Vergleichsrechnungen DIN /-100 und EC6/NA

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1 Vergleichsrechnungen DIN /-100 und EC6/NA Dr.-Ing. Markus Hauer BfB Rastatter Str Karlsruhe / 1

2 Gliederung Aufgabenstellung Auftraggeber, Forschende Stelle und beteiligte Ingenieurbüros Vergleichsrechnungen an normalbelasteten Wänden Übersicht spezielle Nachweisführung Übersicht hoch belastete Mauerwerkswände Querkraftnachweise Zusammenfassung / 2

3 Aufgabenstellung Bemessung Mauerwerk Eurocode 6 DIN EN Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten Teil 1-1 Allgemeine Regeln Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk DIN EN Vereinfachte Berechnungsmethode für unbewehrte Mauerwerksbauten DIN EN Anhang A Vereinfachte Berechnungsmethode für unbewehrte Mauerwerkswände bei Gebäuden mit höchstens drei Geschossen / 3

4 Aufgabenstellung DIN DIN DIN EN 1996 Nationaler Anhang 1990 Ausgabe Ausgabe Vornorm November 1996 Dezember 1996 NAD 1997 Entwurf August August 2006 Januar 2006 September Dezember 2010 April Februar / 4

5 Aufgabenstellung Eurocode Normen Mauerwerksbau Eurocode-Normen Zugeordneter nationaler Anhang DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-1: Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk; Deutsche Fassung EN : AC:2009 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; Deutsche Fassung EN : AC:2010 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk; Deutsche Fassung EN : AC:2009 DIN EN : Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten; Deutsche Fassung EN : AC:2009 DIN EN /NA: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-1 Allgemeine Regeln für bewehrtes und unbewehrtes Mauerwerk E DIN EN /NA: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 1-2 Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; DIN EN /NA: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 2: Planung, Auswahl der Baustoffe und Ausführung von Mauerwerk DIN EN /NA: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 6: Bemessung und Konstruktion von Mauerwerksbauten - Teil 3: Vereinfachte Berechnungsmethoden für unbewehrte Mauerwerksbauten; Weißdruck des NA für die Brandschutzbemessung liegt noch nicht vor / 5

6 Aufgabenstellung Was ist neu? DIN DIN EN 1996 Wanddicke d t ef Knicklänge h k h ef Schlankheit h k / d 25 h ef / t ef 27 Nachweisformat vorh σ zul σ D N Ed N Rd vorh τ zul τ V Ed V Rd / 6

7 Aufgabenstellung Neue Regelungen kommen hinzu teilweise aufliegende Decke Elementmauerwerk (Vollsteine Höhe 374 mm und Länge 498 mm ) Mauerwerk mit Füllbeton (Schalungssteine) Bewehrtes Mauerwerk / 7

8 Aufgabenstellung Deckenauflager Außenwand mit teilweise aufliegender Decke Wand mit voll aufliegender Decke Innenwand mit voll aufliegender Decke / 8

9 Aufgabenstellung Wand-Decken-Knoten / 9

10 Aufgabenstellung Abminderungsbeiwert für Knicken, ungewollte Ausmitte, Lastausmitte und Kriecheinfluss a hef φ2 = 0,85 0, 0011 t t 2 a=t a=2/3*t a=0,5*t / 10

11 Auftraggeber, forschende Stelle Auftraggeber Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt) Kolonnenstraße 30 B Berlin Forschende Stelle Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau Service GmbH Kochstraße Berlin / 11

12 Beteiligte Ingenieurbüros Beteiligte Ingenieurbüros - Ingenieurbüro Prof. Jäger, Radebeul - Brehm Bauconsult GmbH, Bensheim - BfB GmbH, Karlsruhe - Ingenieurbüro Dr. Brauer GmbH, Dormagen - Trag Werk Ingenieure - Döking+Purtak Partnerschaft, Dresden / 12

13 Vergleichsrechnungen normalbelastete Konstruktionen / 13

14 Wohnhaus Kehl Projekt Kehl / 14

15 Kindertagesstätte Karlsruhe / 15

16 Kindertagesstätte Karlsruhe / 16

17 Kindertagesstätte Karlsruhe / 17

18 Kindertagesstätte Karlsruhe / 18

19 Kindertagesstätte Karlsruhe Außenwand 36,5 cm Hlz Betonbauteile 12,5 cm Wärmedämmung / 19

20 Kindertagesstätte Vergleich für Außenwand Position W1 Ausnutzung α DIN EN ,255 DIN EN Anhang A 0,288 DIN vereinfachtes Verfahren 0, / 20

21 Wohngebäude Karlsruhe / 21

22 Wohngebäude Karlsruhe 5. OG 4. OG 3. OG 2. OG 1. OG EG UG / 22

23 Eurocode 6 W4 Innenwand / 23

24 Wohngebäude Karlsruhe Nachweisformat vertikaler Tragwiderstand N Ed N Rd Vereinfachtes Verfahren Teil 3, Abschnitt N Φ * f * Rd s d A [ kn ] Eindeutiger wäre: N Φ * f * Rd s d t [ kn / m ] Verhalten unter Druck / 24

25 Wohngebäude Karlsruhe / 25

26 Wohngebäude Karlsruhe Knotenauflagerkräfte: Jede zweite Querschottwand ist exzentrisch belastet aufgrund der Einzellast aus Loggia und des Lastabtrages des Decke über die Innenlängswände / 26

27 Wohngebäude Karlsruhe Linienlagerkräfte: Jede zweite Querschottwand ist exzentrisch belastet aufgrund der Einzellast aus Loggia und des Lastabtrages des Decke über die Innenlängswände / 27

28 Wohngebäude Karlsruhe Nachweis für Wandscheibe Position W4 mit dem vereinfachten Verfahren EC 6 Variante A: Nachweis mit der Einzellast Einwirkung Gesamtkraft N Ed = 2733 kn Variante B: Nachweis eines Wandstreifens mit der maximalen Streckenlast Einwirkung n Ed = 742 kn/m / 28

29 Wohngebäude Karlsruhe Ergebnis Nachweis Variante A Position W4 mit Einzellast N Ed = 2733 kn Ausnutzung η DIN EN ,523 DIN vereinfachtes Verfahren 0,98 => Nachweis im vereinfachten Verfahren EC 6 wie vorgegeben mit der Einwirkung N Ed und Fläche A führt offensichtlich zur Überschätzung der vorhandenen Tragfähigkeit / 29

30 Wohngebäude Karlsruhe Ergebnis Nachweis Variante B Position W4 mit Streckenlast n Ed = 742 kn/m Ausnutzung η DIN EN ,84 DIN vereinfachtes Verfahren 0,98 => Der Nachweis im maßgeblichen Wandabschnitt erforderlich. Entsprechend Forderung ist im NA aufgenommen / 30

31 Mehrgeschossiges Pflegeheim Kalksandsteinmauerwerk Bearbeiter: Trag Werk Ingenieure - Döking+Purtak Partnerschaft, Dresden / 31

32 Bearbeiter: Brehm Bauconsult GmbH, Bensheim / 32

33 Reihenhäuser Bimsmauerwerk und Leichtbetonplansteine Bearbeiter: Ingenieurbüro Dr. Brauer GmbH, Dormagen / 33

34 Mehrfamilienhaus Ziegelbauweise Bearbeiter: Ingenieurbüro Dr. Brauer GmbH, Dormagen / 34

35 Übersicht spezielle Nachweisführung Bearbeiter: Brehm Bauconsult GmbH, Bensheim / 35

36 Vergleichsrechnungen an hochbelasteten Wänden Bearbeiter: Ingenieurbüro Prof. Jäger, Radebeul / 36

37 Querkrafttragfähigkeit / 37

38 Querkrafttragfähigkeit DIN Eurocode τ zulτ V V Ed Rdlt / 38

39 Querkraftnachweise VEd V Rdlt VRdlt = lcal fvd * t c l cal = 1,125* l c, lin l cal = 1,333* l c, lin f f vk f = 0,45 f = vd f vk vk 0 bt, cal / γ + 0,4σ M 1+ d σ f Dd bt, cal l c, lin 3 = e = M / w Ed N e l w Ed l l Schubspannungsverteilungsfaktor c = 1,0 für h / l 1 c = 1,5 für h / 2 l / 39

40 Querkraftnachweise Wohngebäude Karlsruhe / 40

41 Querkraftnachweise Wohngebäude Karlsruhe DIN h W = Wandscheibe c = 1,5 DIN EN h = Geschosshöhe c = 1,0 Für alle Wandscheiben mit h W > 2*L und h s < L gilt / 41

42 Zusammenfassung - Umstellung auf das Teilsicherheitskonzept - Aus DIN werden viele Regelungen nahezu unverändert übernommen - Rechnerischer Nachweis für teilaufliegende Deckenplatte - Vereinfachtes Verfahren bis 20 m Gebäudehöhe im EC 6 Teil 3 - Anwendungsgrenzen für das vereinfachte Verfahren werden übernommen, ergänzt durch die Forderung, dass die Deckenauflagertiefe mindestens der halben Wanddicke entspricht - Bei Querkraftnachweisen wird zukünftig der Schubverteilungsfaktor c mit der Geschosshöhe statt wie bisher mit der Gesamtwandhöhe h W ermittelt. Für alle Wandscheiben mit L 2 h s wird daher zukünftig c=1,0 der Regelfall / 42

43 Zusammenfassung - Unterschiede zwischen alter und neuer Norm nicht gravierend. - Die Vergleichsrechnungen haben gezeigt, dass der Eurocode mit nationalem Anhang anwendbar ist / 43

44 Literatur EC 6 - Anwendungserprobung Vergleichsrechnungen zwischen der Mauerwerksnorm Eurocode 6 einschließlich der nationalen Anhänge (NA) mit der DIN :1996 anhand von Praxisbeispielen Abschlussbericht Bauforschung, Band T 3282 Christoph Alfes, Ronald Rast Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau Service GmbH 2012, 48 S., 12 Abb. u. 6 Tab., Fraunhofer IRB Verlag / 44