BAUWESEN KOMMENTAR. bauforumstahl (Hrsg.) U. Kuhlmann, M. Feldmann, J. Lindner, C. Müller, R. Stroetmann. Eurocode 3

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1 BAUWESEN KOMMENTAR bauforumstahl (Hrsg.) U. Kuhlmann, M. Feldmann, J. Lindner, C. Müller, R. Stroetmann Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Band 1: Allgemeine Regeln und Hochbau DIN EN mit Nationalem Anhang Kommentar und Beispiele b

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3 Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Band 1: Allgemeine Regeln und Hochbau

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5 Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Prof. Dr.-Ing. Joachim Lindner, Dr.-Ing. Christian Müller, Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann, unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Adrian Just Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Band 1: Allgemeine Regeln und Hochbau DIN EN mit Nationalem Anhang Kommentar und Beispiele 1. Auflage 2014 Herausgeber: bauforumstahl e. V. Bundesingenieurkammer DASt Deutscher Ausschuß für Stahlbau DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Konsolidierte Fassung) C

6 Herausgeber: bauforumstahl e. V. Bundesingenieurkammer DASt Deutscher Ausschuß für Stahlbau DIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Konsolidierte Fassung) 2014 Beuth Verlag GmbH Berlin Wien Zürich Am DIN-Platz Burggrafenstraße Berlin Telefon: Telefax: Internet: kundenservice@beuth.de 2014 Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße Berlin Telefon: Telefax: Internet: info@ernst-und-sohn.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Über setzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung in elektronische Systeme. für DIN-Normen DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin Die im Werk enthaltenen Inhalte wurden vom Verfasser und Verlag sorgfältig erarbeitet und geprüft. Eine Gewährleistung für die Richtigkeit des Inhalts wird gleichwohl nicht übernommen. Der Verlag haftet nur für Schäden, die auf Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit seitens des Verlages zurückzuführen sind. Im Übrigen ist die Haftung ausgeschlossen. Titelbild: Denis Babenko, Benutzung unter Lizenz von shutterstock.com Druck: Media-Print Informationstechnologie GmbH, Paderborn Gedruckt auf säurefreiem, alterungsbeständigem Papier nach DIN EN ISO ISBN (Beuth) ISBN (E-Book) (Beuth) ISBN (Ernst & Sohn) ISBN (E-Book) (Ernst & Sohn)

7 INHALT Inhalt Vorwort vii Seite I Einleitung I-1 II III IV Eurocode 3: DIN EN einschließlich Nationaler Anhang und Änderung A1 Vom DIN konsolidierte Fassung II-1 Kommentar zu DIN EN mit Nationalem Anhang III-1 Beispielrechnungen IV-1 v

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9 VORWORT Vorwort DIN EN 1993, der Eurocode 3, ist seit 2012 die in Deutschland gültige Norm für Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten. Seit Juli 2014 darf auch nur noch nach zugehöriger DIN EN 1090 gefertigt werden. Die abgelöste Stahlbau-Grundnorm DIN war 1990 ein großer Schritt in Richtung moderner und sicherer Normung und ein Vorbild für die im Werden befindliche europäische Normenfamilie für die Tragwerksbemessung, die Eurocodes. Damals, 1993, wurde die Einführung der DIN durch die erläuternden Beuth-Kommentare tatkräftig unterstützt. Wohl jeder im Stahlbau tätige Tragwerksplaner hatte das hellblaue Buch zur Hand. Die Einführung der europäischen Normung für den Stahlbau, des Eurocodes 3, ist für den Außenstehenden auf den ersten Blick eine ähnlich grundlegende Umstellung wie Alleine die schiere Anzahl der Seiten und die Vielzahl der Normenteile begründen einen solchen Eindruck. Wirklich fasst der Eurocode 3 aber eine Vielzahl von Fachnormen zusammen und die Rechenverfahren setzen oft die Grundprinzipien der altbekannten DIN fort. Für viele Aufgaben ist die Kenntnis von Eurocode 3 Teil 1-1, Allgemeine Regeln, hinreichend. Weil doch einige Hintergründe, Zusammenhänge und spezifisch deutsche Regeln erklärt werden müssen, weil der berichtigte Normentext nur zusammen mit seinem Nationalen Anhang anwenderfreundlich lesbar ist und weil themengenau erläuternde Beispiele immer hilfreich sind, sollte auch heute jeder Tragwerksplaner den Kommentar zum Eurocode 3 haben. An dieser Stelle bedanken wir uns bei allen Autoren für die unermüdliche Arbeit und besonders bei Frau Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann für die Koordination und Herrn Dipl.-Ing. Adrian Just für die emsige Mitarbeit. Den Verlagen Beuth und Ernst & Sohn danken wir für die tatkräftige Unterstützung in allen Phasen des Buchprojektes. Dem Forschungs- und Normungsgremium des Stahlbaus, dem Deutschen Ausschuss für Stahlbau DASt, sei Dank für die Unterstützung. Ebenso der Bundesingenieurkammer, die mit ihrer Unterstützung zur Verbreitung des Werkes bei der Hauptzielgruppe, den Tragwerksplanern, beiträgt. Wir sind überzeugt, dass mit dem Kommentar die nötige Grundlage für einen sicheren Umgang mit Eurocode 3 Teil 1-1 in der Planungspraxis vorgelegt wird. Verwiesen sei hier noch auf den 2. Band des Kommentars, der Eurocode 3 Teil 1-8, Anschlüsse, behandelt und somit eine ideale Ergänzung zu den Allgemeinen Regeln darstellt. Düsseldorf im September 2014 Bernhard Hauke vii

10 I Einleitung

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12 ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN MIT NATIONALEM ANHANG I EINLEITUNG I Einleitung Die europäische Norm DIN EN 1993 Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten besteht aus insgesamt 20 einzelnen Teilen, die sich in Grundlagen (die zwölf Teile DIN EN ) und Anwendungsteile (DIN EN bis DIN EN ) aufgliedern, vgl. Bild 1. Zentrum ist der hier behandelte Teil 1-1 mit dem Titel Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Alle anderen Teile beziehen sich darauf und geben ergänzende Regeln an. Dies unterstreicht die Bedeutung der Norm DIN EN , die in diesem Band für die Anwendung in der Praxis in Abschnitt II als Volltext abgedruckt, in Abschnitt III im Detail erläutert und kommentiert und schließlich in Abschnitt IV durch Beispielrechnungen veranschaulicht wird. Bild 1: Übersicht über die Normenteile von Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten: Grundlagenteile 1-1 bis 1-12 und Anwendungsteile Teil 2 bis Teil 6 Während für die speziellen Anwendungsbereiche wie Brücken, Maste, Türme oder Silos die Verknüpfung zwischen Nachweis- und Sicherheitskonzept in DIN EN 1990 und Einwirkungsnormen in DIN EN 1991 und I-1

13 ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN MIT NATIONALEM ANHANG I EINLEITUNG den Bemessungsregeln im Stahlbau durch die Zuordnung der speziellen Anwendungsnormen DIN EN bis DIN EN erfolgt, hat man für die Bereich Hochbau darauf verzichtet. Der hier behandelte Grundlagenteil DIN EN hat also zwei Aufgaben: Grundlagenteil für die Bemessung besonders in Hinblick auf die Festigkeits- und Stabilitätsnachweise der Stäbe und Anwendungsteil für den Hochbau zu sein. Für den normalen Stahlhochbau bedeutet das, dass für viele Aufgaben, die Kenntnisse von Teil 1-1 Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau und Teil 1-8 Bemessung von Anschlüssen ausreichen, und der Anwender nur für Einzelfragen wie Sprödbruch oder Beulen auf die dafür spezialisierten Normenteile zugreifen muss. Diese einheitliche Struktur ermöglicht es also, je nach Anwendungsbereich konzentriert mit den Teilen der Norm zu arbeiten, die im jeweiligen Bereich relevant sind. Gleichzeitig verfügen fast alle Normenteile über einen einheitlichen Aufbau mit Bezug auf den Normenteil DIN EN Für die Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten sind also das Verständnis und die Anwendung dieses Grundlagenteils entscheidend. Um der Praxis hierfür Hilfestellung zu leisten, haben sich neben den Autoren als Herausgeber bauforumstahl e.v. und die beiden Verlage Beuth Verlag und Verlag Ernst & Sohn zusammengeschlossen, um mit dem vorliegenden Band 1 und einem Band 2 zu DIN EN zur Bemessung von Anschlüssen die wichtigsten Grundlagenteile praxisgerecht aufzubereiten. Ich darf in diesem Zusammenhang gleich vorweg allen Beteiligten für diese konzertierte Aktion danken, denn sie ermöglicht für die Anwendung in der Praxis den bestmöglichen Zugang zur gültigen europäischen Normung im Stahlbau. Ziel des Werks ist es also zum einen, den Normentext selbst in geeigneter Form aufzubereiten. Der Originalnormentext kennt neben der Norm, hier DIN EN : mit entsprechenden Änderungen DIN EN /A1: auch noch den deutschen Nationalen Anhang DIN EN /NA: mit entsprechenden Änderungen DIN EN /NA/A1:2014 (Entwurfsfassung). Durch den Beuth Verlag und den Normenausschuss Bauwesen im DIN Deutsches Institut für Normung wurden in Abschnitt II die verschiedenen Texte logisch ineinander geführt. Das heißt, dass man die zugehörigen nationalen Empfehlungen und Ergänzungen genau dort im Normentext findet, wo sie auch gebraucht werden. Mit entsprechender Markierung (eingerahmt) sind also die sogenannten NDP (Nationally Determined Parameters) für national festgelegte Parameter und die NCI (Non-Contradictory Complementary Information) für ergänzende nicht widersprechende Angaben zur Anwendung von DIN EN versehen. Ebenfalls markiert sind die Inhalte der Entwurfsfassung der Änderungen des Nationalen Anhangs. Beide Regelungen NDP und NCI sind bei der Anwendung von Eurocode 3 in Deutschland verbindlich, bei der Anwendung in anderen europäischen Ländern sind ggf. andere nationale Regelungen zu beachten. Zum anderen haben sich die Autoren zum Ziel gesetzt, den vorliegenden Normentext von DIN EN zu kommentieren und zu erläutern. Dabei stellen sie sich auch in die Tradition des Beuth-Kommentars zu DIN Teil 1 bis Teil 4, der als Standardwerk in der Praxis in Deutschland eingeführt war und ein hohes Maß an Anwendungssicherheit und Verständnis für die Praxis gewährleistet hat. Sehr bewusst wird also auch immer wieder der Vergleich zwischen den neuen europäischen Regelungen zu den bisherigen Regelungen nach DIN gezogen. Da deutsche Vertreter sehr intensiv an der Erstellung der I-2

14 ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN MIT NATIONALEM ANHANG I EINLEITUNG europäischen Stahlbaunormung beteiligt waren, können viele der deutschen Regelungen auch wiedergefunden werden. Darüber hinaus gibt es natürlich auch abweichende Regelungen und vor allem aus der Tradition anderer europäischer Länder ergänzende Verfahren. Für alle diese Regelungen sollen die Hintergründe so erläutert werden, dass hierdurch eine Hilfestellung für die Anwendung erfolgt. Die Autoren sind alle unmittelbar in der Normung seit Jahren engagiert, haben zum Teil bei der Entwicklung des jetzt vorliegenden Normentextes DIN EN unmittelbar mitgewirkt und verfügen dadurch auch über Kenntnisse aus erster Hand, so dass hier keine nachträgliche Interpretation des Textes erfolgt. Es wird tatsächlich versucht zu erklären, was die Intention bei der Erstellung des Normentextes war. Auch sind durch die seit 2010 in Deutschland verpflichtende Anwendung in der Praxis inzwischen einige Verständnisfragen entstanden, die an den Spiegelausschuss NA AA Tragwerksbemessung im DIN und an die Experten herangetragen wurden und hier, wo möglich, beantwortet werden. Der Spiegelausschuss NA AA Tragwerksbemessung ist auch zuständig für die Formulierung des deutschen Nationalen Anhangs, so dass auch hierzu kompetente Erklärungen gegeben werden. Die Aufteilung der Kapitel und Abschnitte auf die verschiedenen Autoren erfolgte ganz in dem Sinne, dass dort, wo über ein Thema vertiefte Kenntnisse vorliegen, man auch die Kommentierung zugeordnet hat, hierüber gibt Tabelle 1 eine Zuordnung. Darüber hinaus hat man versucht, sich über Schnittbereiche zu verständigen. Letztendlich hat natürlich jeder der einzelnen Autoren seine Teile eigenverantwortlich erstellt. Und auch wenn wir uns um eine einheitliche Gestaltung bemüht haben, wird man die Handschrift der verschiedenen Autoren erkennen. In den einzelnen Kommentierungen zu den verschiedenen Kapiteln sind aber nicht nur Hintergrunderläuterungen gegeben, sondern es sind auch zum Beispiel durch Tabellen und Flussdiagramme Anwendungshilfen aufbereitet worden. Sehr wichtig für die Hilfestellung zur Umsetzung der Norm in der Praxis sind die im Kapitel IV vom Kollegen Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann aufbereiteten Beispielrechnungen. Für die wichtigsten Themen wird die Anwendung der Norm mit konkreten Berechnungen an realistischen Beispielsystemen gezeigt. Durch eine Randspalte mit Normbezügen wird die direkte Querverbindung zum Normentext hergestellt. Tabelle 1: Zuordnung der bearbeiteten Kapitel zu den Autoren Autor Kuhlmann, Ulrike Lindner, Joachim Feldmann, Markus; Müller, Christian Stroetmann, Richard Federführend in den Kapiteln Abschnitt III: Kapitel 1 bis 5, Kapitel 6.1 und 6.2, Kapitel 7, Anhänge AB und C Abschnitt III: Kapitel bis und 6.4, Anhänge A, B, BB.1 und BB.2 Abschnitt III: Kapitel und 6.3.5, Anhang BB.3 Abschnitt IV: Beispielrechnungen Die Autoren hoffen also, mit diesem Werk einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung und Akzeptanz der europäischen Stahlbaunorm Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten in der Praxis zu leisten. Dabei ist klar, dass unsere Bearbeitung trotz aller Mühe nicht fehlerfrei sein wird. Wir sind dem Leser also dankbar für jeden Hinweis. I-3

15 ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN MIT NATIONALEM ANHANG I EINLEITUNG Auch ist die Norm selbst ja schon wieder in Weiterentwicklung. An einigen Stellen geben wir Autoren dazu auch Hinweise, wenn für uns zukünftige Entwicklungen absehbar sind. Neben der turnusmäßigen Regelüberarbeitung gibt es mit dem Mandat M/515, das CEN/TC 250 als zentrales Gremium für die Eurocodes von der EU erhalten hat, die Chance, eine systematische Weiterentwicklung aller Eurocodes bis ca durchzuführen. Für die Praxis bedeutet das, dass durch Hinweise an den deutschen Spiegelausschuss auf notwendige Richtigstellungen, Diskrepanzen oder sonstige Änderungswünsche gerade jetzt die Möglichkeit besteht, auf die zukünftige Normengestaltung ggf. Einfluss zu nehmen und die Norm zu verbessern. Es lohnt sich also, sich mit der Norm und ihrem Hintergrund auseinanderzusetzen. Zum Schluss möchte ich allen Autoren und ihren Mitarbeitern und insbesondere Herrn Dipl.-Ing. Adrian Just, der an meinem Institut die Hauptlast der Bearbeitung dieses Kommentars geleistet hat, herzlich für den Einsatz und die Kooperation danken. Bei der hohen Belastung der Einzelnen stellt es für alle eine große Herausforderung dar, ein solches Werk zu erstellen. Ich darf mich auch persönlich bei allen für die konstruktive Zusammenarbeit bedanken. Stuttgart, September 2014 Ulrike Kuhlmann I-4