Weiterbildung Brückenbau - Neue Eurocodes im Brückenbau. Lastannahmen

Transkript

1 Weiterbildung Brückenbau - Neue Eurocodes im Brückenbau Lastannahmen Wismar, 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

2 Vorbemerkungen Die Umstellung der Regelungen für die Berechnung und Bemessung von Brücken auf die Eurocodes ist in Deutschland ein über eine Dekade dauernder Prozess. Bereits 2003 erfolgt mit den DIN-Fachberichten 101 bis 104, Ausgabe 2003, die Umstellung vom globalen Sicherheitskonzept der alten Normenreihe (DIN 1072, DIN 1075, DIN 1045, DIN ) auf das Teilsicherheitskonzept der Eurocodes in der Praxis. Die DIN-Fachberichte ht 101 bis 104 basieren auf der Vornorm- Fassung der Eurocodes (ENV-Fassung). 2 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

3 Vorbemerkungen Standfuß / Großmann haben 2000 in Ihrem Aufsatz zur: Einführung der Eurocodes für Brücken in Deutschland, erschienen in der Zeitschrift Beton und Stahlbetonbau, im Bewusstsein der zu bewältigenden Aufgaben zutreffenden angemerkt: Vergleiche hinken bekanntlich immer, aber das, was sich in Kürze bei dieser Umstellung in Deutschland vollziehen wird, könnte man gut und gerne auch mit dem Wechsel vom Links- auf das Rechtsfahren im Straßenverkehr vergleichen: Eine gewaltige Umstellung für einen ganzen Berufsstand zu einem festen Stichtag 3 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

4 Gliederung des Vortrages a. Allgemeines - Hintergrund zu den Eurocodes - Vorgehen zur Einführung der Eurocodes in Deutschland b. Struktur der Regelwerke - Konzept der DIN-Fachberichte 101 bis Konzept der Eurocode c. Einwirkungen - Aufbau des DIN-Fachberichts DIN EN 1990 und Normenreihe DIN EN 1991 d. Zusammenfassung 4 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

5 Hintergrund zu den Eurocodes 1975 Beschluss die Kommission der Europäischen Gemeinschaften mit dem Ziel zur Beseitigung technischer Handelshemmnisse und die Harmonisierung technischer Normen. Die Kommission leitete die Bearbeitung von harmonisierten technischen Regelwerken für die Tragwerksplanung von Bauwerken ein. (1. Generation der Eurocodes) wurde die Entwicklung und Veröffentlichung der Eurocodes mittels Mandaten an CEN zu übertragen. Ziel: Status der Eurocodes = Europäischen Normen (EN). Grundlage war eine Vereinbarung zwischen der Kommission der Europäischen Gemeinschaften und dem Europäischen Komitee für Normung (CEN). 5 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

6 Hintergrund zu den Eurocodes Dieser Schritt verknüpft die Eurocodes de facto mit den Regelungen der Ratsrichtlinien und Kommissionsentscheidungen, die die europäischen Normen behandeln z. B. die Ratsrichtlinie 89/106/EWG zu Bauprodukten die Ratsrichtlinien 93/37/EWG, 92/50/EWG und 89/440/EWG zur Vergabe öffentlicher Aufträge und Dienstleistungen und die entsprechenden EFTA-Richtlinien 6 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

7 Vorgehen in Deutschland Verkehrsträger Straße, Wasser, Bahn 1996 Beschluss des DIN-Koordinierungsausschusses Brücken im NABau des DIN e.v. die Eurocodes in Deutschland schnellstmöglich in Anwendung zu bringen. Verantwortlichkeit der europäischen Mitgliedsländer für die Sicherheit durch Festlegung der NAD gegeben. Erarbeitung von Nationalen Anwendungsdokumenten (NAD) zu den Vornormen der Eurocodes (ENV) in den DIN-Gremien. Zur Anwendung der Eurocodes in der Praxis wurde das Konzept der DIN- Fachberichte entwickelt, die die ENV und NAD (ohne Regelungen des Hochbaus) zusammenfassen. 7 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

8 DIN-Fachberichte Einführung mit Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) zum Stichtag 1. Mai Heutige gültige Fassung der DIN-Fachberichte: Ausgabe Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

9 Struktur der Eurocodes EN 1990 EN 1991 Grundlagen Einwirkungen EN 1992 EN 1993 EN 1994 EN 1995 EN 1996 EN 1999 Bemessung EN 1997 EN 1998 Geotechnik - Erdbeben 9 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

10 Struktur der Eurocodes 10 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

11 Nationale Fassungen der Eurocodes 11 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

12 Nationale Fassungen der Eurocodes + Die deutschen Fassungen der Eurocodes werden als DIN EN mit den Nationalen Anhängen (DIN EN/NA) im DIN erstellt und im Beuth-Verlag als getrennte Dokumente veröffentlicht. 12 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

13 Eurocode Allgemeine Gliederung der Dokumente Vorwort Hintergrund des Eurocode Programms Status und Gültigkeitsbereich der Eurocodes Verbindung zwischen den Eurocodes und harmonisierten Bauprodukten Besondere Hinweise i zur jeweiligen EN (z. B. zu EN 1990) Nationaler Anhang; Liste möglicher Nationaler Parameter (NDP) Regelungsinhalt der jeweiligen Normen Nationaler Anhang (NA) Regelungen des nationalen Anhangs (NDP) und (NCI) 13 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

14 Eurocode Allgemeine Gliederung der Dokumente Regelungen des nationalen Anhangs NDP: National festzulegende Regelungen (National Determinated Parameters) NCI: Nicht widersprechende ergänzende Regelungen (Non-controdictory Complementary Information ) 14 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

15 DIN EN DIN EN 1991 Grundlagen und Einwirkungen DIN EN 1990 Grundlagen der Tragwerksplanung DIN EN Wichten, Eigengewicht, Nutzlasten Hochbau DIN EN Brand DIN EN Schnee DIN EN Windlasten DIN EN Temperatur DIN EN Bauausführung DIN EN Außergewöhnliche h Einwirkungen i DIN EN Verkehrslasten auf Brücken 15 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

16 DIN EN 1990 Gliederung der DIN EN { Allgemeiner Teil } 2. Anforderungen 3. Grundsätzliches zur Bemessung mit Grenzzuständen 4. Basisvariabel 5. Statische Berechnung und versuchsgestützte Bemessung 6. Nachweisverfahren mit Teilsicherheitsbeiwerten Anhang A1: Anwendung im Hochbau Anhang A2: Anwendung für Brücken Anhang B : Behandlung der Zuverlässigkeit im Bauwesen Anhang C : Grundlagen der Bemessung mit Teilsicherheitsbeiwerten und die Zuverlässigkeitsanalyse Anhang D: Versuchsgestützte Bemessung Literaturhinweise Nationaler Anhang g( (NA) 16 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

17 DIN EN 1990 Anwendungsbereich EN 1990 legt Prinzipien und Anforderungen für die Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit, Dauerhaftigkeit von Tragwerken fest. EN 1990 beschreibt die Grundlagen der Tragwerksplanung einschließlich der Nachweise und gibt Hinweise zu den dafür anzuwendenden Zuverlässigkeitsanforderungen. EN 1990 gilt in Verbindung mit den Bemessungsteilen des Eurocode sowohl für den Hochbau als auch für den Ingenieurbau. EN 1990 kann auch für die Tragwerksplanung mit Baustoffen und Einwirkungen herangezogen werden, die nicht in den Bemessungsteilen geregelt sind. (Umgesetzt in der Richtlinie für die Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand; Nachrechnungsrichtlinie ) 17 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

18 DIN EN 1990 Grundlegende Anforderungen Das Tragwerk muss während der Errichtung und in der vorgesehenen Nutzungszeit mit angemessener Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit den möglichen Einwirkungen und Einflüssen standhalten. Das Tragwerk muss die geforderten Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerks oder eines Bauteils erfüllen. Bei der Planung und der Berechnung des Tragwerks sind ausreichende - Tragfähigkeit - Gebrauchstauglichkeit - Dauerhaftigkeit zu beachten. Brandfall; ausreichende Tragsicherheit für geforderte Feuerwiderstandsdauer. Durch Explosionen, Anprall oder menschliches Versagen dürfen keine Schadensfolgen entstehen, die in keinem Verhältnis zur Ursache stehen. 18 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

19 DIN EN 1990 Nationaler Anhang 2 Dokumente DIN EN 1990/NA NA AA Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bemessung von Tragwerken (Sp CEN/TC 250/PT 1) DIN EN 1990/NA/A1 NA AA "Lastannahmen für Brücken (SpAzu CEN/TC 250/SC 1/WG 2) 19 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

20 DIN EN 1990 Dokument DIN EN/NA/A1 - für Brücken maßgebend Vorwort Änderung zu NA 1 Anwendungsbereich Änderung zu NA 2.1 Allgemeines e es Änderung zu Anhang A2 - Regelungen für Straßenbrücken - Regelungen für Fußgängerbrücken - Regelungen für Eisenbahnbrücken Anhang NA.E Grundlagen der Lagerungssysteme von Brückentragwerken k (bisher: DIN-Fachbericht Anhang O) 20 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

21 DIN EN 1990 Grundsätzliches zur Bemessung Bemessung mit Teilsicherheitsbeiwerten Grenzzustand der Tragfähigkeit Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Grenzzustände sind für die Bemessungssituationen ti ständige, vorübergehende, außergewöhnliche Situationen nachzuweisen Keine Nicht häufige Bemessungssituation (Vereinfachung gegenüber DIN-Fachberichten) 21 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

22 DIN EN 1990 Grundsätzliches zur Bemessung Bemessungswert der Einwirkungen; F d = γ F mit Frep = ψ Fk f rep F k γ f F rep charakteristische Wert Teilsicherheitsbeiwert repräsentative Wert ψ Wert 1,00 oder ψ 0, ψ 1 oder ψ Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

23 Repräsentative Werte veränderlicher Einwirkungen 23 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

24 DIN EN 1990 Nachweis der Grenzzustände der Tragfähigkeit EQU: Verlust der Lagesicherheit von Tragwerk/ Tragwerksteilen STR: Versagen / übermäßige Verformungen von Tragwerk/Tragwerksteilen GEO: Versagen / übermäßige Verformungen des Baugrundes FAT: Ermüdungsversagen des Tragwerks oder seiner Teile UPL: Verlust der Lagesicherheit des Tragwerks oder des Baugrundes aufgrund von Hebungen durch Wasserdruck (Auftriebskraft) ft) oder sonstigen vertikalen Einwirkungen HYD: hydraulisches Heben und Senken, interne Erosion und das Rohrleitungssystem im Baugrund aufgrund von hydraulischen Gradienten 24 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

25 DIN EN 1990 Grundsätzliches zur Bemessung des Tragwerks Nachweis der Lagesicherheit (EQU) E d,dst R d,stb DIN EN 1990 Gl. (6.7) E d,dst R d,stb Bemessungswert der Auswirkung, destabilisierenden Einwirkungen Bemessungswert der Auswirkung, stabilisierenden Einwirkungen Nachweis der Tragfähigkeit (STR oder GEO) E d R d DIN EN 1990 Gl. (6.8) E d R d Bemessungswert der Auswirkung der Einwirkungen Bemessungswert der zugehörigen Tragfähigkeit 25 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

26 DIN EN 1990 Nachweis der Grenzzustände der Tragfähigkeit 26 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

27 DIN EN 1990 Nachweis der Grenzzustände der Tragfähigkeit DIN EN 1990, Tabelle A2.4(B): ANMERKUNG 3 Die charakteristischen ti h Werte aller ständigen Einwirkungen, die den gleichen Ursprung besitzen, werden als Ganzes, wenn ihre Auswirkung ungünstig ist, mit γ G,sup multipliziert und mit γ G,inf, wenn ihre Auswirkung günstig ist. Zum Beispiel dürfen alle Einwirkungen aus dem Eigengewicht des Tragwerks als aus einem Ursprung herrührend betrachtet werden; dies gilt auch bei Verwendung unterschiedlicher Materialien. Siehe aber A2.3.1 (2). 27 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

28 DIN EN 1990 Bemessungswerte der Einwirkungen Tabelle A2.4(A) Bemessungswerte der Einwirkungen (EQU) (Gruppe A): Die Teilsicherheitsbeiwerte der Fuß- noten der Tabelle A 2.4 (A) sind im nationalen Anhang in Tabelle NA2.1 tabellarisch zusammengestellt. Tabelle A2.4(B) Bemessungswerte der Einwirkungen (STR/GEO) (Gruppe B); Gl. (10a) und Gl. (10b) sind nicht anzuwenden (NDP zu (3)) Tabelle A2.4(C) Bemessungswerte der Einwirkungen (STR/GEO) (Gruppe C) ist nicht anzuwenden (NDP zu A 2.3.1(5)) 28 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

29 DIN EN 1990 Tabelle A2.4(A ) Bemessungswerte der Einwirkungen (EQU) Ständige und vorübergehende Bemessungs-- situationen Ständige Einwirkungen Ungünstig Günstig Vor- spannung Leit- einwirkung a Begleiteinwirkungen a Vorherrschende Weitere (gegebenenfalls) (Gleichung 6.10) γ G,j,sup G k,j,sup γ G,j,inf G k,j,inf γ P P γ Q,1 Q k,1 γ Q,i ψ 0,i Q k,i γ G, j Gk,j "+" γpp "+" γq, 1Qk, 1 "+" γ Q, iψ0,i Q j 1 i>1 k, i γ-werte, ψ-werte sind DIN EN 1990, Anhang 2 zusammengestellt. (Vergleichbar zu DIN-Fachbericht 101, Kapitel III, Anhang C für Straßenbrücken); Die Fußnoten sind dort zu beachten! 29 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

30 DIN EN 1990 Bemessungswerte der Einwirkungen (STR/GEO) Verfahren 2 ; d.h. gemeinsame Nachweise für (STR) und (GEO) erforderlich Ständige Einwirkungen Ungünstig Günstig Vorspannung Ständige und vorübergehende Bemessungssituationen Leiteinwirkunga Begleiteinwirkungena Vorherrschende (gegebenenfalls) Weitere (Gleichung 6.10) γ G,j,sup G k,j,sup γ G,j,inf G k,j,inf γ P P γ Q,1 Q k,1 γ Q,i ψ 0,i Q k,i γ G, j Gk,j"+" γpp"+" γq, 1Qk, 1"+" γq, iψ0,i Qk, i j 1 1 i>1 Verfahren 2 ; d.h. gemeinsame Nachweise für (STR) und (GEO) DIN EN 1990 Gl. (6.10) 30 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

31 DIN EN 1990 Tabelle A2.5 Bemessungswerte der Einwirkungen in außergewöhnlichen Einwirkungskombinationen und Kombinationen für Erdbeben Bemessungssituation Ständige Einwirkungen Ungünstig Günstig Vorspannung Leiteinwirkung, außergewöhnliche Einwirkungen, Einwirkung von Erdbeben Veränderliche Begleiteinwirkungen b Vorherrschende (gegebenenfalls) Weitere ψ 11 1,1 Q k1 k,1 Außergewöhnlich a (Gleichung 6.11 a)/ b ) G k,j,sup G k,j,inf P A d oder ψ 2,1 Q k,1 ψ 2,i Q k,i Erdbeben c (Gleichung 6.12 a)/ b ) G k,j,sup G k,j,inf P A Ed = γ I A Ek ψ 2,i Q k,i 31 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

32 DIN EN 1990 Tabelle A2.1 Zahlenwerte für ψ-faktoren für Straßenbrücken Einwirkung Bezeichnung ψ 0 ψ 1 ψ 2 Verkehrslasten (siehe EN , Tabelle 4.4) Doppelachse gr1a 0,75 0,75 0,2 (LM1+Lasten Gleichmäßig verteilte auf Gehwegen Last 0,40 0,40 0,2 oder Radwegen) Gehweg- und Radwegbelastung b 0,40 0,40 0 gr1b (Einzelachse) 0 0,75 0 gr2 (Horizontalkräfte) gr3 (Gehwegbelastung) 0 0,40 0 gr4 (LM4 Menschengedränge) 0 0 gr5 (LM3 Spezialfahrzeuge) 0 0 NDP zu A2.2.5 (1): Bei Straßenbrücken ist ψ 2 = 0,2 für gleichmäßig verteilte Last und für die Tandemachse zu verwenden 32 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

33 DIN EN 1990 Tabelle A2.1 Zahlenwerte für ψ-faktoren für Straßenbrücken (Fortsetzung) Einwirkung Bezeichnung ψ 0 ψ 1 ψ 2 Windkräfte Temperatureinwirkungen F Wk Ständige Bemessungssituationen BauausführungB 0,6 0,2 08 0,8 0 1,0 T k 0,6 c 0,6 0,5 Schneelasten Q Sn,k (während der Bauausführung) 0,8 Lasten aus Bauausführung Qc 1,0 1,0 0 DIN EN 1990 A2.1 im normativen Anhang A2 Anwendung für Brücken (Bisher: DIN-Fachbericht, Kapitel IV, Tabelle C.2) 33 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

34 DIN EN 1990 Tabelle NA.A2.1 A2 Teilsicherheitsbeiwerte (Auszug) Einwirkung Ständige Einwirkungen hnung Bezeic Bemessungssituation Tabelle A.2.4 (A) EQU Tabelle A.2.4 (B) Tabelle A.2.5 STR/GEO Außergewöhnlich S/V B S/V A Ungünstig γ G,sup 1,05 1,05 1,35 (2) 1,0 Günstig γ G,inf 0,95 (1) 0,95 (1) 1,0 1,0 Vorspannung (9) Ungünstig γ Psup 1,0 (10) /1,2 (11) 1,0 (10) /1,2 (11) 1,0 (10) /1,2 (11) 1,0 Günstig γ Pinf 1,0 (10) /0,8 (11) 1,0 (10) /0,8 (11) 1,0 (10) /0,8 (11) 1,0 Setzungen (6) γ Gset ,2 (7) /1,35 (8) -- Straßen-und Fußgängerverkehr Ungünstig γ Q,sup 1, ,35 1,0 Günstig γ Q,inf Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

35 DIN EN 1990 Tabelle NA.A2.1 A2 Teilsicherheitsbeiwerte (Auszug) Einwirkungen aus Schienenverkehr Ungünstig 145 1, ,45 c /1,2 d 10 1,0 Günstig Lasten aus der Bauausführung Ungünstig g -- 1, ,0 Günstig Temperatur Ungünstig 1,35 1,35 1,35 1,0 Günstig Alle anderen veränderlichen Einwirkungen Ungünstig 1,5 1,5 1,5 1,0 Günstig Außergewöhnliche Einwirkungen ,0 35 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

36 DIN EN 1990 Tabelle A2.6; Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit sollten, wenn nicht anders in EN 1991 bis EN 1999 festgelegt, die Bemessungswerte der Einwirkungen der DIN EN 1990 Tabelle A2.6 genommen werden. Kombination Ständige Einwirkungen G d Vorspannung Veränderliche Einwirkungen Q d Ungünstig Günstig Leiteinwirkung i i Weitere Charakteristisch G k,j,sup G k,j,inf P Q k,1 ψ 0,i Q k,i Häufig G k,j,sup G k,j,inf P ψ 1,1 Q k,1 ψ 2,i Q k,i Quasi-ständig G k,j,sup G k,j,inf P ψ 2,1 Q k,1 ψ 2,i Q k,i 36 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

37 DIN EN Verkehrslasten auf Brücken. Allgemeine Absätze.. 1 Allgemeines 2 Einteilung der Einwirkungen 3 Bemessungssituationen 4 Straßenverkehr und andere für Straßenbrücken besondere Einwirkungen 5 Einwirkungen für Fußgängerwege, Radwege und Fußgängerbrücken 6 Einwirkungen aus Eisenbahnverkehr und andere für Eisenbahnbrücken typische Einwirkungen 37 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

38 DIN EN Verkehrslasten auf Brücken Anhang A (informativ) Modelle von Sonderfahrzeugen für Straßenbrücken Anhang B (informativ) Nachweis der Ermüdungslebensdauer für Straßenbrücken Berechnungsmethode basierend auf aufgenommenen Verkehrsdaten Anhang C (normativ) Dynamische Beiwerte 1 + ϕ für Betriebszüge Anhang D (normativ) Grundlagen für die Ermüdungsberechnung von Eisenbahnbrücken Anhang E (informativ) Gültigkeitsgrenzen des Lastmodells HSLM und Auswahl des kritischen Modellzugs des HSLM-A Anhang F (informativ) Kriterien, die bei Verzicht auf eine dynamische Berechnung zu erfüllen sind Anhang G (informativ) Verfahren zur Bestimmung der gemeinsamen Antwort von Bauwerk und Gleis auf veränderliche Einwirkungen Anhang H (informativ) Lastmodelle für Eisenbahnverkehrslasten für vorübergehende Bemessungssituationen Nationaler Anhang (NA) 38 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

39 DIN EN Abschnitt 4: Straßenverkehr 4.1 Anwendungsgebiet 4.2 Darstellung der Einwirkungen Modelle zur Darstellung von Straßenverkehrslasten Lastklassen Unterteilung der Fahrbahn in rechnerische Fahrstreifen Lage und Nummerierung der rechnerischen Fahrtreifen für Entwurf, Berechnung und Bemessung Anordnung der Lastmodelle in den einzelnen rechnerischen Fahrstreifen 39 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

40 DIN EN Abschnitt 4: Straßenverkehr 4.3 Vertikallasten charakteristische Werte Allgemeines und zugehörige Bemessungssituationen Lastmodell Lastmodell Lastmodell 3 (Sonderfahrzeuge) Lastmodell 4 (Menschenansammlungen) Verteilung von Einzellasten 40 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

41 DIN EN Abschnitt 4: Straßenverkehr 4.4 Horizontale Belastungen charakteristische Werte Lasten aus Bremsen und Anfahren Fliehkraft und andere Querlasten 4.5 Gruppen von Verkehrslasten auf Straßenbrücken Charakteristische Werte der mehrkomponentigen Einwirkungen Andere repräsentative Werte von mehrkomponentigen Einwirkungen Lastgruppen bei vorübergehenden Bemessungssituationen 41 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

42 DIN EN Abschnitt 4: Straßenverkehr 4.6 Lastmodelle für Ermüdungsberechnungen g Allgemeines Lastmodell 1 für Ermüdung g( (entspricht annähernd LM1) Lastmodell 2 für Ermüdungsberechnungen Lastmodell 3 für Ermüdungsberechnungen (Einzelfahrzeugmodell) Lastmodell 4 für Ermüdungsberechnungen Ermüdungslastmodell 5 (basierend auf Verkehrszählungen) 42 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

43 DIN EN Abschnitt 4: Straßenverkehr Außergewöhnliche h Einwirkungeni Allgemeines Anpralllasten aus Fahrzeugen unter der Brücke Einwirkungen aus Fahrzeugen auf der Brücke 4.8 Einwirkungen auf Geländer 4.9 Lastmodell für Hinterfüllungen und Widerlager 43 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

44 DIN EN Abschnitt 4.1: Anwendungsbereich Straßenbrücken mit Belastungslänge kleiner als 200 m 200 m entspricht der maximalen a Länge einer e zusammenhängenden Einflusslinie gleichen Vorzeichens, die bei der Anpassung des Lastmodells 1 berücksichtigt wurde. Bei größeren Einzelstützweiten sind die Anforderungen vom Baulastträger bzw. der zuständigen Regelungsbehörde festzulegen Mit den Verkehrslastmodellen und zugehörigen Regelungen werden alle normalerweise absehbaren Verkehrssituationen erfasst DIN EN enthält keine Regelungen für Brücken, die gewichtsbeschränkend beschildert sind Die Einwirkungen von Lasten aus Straßenbauarbeiten (z. B. infolge von Schürfraupen, Lastwagen zum Transport von Boden usw.) oder von Lasten für Prüfung und Überwachung sowie für Versuche sind in den Lastmodellen nicht berücksichtigt 44 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

45 DIN EN , Abschnitt 4.2 Lastmodelle Einwirkungen aus Straßenverkehr erzeugen vertikale und horizontale, statische und dynamische Lasten Die festgelegten Lastmodelle beschreiben keine tatsächlichen Lasten Die in EN empfohlenen Werte der Lastmodelle sind so gewählt und angepasst, dass sie den Einwirkungen eines Verkehrs im Jahr 2000 entsprechen (Vor dem Hintergrund der Diskussion um andere Fahrzeugkonzepte, sowie unter Einbeziehung einer prognostizierten Verkehrsentwicklung wurden im NA die Werte für das Lastmodell LM 1 zukunftsfähig angehoben) Hinweis auf Einfluss von Beschaffenheit des Fahrbahnbelages auf die Lasten Einwirkungen infolge Militärlasten sind nicht geregelt und müssen ggf. besonders berücksichtigt werden DIN EN Anhang A für Sonderfahrzeuge ist nicht nach NA nicht anzuwenden 45 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

46 DIN EN , Abschnitt 4.2 Lastmodelle Die derzeitigen Lasten auf Straßenbrücken ergeben sich aus verschiedenen Fahrzeugarten und aus Fußgängerverkehr Der Fahrzeugverkehr kann, abhängig von seiner Zusammensetzung (z. B. LKW-Anteil), seiner Dichte (z. B. mittlere Anzahl von Fahrzeugen je Jahr), den Verkehrsbedingungen ngen (z. B. Stauhäufigkeit), der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von maximalen Fahrzeuggewichten und der zugehörigen Achslasten sowie ggf. vom Einfluß gewichtsbeschränkender Verkehrszeichen, von Bü Brücke zu Bü Brücke unterschiedlich hsein Diese Unterschiede sollten durch Lastmodelle berücksichtigt werden, die zur örtlichen Lage der Brücke passen (z. B. Wahl der Anpassungsfaktoren α und β, definiert in für das Lastmodell 1 und in für das Lastmodell 2) 46 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

47 DIN EN Unterteilung der Fahrbahn in Fahrstreifen Fahrbahnbreite w Anzahl der rechnerischen Fahrstreifen Breite eines rechnerischen Fahrstreifens w l Breite der verbleibenden Restfläche w < 5,4 m n 1 = 1 3 m w 3 m 5,4 m w < 6 m n 1 = 2 w 6 m w n 1 = Int 3 m w 3 n 1 3 w 2 0 ANMERKUNG Zum Beispiel ergibt sich für eine Fahrbahn von 11 m die Anzahl der w n 1 Int = 3 rechnerischen Fahrstreifen zu = 3. Die Breite der vorhandenen Restfläche beträgt: = 2m. 47 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

48 DIN EN Einteilung der Fahrbahn in Fahrstreifen Die Vorgehensweise bei der Einteilung il der Fahrstreifen entspricht der bekannten Vorgehensweise nach DIN-Fachbericht Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

49 DIN EN Lastmodelle zur Darstellung von Straßenverkehrslasten Einwirkungen aus Straßenverkehr erzeugen vertikale und horizontale, statische ti und dynamische Lasten. Die festgelegten Lastmodelle beschreiben keine tatsächlichen Lasten. Die in EN empfohlenen Werte der Lastmodelle sind so gewählt und angepasst, dass sie den Einwirkungen eines Verkehrs im Jahr 2000 entsprechen. Vor dem Hintergrund der Diskussion um andere Fahrzeugkonzepte, sowie unter Einbeziehung einer prognostizierten Verkehrsentwicklung wurden im NA die Werte für das Lastmodell LM 1 zukunftsfähig angehoben. DIN EN Anhang A für Sonderfahrzeuge ist nach NA nicht anzuwenden. 49 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

50 DIN EN Vertikale Verkehrslastmodelle LM 1: LM 2 LM 3 Einzellasten und gleichmäßig verteile Lasten globale und lokale Nachweise Eine Einzelachse (Nationaler Anhang sieht die Anwendung von LM 2 nicht vor) Gruppe von Achslastkonfigurationen idealisierter Sonderfahrzeuge (Nationaler Anhang sieht die Anwendung von LM 3 nicht vor) LM 4 Menschenansammlungen globale Nachweise 50 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

51 Grundlagen der Verkehrslastmodelle des Eurocode SLW-Fahrzeugkollektiv Häufigkeitsverteilung g der SLW-Gesamtgewichte Klasse 1 Klasse 2 Verteilung der Fahrzeugtypen (Klassen) auf Fahrstreifen des Auxerre-Verkehrs 100% 90% 80% 70% 60% Klasse 4 50% 40% 30% 20% 10% 0% Fahrstreifen 1 Fahrstreifen 2 Klasse 3 Klasse 2 Klasse kn 260 kn Klasse 3 Klasse kn Auxerre (Frankreich): DTSV = 2630 Fzg / 24 h 400 kn BAB A 61 Brohltal (BRD): DTSV = 4793 Fzg / 24 h zum Vergleich heutiger Verkehr:BAB A 61: DTSV ~ 9000 Fzg /24h 51 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

52 Nm] Biegemom mente [k Verkehrslastsimulationen Durchlaufträger: Schwerverkehr in Haupt- und Nebenspur; Schwerverkehrsanteil in Nebenspur: 15% Basis: BASt-FE-Vorhaben: Prof. Geißler Simulationsberechnung heutiger Verkehr mit Gigaliner heutiger heutiger Verkehr Norm - Lastmodelle DIN-Fachbericht 2400 BK 60/ m 20 m 30 m 40 m 50 m 60 m 70 m 80 m BK Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

53 Überladungen Sattelzug: max. GG = 67,7 t (+ 69%) Antriebsachse: 17,3 t (+50%) Genehmigungspflichtiger Autokran Zulässig nach StVZO: 48 t Überladung 23% Basis/Quelle: Buschmeyer, W. et al.: Schwerlastverkehr auf BFStr Erfassung, Erhaltungsbedarf für Brücken. Schlussbericht BASt FE /2003, Essen Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

54 Verkehrsleistungen im Güterverkehr Mrd. tkm Bahn Straße Wasser 54 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

55 Lastmodell LM 1 nach DIN EN /NA Stellung Doppelachsen TS Gleichmäßig verteilte Last Achslast (kn) (oder ) (kn/m 2 ) Fahrstreifen Fahrstreifen ,5 Fahrstreifen ,5 Andere Fahrstreifen 0 2,5 Verbleibende Restfläche 0 2,5 Nationale Festlegungen: (Wesentliche Änderung zu DIN-Fachbericht 101) α Q1 = 1,0 ; α Q2 = 1,0 α Q3 = 1,0 α q1 = 1,3 3 ; α q2 = 2,4; α q3 = 1,2 α qgr = 1,2 55 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

56 DIN EN LM 1 nach DIN EN Nationale Anpassungen DIN Fachb bericht 101 Doppelachse Gleichlast Q ik α Qi Q ik α Qi q ik α qi q ik α qi Fahrstreifen , ,0 9 Fahrstreifen , ,5 1,0 2,5 Fahrstreifen ,5 1,0 2,5 Übrige Fahrstreifen - 1,0 0 2,5 1,0 2,5 Restfläche - 1,0 0 2,5 1,0 2,5 γ 150 1,50 Fahrstreifen , ,3 3 12,0 /NA DIN EN / Fahrstreifen , ,5 2,4 6,0 Fahrstreifen , ,5 1,2 3,0 Übrige Fahrstreifen - 1,0-2,5 1,2 3,0 Restfläche - 1,0-2,5 1,2 3,0 1,35 56 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

57 DIN EN Weitere Hinweise zu den Lastmodellen Das Lastmodell LM 1 ist sowohl für lokale als auch für globale Nachweise anzusetzen. NDP 4.3.1(2) Anmerkung 2: Das Lastmodell LM 2 für lokale Nachweise entfällt Das Lastmodell LM 3 für Sonderfahrzeuge ist nicht anzuwenden. Dies gilt somit auch für DIN EN , 2Ah Anhang A 57 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

58 DIN EN Lastmodell 4 - Menschenansammlungen Falls notwendig, sollte die Belastung aus Menschenansammlungen durch eine gleichmäßig verteilte Last (die einen dynamischen Vergrößerungsfaktor enthält) von 5 kn/m 2 berücksichtigt werden. Die Anwendung von LM 4 ist für das Einzelprojekt festzulegen ege Das Lastmodell 4 sollte sowohl in der Länge als auch in der Breite an den maßgebenden Stellen des Überbaues angeordnet werden. Falls notwendig sollte der Mittelstreifen enthalten sein. Diese Lastanordnung ist für globale Nachweise gedacht und sollte ausschließlich für vorübergehende Belastungssituationen angewendet werden 58 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

59 DIN EN Verteilung von Einzellasten Betonplatte Orthotrope Fahrbahnplatt Die verschiedenen, für lokale Nachweise zu berücksichtigenden Einzellasten des Lastmodells 1 werden als gleichmäßig über die Aufstandsfläche verteilt angenommen Betonplatte: Lastverteilung wird unter einem Winkel von 45 bis zur Mittellinie Platte orthotrope Fahrbahnplatte: Lastverteilung durch Belag und bis zur Mittellinie des Fahrbahndeckbleches unter einem Winkel von Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

60 DIN EN Lasten aus Bremsen und Anfahren Höhere Lasten aus Bremsen und Anfahren wg. Anpassung von LM 1; Obergrenze von 900 kn bleibt Die Bremslast Q 1k greift in Längsrichtung an der Oberkante des fertigen Belags Q lk = 0,6α Q1 (2Q1k ) + 0, 10 α q1 q 1k w l L 180 α Q1 ( kn ) Q lk 900 ( kn ) Lasten, die aus Anfahren resultieren, sollten in der selben Größe wie die Bremskräfte angesetzt werden, jedoch in entgegengesetzter Richtung wirkend Für Horizontalkräfte, die an Fahrbahnübergängen oder an Bauteilen, welche nur durch eine Achse beansprucht werden können gilt: Q lk =, 6 0 α Q Q1 1k 60 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

61 DIN EN Fliehkräfte und andere Querkraft Die Fliehkraft Q tk ist als in Höhe des fertigen Fahrbahnbelags in Querrichtung radial zur Fahrbahnachse wirkende Last anzunehmen. Der charakteristische Wert von Q tk, der die dynamischen Einflüsse schon beinhaltet, ist abhängig vom horizontalen Radius der Fahrbahnmittellinie und der Gesamtlast der vertikalen Einzellasten der Doppelachse des Lastmodells LM 1 Die Erleichterung, dass die Fliehkräfte nur in den Stützenachsen anzusetzen ist, ist entfallen Q = tk, 2 0 Q v (kn) wenn r < 200 m 40 Q r (kn) wenn 200 r 1500 m Q tk = 40 v / Q tk = 0 wenn r > 1500 m 61 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

62 DIN EN Gruppen von Verkehrslasten auf Straßenbrücken Aufgrund wahrscheinlichkeitstheoretischer Überlegungen wird davon ausgegangen, dass in der Kombination die vertikalen und horizontalen Anteile der Verkehrslastkomponenten gleichzeitig mit ihrem Maximalwert auftreten. Daher werden wie im DIN-Fachbericht 101 Verkehrslastgruppen gebildet, die die Wahrscheinlichkeit h hk it des gleichzeitigen iti Auftretens t beider Lastkomponenten t über die Wiederkehrperiode (d. h. über ψ- Werte) regelt. Diese Verkehrslastgruppen sind separat als eigenständige Einwirkung zu betrachten. Tab a. Charakteristische Werte Tab. 4.4 b Häufige Werte Lastgruppen bei vorübergehenden Bemessungssituationen 62 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

63 Lastgruppe n DIN EN Verkehrslastgruppen: Tab 4.4 a Charakteristische Werte Fußweg oder Fahrbahn Radweg Nur vertikale Belastungsart Vertikallasten Horizontallasten Lasten Verweise (1) LM1 LM3 LM4 Kräfte aus Fliehkräfte LM2 gleichmäßig Lastmodell (TS und UDL (Sonderfahrzeugesammlungen) Bremsen a Seitenkräfte a (Menschenan- Anfahren und und (Einzelachsen) verteilte Last System) charakteristischer Wert gr1a Kombinationswertb charakteris- gr1a gr2 gr3 d häufiger Wert tischer Wert charakteris- gr4 tischer Wert siehe charakteristischer Wert gr5 Anhang A vorherrschender Einwirkungsanteil (gekennzeichnet als zur Gruppe gehöriger Bestandteil) charakteristischer Wert charakteris-tischer Wert charakteristischer Wertc charakteristischer Wert a Darf im Nationalen Anhang festgelegt werden (für die erwähnten Fälle). b Darf im Nationalen Anhang festgelegt werden. Der empfohlene Wert beträgt 3 kn/m². NDP zu 4.5.1, Tabelle 4.4a, Fußnoten a) und b) a) Bei Lastgruppe gr1a müssen Horizontallasten aus Verkehr nicht berücksichtigt werden. b) Der empfohlene Wert von 3 kn/m 2 wird übernommen. In der Lastgruppe gr2 ist bei den Lasten aus dem LM1 der häufige Wert anzusetzen. In der Lastgruppe gr4 sind die Fuß- und Radwege grundsätzlich mit dem charakteri-stischen Wert zu belasten. Dabei dürfen jedoch für den jeweiligen Bemessungspunkt günstig wirkende Lasten nicht berücksichtigt werden. c Siehe (2). Es sollte nur ein Fußweg belastet werden, falls dies ungünstiger g ist als der Ansatz von zwei belasteten Fußwegen. d Diese Gruppe bleibt unberücksichtigt, wenn gr4 angesetzt wird. 63 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

64 DIN EN Verkehrslastgruppen: Tab 4.4 a Ergänzung im NA (charakteristische Werte von mehrfachen Komponenten) Fahrbahn h Fußweg oder Radweg Belastungsart Vertikallasten Horizontallasten nur vertikale Lasten Verweise (1) Lastmodell LM1 (TS und UDL System) LM2 LM3 LM4 Kräfte aus Anfahren und Bremsen Fliehkräfte und Seitenkräfte gleichmäßig verteilte Last Lastgruppen gr6 0,5-fach charakteri stischer Wert 0,5-fach charakteri stischer Wert 0,5-fach charakteristi scher Wert charakteristis cher Wert c c Siehe (2). Es sollte nur ein Fußweg belastet werden, falls dies ungünstiger ist als der Ansatz von zwei belasteten Fußwegen. Lastmodelle LM 2, LM 3 sind nicht anzuwenden 64 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

65 DIN EN Verkehrslastgruppen: - Häufige Werte Fahrbahn Fußwege und Radwege Belastungsart Vertikallasten Verweise (1) Lastmodell LM1 (TS und UDL System) LM2 (Einzelachse) Gleichmäßig verteilte Last gr1a häufiger Wert Lastgruppen gr1b häufiger Wert gr3 häufiger Werta a Es sollte nur ein Fußweg belastet werden, falls dies ungünstiger ist als der Ansatz von zwei belasteten Fußwegen Nicht-Häufige Werte mehrkomponentiger Einwirkungen sind im Gegensatz zum DIN-Fachbericht 101 nicht mehr anzusetzen 65 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

66 DIN EN Ermüdungslastmodell 3 Achslasten: je 120 kn Tab. 4.5 Anzahl erwarteter Lastkraftwagen je Jahr für einen LKW-Fahrstreifen 1 2 N je Jahr und je Verkehrskategorien obs LKW-Fahrstreifen Straßen und Autobahnen mit zwei oder mehr Fahrstreifen je Fahrtrichtung mit hohem LKW-Anteil Straßen und Autobahnen mit mittlerem LKW-Anteil 2, , Hauptstraßen mit geringem LKW-Anteil 0, Örtliche Straße mit geringem LKW-Anteil 0, Ein zweites Fahrzeuge in derselben Spur ist, sofern maßgebend, zu berücksichtigen. Festlegung für das Einzelprojekt (Empfohlene Achslast: 36 kn). NA: Ein zweites Fahrzeug in der selben Spur ist nicht anzusetzen, wenn die Ermüdungsnachweise mit λ-werten nach den Eurocodes für Bemessung erfolgen. 66 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

67 DIN EN Ermüdungslastmodell 4 FAHRZEUGTYP VERKEHRSART SCHWERFAHRZEUG 4, Ortsverkehr Achsabstand (m) Ersatzachslast (kn) Schwerverkehrsanteil Schwerverkehrsanteil Große Entfer- nung Mittlere Entfer- nung Schwerv Reifenart er-kehrsanteil 20,0 40,0 80,0 A B REIFEN/ ACHSART A B GEOMETRISCHE ABMESSUNGEN 4,20 1, ,0 10,0 5,0 A B B 320 3, ,00 30, ,0 A 5,20 1,30 1, , , , , , , , B C C C 15,0 15,0 5,0 A B B B 10,0 5,0 5,0 A B C C C C ΣN obs ist im Einzelfall festzulegen Anwendung nur mit Zustimmung möglich 67 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

68 DIN EN Anpralllasten auf Pfeiler / stützende Bauteile Kräfte infolge eines Anpralls von Fahrzeugen mit unzulässiger Höhe oder von der Straße abweichenden Fahrzeugen auf Pfeilern oder stützende Bauteilen der Brücke sind zu berücksichtigen. Es gelten die Regelungen der DIN EN (Tabelle NA 2-4.1). Gegenüber den Regelungen des DIN-Fachberichtes 101 sind deutlich höhere Anpralllasten bei Autobahnen anzusetzen : z.b.: außerorts in Fahrtrichtung neu: 1500 kn quer zur Fahrtrichtung neu: 750 kn bisher 1000 kn bisher 500 kn 68 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

69 Anpralllasten auf Überbauten Vereinfachende Regelung nach DIN EN Anpralllasten aus Straßenverkehr unter Brücken nach DIN EN : , , sind nur beim Nachweis der Lagesicherheit des Überbaues zu berücksichtigen. Die Anprallasten dürfen dabei vereinfachend 20 cm oberhalb der Unterkante des Überbaues angesetzt werden. Autobahnen und Bundesfernstraßen: 500 kn Landstraßen außerhalb von Ortschaften: 375 kn 69 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

70 DIN EN FahrzeugeaufFuß auf Fuß und Radwegen von Straßenbrücken Es ist eine außergewöhnliche Achslast (siehe Lastmodell LM 1) zu berücksichtigen (Lasterhöhung wg. LM 1) : α Q 2 Q 2K Diese Achslast wirkt nicht gleichzeitig mit den anderen Verkehrslasten auf der Fahrbahn. 70 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

71 DIN EN , 4732Anpralllasten auf Schrammborde Horizontalkraft von 100 kn - Angriffspunkt: 5 cm unter Oberkante Schrammbord - Verteilt auf eine Länge von 0,50 m - Lastverteilung unter 45 o Sofern ungünstig wirkend, ist zusätzliche eine Vertikallast anzusetzen. (Lasterhöhung wg. LM 1): 71 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

72 DIN EN Anpralllasten auf Fahrzeugrückhaltesystem Die Horizontalkraft wirkt über eine Länge von 0,5 m quer zur Fahrtrichtung 100 mm unter der Oberkante der Schutzeinrichtung oder 1 m über der Fahrbahn bzw. dem Fußweg, wobei der kleinste Wert maßgebend ist. (Hinweis: Abweichende Regelung zum DIN-Fachbericht 101) Die Vertikalkräfte, die gleichzeitig mit den Horizontalkräfte wirken, ist (Lasterhöhung wg. LM 1) : 0,75 α Q Q1 1k Das Bauteil, auf dem die Schutzeinrichtung angeordnet ist, sollte lokal für eine außergewöhnliche Einwirkung bemessen werden, die mindestens dem 1,25fachen des lokalen charakteristischen Widerstandes der Schutzeinrichtung entspricht; Andere veränderliche Lasten sollten dabei nicht berücksichtigt werden. 72 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

73 DIN EN Anpralllasten auf tragende Bauteile Die Anpralllasten an ungeschützte tragende Bauteile, die über oder neben der Fahrbahnebene liegen, sind zu berücksichtigen. Es gelten für die Anpralllasten die Werte wie für Anpralllasten auf Pfeiler Sie wirken 1,25 m oberhalb der Fahrbahnebene Wenn jedoch zusätzliche Schutzmaßnahmen zwischen der Fahrbahn und diesen Bauteilen angeordnet werden, dürfen die Kräfte für das Einzelprojekt reduziert werden. Diese Kräfte wirken nicht gleichzeitig mit anderen veränderlichen Einwirkungen. Für Einzelbauteile, deren Ausfall nicht zum Gesamtversagen des Tragwerks führt (z. B. Hänger oder Streben), können für ein Einzelprojekt geringere Lasten festgelegt werden. 73 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

74 DIN EN , 4.8 Einwirkungen auf Geländer Einwirkungen auf das Geländer sind bei der Überbaubemessung zu berücksichtigen. Abhängig von ausgewählten Lastklasse des Geländers : veränderliche Lasten. Linienlast von 1,0 kn/m (γ-beiwert für Straßen und Fußgängerverkehr nach DIN EN 1990, Tabelle NA.A2.1) A2 Veränderliche Kraft, die horizontal und vertikal an der Oberkante des Geländers wirkt. 74 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

75 DIN EN , 4.9 Lastmodelle auf Hinterfüllungen Vertikale Lasten Fahrbahnen, die hinter Widerlagern, Flügelwänden, Seitenwänden und anderen mit dem Erdkörper in Kontakt stehenden Teilen der Brücke, angeordnet sind, sollten mit entsprechenden Lastmodellen beansprucht werden Es ist das Lastmodells 1 zu verwenden. Zur Vereinfachung darf die Doppelachse durch eine gleichmäßig verteilte Last mit der Bezeichnung q eq ersetzt werden, die über eine angemessene rechteckige Aufstandsfläche verteilt ist. Die Abmessungen der Aufstandsfläche hängen von der Lastausbreitung der Hinterfüllung oder des Erdkörpers ab Zur Lastausbreitung in Hinterfüllungen und im Erdkörper siehe DIN EN Wenn nicht besonders vereinbart, darf für die Bestimmung von q eq ein Rechteck mit einer Breite von 3 m und einer Länge von 5 m angenommen werden Andere repräsentative Werte als die charakteristischen Werte sollten nicht berücksichtigt t werden 75 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

76 DIN EN , 4.9 Lastmodelle auf Hinterfüllungen Horizontale Lasten Es sollte im Bereich der Hinterfüllung keine Horizontallast in Höhe der Oberkante der Fahrbahn angenommen werden Für die Bemessung von Kammerwänden sollte eine Bremslast in Längsrichtung berücksichtigt werden (Lasterhöhung wg. LM 1) : Der charakteristische Wert dieser H-Last beträgt. 0,6 α α Q Q 1 1 k Diese wirkt gleichzeitig mit der Achslast Q Q 1 1 k des Lastmodells 1 und mit dem Erddruck aus der Hinterfüllung. Die Fahrbahn hinter der Kammerwand sollte nicht als gleichzeitig belastet angenommen werden 76 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

77 DIN EN Wichte, Eigengewichte DIN EN enthält Anweisungen und Angaben zu Einwirkungen für die Tragwerksplanung von: Hochbauten Ingenieurbauwerken einschließlich geotechnischer Gesichtspunkte bezüglich: Wichten von Baustoffen und Lagergütern Eigengewicht von Bauwerken Nutzlasten im Hochbau Abschnitt 4 und Anhang A enthält Nennwerte für Wichten für bestimmte Baustoffe, Baustoffe im Brückenbau und Lagergüter. Des Weiteren werden für bestimmte Schüttgüter die Böschungswinkel angegeben. 77 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

78 DIN EN Wichte, Eigengewichte DIN EN enthält Anweisungen und Angaben zu Einwirkungen für die Tragwerksplanung von: Hochbauten Ingenieurbauwerken einschließlich geotechnischer Gesichtspunkte bezüglich: Wichten von Baustoffen und Lagergütern Eigengewicht von Bauwerken Nutzlasten im Hochbau Abschnitt 4 und Anhang A enthält Nennwerte für Wichten für bestimmte Baustoffe, Baustoffe im Brückenbau und Lagergüter. Des Weiteren werden für bestimmte Schüttgüter die Böschungswinkel angegeben. 78 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

79 DIN EN Tabelle A.6 Baustoffe für Brücken (Auszug). Allgemeine Absätze.. 1 Allgemeines 2 Einteilung der Einwirkungen 2.1 Eigengewicht 2.2 Nutzlasten 3 Bemessungssituationen 4 Wichten für Baustoffe und Lagergüter 5 Eigengewicht von Bauteilen 6 Nutzlasten im Hochbau Anhang A Nennwerte für Wichten von Baustoffen und Nennwerte für Wichten und Böschungswinkel für Lagergüter Anhang B Absturzsicherung und Schutzplanken für Parkhäuser Literaturhinweise Nationaler Anhang NA.A (informativ) Wichten und Flächenlasten 79 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

80 DIN EN Tabelle A.6 Baustoffe für Brücken (Auszug) Baustoffe Beläge von Straßenbrücken Gussasphalt und Asphaltbeton Asphaltmastix Heißgewalzter Asphalt Schüttungen für Brücken Sand trocken Schotter, Kies Gleisbettunterbau Splitt Bruchstein Lehm.. Wichte γ kn/m 3 24,0 bis 25,0 18,0 bis 22,0 23,0 15,0 bis 16,0a 15,0 bis 16,0a 18,5 bis 19,5 13,5 bis 14,5a 20,5 bis 21,5 18,5 bis 19,5 25,0 20,0 26,0 80 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

81 DIN EN Windlasten. Allgemeine Absätze.. 1 Allgemeines 2 Bemessungssituationen 3 Erfassung der Windeinwirkungen 4 Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck 5 Windeinwirkungen i i 6 Strukturbeiwert c s c d 7 Aerodynamische Beiwerte 8 Windeinwirkungen auf Brücken 81 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

82 DIN EN Windlasten Anhang NA.A (normativ) Windzonenkarte Anhang NA.B (normativ) Einfluss von Geländerauigkeit, Topographie und vorübergehenden Zuständen auf die Windeinwirkungen Anhang NA.C (normativ) Ermittlung des Strukturbeiwertes und Beurteilung der Schwingungsanfälligkeit Anhang NA.D (normativ) Wirbelerregte Schwingungen Anhang NA.E (informativ) Aeroelastische Instabilitäten Anhang NA.F(normativ) Dynamische Grundlagen Anhang NA.N (informativ) Windeinwirkungen auf Brücken Anhang NA.V(normativ) Druckbeiwerte für Vordächer 82 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

83 DIN EN Windlasten 8. Windeinwirkungen auf Brücken 8.1 Allgemeines 8.2 Berechnungsmethode für die Systemantwort 8.3 Kraftbeiwerte Kraftbeiwerte in x-richtung (allgemeine Methode) Kräfte in x-richtung Vereinfachtes Verfahren Windkräfte auf Brückenüberbauten üb b in z-richtung Windkräfte auf Brückenüberbauten in y-richtung 8.4 Brückenpfeiler Windrichtungen und Bemessungssituationen Windeinwirkungen auf Brückenpfeiler. 83 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

84 DIN EN Windlasten Windeinwirkungen i i auf Brückenbauwerke rufen Kräfte in x-, y- und z-richtung hervor. 84 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

85 DIN EN NA.A A Windzonenkarte Deutschland Einfluss der Meereshöhe Der Geschwindigkeitsdruck ist zu erhöhen, wenn der Bauwerksstandort oberhalb einer Meereshöhe von 800 m über NN liegt.. 85 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

86 DIN EN Vereinfachtes Verfahren In der Windzonenkarte für Deutschland nach Anhang NA.A werden jeweils zwei Windzonen zusammengefasst. Windzone 1 und 2 v ref = 25 m/s bzw. q ref = 0,39 kn/m 2 Windzone 3 und 4 v ref = 30 m/s bzw. q ref = 0,56 kn/m 2 Tabelle NA.N.5 Windeinwirkungen auf Brücken für Windzone 1 und 2 (Binnenland) Tabelle NA.N.6 Windeinwirkungen auf Brücken für Windzone 3 und 4 (Binnenland) Tabelle NA.N.7 Windeinwirkungen auf Brücken für Windzone 1 und 2 (Küstennähe) Tabelle NA.N.8 Windeinwirkungen auf Brücken für Windzone 3 und 4 (Küstennähe) 86 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

87 DIN EN Vereinfachtes Verfahren: Die angegebenen Einwirkungen aus Wind auf Brücken (Tabelle NA.N.5 bis Tabelle NA.N.8) beruhen auf DIN EN : , insbesondere Abschnitt 8 Die Angaben dienen einer vereinfachten Anwendung der Norm bei nicht schwingungsanfälligen Deckbrücken und Bauteilen. Die unter Tabelle NA.N.5 bis Tabelle NA.N.8 aufgeführten Werte gelten für Höhen bis 100 m. Für Höhen über 100 m sollte eine verfeinerte Untersuchung durchgeführt werden Als entscheidende Einflüsse können bedeutsam sein: der Einfluss der Höhenlage des Bauwerkes der Einfluss von Aufbauten auf den Brückenquerschnitten auf den cf-wert und die kürzer anzunehmende Wiederkehrperiode des rechnerischen Staudruckes bei Bauzuständen. 87 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

88 DIN EN Windlasten vereinfachtes Verfahren Ohne Verkehr und ohne Lärmschutzwand Mit Verkehr a oder mit Lärmschutzwand auf füberbautenb b/d b z e 20 m 20 m < z e 50 m 50 m < z e 100 m z e 20 m 20 m < z e 50 m 50 m < z e 100 m 0,5 1,75 2,45 2,90 1,45 2,05 2,40 = , , , , , ,30 5 0,95 1,35 1,60 0,60 0,85 1,00 auf Stützen und Pfeilernc d/b b z e 20 m 20 m < z e 50 m 50 m < z e 100 m 0,5 1,70 2,35 2,80 5 0,75 1,05 1,25 a Es gilt der Kombinationsbeiwert ψ 0 = 0,4 (Windzone 3+4) und ψ 0 = 0,55 (Windzone 1+2). Für Eisenbahnbrücken b gilt der Kombinationsbeiwert b i t ψ 0 = 06 0,6. b Bei Zwischenwerten kann linear interpoliert werden. c Bei quadratischen Stützen- oder Pfeilerquerschnitten mit abgerundeten Ecken, bei denen das Verhältnis r/d 0,20 beträgt, können die Windeinwirkungen auf Pfeiler und Stützen um 50 % reduziert werden. Für 0 < r/d < 0,2 darf linear interpoliert werden. Hierbei ist r = Radius der Ausrundung. 88 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

89 DIN EN Windlasten vereinfachtes Verfahren Die Angaben gelten nur für nicht schwingungsanfällige Deckbrücken sowie nicht schwingungsanfällige Bauteile. NA.C.2 enthält Kriterien zur Beurteilung der Schwingungsanfälligkeit. Die Tabellen NA.N.5 bis NA.N.8 gelten nicht für Sonderbrückenkonstruktionen, wie z. B. bewegliche Brücken und überdachte Brücken. Für Fachwerk- und dstabbogenbrücken bü gelten die Angaben sinngemäß; die außerhalb der Fahrbahnkonstruktion liegenden Bauteile (Fachwerkstäbe bzw. Bögen und Hänger) sind gesondert zu erfassen. 89 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

90 DIN EN Windlasten vereinfachtes Verfahren Bei Bauzuständen, die nicht länger als 1 Tag dauern, dürfen die charakteristischen Werte Tab. NA.N.5 und NA.N.7 (Windzone 1 und2) mit dem Faktor 0,55 Tab. NA.N.6 und NA.N.8 (Windzone 3 und4) mit dem Faktor 0,4 multipliziert werden. Bei Bauzuständen, die nicht länger als 1 Woche dauern, dürfen die charakteristischen Werte Tabellen NA.N.5 und NA.N.7 (Windzone 1 und2) mit dem Faktor 0,80 Tabellen NA.N.6 und NA.N.8 (Windzone 3 und4) mit dem Faktor 0,55 multipliziert werden. Voraussetzung ist, dass sichergestellt wird, dass die Windgeschwindigkeiten folgende Werte nicht überschreiten: Im Fall (1): v < 18 m/s, im Fall (2): v < 22 m/s. Hierzu ist es notwendig, die Wetterlage festzustellen, den Wetterverlauf zu beobachten und rechtzeitig durchführbare Sicherungsmaßnahmen für den Fall vorzusehen, dass die Windgeschwindigkeit g den o. g. Wert übersteigt. 90 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

91 DIN EN Temperatur. Allgemeine Absätze.. 1 Allgemeines 2 Klassifizierung der Einwirkungen 3 Bemessungssituation 4 Beschreibung der Einwirkungen 5 Temperaturunterschiede in Gebäuden 6 Temperaturunterschiede bei Brücken 7 Temperaturunterschiede in Industrieschornsteinen, Rohrleitungen, Silos, Tanks und Kühltürmen Anhänge A-D 91 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

92 DIN EN Beschreibung der Temperatureinwirkungen In Deutschland ist das Verfahren 1 anzuwenden. ( : Vertikale linear veränderliche Anteile) Das Verfahren 2 ist nicht anzuwenden ( : Vertikale Temperaturanteile mit nicht linearen Einflüssen). 92 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning

93 DIN EN Arten von Brückenüberbauten Brückenüberbauten werden eingeteilt in: Typ 1 Stahlkonstruktion Hohlkastenträger aus Stahl Fachwerkträger oder Blechträger Typ 2 Typ 3 Verbundkonstruktion Betonkonstruktion Betonplatte Betonträger Hohlkastenträger 93 Wismar, den 11. Oktober 2012 Dr.-Ing. Heinz-Hubert Benning