Potucek (Hrsg.) | Eurocode 2 – Praxisbeispiele

Die Normen der Reihe ÖNORM EN 1992 (Eurocode 2) sind seit 1. Juli 2009 in Österreich alleiniger Stand der Technik für die Planung und Ausführung von Bauwerken aus Stahlbeton, Spannbeton und unbewehrtem oder gering bewehrtem Beton. Diese Bauwerke umfassen einen wesentlichen Teil des Baugeschehens in Österreich. Praktisch tätigen Ingenieurinnen und Ingenieuren steht mit dem Eurocode 2 ein umfassendes Regelwerk zur Verfügung, das moderne Bauweisen und neueste wissenschaftliche Erkenntnisse berücksichtigt.

Walter Potucek (Hrsg.)

Eurocode 2 – Praxisbeispiele Konstruktion und Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken des Hochbaues mit Berücksichtigung der Bemessung für den Brandfall

Zur Erleichterung der Anwendung des Eurocode 2 werden in der aktualisierten Neuauflage dieses Handbuchs nach einer allgemeinen Erläuterung der Berechnungs- und Konstruktionsgrundlagen zahlreiche praxisorientierte Beispiele präsentiert. Bei vielen Beispielen wird nunmehr auch – dies eine Erweiterung zur Erstauflage – die, im Zusammenhang mit dem Brandschutz der Bauwerke geforderte, Bemessung im Brandfall gezeigt, die im Eurocode wesentlich ausführlicher als in den bisher gültigen Normen behandelt wird. Bei den bauteilbezogenen Rechenbeispielen wird zumeist der gesamte Rechenvorgang von der Lastaufstellung über die Bemessung bis zur konstruktiven Ausbildung gezeigt. Sämtliche Schritte der Rechenbeispiele werden genau beschrieben und kommentiert. Somit steht den Praktikerinnen und Praktikern ein nützliches Hilfsmittel auf aktuellem Stand der anzuwendenden Normen für die tägliche Konstruktionsarbeit zur Verfügung.

ISBN 978-3-85402-254-1

www.as-plus.at/publishing

2., aktualisierte Auflage 2012

Eurocode 2 — Praxisbeispiele Konstruktion und Bemessung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken des Hochbaus mit Berücksichtigung der Bemessung für den Brandfall

Herausgegeben von Hofrat DI Dr. Walter POTUCEK

Mit Beiträgen von: DI Dr.techn. Andreas Andreatta DI Dr. Doc. PhD. Vladimír Benko Univ.-Prof. Dr. Ing. Jürgen Feix DI Ulrich Gerhaher Dr. DI Robert Hofmann FH-Prof. DI Dr. Michaela Kofler Hofrat DI Dr. Walter Potucek FH-Prof. DI Dr. Norbert Randl DI Christian Schustereder Dr. DDI Jürgen Suda DI Dr.techn. Markus Vill DI Rupert Walkner Dr. DI Roman Wendner

2., aktualisierte Auflage 2012

Der Herausgeber: Hofrat Dipl.-Ing. Dr. Walter Potucek, Lektor für Stahlbetonbau an der Fachhochschule FH-campus Wien, Lektor für Eisenbahnbau an der Fachhochschule FH-Joanneum, Graz, Vorsitzender des Komitees „Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau“ im Austrian Standards Institute.

Impressum ISBN 978-3-85402-255-8 ON-V 92 2., aktualisierte Auflage 2012 Auch gebunden als Buch lieferbar: ISBN 978-3-85402-254-1 Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck oder Vervielfältigung, Aufnahme auf oder in sonstige Medien oder Datenträger, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, nur mit ausdrücklicher Zustimmung der Austrian Standards plus GmbH (AS+) gestattet. Alle Angaben in diesem Fachbuch erfolgen trotz sorgfältiger Bearbeitung ohne Gewähr und eine Haftung des Herausgebers, der Autoren oder des Verlages ist ausgeschlossen. © Austrian Standards plus GmbH, Wien 2012 Die AS+ ist ein Unternehmen des Austrian Standards Institutes (Österreichisches Normungsinstitut). Austrian Standards plus Publishing 1020 Wien, Heinestraße 38 Tel.: +43 1 213 00-805 Fax: +43 1 213 00-818 E-Mail: [email protected] Web: www.as-plus.at/publishing Lektorat und Projektbetreuung: Gertraud Reznicek Layout und graphische Bearbeitung: Alexander Mang Coverfoto: © Walter Potucek

Vorwort

Inhalt Vorwort zur zweiten Auflage ........................................................................................................................... 5 Vorwort zur ersten Auflage ............................................................................................................................. 6 1 System der Eurocodes ......................................................................................................................... 7 1.1 Allgemeines ........................................................................................................................................... 7 1.2 Status und Gültigkeitsbereich der Eurocodes .................................................................................. 7 1.3 ÖNORM EN 1992 ................................................................................................................................... 7 1.4 ÖNORMEN in Verbindung mit dem Eurocode 2 ................................................................................ 8 2 Baustoffe ............................................................................................................................................... 9 2.1 Beton ...................................................................................................................................................... 9 2.2 Betonstahl ........................................................................................................................................... 10 2.3 Spannglieder ....................................................................................................................................... 11 3 Sicherheitskonzept ............................................................................................................................. 15 3.1 Zuverlässigkeit von Bauwerken ........................................................................................................ 15 3.2 Charakteristische Werte der Einwirkungen und der Werkstofffestigkeiten ................................. 15 3.3 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit ............................................................................... 16 3.4 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit .............................................................. 18 4 Grundlagen der Berechnung ............................................................................................................. 21 4.1 Berechnung der Schnittgrößen ......................................................................................................... 21 4.2 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit ............................................................................... 21 4.3 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit .............................................................. 23 4.4 Tragwerksbemessung für den Brandfall .......................................................................................... 23 5 Grundlagen der Konstruktion............................................................................................................ 33 5.1 Allgemeines ......................................................................................................................................... 33 5.2 Dauerhaftigkeit und Betondeckung .................................................................................................. 33 5.3 Allgemeine Bewehrungsregeln ......................................................................................................... 34 5.4 Konstruktionsregeln ........................................................................................................................... 38 6 Biegebeanspruchte Bauteile ............................................................................................................. 41 6.1 Durchlaufbalken .................................................................................................................................. 41 6.2 Vollplatte – einachsig gespannt ........................................................................................................ 61 6.3 Vollplatte – zweiachsig gespannt...................................................................................................... 80 6.4 Flachdecke .......................................................................................................................................... 98 7 Torsionsbeanspruchte Bauteile ...................................................................................................... 139 7.1 Aufgabenstellung.............................................................................................................................. 139 7.2 Bestimmung der Schnittkräfte ........................................................................................................ 139 7.3 Bemessung des Trägers .................................................................................................................. 141 7.4 Konstruktion der Bewehrung .......................................................................................................... 143 7.5 Nachweis des Brandschutzes für eine Feuerwiderstandsklasse R 120 ..................................... 144 8 Stahlbetondruckglieder .................................................................................................................... 147 8.1 Allgemeines ....................................................................................................................................... 147 8.2 Hochbau – Innenstütze .................................................................................................................... 149 8.3 Hochbau – Randstütze ..................................................................................................................... 162 9 Rahmen .............................................................................................................................................. 179 9.1 Allgemeines ....................................................................................................................................... 179 9.2 Ausgangswerte ................................................................................................................................. 179 9.3 Einwirkungen, Lastaufstellung........................................................................................................ 180 9.4 Schnittgrößenermittlung .................................................................................................................. 185 9.5 Nachweise der Stützen S011 und S111 im Grenzzustand der Tragfähigkeit .................................. 190 9.6 Bewehrungsführung, bauliche Durchbildung der Stützen S011 und S111 .................................... 204 10 Tragwerke aus unbewehrtem Beton ............................................................................................... 209 10.1 Unbewehrte Betonwand ................................................................................................................... 209 10.2 Streifenfundament ............................................................................................................................ 210 11 Scheibenförmige Bauteile/Stabwerksmodelle ............................................................................... 213

3

Inhalt

11.1 Konsole .............................................................................................................................................. 213 11.2 Ausgeklinktes Auflager eines Fertigteilträgers ............................................................................. 220 12 Deckenverstärkungen mit Aufbeton – Schubfugen ...................................................................... 233 12.1 Einführung in das Bemessungskonzept nach ÖNORM EN 1992-1-1........................................... 233 12.2 Bemessungsbeispiel: Fugenbemessung im Zuge der Verstärkung einer Zweifeldplatte ......... 238 13 Winkelstützwand ............................................................................................................................... 245 13.1 Allgemein ........................................................................................................................................... 245 13.2 Aufgabenstellung .............................................................................................................................. 245 13.3 Einwirkungen ..................................................................................................................................... 246 13.4 Ermittlung der Schnittkräfte im Tragwerk ...................................................................................... 250 13.5 Nachweise der Tragfähigkeit ........................................................................................................... 252 13.6 Nachweise in den geotechnischen Grenzzuständen (GEO) ......................................................... 252 13.7 Nachweise der Gebrauchstauglichkeit des Untergrundes ........................................................... 256 13.8 Nachweise in den konstruktiven Grenzzuständen (STR) ............................................................. 256 13.9 Betondeckung ................................................................................................................................... 257 13.10 Bemessungswerte der Baustoffe .................................................................................................... 257 13.11 Bemessung auf Biegung .................................................................................................................. 257 13.12 Nachweise der Gebrauchstauglichkeit des Tragwerkes ............................................................... 260 13.13 Bewehrung und konstruktive Durchbildung .................................................................................. 262 14 Spannbeton-Fertigteilträger mit sofortigem Verbund ................................................................... 267 14.1 Allgemeines ....................................................................................................................................... 267 14.2 Ausgangswerte ................................................................................................................................. 267 14.3 Querschnittsgrößen .......................................................................................................................... 273 14.4 Einwirkungen ..................................................................................................................................... 276 14.5 Schnittgrößenermittlung .................................................................................................................. 278 14.6 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit .................................................................. 283 14.7 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit .................................................. 289 14.8 Bauliche Durchbildung ..................................................................................................................... 299 14.9 Bewehrungsskizzen .......................................................................................................................... 302 15 Fundierungen .................................................................................................................................... 305 15.1 Köcherfundament mit glatter Oberfläche ....................................................................................... 305 15.2 Köcherfundament mit rauer Oberfläche ......................................................................................... 319 Literaturhinweise ........................................................................................................................................... 327

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Vorwort

Vorwort zur zweiten Auflage Die vorliegenden Praxisbeispiele wurden zusammengestellt, um die Anwendung des Eurocode 2 in der Praxis zu erleichtern. Aufgrund des großen Interesses an diesem Werk wurde nunmehr eine Neuauflage notwendig. Dabei wurden die Praxisbeispiele entsprechend überarbeitet, wobei vor allem die am 1. Dezember 2011 veröffentlichte Neufassung des Nationalen Anhanges ÖNORM B 1992-1-1 berücksichtigt ist. Bei dieser Überarbeitung wurden auch geringfügige Änderungen bei der Auswahl der Beispiele vorgenommen. Die erwähnte Neufassung des Nationalen Anhanges berücksichtigt die Erfahrungen aus fast drei Jahren Anwendung des EUROCODE 2 und betrifft vor allem zusätzliche Ergänzungen und Erläuterungen von Konstruktionsregeln bezüglich häufig vorkommender Bauteile sowie einige Änderungen bezüglich der Nachweise der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit. Die im Jahre 2010 erfolgte Zurückziehung der ÖNORM B 3800-4:2000, Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, Einreihung in die Brandwiderstandsklassen, und ihr Ersatz durch die Bestimmungen des Eurocodes verursachte wesentliche Änderungen in der Beurteilung des Brandverhaltens von Bauteilen und Bauwerken. Im Rahmen der Praxisbeispiele ist daher auch die Tragwerksbemessung für den Brandfall gemäß ÖNORM EN 1992-1-2 und dem zugehörigen Nationalen Anhang ÖNORM B 1992-1-2 aufgenommen worden, um die gegenüber der zurückgezogenen ÖNORM B 3800-4 geänderte Bemessungsphilosophie im Brandfall näher zu behandeln. Die nach Eurocode durchzuführende Tragwerksbemessung im Brandfall wird durch eine allgemeine Beschreibung näher erläutert und die praktische Anwendung wesentlicher Bestimmungen der Bemessung für den Brandfall im Rahmen der Beispiele für die Bemessung und Konstruktion von Trägern, Platten, Stützen und Wänden aus Beton bzw. Stahlbeton gezeigt. Selbstverständlich enthalten auch die Erweiterungen der Beispiele durch die Bemessung im Brandfall im Interesse der Klarheit und aus Demonstrationsgründen ausführliche Beschreibungen der Rechenschritte. Der Umfang der Beispiele ist daher oft größer als es der in der täglichen Konstruktionspraxis tatsächlich erforderlichen Rechenarbeit entspricht. Das vorliegende Buch soll dazu beitragen, die wesentlichen Bestimmungen des Eurocode 2 zu zeigen und die Anwendung dieser für die Praxis wichtigen Norm zu erleichtern. Den am Schluss dieses Buches genannten Autoren der Beispiele ist besonders für ihre Mühe bei der Erarbeitung der Beispiele zu danken. Austrian Standards plus Publishing, hier besonders Mag. Gertraud Reznicek ist großer Dank für die effiziente Betreuung dieser Neuauflage der Publikation auszusprechen.

Wien, Mai 2012

Hofrat Dipl.-Ing. Dr. Walter Potucek

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Vorwort

Vorwort zur ersten Auflage Die für die tägliche Konstruktionspraxis im Stahlbeton-, Spannbeton- oder Betonbau nötigen Eurocodes sind nun bereits seit längerer Zeit veröffentlicht. Dies betrifft einerseits die Normen der Reihe ÖNORM EN 1991 (Eurocode 1), in denen die anzunehmenden Einwirkungen festgelegt sind und andererseits die ÖNORM EN 1992-1-1 (gültig seit 1. 11. 2005) mit dem zugehörigen Nationalen Anhang ÖNORM B 1992-1-1, der seit 1. 2. 2007 veröffentlicht ist. Seit ihrer Veröffentlichung gelten diese Normen gleichzeitig zur ÖNORM B 4700 und können wahlweise zur ÖNORM B 4700 für die Berechnung von Stahlbeton-, Spannbeton- oder Betonbauten (Massivbauten) angewendet werden, natürlich ohne unzulässiger Vermischung von Vorschriften der beiden Normenpakete. Diese Übergangsfrist endet mit 31.12.2008 mit der Zurückziehung der ÖNORM B 4700: Ab diesem Zeitpunkt ist ausschließlich der Eurocode für die Berechnung und Konstruktion von Massivbauten anzuwenden. Die Normen der Reihe B 4700 wurden als EUROCODE-nahe Normen entwickelt, um den schon seit längerem absehbaren Übergang auf den EUROCODE zeitgerecht vorzubereiten und zu erleichtern. Tatsächlich unterscheiden sich die Bestimmungen des EUROCODE in den wesentlichen Belangen des Sicherheitskonzeptes und der Grundprinzipien der Konstruktion und Berechnung nicht von denen der bisher gültigen ÖNORMEN. Wie bei jeder Umstellung gibt es aber im Detail verschiedene Änderungen, die sich im Zuge der Bearbeitung der neuen Normen als notwendig erwiesen haben. Darüber hinaus folgen die Eurocodes aber einer anderen Normungsphilosophie und auch einem anderen Aufbau als die bisherigen Normen. Während früher in den Normen nur die für die allgemeine Konstruktionspraxis notwendigen Vorschriften geregelt wurden und Sonderkonstruktionen den mit dem entsprechenden Fachwissen ausgestatteten Experten vorbehalten waren, enthalten die Eurocodes auch allgemeine, in der Regel als Prinzipien gekennzeichnete Regeln, die auch für Sonderkonstruktionen gelten und eine objektive Definition von Anforderungen an die Bauwerke darstellen. Dadurch wird den heute gegebenen Verhältnissen Rechnung getragen und möglichen Streitfällen vorgebeugt. Naturgemäß werden die Normen dadurch umfangreicher als bisher, wobei viele der Vorschriften in der täglichen Konstruktionspraxis nur selten benötigt werden und vor allem in Sonderfällen gelten. Weiters unterscheidet sich der Aufbau der Eurocodes insoferne von den bisherigen Normen, als die Eurocodes themenbezogener aufgebaut sind, während die bisherigen Normen weitgehend bauteilbezogen aufgebaut waren. Beispielsweise bestanden verschiedene Normen für Stahlbetonbauten und für Spannbetonbauten, während die ÖNORM EN 1992-1-1 beide Bauweisen regelt, was sich zwangsläufig auch im Umfang der ÖNORM EN 1992-1-1 niederschlägt. Zur Erleichterung der Umstellung auf die EUROCODES sollen die nachstehenden Konstruktionsbeispiele die wesentlichen Bestimmungen des Eurocodes anschaulich erläutern. Die Beispiele enthalten ausführliche Beschreibungen der Rechenschritte und nützen vielfach die normgemäß gegebenen Möglichkeiten von Materialeinsparungen durch genaue Berechnungen bzw. zusätzliche Nachweise aus, wie sie in der Praxis oft nur bei erhöhtem Zwang zu Einsparungen in Anspruch genommen werden. Der Umfang der Beispiele ist daher im Interesse der Klarheit und aus Demonstrationsgründen oft größer, als es der in der täglichen Konstruktionspraxis tatsächlich erforderlichen Rechenarbeit entspricht. Bei der Auswahl der Beispiele wurde danach getrachtet, einen möglichst großen Bereich der täglichen Konstruktionsarbeit zu erfassen. Neben den am Schluss dieses Buches genannten Autoren der Beispiele, ist besonders dem für den Fachbereich zuständigen Komitee-Manager, Herrn Dipl.-Ing. Dr. J. Fornather und seiner Assistentin, Frau A. Gapp für die mühevolle Arbeit der Vorbereitung der Drucklegung sowie Frau Mag. G. Reznicek für die effiziente Betreuung der Publikation zu danken.

Wien, September 2008

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Hofrat Dipl.-Ing. Dr. Walter Potucek

System der Eurocodes

1 1.1

System der Eurocodes Allgemeines

Die ÖNORM EN 1992-1-1 ist ein Teil der Eurocodes – das sind Normen, die die Planung und Errichtung von Bauwerken betreffen. Ihre Ausarbeitung wurde 1975 auf der Grundlage eines Beschlusses der Kommission der Europäischen Gemeinschaften begonnen, um die Bauleistungen harmonisieren und Handelshemmnisse abbauen zu können. 1989 wurde die Ausarbeitung der Eurocodes an CEN (Europäisches Normungsinstitut) übertragen. Die Eurocodes haben daher den Status europäischer Normen (EN). Die in den Eurocodes zur nationalen Regelung freigegebenen Werte und Verfahren können in einem nationalen Anhang geregelt werden, der nur in jenem Land gilt, in dem er veröffentlicht wurde. Der Begriff Eurocode wird einerseits für die gesamte Normenreihe, andererseits aber auch für einzelne Normen einer Reihe verwendet.

1.2

Status und Gültigkeitsbereich der Eurocodes

Die Erstellung und Anwendung der Eurocodes erfolgt auf der Grundlage von Richtlinien der EU, die auch für Mitgliedsländer der EFTA gelten. Die Eurocodes gelten daher in den Mitgliedsländern der EU und der EFTA. Selbstverständlich müssen die Bauprodukte, die für die Erstellung der Bauwerke verwendet werden, die in den Eurocodes definierten Anforderungen erfüllen. Die Eurocodes gelten daher auch als Rahmenbedingung für die Erstellung harmonisierter technischer Spezifikationen für Bauprodukte (ENs und ETAs) und sind hinsichtlich der technischen Gesichtspunkte bei der Erarbeitung der Produktnormen zu beachten.

1.3

ÖNORM EN 1992

Für die Berechnung und Ausführung von Beton-, Stahlbeton- und Spannbetontragwerken sind die Normen der Reihe EN 1992, die auch als Eurocode 2 bezeichnet werden, anzuwenden. Sie wurden in Österreich als Normen der Reihe ÖNORM EN 1992 veröffentlicht. Diese Reihe enthält folgende Teile: ÖNORM EN 1992-1-1, Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau ÖNORM EN 1992-1-2, Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall ÖNORM EN 1992-2, Betonbrücken, Bemessung und Regeln für die konstruktive Durchbildung ÖNORM EN 1992-3, Stütz- und Behälterbauwerke Die allgemeinen Grundlagen der Berechnung und Ausführung von Tragwerken sind in EN 1992-1-1 festgelegt, die vom CEN im Dezember 2004 und in Österreich als ÖNORM EN 1992-1-1 mit 1. November 2005 veröffentlicht wurde. Sie ist, wie im Deckblatt zu ÖNORM EN 1992-1-1 vermerkt ist, in Österreich gemeinsam mit dem Nationalen Anhang ÖNORM B 1992-1-1 anzuwenden. Ebenso gelten auch die anderen Teile der Reihe ÖNORM EN 1992 nur gemeinsam mit den zugehörigen Nationalen Anhängen. Nach Ablauf der Übergangsfrist, während der sowohl der Eurocode, als auch die Normen der Reihe B 4700 galten und die in Österreich mit 30. Juni 2009 endete, wurden die Normen der Reihe B 4700, die dem Eurocode entgegenstehen, zurückgezogen. Seit diesem Zeitpunkt gilt in Österreich für die Konstruktion und Bemessung von Bauwerken aus Beton, Stahlbeton oder Spannbeton nur mehr der Eurocode 2. Seit der oben genannten erstmaligen Veröffentlichung der ÖNORM EN 1992-1-1 wurden vom CEN diverse Berichtigungen veröffentlicht, die in Österreich – als Berichtigung gekennzeichnet – in die ÖNORM EN 1992-1-1 eingearbeitet wurden. Die so geänderte bzw. ergänzte Norm wurde als konsolidierte nationale Neuausgabe der ÖNORM EN 1992-1-1 veröffentlicht. Die aktuelle konsolidierte Fassung wurde am 1. Dezember 2011 veröffentlicht.

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System der Eurocodes

Auf der Grundlage der Erfahrungen, die mit der Anwendung des Eurocode 2 gewonnen wurden, wurde auch eine Überarbeitung des Nationalen Anhangs vorgenommen, bei der neben Änderungen zum Durchstanzen und bei der Begrenzung der Rissbreiten vor allem zur Erleichterung der Anwendung zusätzliche nationale Ergänzungen und Erläuterungen aufgenommen wurden. Diese Neuausgabe des nationalen Anhanges ÖNORM B 1992-1-1 wurde ebenfalls am 1. Dezember 2011 veröffentlicht.

1.4

ÖNORMEN in Verbindung mit dem Eurocode 2

Normen der Reihe B 4700, die dem Eurocode nicht entgegenstehen und daher entweder nicht mit Ablauf der Übergangsfrist zurückgezogen oder neu erstellt bzw. überarbeitet wurden, sind –

ÖNORM B 4704, Ausführung von Tragwerken aus Beton, Nationale Anwendung der ÖNORM EN 13670

–

ÖNORM B 4706, Instandsetzung, Umbau und Verstärkung von Betonbauten, Allgemeine Regeln und nationale Umsetzung der ÖNORM EN 1504

–

ÖNORM B 4707, Bewehrungsstahl, Anforderungen, Klassifizierung und Konformitätsnachweis

–

ÖNORM B 4710-1, Festlegung, Herstellung, Verwendung und Konformitätsnachweis, Regeln zur Umsetzung der ÖNORM EN 206 für Normal- und Schwerbeton

–

ÖNORM B 4758 Spannstähle – Anforderungen, Klassifizierung und Konformitätsnachweis

–

ÖNORM B 4759, Spannbeton – Spannsysteme

Die ÖNORMEN B 4704, B 4706 und B 4710-1 stellen, wie im jeweiligen Titel angeführt, die nationale Umsetzung der zugehörigen Europäischen Normen dar. Die ÖNORM B 4707 stellt eine Überarbeitung der ÖNORM B 4200-7 und der ÖNORM B 3360 dar. Sie wurde so verfasst, dass sie dem Stand der Technik entspricht und im Einklang mit den Europäischen Prüfvorschriften und Prüfbedingungen der ÖNORMEN EN ISO 15630-1 und -2 sowie der ÖNORM EN 1992-1-1 steht. Die ÖNORM B 4758 ersetzt die Ausgabe ÖNORM B 4258:1977, die technisch überarbeitet und an die Vorgaben der Europäischen Prüfvorschriften und Prüfbedingungen der ÖNORM EN ISO 15630-3 und der ÖNORM EN 1992-1-1 angepasst wurde. Die ÖNORM B 4759 legt die Anforderungen an Spannverfahren fest, die in ÖNORM EN 1992-1-1 nicht geregelt sind. Sie ist auf die entsprechenden Europäischen Normen und damit auch auf die ÖNORM EN 1992-1-1 abgestimmt. Die bei Spannverfahren mit nachträglichem Verbund anzuwendenden Prüfverfahren sind in der ETAG 013 (European Technical Approuval Guideline) festgelegt.

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Baustoffe

2 2.1

Baustoffe Beton

In ÖNORM EN 1992-1-1 werden die rechnerischen Kennwerte des Betons angegeben. Dabei werden auch Betone mit Würfelfestigkeiten über 60 N/mm² (hochfeste Betone) geregelt. Die Festigkeitsklasse des Betons wird durch zwei Werte definiert, von denen der erste die Zylinderdruckfestigkeit und der zweite die Würfeldruckfestigkeit angibt (z. B. C 25/30). In Österreich wird die Festigkeit des Betons in der Regel an Würfeln geprüft, während für die Berechnung und Bemessung der Bauteile die Zylinderdruckfestigkeit maßgebend ist. Eine nach ÖNORM EN 1992-1-1 mögliche Abminderung der Zylinderdruckfestigkeit zur Berücksichtigung von Langzeitwirkungen, wie sie nach ÖNORM B 4700 bei der Bestimmung der für die Berechnung der Bauteile zu verwendenden Dauerstandfestigkeit aus der Würfeldruckfestigkeit enthalten war, ist gemäß ÖNORM B 1992-1-1 nicht vorgesehen, da einerseits die Abnahme der Festigkeit zufolge einer über lange Zeit anhaltenden Belastung durch die Nacherhärtung des Betons kompensiert wird, und andererseits die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Belastungsintensität, die zu einer derartigen Abnahme der Festigkeit führt, eine nur sehr geringe Auftretenswahrscheinlichkeit aufweist. Die für die Berechnung der Bauwerke zu verwendende Druckfestigkeit des Betons ist daher bei gleicher Würfeldruckfestigkeit geringfügig höher als nach ÖNORM B 4700. Die Form der Arbeitslinie des Betons ist für Würfeldruckfestigkeiten bis 60 N/mm² bis zu einer Stauchung von 2 ‰ eine quadratische Parabel, an die eine Gerade bis zur Bruchstauchung von 3,5 ‰ anschließt. Für Betone mit höheren Festigkeiten werden die Arbeitslinien spröder, d. h. die Parabel wird gestreckter und reicht weiter als bis 2 ‰ und die Bruchstauchung wird kleiner als 3,5 ‰. Die entsprechenden Parameter sind in ÖNORM EN 1992-1-1 tabellarisch für die einzelnen Festigkeitsklassen angegeben und ergeben die in Bild 1 dargestellten Arbeitslinien. Da eine einheitliche Form der Arbeitslinien nur bis zu einer Würfeldruckfestigkeit von 60 N/mm² gegeben ist, können einheitliche, von der Festigkeitsklasse unabhängige Bemessungsbehelfe, nur für Betone bis zu einer Würfeldruckfestigkeit von 60 N/mm² (Festigkeitsklasse C 50/60) erstellt werden. Die mittlere Zylinderdruckfestigkeit fctm des Betons, die mittlere zentrische Betonzugfestigkeit fctm, die 5 %Fraktile fctk, 0,05 = 0,7 fctm, die 95 %-Fraktile fctk, 0,95 = 1,3 fctm und der mittlere Elastizitätsmodul Ecm, die vor allem für Nachweise der Gebrauchstauglichkeit benötigt werden, sind in ÖNORM EN 1992-1-1 für die einzelnen Festigkeitsklassen tabellarisch aber auch analytisch in Abhängigkeit von der Zylinderdruckfestigkeit fck angegeben. Ecm wird als Sekantenmodul zwischen den Betondruckspannungen c = 0 und 0,4 fcm bestimmt. 100 90

C90/105

c in N/mm²  c in N/mm²

80

C80/95

70

C70/85

60

C60/75 C55/67

50

C50/60

40

C40/50

30

C30/37 C25/30

20 C16/20 10 0

0

0,5

1

1,5 c in ‰

2

2,5

3

3,5

Bild 1 ― Arbeitslinien des Betons für verschiedene Festigkeitsklassen

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Baustoffe

Darüber hinaus enthält ÖNORM EN 1992-1-1 noch weitere Angaben, die vor allem für Sonderfälle benötigt werden. Dazu zählen z .B. die Angabe einer Beziehung für die Bestimmung der Druckfestigkeit für Betonalter über 28 Tagen nach Betonierungsende, die Angabe der Druckfestigkeit bei mehraxialen Spannungszuständen sowie Angaben über das bei nicht-linearen Berechnungen zu verwendende Werkstoffverhalten des Betons. Bei der Berechnung des Schwindens werden auch Angaben über das autogene Schwinden gegeben, das vor allem bei hochfesten Betonen von Einfluss ist. Die Herstellung, Verwendung und Konformitätsprüfung des Betons werden in ÖNORM EN 206-1 geregelt. Die nationale Umsetzung dieser Norm für Normalbeton und Schwerbeton ist die ÖNORM 4710-1. Da die europäische Norm EN 206-1 keine harmonisierte Norm ist, kann sie nicht als Grundlage für eine CE-Kennzeichnung dienen. Die Qualitätssicherung für Beton erfolgt daher auf der Basis der ÖNORM B 4710-1.

2.2

Betonstahl

Die Anforderungen an den bei Bauteilen aus Stahlbeton zu verwendenden Bewehrungsstahl sind in Anhang C zu ÖNORM EN 1992-1-1 geregelt. Dabei ist auch die Duktilität des Stahles zu beachten, nach der die Klassen A, B und C unterschieden werden (siehe Tabelle 1). Die Duktilität wird durch die charakteristische Dehnung uk bei Höchstlast und durch den Mindestwert des Verhältnisses der Zugfestigkeit ft zur Streckgrenze fy definiert. Der in Tabelle 1 enthaltene obere Grenzwert der Streckgrenze von 600 N/mm² entspricht auch den bisher in Österreich genormten Stählen und ist vor allem im Interesse der Gebrauchstauglichkeit einzuhalten. Ein Mindestmaß an Duktilität von Bewehrungsstählen ist im Zusammenhang mit dem Sicherheitskonzept erforderlich und vermeidet vor allem Sprödbrüche. Stähle mit höherer Duktilität als es der Klasse A entspricht sind einerseits bei erhöhter Ausnützung von Möglichkeiten der Umlagerung von Schnittkräften bei statisch unbestimmten System zur Gewährleistung der erhöhten Rotation und andererseits bei erhöhten seismischen Beanspruchungen erforderlich, um das in diesen Fällen erforderliche dissipative Verhalten von Bauwerken zu erreichen. Stähle der Klasse C sind vor allem für besonders stark erdbebengefährdete Gebiete gedacht und werden in Österreich derzeit nicht erzeugt. Tabelle 1 ― Eigenschaften von Betonstahl nach ÖNORM EN 1992-1-1 Produktart Klasse

Stäbe und Betonstabstahl vom Ring A

B

Charakteristische Streckgrenze fyk in N/mmm²

C

Quantilwert in %

Stahlmatten A

B

C

400 bis 600

– 5,0

Mindestwert von k = (ft/fy)k

≥ 1,05

≥ 1,08

≥ 1,15 < 1,35

≥ 1,05

≥ 1,08

≥ 1,15 < 1,35

10,0

Charakteristische Dehnung bei Höchstlast uk in Prozent

≥ 2,5

≥ 5,0

≥ 7,5

≥ 2,5

≥ 5,0

≥ 7,5

10,0

Betonstähle, die die Anforderungen nach ÖNORM EN 1992-1-1 erfüllen, sind in ÖNORM EN 10080 geregelt. Diese Norm ist allerdings keine harmonisierte Norm, sodass sie nicht als Grundlage für die Führung eines CEKennzeichens verwendet werden kann. Es wurde daher die ÖNORM B 4707 erarbeitet, die in Übereinstimmung mit den Regelungen der ÖNORM EN 1992-1-1 die in Österreich für Bewehrungsstahl geltenden Anforderungen, die Klassifizierung und den Konformitätsnachweis festlegt. Bewehrungsstähle, die diese Anforderungen erfüllen, werden mit dem ÜA-Zeichen gekennzeichnet. Die ÖNORM B 4707 ersetzt die ÖNORM B 4200-7 (Massivbau, Stahleinlagen) und die ONR 24200-7, in der zusätzlich zur ÖNORM B 4200-7 die Duktilität der Bewehrungsstähle definiert wurde.

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Baustoffe

 k · fk fyk fyd = fyk/s

k · fyk/s

Linie „2“ Linie „1“

k  ( f t / f y )k

 ud

uk

Bild 2 ― Rechnerische Arbeitslinie des Betonstahls für die Bemessung gemäß ÖNORM EN 1992-1-1 Für die Querschnittsbemessung sind nach ÖNORM EN 1992-1-1 die vereinfachten Arbeitslinien (SpannungsDehnungs-Linien) gemäß Bild 2 zu verwenden. Dabei darf entweder die Linie „1“ verwendet werden, die einer konstanten Fließspannung fyd mit unbegrenzter Dehnung entspricht, wie sie auch bisher nach ÖNORM B 4700 zu verwenden war, oder ist die Linie „2“ anzunehmen, bei der eine Zunahme der Spannung des Stahls bei begrenzter Bruchdehnung angenommen werden darf. Die Größe der anzunehmenden Bruchdehnung uk ergibt sich aus der Duktilitätsklasse des verwendeten Betonstahls. Für den Bemessungswert der Bruchdehnung gilt ud = 0,9uk. In der ÖNORM B 4707 wird auch die Bezeichnung der Betonstähle neu geregelt. Die Beschreibung der Betonsorte besteht nunmehr aus dem Buchstaben B für Betonstahl, der Angabe der charakteristischen Streckgrenze in N/mm² und wenn erforderlich, der Angabe der Klasse A oder B. Eine mögliche Bezeichnung für einen Betonstahl wäre daher B 550 A, das ist ein Stahl der Klasse A mit fyk = 550 N/mm².

2.3

Spannglieder

Spannglieder bestehen aus –

Spannstahl

–

Verankerungen und Kopplungen

–

Hüllrohr mit Korrosionsschutz (ausgenommen bei Spannsystemen mit sofortigem Verbund).

In ÖNORM EN 1992-1-1 sind jene Anforderungen an die Spannglieder definiert, die den Berechnungsregeln nach ÖNORM EN 1992-1-1 zugrunde liegen. Diese Anforderungen dürfen als erfüllt angesehen werden, wenn Produktion, Prüfung und Konformitätsbescheinigung der Spannstähle gemäß ÖNORM EN 10138 oder einer entsprechenden Europäischen Technischen Zulassung ausgeführt sind. In Österreich gilt für Spannstähle die ÖNORM B 4758:2011, Spannstähle – Anforderungen, Klassifizierung und Konformitätsnachweis, die an die Vorgaben der Europäischen Prüfvorschriften und Prüfbedingungen der ÖNORM EN ISO 15630-3 und der ÖNORM EN 1992-1-1 angepasst ist. Die Arbeitslinie für Spannstähle ist nach ÖNORM EN 1992-1-1 durch die charakteristischen Werte –

Zugfestigkeit fpk

–

0,1%-Dehngrenze fp0,1k

–

Dehnung bei Erreichen der Höchstlast uk

gekennzeichnet, siehe Bild 3.

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Baustoffe

fpk



fpo,1k

 0,1%

uk

Bild 3 ― Arbeitslinie für typischen Spannstahl nach ÖNORM EN 1992-1-1

Spannstähle (Drähte, Stäbe, Litzen) werden gemäß ÖNORM EN 1992-1-1 eingeteilt nach –

Festigkeit (fp0,1k, Verhältnis fpk/fp0,1k und uk)

–

Klasse zur Angabe des Relaxationsverhaltens

–

Maße

–

Oberflächeneigenschaften.

Vom Hersteller sind Arbeitslinien (Spannungs-Dehnungs-Linien) auf der Grundlage der Herstellungsdaten aufzustellen und dem Lieferschein als Anlage beizufügen. 

fpk fpk/s

fpo,1k fpd = fpo,1k/s

Linie „2“ Linie „1“

 ud

uk

Bild 4 ― Rechnerische Arbeitslinien des Spannstahles für die Querschnittsbemessung Für die Querschnittsbemessung dürfen vereinfachte Arbeitslinien verwendet werden, wobei gemäß Bild 4 entweder die Linie „1“ mit konstanter Fließspannung und unbegrenzter Dehnung oder die Linie „2“ mit ansteigender Spannung, aber begrenzter Bruchdehnung verwendet werden darf. Der Bemessungswert fpd der Spannung des Spannstahls ergibt sich aus der 0,1 %-Dehngrenze (Streckgrenze) und dem Teilsicherheitsbeiwert s des Spannstahls, der in der Grundkombination mit s = 1,15 anzunehmen ist, zu

f pd 

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f p0,1k

s

Baustoffe

Gemäß ÖNORM B 4758:2011 werden Spannstähle in folgenden Formen geliefert: – Draht in Ringen, – Draht in Bunden, – Siebendraht-Litze in Ringen, – Stab in Bunden.

Drähte sind Erzeugnisse, die durch Kaltumformen hergestellt werden und einer abschließenden thermomechanischen Behandlung unterzogen werden. Diese Behandlung kann bei Nenndurchmessern unter 4 mm auch entfallen. Die Oberfläche von Drähten kann glatt oder profiliert sein. Die Siebendraht-Litze besteht aus sieben Drähten (ein Kerndraht und sechs Außendrähte derselben Schlagrichtung und -länge). Stäbe sind Erzeugnisse, die durch Warmwalzen mit oder ohne abschließender thermomechanischer Behandlung hergestellt werden. Sie dürfen glatt sein oder Rippen bzw. Gewinde aufweisen. Die Bezeichnung der Spannstähle besteht im Allgemeinen aus 1) ÖNORM B 4758; 2) Buchstabe Y für Spannstahl; 3) Nennzugfestigkeit in MPa; 4) Buchstaben: C für kaltgezogenen Draht; S7 für Siebendraht–Litze; S7G für kompaktierte Siebendraht–Litze; H für warmgewalzten Stab; 5) Nenndurchmesser des Erzeugnisses, in mm; 6) Gegebenenfalls weitere Angaben zu Profil, Relaxationsklasse, Ermüdungsklasse, Spannungsriss-Korrosionsklasse Die Spannglieder müssen den entsprechenden Europäischen Technischen Zulassungen (ETA – European Technical Approval) entsprechen. Derartige Zulassungen werden vor allem auf der Grundlage von ETAG’s (Guideline for European Technical Approval) erstellt. Für die Zulassung der Spannsysteme mit nachträglichem Verbund gilt die ETAG 013, dies ist die Richtlinie für die Erteilung europäischer technischer Zulassungen von Spannsystemen für das Vorspannen von Tragwerken. In ÖNORM B 4759 ist festgelegt, dass nur Spannsysteme verwendet werden dürfen, die auf der Basis der ETAG 013 zugelassen sind. Dabei gelten die Prüfvorschriften der ÖNORM EN 13391 (Mechanische Prüfungen für Spannverfahren mit nachträglichem Verbund). Weiters enthält die ÖNORM B 4759 Festlegungen über allgemeine Anforderungen an die Teile von Spannsystemen und Festlegungen für Spannsysteme ohne Verbund sowie Vorschriften für Transport, Lagerung, Einbau und Spannen der Spannglieder und für das Auspressen der Spannkanäle. Dabei gelten die entsprechenden europäischen Normen, insbesondere ÖNORM EN 446, Einpressmörtel für Spannglieder, Einpressverfahren ÖNORM EN 523, Hüllrohre aus Bandstahl für Spannglieder, Begriffe, Anforderungen, Konformität.

13