Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach DIN 1045

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1 Jiirgen Griinberg (Hrsg.) Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach DIN 1045 Teilelbis3(Juli2001) Erlauterungen und Anwendungen Mit Beitragen von Jiirgen Griinberg, Jiirgen Lierse, Ludger Lohaus, Jiirgen Roth Joachim Gohlmann, Michael Hansen, Holger Hoveling Martin Klaus, Malte Kosmahl, Andreas Tengen, Rainer Wiesner Mit 183 Abbildungen und 63 Tabellen Springer

2 Inhalt 1 SICHERHEITSKONZEPT - ANFORDERUNGEN AN BETONBAUWERKE (Jiirgen Grunberg) Grundlagen des Sicherheitskonzepts MaBnahmen zur Vermeidung menschlicher Fehlhandlungen Grundlegende Anforderungen an Tragwerke Ma3nahmen zur Begrenzung des SchadensausmaBes Sicherstellung einer ausreichenden Zuverlassigkeit nach DIN Oberblick uber das Nachweisverfahren Representative Werte Bemessungswerte Nachweis der Grenzzustande Einwirkungskombinationen Unabhangige Einwirkungen fur Hochbauten Grenzzustande der Tragfahigkeit Grenzzustande der Gebrauchstauglichkeit Grenzzustand der Ermiidung Kombinationsbeiwerte iff Teilsicherheitsbeiwerte y F Teilsicherheitsbeiwerte y M Vereinfachte Kombinationsregeln fur Hochbauten Grundlagen fur die Bemessung mit Teilsicherheitsbeiwerten Bestimmung der Zuverlassigkeit von Tragwerken Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit Das R-E-Modell Vereinfachte Bestimmung der Bemessungswerte Anwendungsbeispiele BiegebeanspruchterDurchlauftrager Stahlbetonstutze mit Langskraft und Biegemoment 36 2 BETONTECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN UND BAUAUSFUHRUNG (DIN1045-TEILE2UND3) (Ludger Lohaus / Holger Hoveling) Einfiihrung Anwendungsbereiche DIN EN und DIN DIN Formelzeichen Klasseneinteilung Expositionsklassen Anwendung der Expositionsklassen Klassen fur Frischbeton Klassen fur Festbeton 46 VII

3 2.5 Ausgangsstoffe Zement Gesteinskornung Zugabewasser Betonzusatzmittel Betonzusatzstoffe Betonzusammensetzung Allgemeines Zement Gesteinskornungen Zusatzstoffe Mehlkorngehalt Zusatzmittel Anforderungen an den Beton in Abhangigkeit der Expositionsklassen Anforderungen an den Beton Frischbeton Festbeton Festlegung des Betons Allgemeines Festlegung fur Beton nach Eigenschaften Festlegung fur Beton nach Zusammensetzung Festlegung fur Standardbeton Betonherstellung Obersicht der Qualitatskontrolle beim Bauen mit Beton Produktionskontrolle Konformitatskontrolle Betonfamilie Bauausfiihrung Allgemeines Dokumentation, Bauleitung Tatigkeiten zur Herstellung der Bauteile Uberwachung des Betons auf der Baustelle Anforderungen an hochfesten Beton 67 3 MATERIALKENNWERTE UND SCHNITTGROSSENERMITTLUNG (Malte Kosmahl) Materialkennwerte Beton Betonstahl SchnittgroBenermittlung Grundlagen der SchnittgroBenermittlung Tragwerkseinteilung Mitwirkende Plattenbreite, Lastausbreitung und effektive Stutzweite Rippendecken so Imperfektionen $ Vereinfachungen und Mindestmomente 83 VIM

4 3.3 Verfahren zur SchnittgroBenermittlung Ubersicht Linear elastische Berechnung mit Umlagerung Verfahren nach der Plastizitatstheorie Nichtlineare Verfahren Beispiel zum Nachweis der Rotationsfahigkeit 92 4 GRENZZUSTANDE DER TRAGFAHIGKEIT FUR BIEGUNG MIT LANGSKRAFT (Jurgen Lierse) Einfuhrung Bemessungsgrundlagen Bemessungshilfsmittel Allgemeines Allgemeines Bemessungsdiagramm Dimensionsgebundenes k d -Verfahren Dimensionslose Bemessungstabellen Interaktionsdiagramme Schiefe Biegung mit Langsdruckkraft Anwendungsbeispiele Zugkraft mit geringer Ausmittigkeit Mittige Druckkraft Beispiele fur Biegung mit Langskraft DurchlaufendePlatte Rechteckquerschnitt mit Vorspannung Zusammenfassung Bemessungsdiagramme QUERKRAFT (Rainer Wiesner) Einleitung Bemessungswert der aufnehmbaren Querkraft V Rd Bemessungswert der einwirkenden Querkraft V Ed MaBgebender Schnitt im Auflagerbereich Konzentrierte Lasten in Auflagernahe Bauteile mit veranderlicher Querschnittshohe Beispiel zur Ermittlung der Bemessungsquerkraft V M Bauliche Durchbildung der Querkraftbewehrung Mindestquerkraftbewehrung bei Balken GroBter Abstand der Querkraftbewehrung Einschneiden der Querkraftdeckungslinie Bauteile ohne rechnerisch erforderliche Querkraftbewehrung Beispiel einer Deckenplatte ohne Querkraftbewehrung Bauteile mit rechnerisch erforderlicher Querkraftbewehrung Beispiel eines Balkens mit Querkraftbewehrung Schubkrafte zwischen Balkensteg und Gurten Beispiel zum Anschluss der Schubkrafte zwischen Balkensteg und Gurt 758 IX

5 6 TORSION (Michael Hansen) Allgemeines Gleichgewichts- und Vertraglichkeitstorsion Wolbkrafttorsion Anordnung der Torsionsbewehrung Tragverhalten und Bemessungsmodell Querschnittsabmessungen fur den Torsionswiderstand Bauliche Durchbildung Reine Torsionsbeanspruchung Bemessungsverfahren Torsionstragfahigkeit Kombinierte Beanspruchungen Beispiel eines Balkens mit Torsionsbeanspruchung Einwirkungen SchnittgroBen im Grenzzustand der Tragfahigkeit Nachweise im Grenzzustand der Tragfahigkeit Bauliche Durchbildung DURCHSTANZEN (Michael Hansen) Allgemeines Bruchvorgang beim Durchstanzen Grundsatze und Regeln der Bemessung SchnittgroBen in punktformig gestiitzten Platten Ermittlung der BiegeschnittgroBen Ermittlung der mabgebenden Querkraft Lasteinleitung und Nachweisschnitte Standardfalle Ausgedehnte Auflagerflachen Einfluss von Offnungen Einfluss von freien Randern Platten mit veranderlicher Dicke Nachweisschnitte der Bewehrung Bemessungsverfahren fur den Durchstanznachweis Allgemeines Bemessungswert der aufzunehmenden Querkraft Platten oder Fundamente ohne Durchstanzbewehrung Platten oder Fundamente mit Durchstanzbewehrung Mindestbemessungsmomente Bauliche Durchbildung Mindestplattendicke Mindestdurchstanzbewehrung Anordnung und Durchmesser der Durchstanzbewehrung Mindestbiegebewehrung Untere Bewehrung in den Stutzbereichen

6 7.8 Beispiel zur Durchstanzbemessung Einwirkungen SchnittgroBen im Grenzzustand der Tragfahigkeit Nachweise im Grenzzustand der Tragfahigkeit fur Biegung Nachweis der Sicherheit gegen Durchstanzen Bauliche Durchbildung STABFORMIGE BAUTEILE MIT LANGSDRUCK (Jurgen Roth) Allgemeines Einteilung dertragwerke Imperfektionen Nachweise fur Einzeldruckglieder Ersatzlangen Stabschlankheit Lastausmitten Modellstutzenverfahren Genauere Stabilitatsnachweise Rechteckige Druckglieder mit zweiachsiger Lastausmitte Druckglieder aus unbewehrtem Beton Seitliches Ausweichen schlanker Trager Anlagen DAUERHAFTIGKEIT UND GEBRAUCHSTAUGLICHKEIT (Joachim Gohlmann) Allgemeines Dauerhaftigkeit Expositionsklassen, Mindestbetonfestigkeit Betondeckung Spannungsbegrenzungen Begrenzung der Betondruckspannungen Begrenzung der Betonstahlspannungen Begrenzung der Spannstahlspannungen Rissbreitenbegrenzung Grundlagen der Bemessung Mindestbewehrung Berechnung der Rissbreite Begrenzung der Rissbreite ohne direkte Berechnung (Vereinfachter Nachweis) Beispiel zur Rissbreitenbegrenzung an einer Winkelstiitzmauer Begrenzung der Verformungen Allgemeines Nachweis ohne direkte Berechnung Rechnerischer Nachweis 244 XI

7 10 VORGESPANNTE TRAGWERKE (Jurgen Griinberg) Vorspannung von Stahlbetonbauteilen Vorspannung als Einwirkung Vorspannung als Widerstand Auswirkungen einer Vorspannung Spannkraftverluste SchnittgroBen infolge statisch bestimmter Wirkung bei Vorspannung ohne Verbund Vorspannung statisch unbestimmter Stahlbetontragwerke Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Charakteristische Werte der Vorspannung Zeitabhangige Verformungen des Betons Grenzzustand der Rissbildung / Dekompression Grenzzustand der Tragfahigkeit Auswirkungen einer Vorspannung im Verbund bei Beanspruchung durch Biegung und Langskraft Auswirkungen einer Vorspannung bei Beanspruchung durch Querkraft Verankerungsbereiche bei Spanngliedern mit nachtraglichem Verbund oder ohne Verbund Verankerungsbereiche bei Spanngliedern mit sofortigem Verbund Anwendungsbeispiel ERMUDUNG (Michael Hansen) Einleitung Allgemeines Festigkeitsbereiche Versagensart Grundlagen Belastung Lebensdauerschaubilder Material Schadensakkumulation Nachweise gegen Ermudung Modelle Bemessungsphilosophie und Sicherheitsbeiwerte Anwendungsgrenzen MaBgebende Beanspruchung Innere Krafte und Spannungen fur den Ermiidungsnachweis Ermudungsnachweise fur den Stahl Ermudungsnachweise fur den Beton Beispiel zur Bemessung einer Kranbahn Vorgaben SchnittgroBen Nachweise im Grenzzustand der Tragfahigkeit Nachweis gegen Ermudung 300 XII

8 12 KONSTRUIEREN UND BEMESSEN MIT STABWERKMODELLEN (Andreas Tengen) Einleitung Einteilung gesamter Tragwerke in B- und D-Bereiche Modellbildung Abtragen der Lasten im Tragwerk Modellieren von D-Bereichen Optimierung von Stabwerkmodellen Bemessung von Staben im Stabwerk Bemessung von Zugstaben Bemessung der Druckstabe ; Konstruktion und Bemessung von Knoten Allgemeines Knoten in Stabwerken Typische Knoten Einseitiger Knoten (K1) im Druckbereich Knoten (K2) fur den Nachweis von Druckknoten Knoten K Knoten mit Umlenkung von Bewehrung Knotenbereich fiir den Nachweis von Druck-Zug-Knoten Knoten in Zuggurten von Stabwerken Teilflachenbelastung Beispiel - Bemessung einer Scheibe mit Offnung Modellbildung BemessungderStabe Bemessung der Knoten BAULICHE DURCHBILDUNG DER BAUTEILE (Martin Klaus) Grundlagen Allgemeine Bewehrungsregeln Stababstande Biegen von Betonstahlen Verbundbereiche Bemessungswert der Verbundspannung Verankerungslangen und-arten Querbewehrung im Bereich der Verankerung der Langsbewehrung Verankerung von Biigeln und Querkraftbewehrungen StoBe von Betonstahlstaben StoBe von Betonstahlmatten in zwei Ebenen Stabbundel Konstruktionsregeln fur Bauteile Mindest- und Hochstbewehrung bei uberwiegend biegebeanspruchten Bauteilen Balken und Plattenbalken Querkraftbewehrung bei Balken und Torsionsbewehrung Oberflachenbewehrung bei dicken Staben 347 XIII

9 Platten aus Ortbeton Stutzen Wande Indirekte Auflager Bewehrungsfiihrung eines Stahlbetoneinfeldtragers 348 LITERATURVERZEICHNIS 353 SACHVERZEICHNIS 363 XIV