Aktuelle Entwicklungen zum zukünftigen Eurocode 2 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger

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1 Aktuelle Entwicklungen zum zukünftigen Eurocode 2 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger RWTH Aachen Lehrstuhl und Institut für Massivbau 4. DAfStb-Jahrestagung Braunschweig

2 Aktuelle Anwendung in Europa EN 1992 CEN Mitglieder (33 Staaten) NA CEN members affiliated members [Quelle: deviantart.com] 2

3 Anzahl der NSB-Kommentare 3

4 Mandat M/515 EN Hauptziele Anwenderfreundliche Modelle / Ease of Use Reduzierung der Anzahl an NDPs Keine konkurrierenden Modelle, wenn möglich mechanische Modelle Straffung des Textes Einheitliche Modelle für neue Bauwerke und Bestandsbauwerke Wirtschaftlichkeit Neue Bauweisen und Werkstoffe 4

5 Mandat M/515 EN Mandat M/515 EN Zeitliche Entwicklung von EN b Beginn systematische Überprüfung EN Antworten systematische Überprüfung EN Beginn der Project Teams (PT) WG erste Entwürfe der 3 Project Teams (PTs) 2018/19 Übergabe Final Document to NEN 2020 Entwurf 2. Generation EN /21 Abstimmung über 2. Generation EN Veröffentlichung 2. Generation EN

6 Organisationsstruktur Europa EU (CEN) TC 250 alle Eurocodes SC0 Eurocode 0 SC1 Eurocode 1 SC2 Eurocode 2 Report 3 Project Teams: Teil 1-1 Modelle Teil 1-2 Brand Teil 1-3 neue Materialien und Bauen im Bestand WG1 Koordination Überarbeitung Input Input 3 Project Teams jeweils 6 Personen TG1 TG2 TG10 6

7 Entwicklung neuer Bemessungsmodelle Ausgangspunkt für die zweite Generation des Eurocode 2 EN 1992: Model Code 2010 EN Generation? 7

8 Querkraftmodell für die nächste Generation von EC2 8

9 Querkraft Bauteile ohne Querkraftbewehrung Beibehaltung des bisherigen Modells von EC2 von der Praxis gewünscht: Biegeschubformel nach MODEL CODE 1990: V Rd, c 0,18 3 k l ck 15 c Maßstabseinfluss: Kritikpunkte: f 0, b d 200 k 1 2,0 d Schubschlankheit der Bauteile wird vernachlässigt Maßstabseffekt wird im EC2 unterschätzt Bauteile unter Zugbeanspruchung (z.b. Silos) werden unzureichend abgebildet cp w 9

10 Querkraftmodell für den neuen EC2 Dehnungsbasiertes Modell (Critical Shear Crack Theory) k dg e v Einfluss Betonart und Größtkorn: 32 kdg 16 d ag Dehnung der Längsbewehrung: e v f E yd s M M Ed Rd Vereinfachtes Modell für die Praxis erforderlich! 10

Querkraftmodell für den neuen EC2 Geschlossene Lösung auf Basis der CSCT für den neuen EC2: 1/3 1 d d g Rd, c 100 l ck w c av V f b d Bisherige Formel in EC2: V Rd, c 0,18 3 k l ck 15 c 1 100 f 0, b

11 Querkraftmodell für den neuen EC2 Geschlossene Lösung auf Basis der CSCT für den neuen EC2: 1/3 1 d d g Rd, c 100 l ck w c av V f b d Bisherige Formel in EC2: V Rd, c 0,18 3 k l ck 15 c f 0, b d cp w d dg d dg Beiwert zur für Beton- und Zuschlagseigenschaften = 32 mm (Normalbeton) = 16 mm (Leichbeton) a M V N V d 6 2, v Ed Ed 5 Ed Ed d a v a mechanische Schubspannweite M V N V d 6 2, v Ed Ed 5 Ed Ed d 11

12 Querkraftmodell für den neuen EC2 Neue Formel sehr ähnlich zum bisherigen EC2 Maßstabseffekte zutreffend berücksichtigt Bauteile mit Vorspannung und Bauteile unter Zugbeanspruchung zutreffend erfasst Stahlbetonbauteile Spannbetonbauteile / Bauteile unter Zug Druck Zug 12

13 Querkraft Bauteile mit Querkraftbewehrung Fachwerkmodell mit variabler Druckstrebenneigung bleibt unverändert (Fachwerkmodell mit Betontraganteil aus EC2 NA(D) entfällt): Nachweis der Zugstreben: Nachweis der Druckstreben: Druckstrebenwinkel frei wählbar: 1,0 cot 2,5 (Grenzen noch nicht festgelegt) Flachere Druckstrebenwinkel für die Nachrechnung zulässig: mit: Faktor zur Berücksichtigung der Querdehnung Faktor für Betonsprödigkeit 13

14 Durchstanzmodell für die nächste Generation von EC2 14

15 Durchstanzen Status quo: Durchstanzbemessung nach Eurocode 2 V 0.18 k γc ρ f k σ u d 0. νf u d Rd, c l ck 1 cp 2.0d 4 cd 0 V 0.18 k γc 2d a ρ f u d 0. νf u d Rd, c l ck crit 4 cd 0 crit V V V V Rd, cs Rd, cs Rd, s Rd,max V 0.75VRd, Rd, cs c (stirrups) V Rd, max 1.5VRd, c 0.4νfcdu0d (stirrups) 15

Durchstanzen Konvergenzprozess der TG4 in den letzten Jahren 1 st Meeting in Aachen, September 2012 2 nd Meeting in Lausanne, Juni 2013 3 rd Meeting in London, September 2013 4 th Meeting in Wien,

16 Durchstanzen Konvergenzprozess der TG4 in den letzten Jahren 1 st Meeting in Aachen, September nd Meeting in Lausanne, Juni rd Meeting in London, September th Meeting in Wien, April th Meeting in Palma, Oktober th Meeting in Florenz, März th Meeting in Stockholm, September th Meeting in Kopenhagen, Januar st Meeting in Düsseldorf, März nd Meeting in Zürich, Juni rd Meeting in Düsseldorf, August th Meeting in Lissabon, Oktober 2016 Quelle: Muttoni, A.: Draft for shear and punching shear provisions based on CSCT and fib-mc2010. Vortrag vom (Lissabon) Weiterentwicklung EC2 Model Code Generation EC2 16

17 Durchstanzen UDM (RWTH) CSCT (EPFL) v C ρ f 1 3 Rd, c Rd, c kd kλ 100 l ck γc v Rd, c 1 3 kb ddg ρl fck dv γ 100 C a 0. 6 v f ck d v v Rk, s vrk, c: vrd, cs vrd, c 0. 3 vrd, s v Rk, s vrk, c: vrd, cs 0. 3 vrd, c vrd, s v v Rd,max Rd,max 1.5 v 1.8 v v Rd, s Rd, c Rd, c A sw u f 0.5d (stirrups) (studs) ywd d v Rd, cs ηc vrd, c ηs vrd, s vrd, s vrd, c av 1.2 ηc ; ηs v Ed d ηc kb Asw vrd, s dv f ywd s s v v Rd,max Rd,max r t 1.5 v 1.8 v Rd, c Rd, c 1 2 (stirrups) (studs) 3 2 Berücksichtigte Einflüsse: Betondruckfestigkeit; Biegezugbewehrung; Maßstabseffekte; Schlankheit; Stützengröße 17

18 Vergleich Flachdecken und Fundamente ohne DSB 18

19 Flachdecken Fundamente Vergleich Flachdecken und Fundamente mit DSB 19

20 Übergreifungen und Verankerungslängen 20

21 Stand der Bearbeitung (PT) - Übergreifungen l Übergreifungslänge nach EN lb,rqd Reduktionsfaktoren Form Betondeckung Querbewehrung Querdruck Stoßanteil Basis: Model Code 1990 Antworten systematische Überprüfung: Resultierende Verankerungs- und Übergreifungslängen zu lang Einfachere Dimensionierung wünschenswert -Faktoren nur für Sonderfälle Stoßfaktoren zu hoch Anpassung an MC

22 Übergreifung nach Vorschlag Project Team l Vereinfachung für übliche Fälle: l b,req 40 (Ø 20 mm, ad 435 N/mm², f cd 25 N/mm², c d 1,5 Ø ) Genauerer Nachweis basierend auf MC2010: 1/ 2 3/ 2 1/3 25MPa 1,5 ad fck MPa mm cd b, req Übergreifungslänge gerader Stabenden: l s l b 20 1/ 2 22

23 Stand der Bearbeitung (PT) - Übergreifungen Übergreifungslänge nach Vorschlag Project Team Bauteil Zulässiger Stoßanteil Bemessungsspannung Platten/Scheiben mit Querbewehrung (A) Platten/Scheiben ohne Querbewehrung (B) Balken/Stützen mit Querbewehrung (C) 100 % ad = sd 50 % ad = sd 100 % ad = 1,2 sd 34 % ad = sd 100 % ad = 1,2 sd 23

24 Nachweis gegen Ermüdung 24

25 Vorgeschlagene Änderungen Kapitel 6.8 Grundlagen Stufe 2 Stufe 3 Stufe 1 EC2 Annex E Vorhandene Struktur Vorschlag neue Struktur Allgemeines Allgemeines Innere Kräfte und Spannungen beim Nachweis gegen Ermüdung Einwirkungskombinationen Einwirkungskombinationen Nachweisverfahren für Betonstahl und Spannstahl - Stahl, Stufe Nachweis gegen Ermüdung über schädigungsäquivalente Schwingbreiten - Stahl, Stahl 2 (+EC 2-2, Anhang NN) Vereinfachte Nachweise - Stahl, Stufe Innere Kräfte und Spannungen beim Nachweis gegen Ermüdung Stufe 1: Vereinfachte Nachweise Stahl Beton, Druck Beton, Querkraft Stufe 2: Schädigungsäquivalente Schwingbreite Anhang: Stahl Anhang: Beton, Druck Nachweis des Betons unter Druck oder Querkraftbeanspruchung - Beton, Druck, Stufe 2 - Beton, Druck, Stufe 1 - Beton, Querkraft, Stufe 1 Stufe 3: Expliziter Betriebsfestigkeitsnachweis Anhang: Stahl Anhang: Beton, Druck 25 EC 2-2 Anhang NN - Beton, Stufe 3

26 Spannglieder 26

27 Stand der Bearbeitung - Spannglieder Generelle Umstrukturierung Aktueller EC2: Neuer Entwurf Anordnung von Spanngliedern und Hüllrohren Verankerung von Spanngliedern im sofortigem Verbund Verankerungsbereiche bei Spanngliedern im nachträglichen oder ohne Verbund Verankerungen und Spanngliedkoppelungen für Spannglieder Umlenkstellen Allgemein Vorspannung mit sofortigem Verbund (VmsV) Vorspannung mit nachträglichem und ohne Verbund (VmnV) 27

Litzen 4 = 1,5 falls Ermüdungsnachweis erforderlich ist = 1,0 für alle anderen Fälle Übertragungslänge l pt = 1 2 pm0 c / (h 1 ct

28 Verankerung bei Vorspannung mit sofortigem Verbund Bezeichnungen Bemessungsmodell 1 = 1,00 für schrittweise Absetzen = 1,25 für plötzliches Absetzen 2 = 0,26 for indented wires = 0,17 for strands l pt2 = 1,2 l pt 3 = 0,53 für profilierte Drähte = 0,34 für Litzen 4 = 1,5 falls Ermüdungsnachweis erforderlich ist = 1,0 für alle anderen Fälle Übertragungslänge l pt = 1 2 pm0 c / (h 1 ct f ck (t) 1/2 ) (transmission length) Verankerungslänge l bpd = l pt c ( pd - pm ) / (h 1 ct f ck (t) 1/2 ) (anchorage length) 28

29 Vorspannung mit sofortigem Verbund Übertragungslänge l pt [cm] Vorspannung mit sofortigem Verbund: Übertragungslänge Berücksichtigung von Rissbildung? - Übertragungslänge muss ungerissen bleiben Gute Ergebnisse mit dem aktuellen EC2-Bemessungsansatz 80 test result Current EC2 MC ACI Betondruckfestigkeit f cmj,cyl beim Ablassen [MPa] New proposal for EC2

30 Ausblick 30

31 Ausblick / 2019 Start der drei Project Teams (PT) WG1 erste Entwürfe der Project Teams Übergabe Final Document to NEN 2020 Entwurf 2. Generation EN 1992 Die nächsten Jahre sind entscheidend! 31

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Univ.-Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger RWTH Aachen Lehrstuhl und Institut für Massivbau

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