
berechnet.
Vt – Endverankerungskraft
aus Reibung infolge
der Auflagerkraft
32
EN 1994-1-1, Abschnitt 9.7.3(9)
Der Wert µ darf einem Nationalen Anhang
entnommen werden. Der empfohlene wert µ=0,5.
EN 1994-1-1, Abschnitt 9.7.3(9)
Es dürfen nur dann Nennwerte des
Reibungskoeffizienten µ verwendet werden, wenn
Ihre Verwendung in besonderen technischen Regeln
(ETA oder nationale bauaufsichtliche Zulassungen
auf Grundlage von EN 1994-1-1) geregelt ist.
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SC4.T1: Verbunddecken
Anpassung Stand der Technik
Querkrafttragfähigkeit Verbunddecke
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Quelle: Dissertation Simon Hartmeyer, TU Kaiserslautern
Vp,Rk Querkrafttragfähigkeit des Verbundblechs, gemäß ETA
Vc,cz Querkrafttragfähigkeit der ungerissenen Betondruckzone
Vc,cz Querkrafttragfähigkeit der Rissprozesszone des Biegeschubrisses
Neues Model für Querkrafttragfähigkeit von Verbunddecken
VRd = 1/γM1 ∙ Vp,Rk + 1/γc ∙(Vc,ct + Vc,cz)
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SC4.T1: Nichtlineare Bemessung von Verbundstützen
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Rm is the resistance of the columns determined
by a non-linear analysis, based on the non
linear stress-strain relationships for materials
according to EN 1992 and EN 1993
Rm
wo=L/1000
wo
w
e
E, R
wu
+
+
-
-
+-
Geometrische
Imperfektion
Strukturelle
Imperfektion
(GG + QQ)
ec
fcm
0,4 fcEcm
ec1uec1fct
c
Beton
-es
s
fsm
ftm
Es
Betonstahl -
ea
Ea
Ev
ev
a
Baustahl
fy
fuftmfu
fy
fsm=1,1 fyk fym= 1,1 fykfcm according to EN 1992
Nichtlineare Berechnung
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SC4.T1: Nichtlineare Bemessung von Verbundstützen
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mRd Sd G Q
0
RE G Q R
γRd Teilsicherheitsbeiwert für Modelunsicherheiten
γRd=1,0 wenn Modell an Versuchen kalibriert
wurde
γRd=1,1 ohne Kalibrierung des FE-Modells an
Versuchen
γSd Teilsicherheitsbeiwert zur Berücksichtigung
von Unsicherheiten aus den Einwirkungen /
Schnittgrößen,
M
N
NEd
Ed
Rpl,d
Rpl,m
BA
γ0 Globaler Sicherheitsbeiwert resultierend
aus dem Vergleich der N-M Interaktions-
kurve unter Berücksichtigung des Last-
vektors Ed
Rpl,m basierend auf den Mittelwerten der
Materialfestigkeit (A)
Rpl,d basierend auf den Bemessungswerten der
Materialfestigkeit (B)
Vereinfacht darf die vollplastische Interaktions-
kurve berücksichtigt werden.
pl,m0
pl,d
R
R
Wenn bei druckbeanspruchten Verbundbauteilen
Biegemomente und Normalkräfte aus unabhängigen
Einwirkungen resultieren, sind die Teilsicherheitsbeiwerte
γF für diejenigen Schnittgrößen, die zu einer Erhöhung
der Beanspruchbarkeit führen, um 20 % abzumindern.
Sofern dies erfolgt, wird
γSd zu 1.0 angenommen
Harmonisierung mit EN 1992-2, Annex PP
Nachweis
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Runde Verbundstützen ohne Mantelprofil
Berechnung nach vereinfachten Verfahren ist
nicht durch EN 1994-1-1 abgedeckt
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Npl,Rd
NEd
vollplastische
Interaktionskurve
Mpl,Rd
M
N
Mpl,Rd
M Mpl,Rd
dehnungsbeschränkte
Interaktionskurve
vollplastische Spannungsverteilung
0,85 fcd
fyd
dehnungsbeschränkte Spannungsverteilung
e c
-
+
-
-
-
Mpl,Rd,N
NEd
NEd
M Mpl,Rd,N
a
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Runde Verbundstützen ohne Mantelprofil
Vergleich mit dem allgemeinen Bemessungsverfahren
37
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0 2 4 6 8 10 12 14Länge L [m]
Querschnitt Q1-a
C30/37 =2,0 %
e=10 cm
vereinfachtes Verfahren nach EC 4, KSL
b, wo=L/200M=0,9
Genaues Nachweisverfahren
nach EC4 und NAD
vereinfachtes Verfahren nach EC
4, KSL b, wo=L/200,
modifiziert M=0,7
NR
d/N
pl,
Rd
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2nd Generation of Eurocode 4
project team PHASE 2
38
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T5 Phase 2
Development of rules covering shallow floor construction, and other flooring types using
precast concrete elements.
A new annex to EN1994,
Development of design solutions for shallow floor Construction
Development of design solutions for composite beams incorporating precast concrete unit
Production of background documentation
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2nd Generation of Eurocode 4
project teams PHASE 3/4
39
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T6 Phase 3/4
Finalisation of the evolved EN1994-1-1
Final Version of EN 1994-1-1
Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T2, .T3 and .T5
Harmonisation between different Eurocodes
Adjustment with recommendations from H-G Bridges and H-G Fire
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T7 Phase 3/4
Finalisation of the evolved EN1994-1-2
Final Version of EN 1994-1-2
Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T4
Harmonisation between different Eurocodes
Adjustment with recommendations from H-G Fire
Task Reference
Task Name:
Deliverable:
Sub-Tasks:
SC4.T8 Phase 3/4
Finalisation of the evolved EN1994-2
Final Version of EN 1994-2
Incorporation of relevant output from SC4.T1, .T2 and .T3
Harmonisation between different Eurocodes
Adjustment with recommendations from H-G Bridges
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