Eurocode 2 Anwendung und zukünftige Entwicklung

Transkript

1 Eurocode 2 Anwendung und zukünftige Entwicklung Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger RWTH Aachen Lehrstuhl und Institut für Massivbau 1. DAfStb-Jahrestagung Bochum

2 Aktuelle Anwendung in Deutschland Schleswig-Holstein Hamburg Bremen Niedersachsen Sachsen-Anhalt Nordrhein-Westfalen Hessen Thüringen Rheinland-Pfalz Mecklenburg- Vorpommern Berlin Brandenburg Sachsen Bauaufsichtliche Einführung DIN EN NA(D) zum (Ausnahme Bremen: ) Übergangsregelungen Parallele Geltung bis (Mischungsverbot) in Bayern, Bremen, Hessen und Schleswig-Holstein Saarland Baden-Württemberg Bayern In Bearbeitung befindliche Statiken weiterhin nach DIN zugelassen (Berlin, Rheinland-Pfalz) [Quelle: wb.blocki.info] 2

3 Überblick Aktuelle Anwendung in Europa Mandat M/515 EN Stand der Bearbeitung Organisationsstruktur Ausblick 3

4 Aktuelle Anwendung in Europa 4

5 Aktuelle Anwendung in Europa CEN Mitglieder (33 Staaten) EN 1992 Island Finnland Norwegen Schweden Estland Irland Dänemark Lettland Litauen NA Vereinigtes Königreich Polen Niederlande Deutschland Belgien Tschechien Luxemburg Slowakei Schweiz Österreich Slowenien Frankreich Ungarn Rumänien Kroatien Bulgarien Portugal Spanien Italien Mazedonien Griechenland Türkei Malta Zypern [Quelle: deviantart.com] 5

6 Aktuelle Anwendung in Europa Nationale Anwendungsregeln zu EN Nationale Anhänge = National festlegbare Parameter (NDP) + zusätzliche nationale Informationen (NCI) 128 NDPs in EN Ca. weitere 70 NDPs in EN , EN und EN Verschiedene Arten von NDPs in EN : Einzelne Werte Gruppen von Werten Tabellen Auswahl möglicher Verfahren [Quelle: DAfStb2013] 6

7 Aktuelle Anwendung in Europa Nationale Anwendungsregeln zu EN Empfohlene Werte übernommen Empfohlene Werte übernommen, aber Anwendungsgrenzen modifiziert Abweichende Werte festgelegt Abschnitt nicht angewendet Abschnitt im NA nicht aufgeführt / Informationen unvollständig oder uneindeutig [Quelle: DAfStb2013] 7

8 Aktuelle Anwendung in Europa Nationale Anwendungsregeln zu EN Einteilung in Gruppen mit unterschiedlichem Vereinheitlichungspotential A: Festschreibung des empfohlenen Wertes (z.b. k 2 Faktor zur Begrenzung der Betondruckspannungen) B: Einführung von Klassen (z.b. α cc Dauerstandsbeiwert) C: Hohes Vereinheitlichungspotential (z.b. maximal zulässige Betondruckspannung bei Vorspannung mit sofortigem Verbund) D: Mittleres Vereinheitlichungspotential (z.b. Beiwerte zur Begrenzung der Momentenumlagerung) E: Vereinheitlichung sehr schwierig (z.b. Expositionsklassen) [Quelle: DAfStb2013] 8

9 Aktuelle Anwendung in Europa Nationale Anwendungsregeln zu EN [Quelle: PRB/DAfStb2013] 9

10 Aktuelle Anwendung in Europa Nationale Anwendungsregeln zu EN A: Vereinheitlichung durch Festschreiben des empfohlenen Wertes B: Vereinheitlichung durch Einführung von Klassen C: hohes Vereinheitlichungspotenzial D: mittleres Vereinheitlichungspotenzial E: Vereinheitlichung sehr schwierig [Quelle: DAfStb2013] 10

11 Mandat M/515 EN 11

12 Mandat M/515 EN Bisherige Entwicklung Mandat M/515 EN a Zeitliche Entwicklung von EN 1992 Veröffentlichung EN 1992 bzw. DIN EN 1992 Entwurf DIN EN NA(D) Erprobung DIN EN NA(D) Veröffentlichung DIN EN NA(D) Bauaufsichtliche Einführung DIN EN NA(D) Konsolidierte Fassung DIN EN NA(D) 2013b Beginn systematische Überprüfung EN Antworten systematische Überprüfung EN Entwurf 2. Generation EN Abstimmung über 2. Generation EN Veröffentlichung 2. Generation EN 1992

13 Mandat M/515 EN Förderung des Binnenmarktes Hauptziele Harmonisierung der Normung durch Reduzierung von NDPs Berücksichtigung aktueller Forschungsergebnisse Aufnahme neuer Themengebiete 13

14 Mandat M/515 EN Reduzierung von NDPs Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit Dauerhaftigkeit Performance-Konzepte / Lebensdauerbemessung (Joint-Working-Group aus TC 104/SC1 und TC 250/SC2) Bemessung mit nicht-linearer F.E.M. Maßstabseffekte Nichtrostende Bewehrung Themenschwerpunkte Beurteilung bestehender Bauwerke 14

15 Mandat M/515 EN Themenschwerpunkte Verstärken mit FVK Faserbewehrter Beton Querkraft, Torsion, Durchstanzen Bemessung auf Grundlage von MC2010 Zeitabhängiges Materialverhalten Bemessung auf Grundlage von MC2010 Ermüdung Erweiterung des Ermüdungsnachweises (Anhang) Rissbildung in massigen Bauteilen 15

16 Mandat M/515 EN Bemessung bei ebener Beanspruchung Bemessung wasserundurchlässiger Bauteile Brücken 16 Überführung von EN in EN Robustheit Erweiterung des Nachweises Qualitätsmanagement Berücksichtigung der Bauausführung bei der Bemessung Heißbemessung Regelung in EN Themenschwerpunkte

17 Mandat M/515 EN Ausgangsbasis EN 1992: Model Code 2010 EN Generation? 17

18 Stand der Bearbeitung collated comments 18

19 Stand der Bearbeitung collated comments Bisherige Entwicklung Mandat M/515 EN a Zeitliche Entwicklung von EN 1992 Veröffentlichung EN 1992 bzw. DIN EN 1992 Entwurf DIN EN NA(D) Erprobung DIN EN NA(D) Veröffentlichung DIN EN NA(D) Bauaufsichtliche Einführung DIN EN NA(D) Konsolidierte Fassung DIN EN NA(D) 2013b Beginn systematische Überprüfung EN Antworten systematische Überprüfung EN Entwurf 2. Generation EN Abstimmung über 2. Generation EN Veröffentlichung 2. Generation EN 1992

20 Stand der Bearbeitung collated comments Eingegangene Kommentare zu EN Land EN UK 116 NO 78 ES 70 DK 49 FR 48 CH 28 DE 28 SE 23 Summe 440 [Quelle: PRB2013] 20

21 Stand der Bearbeitung collated comments Verteilung der Kommentare zu EN [Quelle: PRB2013] 21

22 Stand der Bearbeitung collated comments Querkraft 22

23 Stand der Bearbeitung collated comments Querkrafttragfähigkeit mit Querkraftbewehrung (Fachwerkmodell EN ) Druckstreben Druckgurt Druckstrebentragfähigkeit V = α b z ν f /(cotθ + Rd, max cw w 1 cd tanθ) Druckstrebenneigung 1,0 cotθ 2,5 Querkraftbewehrung Zuggurt Bügeltragfähigkeit V = a z f cotθ Rd, s sw ywd 23

24 Stand der Bearbeitung collated comments Querkrafttragfähigkeit mit Querkraftbewehrung (Fachwerkmodell mit Rissreibung EN NA(D)) Druckstrebentragfähigkeit V = b z ν f /(cotθ + Rd, max w 1 cd tanθ) Druckstrebenneigung 1,2 + 1,4 σcp / f 1,0 cotθ = 1 V / V Rd,cc Ed cd 3,0 [Quelle: Zilch2012] Bügeltragfähigkeit V Rd, s = a sw z f ywd cotθ 24

25 Stand der Bearbeitung collated comments Querkrafttragfähigkeit mit Querkraftbewehrung (Fachwerkmodell mit Betontraganteil MC2010) 4 levels of approximation Maximale Tragfähigkeit f VRd VRd,s ( + VRd,c ) kc γ Fachwerkanteil V Rd, s = a sw z f ywd cotθ ck = c b w z Betontraganteil (ab Level III) V Rd, c = k v f γ ck c z b w 25

26 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanzen 26

27 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Flachdecken (Empirisches Modell EN ) 27 Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung V ( u d V 1/ 3 Rd, c = 0,12 k (100 ρl fck ) + 0,10 σcp ) Rd, cs =,75 VRd,c + 1,5 d / Maximale Durchstanztragfähigkeit f V = ck Rd,max 0,4 0,6 1 fcd u0 d 250 ywd,ef r sw 1 max Rd,c Rd,max Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V 0 s A f k V (A sw konstant)

28 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Flachdecken (Empirisches Modell DIN EN NA(D)) Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung 1/ 3 V ( C k (100 ρ f ) + 0,10 σ u d V Rd, c = Rd,c l ck cp ) 1 Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V 0 s A f 1. Reihe (2,5) / 2. Reihe (1.4) Rd, cs =,75 VRd,c + 1,5 d / Maximale Durchstanztragfähigkeit Rd, max =, 4 1 V Rd,c r sw ywd,ef 28

29 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Flachdecken (Physikalisches Modell mit empirischen Anpassungsfaktoren MC2010) 4 levels of approximation Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung VRd, c = kψ fck / γc b0 dv kψ = 1/(1,5 + 0,9k dg ψ d) 0, 6 Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V = V ψ) + V ( ψ) = V ( ψ) + Σ( A k σ ) Rd, cs Rd,c ( Rd,s Rd,c sw e swd Maximale Durchstanztragfähigkeit V = ksys VRd,c = 2,4 VRd,c fck γc b0 Rd, max / v 29

30 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten (Empirisches Modell EN ) V Ed = A 0 σ gd Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung V ( a d u V 1/ 3 Rd, c = 0,12 k (100 ρl fck ) 2d / crit crit Rd,max σ gd 30 Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V = 0,75 V + 1,5 d s A f k V Rd, cs Rd,c / Maximale Durchstanztragfähigkeit f V = ck Rd,max 0,4 0,6 1 fcd u0 d 250 ywd,ef max r sw Rd,c

31 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten (Empirisches Modell DIN EN NA(D)) V Ed = A crit σ gd Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung V ( a d u 1/ 3 Rd, c = 0,10 k (100 ρl fck ) 2d / crit crit σ gd Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V = f A Rd, s ywd,ef sw,0,8d Maximale Durchstanztragfähigkeit V Rd, max =, 4 1 V Rd,c 31

32 Stand der Bearbeitung collated comments Durchstanztragfähigkeit von Fundamenten (Physikalisches Modell mit empirischen Anpassungsfaktoren MC2010) V Ed = A 0,5d σ gd 4 levels of approximation Durchstanztragfähigkeit ohne Durchstanzbewehrung VRd, c = kψ fck / γc b0 dv kψ = 1/(1,5 + 0,9k dg ψ d) 0, 6 σ gd Durchstanztragfähigkeit mit Bügeln als Durchstanzbewehrung V = V ψ) + V ( ψ) = V ( ψ) + Σ( A k σ ) Rd, cs Rd,c ( Rd,s Rd,c sw e swd Maximale Durchstanztragfähigkeit V = ksys VRd,c = 2,4 VRd,c fck γc b0 Rd, max / v 32

33 Stand der Bearbeitung collated comments Modellvergleich Fundamente ohne Durchstanzbewehrung Untersuchter Parameter: Schubschlankheit d = 0,59 m f c = 20 MPa ρ l = 0,85 % u 0 /d = 2,0 V Rk,c / (1-A crit /A) [MN] Schubschlankheit a λ /d [-] 33

34 Stand der Bearbeitung collated comments Modellvergleich Fundamente mit Durchstanzbewehrung Untersuchter Parameter: Schubschlankheit d = 0,59 m f c = 20 MPa ρ l = 0,85 % u 0 /d = 2,0 V Rk,c / (1-A crit /A) [MN] Schubschlankheit a λ /d [-] 34

35 Stand der Bearbeitung collated comments Modellvergleich Fundamente mit Durchstanzbewehrung Untersuchter Parameter: Schubschlankheit d = 0,40 m f c = 20 MPa ρ l = 0,85 % u 0 /d = 2,0 [MN] V Rk,c bzw. V Rk,sy bzw. V Rk,max (1-A crit /A) a λ /d = 2,00 3,0 MN 70 cm² 140 cm² Durchstanzbewehrungsmenge A sw [cm²] 35

36 Stand der Bearbeitung collated comments Rissbreiten 36

37 Stand der Bearbeitung collated comments Begrenzung der Rissbreite nach DIN EN NA(D) infolge Zwangbeanspruchung A s, min = kc k fct,eff Act /σs c infolge Lastbeanspruchung 37 d s Nachweis durch direkte Berechnung der Rissbreite Nachweis durch Einhaltung von Konstruktionsregeln d * s f ct,eff / 2,9 ( k d c * s k f h ct,eff )/((4 bzw. 8) d / 2,9 cr 1 )) [Quelle: Zilch2012] d s * in mm [Quelle: Zilch2012] w k sichtbare Rissbreite σ s in N/mm²

38 Stand der Bearbeitung collated comments Vorschläge zur Begrenzung der Rissbreite aus den collated comments Großbritannien Ausführlichere Gestaltung des Nachweises und Regelung von Sonderfällen (z.b. Regelungen für Kreisquerschnitte, nicht orthogonal verlegte Bewehrung) Berücksichtigung von Langzeitbelastungen Norwegen Mindestbewehrung sollte in Abschnitt 9 (Konstruktionsregeln) geregelt werden Regelung der Nachweise über Diagramme 38

39 Stand der Bearbeitung collated comments Vorschläge zur Begrenzung der Rissbreite aus den collated comments Frankreich Nachweis soll entfallen sofern die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit erfüllt sind Einführung von Sonderregelungen für massige Bauteile Dänemark Ersetzen des aktuellen Nachweises durch den Nachweis nach Dänischer Norm (DS411:1999) 39

40 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete Verstärken mit FVK 40

41 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete Externe FVK-Bewehrung: Verstärken mit FVK DAfStb-Richtlinie Verstärken von Bauteilen mit geklebter Bewehrung [Quelle: Sika] [Quelle: sto.com] Interne FVK-Bewehrung: Über Zulassungen geregelt [Quelle: Schöck] 41

42 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete DAfStb-Richtlinie Verstärken mit geklebter Bewehrung Arbeitsgrundlage für europäische Normung Vorteile der Verstärkung mit geklebter Bewehrung Eingriff in die bestehende Tragstruktur gering Nutzbare Bauwerkshöhe bleibt erhalten Kurze Ausführungszeiten Aufgeklebte Lamellen In Schlitze verklebte Lamellen [Quelle: Quadflieg] [Quelle: Quadflieg] 42

43 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete Faserbewehrter Beton 43

44 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete Faserbewehrter Beton Regelungen DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton Unbewehrter Beton F Faserbewehrter Beton F [Quelle: Falkner2011] 44

45 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton Anwendungsbereich der Richtlinie Bemessung / Konstruktion im Hoch- und Industriebau Anwendungsgrenzen Bis C50/60 Vorspannung Leichtbeton Selbstverdichtender Beton Stahlfaserspritzbeton [Quelle: unibw.de] [Quelle: strassenbau-ebendoerfel.de] 45

46 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton Eigenschaften: Länge: lf mm; Ø 0,4-1,2 mm gerade mit angebogenem Endhaken, glatt gerade mit profilierter Oberfläche Zugfestigkeit: normal / hochfest 1200 / 2600 MPa E-Modul: MPa gerade mit angebogenem Endhaken, glatt, verklebt Gewellt, glatt [Quelle: Holschemacher2011] 46 Bruchdehnung: 1-10 %

47 Stand der Bearbeitung Neue Themengebiete DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton Leistungskriterien für Stahlfasern Einfluss Schlankheit (gleiche Menge, Länge) Einfluss Faserlänge (gleiche Schlankheit) Einfluss Fasermenge (gleiche Schlankheit, Länge) F dünn: hohes l/d F lang F 120 kg/m³ 90 kg/m³ dick: niedriges l/d w kurz w 0 kg/m³ 60 kg/m³ 30 kg/m³ w Bislang: Bauaufsichtliche Zulassung erforderlich! 47

48 Organisationsstruktur 48

49 Organisationsstruktur Europa EU (CEN) TC 250 alle Eurocodes SC0 Eurocode 0 SC1 Eurocode 1 SC2 Eurocode 2 WG1 Koordination Überarbeitung TG1 TG2 TG3 49

50 Organisationsstruktur Spiegelung in Deutschland EU (CEN) TC 250 alle Eurocodes TC 250/SC2 Eurocode 2 TC 250/SC2/WG1 Koordination Überarbeitung TC 250/SC2/WG1/TG 1: FVK Bewehrung 2: Stahlfaserbeton 3: Bauen im Bestand 4: Querkraft 5: Heißbemessung 6: Schnittgrößen 7: Zeitabhängigkeit 8: Ermüdung 9: Brücken Normativ AA Eurocode 2 Teil 1 (Hochbau) Deutschland (DIN) KOA 01 alle Eurocodes FB 07 Beton und Stahlbeton AA Eurocode 2 Teil 2 (Brücken) AA AK 10: FVK Bewehrung 2: Stahlfaserbeton 3: Bauen im Bestand 4: Querkraft 5: Heißbemessung 6: Schnittgrößen 7: Zeitabhängigkeit 8: Ermüdung 9: Brücken Pränormativ (DAfStb, PRB) 50

51 Organisationsstruktur Deutschland Normativ Deutschland (DIN) KOA 01 alle Eurocodes FB 07 Beton und Stahlbeton AA Eurocode 2 Teil 1 (Hochbau) AA Eurocode 2 Teil 2 (Brücken) AA AK 10: FVK Bewehrung 2: Stahlfaserbeton 3: Bauen im Bestand 4: Querkraft 5: Heißbemessung 6: Schnittgrößen 7: Zeitabhängigkeit 8: Ermüdung 9: Brücken DAfStb Vorstand TA Bemessung und Konstruktion UAs Pränormativ PRB Lenkungsausschuss PG2 51

52 Organisationsstruktur Arbeitskreise Deutschland AK 10 Verstärken mit FVK Prof. Zilch AK 2 Stahlfaserbeton Prof. Mark AK 3 AK 4 AK 5 AK 6 AK 7 AK 8 AK 9 Bauen im Bestand Querkraft, Durchstanzen, Torsion Heißbemessung Schnittgrößen Zeitabhängiges Materialverhalten Ermüdung Brücken Prof. Schnell Prof. Hegger Herr Reiners Prof. Rombach Prof. Müller Prof. Lohaus NA AA (Brücken) Mitarbeit aus der Praxis benötigt! 52

53 Ausblick 53

54 Ausblick 2013 Beginn systematische Überprüfung EN Antworten systematische Überprüfung EN Entwurf 2. Generation EN Abstimmung über 2. Generation EN 1992 Veröffentlichung 2. Generation EN 1992 Die nächsten Jahre sind entscheidend! 54

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