LASTANNAHMEN. nach. und. von. Grundlagen der Tragwerksplanung ÖNORM EN 1990 und ÖNORM B

Transkript

1 LASTANNAHMN nach ÖNOM N 1990, B und ÖNOM N x, B x von Statik-Infotage 2008 der Friedrich+LochnerGmbH Innsbruck Salzburg Linz Wien Wiener Neustadt Graz Klagenfurt ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung der ÖNOM N 1990 und ÖNOM B Nutzlastannahmen in Gebäuden ÖNOM N und ÖNOM B Schneelastannahmen für Hausdächer ÖNOM N und ÖNOM B annahmen für Hausdächer ÖNOM N und ÖNOM B

2 der ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung der nachweis Gebrauchstauglichkeitsnachweis der Prinzipien und Anforderungen zur Tragsicherheit, Gebraustauglichkeit und Dauerhaftigkeit von Tragwerken Basis: Konzept der Bemessung nach Grenzzuständen mit Teilsicherheitsbeiwerten Verwendung mit: N 1991 bis N 1999 bei Bedarf auch außerhalb des Geltungsbereichs der N1991 bis N 1999 anwendbar.

3 der N C1 inwirkungen auf Tragwerke N C2 Berechnung und Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken N C3 Berechnung und Bemessung von Stahltragwerken N C4 Berechnung und Bemessung von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton N C5 Berechnung und Bemessung von Holztragwerken N C6 Berechnung und Bemessung von Tragwerken aus Mauerwerk der N C7 Berechnung und Bemessung in der Geotechnik N C8 Auslegung von Bauwerken in rdbebengebieten N 1999 C9 Berechnung und Bemessung von Tragwerken aus Aluminium

4 der Prinzipien Allgemeine Festlegungen und Feststellung kein Abweichen vorgesehen Kennzeichnung nach der Absatznummer mit P Anwendungsregeln egeln, welche den Prinzipien folgen abweichende Anwendungsregeln zulässig, wenn mindestens gleichwertig der Bemessung eines Tragwerks so, dass es - den möglichen inwirkungen und inflüssen standhält Grenzzustand der Tragfähigkeit - ULS - den geforderten Gebrauchseigenschaften behält Grenzzustand der Gebraustauglichkeit SLS - Dauerhaftigkeit gesichert ist. Im Brandfall: nur Nachweis einer ausreichenden Tragsicherheit unter außergewöhnlichen inwirkungen gem. N Abwägung der Schadensfolgen gegenüber der Schadensursache

5 der Definition der Zuverlässigkeit der Versagenswahrscheinlichkeit p() P() = 0 p() dx σ = ( σ σ 2 + σ 2 ) = - P() µ = µ - µ Zuverlässigkeitsindex: µ β = σ P() β 1,28 2,32 3,09 3,72 4,27 4,75 5,20

6 der Zuverlässigkeitsindex: β = µ σ = µ σ 2 µ + σ 2 = α µ σ µ + α σ Nach Umformung erhält man: Mit: k d d = µ sowie folgt und γ = µ = γ d = k + β k 0,95 + β α µ σ = µ σ σ σ + β + β α 0,95 und und und k d d sowie µ + β α σ = µ β α σ = µ = µ γ β k = γ 0,95 β α k = d σ σ µ σ = µ σ β 0,95 β α der Grenzzustände Grenzzustand der Tragfähigkeit Sicherheit der Personen und/oder Sicherheit des Tragwerks Nachweis der Lagesicherheit (QU) Nachweis gegen Teil- oder Totalversagen Bauteile (ST) Nachweis gegen Teil- oder Totalversagen der Fundierung (STGO) Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Funktionsfähigkeit des Tragwerks Wohlbefinden der Nutzer rscheinungsbild des Bauwerks Nachweis der Begrenzung der Verformung Nachweis der issbreitenbegrenzung Nachweis der Schwingungsanfälligkeit

7 der Grenzzustand der Tragfähigkeit - Nachweisverfahren d d γ Charakteristische Werte der inwirkungen F k und k γ k Charakteristische Werte der Schnittgrößen k Charakteristischer Wert des Widerstandes k Bemessungswerte der Schnittgrößen d Bemessungswert des Widerstandes d d d der Bemessungssituationen Ständige Situationen Ständige inwirkungen, veränderliche inwirkungen Vorübergehende Situationen z.b. Bauzustand, Instandhaltung Außergewöhnliche Situationen z.b.: Brand, Anprall, xplosion, lokales Versagen Situationen rdbeben

8 der inteilung der inwirkungen nach der Häufigkeit Ständige inwirkungen (G) igengewicht, Ausrüstungen, Schwinden, Setzungen Wasserlasten*, rddruck* Veränderliche inwirkungen (Q), Wind, Schnee Wasserlasten*, rddruck* rdbebenlasten * Außergewöhnliche inwirkungen (A) Fahrzeuganprall, xplosion Schnee*, rdbebenlasten* * Zuordnung gemäß B 1990 und N/B 1991 der inteilung der inwirkungen Ständige inwirkungen (G k,j ) igengewicht, feste Ausrüstungen G k,j Schwinden G k,s Setzungen G k,j Vorspannung P k rddruck G k, (gem. ÖN B1990-1) Wasserdruck G k,h (gem. ÖN B1990-1) Veränderliche inwirkungen (Q k,j ) Verkehrslasten Q k,n en Q k,w Q k,s Temperaturlasten Q k,t Setzungen Q k,

9 der inteilung der inwirkungen Außergewöhnliche inwirkungen (A k,j ) Anpralllasten A d,1 xplosionslasten A d,2 Bergsenkungen A d,3 inwirkungen infolge rdbeben (A d ) Vorübergehende inwirkungen inwirkungen während der Bauausführung Montagelasten Ablagerungen vorübergehende inbauten der außergewöhnlich B e m e s s u n g s s i t u a t i o n ständige Situation rdbeben ständig i n w i r k u n g veränderlich außergewöhnlich vorübergehend

10 der γ G,j γ P γ Q,j... Teilsicherheitsbeiwerte G k,j... P... charakteristischer Wert der ständigen inwirkung maßgebender repräsentativer Wert einer Vorspannung Q k,1... charakteristischer Wert einer maßgebenden veränderlichen inwirkung (Leiteinwirkung) Q k,i... ψ 0,i... Bemessungswert d der inwirkungen für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen d = ( γg, j Gk, j ) + γ P P + γq,1 Qk,1 + ( γq,i ψ0,i Qk,i ) j 1 i> 1 charakteristischer Wert einer nicht maßgebenden veränderlichen inwirkung (Begleiteinwirkung) i>1 Kombinationswert ψ 0 der i-ten Begleiteinwirkung der Teilsicherheitsbeiwerte Teilsicherheitsbeiwerte nachweis Bauteile ST ständige inwirkungen veränderliche inwirkungen ungünstig günstig Leiteinwirkung Begleiteinw. γ G,j = 1,35 γ G,j = 1,00 γ Q,1 = 1,50 γ Q,j = 1,50 Teilsicherheitsbeiwerte Lagesicherheit QU ständige inwirkungen veränderliche inwirkungen ungünstig günstig Leiteinwirkung Begleiteinw. γ G,j = 1,10 γ G,j = 0,90 γ Q,1 = 1,50 γ Q,j = 1,50 Teilsicherheitsbeiwerte geotechnische Berechnungen STGO ständige inwirkungen ungünstig günstig γ G,j = 1,00 γ G,j = 1,00 veränderliche inwirkungen Leiteinwirkung Begleiteinw. γ Q,1 = 1,30 γ Q,j = 1,30

11 der Kombinationswert ψ 0, ψ 1, ψ 2 der G k,j... P... A d... Q k,i... ψ 2,i... Bemessungswert d der inwirkungen für die rdbebensituation d = Gk, j + P + Ad + ( ψ2,i Qk,i ) j 1 i 1 charakteristischer Wert der ständigen inwirkung maßgebender repräsentativer Wert einer Vorspannung Bemessungswert einer inwirkung infolge rdbeben charakteristischer Wert einer veränderlichen inwirkung i (Begleiteinwirkungen) Kombinationswert ψ 2 des quasi-ständigen Werts der i-ten veränderlichen inwirkung

12 der Bemessungswert d der inwirkungen für außergewöhnliche Bemessungssituationen G k,j... P... A d... Q k,i... ψ 2,i... d = Gk, j + P + Ad + ( ψ2,i Qk,i ) j 1 i 1 charakteristischer Wert der ständigen inwirkung maßgebender repräsentativer Wert einer Vorspannung Bemessungswert einer außergewöhnlichen inwirkung (Leiteinwirkung) charakteristischer Wert einer veränderlichen inwirkung i (Begleiteinwirkungen) Kombinationswert ψ 2 des quasi-ständigen Werts der i-ten veränderlichen inwirkung der Gebrauchstauglichkeit - Lastniveau L d L d für die charakteristische inwirkungskombination (seltene Kombination) L L d = Gk, j + Qk,1 + ( ψ0,i Qk,i ) j 1 i> 1 L d für die häufige inwirkungskombination d = Gk, j + ψ1,1 Qk,1 + ( ψ2,i Qk,i ) j 1 i> 1 L d für die quasi-ständige inwirkungskombination L d = Gk, j + ( ψ2,i Qk,i ) j 1 i 1

13 der Gebrauchstauglichkeit - Durchbiegung w tot w 1 w 2 w 3 w c w max w c... Überhöhung w max... Durchhang (verbleibende Durchbiegung) w 1... Durchbiegung aus ständiger inwirkung w 2... Durchbiegung aus Langzeitwirkung (kriechen) w 3... Durchbiegung aus veränderlicher inwirkung der Gebrauchstauglichkeit - Durchbiegung Unter der häufigen inwirkungskombination ist für den Durchhang ohne Berücksichtigung der Langzeitverformungen einzuhalten: Nutzung Dächer i.a., Decken mit abgehängter Untersicht Decken, begehbare Dächer w 1 + w 3 - w c L / 200 L / 300 Unter quasi-ständiger inwirkungskombination ist einzuhalten: Durchhang: w max = L / 250 Gesamtdurchbiegung bei Unterfangungen: w tot = L / 500

14 der Flachdach: Moment aus: Ständiger Last: M G Nutzlast: M Q Schnee: M S < M Q rdbeben: M Bemessungswert zur Deckendimensionierung: M d = 1,35 M G + 1,50 M Q + 0,5 1,50 M S Bemessungswert zum Nachweis der rdbebenlast: M d = M G + M + 0,30 M Q + 0,0 M S der ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung nach ÖNOM N und ÖNOM B igengewicht Nutzlast

15 inwirkungen auf Tragwerke N igengewicht Nutzlast ÖNOM N , B urocode 1: inwirkungen auf Tragwerke Teil 1-1: Allgemeine inwirkungen Wichten, igengewicht, im Hochbau Die Norm enthält Angaben zu den Wichten von Baustoffen und Lagergütern igengewicht von Bauwerken im Hochbau inwirkungen auf Tragwerke N igengewicht Nutzlast igengewicht gesamtes igengewicht als eine inwirkung ansetzen Wichten im Anhang A der Norm angegeben

16 inwirkungen auf Tragwerke N igengewicht Nutzlast Kategorie A Wohngebäude Kategorie B Bürogebäude Kategorie C Versammlungsbereiche Kategorie D Verkaufsflächen Kategorie Lagerflächen Stallungen, Industriehallen, Lagerräume, Archive Kategorie F Fahrzeuge 30 kn im Hochbau Kategorie G Fahrzeuge >30 kn bis 160 kn Kategorie H Dächer (nur für Instandsetzungsarbeiten begangen) Horizontallasten auf Zwischenwänden und Absturzsicherungen inwirkungen auf Tragwerke N igengewicht Nutzlast i.a. als Flächenlast und inzellast Q k z.b.: Decken in Wohnhäusern = 2,0 kn/m²; Q k = 2,0 kn Zwischenwandzuschlag zur Berücksichtigung versetzbarer Trennwände: igengewicht Trennwände 1,0 kn/m: = 0,5 kn/m² igengewicht Trennwände 2,0 kn/m: = 0,8 kn/m² igengewicht Trennwände 3,0 kn/m: = 1,2 kn/m² Abminderungsfaktoren (nur einzeln anwendbar) belastete influssfläche A: α A = 0,5 + 10/A 1,0 Anzahl der Stockwerke n: α n = [2-0,7(n-2)]/n

17 inwirkungen auf Tragwerke N igengewicht Nutzlast ergänzende Kapitel Auf Dächern müssen nicht als gleichzeitig wirkend mit Schnee- und en angesetzt werden Horizontallasten auf Zwischenwänden (in bis zu 1,20 m): = 0,50 kn/m (Kat. A) bis 3,50 kn/m (Kat. C5) der ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung nach ÖNOM N und ÖNOM B charakteristische Werte s k Formbeiwert

18 N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Formbeiwert Schneelast - sind als veränderliche, ortsfeste inwirkungen anzusetzen charakteristischen Werte s k [kn/m²] für auf dem Boden im nationalen Anhang festgelegt. zwei Lastanordnungen zu berücksichtigen: unverwehte Schneelast verwehte Schneelast N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Schneelast charakteristische Werte s k in Tabelle A.1 Ortsverzeichnis der ÖN B festgelegt. Bezugspunkt im Ort mit angegebener Seehöhe (z.b. Kirchplatz, etc.) Bei stark abweichenden Höhen: Berechnung von s k gemäß der nachstehenden Formel Formbeiwert s = (0,642 Z k + 0,009 ) 1 + A Tabelle B.1 aus ÖNOM B echenwerte Z

19 N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Formbeiwert Schneelast charakteristische Werte s k Auszug aus Tabelle A.1 ÖNOM B Ort St. Pölten isenstadt Graz-Zentrum Linz Salzburg Zentrum Klagenfurt Innsbruck Bregenz St. Christoph/Arlberg Seehöhe in [m] Lastzone 2 2* /3 s k in [kn/m²] 1,46 1,11 1,63 1,46 1,76 2,67 2,09 2,10 15,50 N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Formbeiwert allgemein: Schneelast - Lastwerte s = µ i C e C t s k = µ i s k s k... charakteristischer Wert der Schneelast auf dem Boden in [kn/m²] µ i... Formbeiwert [-] C e... Umgebungskoeffizient, lt. B : C e = 1,0 C t... Temperaturkoeffizient, lt. B : C t = 1,0

20 N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Formbeiwert Schneelast - Formbeiwerte µ i Gemäß ÖNOM N z.b: Satteldach Lastfall 1 µ 1 (α) µ 1 (β) Lastfall 2 0,5 µ 1 (α) µ 1 (β) Lastfall 3 µ 1 (α) 0,5 µ 1 (β) α β Formbeiwert lt. Bild 5.1 ÖNOM N N , B ÖN N/B charakt. Wert s k Formbeiwert Schneelast - Formbeiwerte µ i weitere Formbeiwerte gemäß Punkt 5.3 (Dächer) und 6.2 (Verwehungen) der ÖNOM N z.b.: Pultdächer, Kehldächer, Tonnendächer, Höhensprünge, Verwehungen an Wänden und Aufbauten Linienlast an der Dachtraufe: s e = 0,5 s in [kn/m]

21 N , B ÖN N/B Schneelast Satteldach, Innsbruck, Dachneigung α = 42 charakteristischer Wert der Schneelast s k : s k = 2,09 kn/m² Formbeiwert µ 1 : µ 1 = 0,8 * (60-42)/30 = 0,48 charakt. Wert s k Schneelast s: s = µ 1 * s k = 0,48 * 2,09 = 1,00 kn/m² Formbeiwert der ÖN N/B ÖN N en nach ÖNOM N und ÖNOM B Spitzengeschwindigkeitsdruck

22 N , B ÖN N/B ÖN N Winddruck auf eine Außenfläche w e : w e = c pe q p (z e ) Winddruck auf eine Oberfläche im Inneren eines Bauwerks w i : w i = c pi q p (z i ) mit q p (z)... Spitzengeschwindigkeitsdruck in [kn/m²] z e... Bezugshöhe für den Außendruck in [m] z i... Bezugshöhe für den Innendruck in [m] c pe... r Beiwert für den Außendruck c pi... r Beiwert für den Innendruck N , B ÖN N/B ÖN N Spitzengeschwindigkeitsdruck q p mit q b... q p (z) = c e (z) q b eferenzwert des Geschwindigkeitsdruckes, auch als Basisgeschwindigkeitsdruck q b,0 bezeichnet. 10 Minuten-Mittel des Geschwindigkeitsdrucks, welcher in 10 m Höhe in der Geländekategorie II statistisch einmal in 50 Jahren auftritt (jährliche Überschreitungswahrscheinlichkeit 2%). q b = ρ v b ² / 2 c e (z)... Profil des Spitzengeschwindigkeitsdrucks, auch Geländefaktor (früher: Staudruckprofil);

23 N , B ÖN N/B ÖN N Basisgeschwindigkeitsdruck q b Der Basisgeschwindigkeitsdruck q b ist aus dem Ortsverzeichnis in Tabelle A.1 der ÖNOM B zu entnehmen. s ist der dem Standort des Bauwerks geographisch nächstgelegene Ort heranzuziehen. Liegt der Standort des Bauwerks mehr als 250 m höher als der nächstgelegene Ort des Ortsverzeichnisses, ist der Spitzengeschwindigkeitsdruck q p unabhängig von der Geländekategorie aus der Tabelle A.2 der ÖNOM B zu entnehmen. N , B ÖN N/B ÖN N Auszug aus Tabelle A.1 ÖNOM B Ort Seehöhe [m] v b,0 [m/s] [km/h] q b = q b,0 [kn/m²] St. Pölten isenstadt Graz Linz ,8 24,6 20,4 27, ,42 0,38 0,26 0,47 Salzburg ,1 90 0,39 Klagenfurt ,6 63 0,19 Innsbruck ,1 98 0,46 Bregenz ,5 92 0,41 Traun , ,50

24 N , B ÖN N/B ÖN N Geländekategorie GK Die Geländekategorie berücksichtigt die lokale Veränderung der Windgeschwindigkeit in Folge der Geländerauhigkeit (lokale Hindernisse). Geländekategorien 0 (Küstengebiete) und I (ohne Hindernisse) treten in Österreich nicht auf. Geländekategorie GK z 0 [m] z min [m] II III Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von min. 20- facher Hindernishöhe Gebiete mit gleichmäßiger Vegetation oder Bebauung oder mit einzelnen Objekten mit Abständen von weniger als der 20-fachen Hindernishöhe (z.b. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Waldgebiete) 0,05 0, IV Gebiete, in denen mindestens 15% der Oberfläche mit Gebäuden mit einer mittleren Höhe größer als 15 m bebaut sind. 1,0 15 N , B ÖN N/B ÖN N Geländekategorie GK Druckprofil c e (z) c e (z) z min [m] II 2,10 (z/10) 0,24 5,0 III 1,75 (z/10) 0,29 10,0 IV 1,20 (z/10) 0,38 15,0

25 N , B ÖN N/B ÖN N Höhe z in [m] Druckprofil c e (z) GK II 30 GK III 25 GK IV ,5 1 1,5 2 2,5 3 Druckprofil c e (z) N , B ÖN N/B ÖN N z.b.: Spitzengeschwindigkeitsdruck q p (z) für isenstadt q b,0 = 0,38 kn/m² Höhe z in [m] GK II GK III GK IV ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Spitzengeschwindigkeitsdruck q p (z) in [kn/m²]

26 N , B ÖN N/B ÖN N r Beiwert c pe für den Außendruck gemäß ÖNOM N Pkt. 7.2 N , B ÖN N/B ÖN N r Beiwert c pe für den Außendruck Flächenbereiche Satteldach: e/10 e/4 F Wind G H First J I b Θ = 0 F

27 N , B ÖN N/B ÖN N Satteldach, Wien: Geometrie, Spitzengeschwindigkeitsdruck, Innendruckbeiwerte N , B ÖN N/B ÖN N Satteldach, Wien: Außendruckbeiwerte c pe gem. Tabelle 7.4a N e/10 e/4 F Wind Θ = 0 G H First J I b F

28 N , B ÖN N/B ÖN N N , B ÖN N/B ÖN N Innendruckbeiwerte c pi gem. ÖN B , Pkt Bei geschlossenen Wohnräumen darf mit +0,2 und -0,3 gerechnet werden.

29 Zusammenfassung ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung Die Normen der eihe ÖNOM N x und ÖNOM B x bieten die Möglichkeit einer sehr differenzierter Lastaufstellungen. s können daher für viele Bauwerksformen mit Hilfe der Normen die inwirkungen mit einem hohen Schärfegrad modelliert werden. Durch diese Modellgenauigkeit, ist der insatz von Lastaufstellungssoftware für die Wirtschaftlichkeit der Bemessung entscheidend. Zusammenfassung ÖN N/B ÖN N Zusammenfassung Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit