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download 1 Struktur der DIN 1045-neu, Sicherheitskonzept ... nbsp; DIN 1045-neu: Sicherheitskonzept, Werkstoffe und Tragwerksidealisierung I-2 Sicherheitskonzept mit den Sicherheitsbeiwerten

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  • DIN 1045-neu: Sicherheitskonzept, Werkstoffe und Tragwerksidealisierung

    I-1

    1 Struktur der DIN 1045-neu, Sicherheitskonzept, Werkstoffe, Tragwerksidealisierung

    I. Danielewicz, J. Reymendt

    1.1 Einfhrung

    Nach Jahrzehnten der Entwicklung der neuen europische Normengeneration im Rahmen des Eurocodes hat der Deutsche Ausschuss fr Stahlbeton DAfStb im Jahr 1996 die berarbei-tung der deutschen Normen fr den Beton Stahlbeton und Spannbetonbau, die derzeit auf einem Kenntnisstand aus den 60er Jahren aufbauen, beschlossen. Die neue deutsche Normung sollte insbesondere auf den europischen Eurocode aufbauen und dessen bestehende Konzep-te mit nationalen Anpassungen bernehmen. Durch die Einfhrung der DIN 1045 Neu sollen die bestehenden europischen Normen als nationale Norm schneller umgesetzt werden.

    Fnf Jahre spter, im Juli 2001, wurde die neue DIN 1045-1 "Tragwerke aus Beton, Stahlbe-ton und Spannbeton" mit ihrem Teil 1: Bemessung und Konstruktion als neue Deutsche Norm fr den Beton Stahlbeton und Spannbetonbau eingefhrt und wird nun in den kom-menden Monaten bis zum Ablauf der bergangsfrist nennenswerte Umstellungen in der deut-schen Baubranche mit sich ziehen. Neben der Schulung von Ingenieurinnen und Ingenieuren werden auch Neuentwicklungen von Programmen zur Schnittgrenermittlung und Bemes-sung, berarbeitung bzw. Neubeantragung aller bestehenden bauaufsichtlichen Zulassungen sowie die praktische Umsetzung auf den Baustellen erforderlich.

    Sieht man auf die Entstehungsgeschichte der fr den Beton- und Stahlbetonbau wichtigsten Norm in der Vergangenheit zurck, so liegt deren Ursprung in den zwischen 1908 und 1916 verfassten ersten Bestimmungen des damaligen Deutschen Ausschusses fr Eisenbeton. Be-wehrungsstbe wurden 1923 in der DIN 488 Rundeisen fr Eisenbeton bercksichtigt und die DIN 1045 wurde erstmalig 1925 zum Thema Ausfhrung von Bauwerken aus Eisenbe-ton durch den Deutschen Ausschu fr Eisenbeton als Deutsche Industrie Norm verfasst. Die erste berarbeitung erfolgte bereits 1932, wobei hier die Fachleute und die ffentlichkeit erstmalig die Mglichkeit hatten, konstruktive Kritik zu ben. Dies schlug sich in damals be-reits 1500 Vorschlgen zu nderungen nieder, die durch den Deutschen Ausschu fr Eisen-beton geprft und soweit sinnvoll in der Norm eingearbeitet wurden. Bei der nach einer weiteren nderung 1937 folgenden Novellierung wurden 1943 die Gteklassen fr den Beton und die uns allen bekannte 28-Tage Wrfeldruckfestigkeit W28 eingefhrt. Die Klassifizie-rung des Betons wurde in die vier Gteklassen B 120, B 160, B 225 und B 300 eingeteilt. Im Jahr 1953 wurde erstmalig die DIN 4227 Spannbeton als Bemessungsgrundlage eingefhrt und war weltweit das erste Standardwerk in diesem damals noch jungen Forschungsgebiet. Weitere berarbeitungen und Novellierungen der DIN 1045 fanden in den Jahren 1959, 1972 und 1978 (Umstellung von Kilopond auf Newton) statt. Die letzte zum heutigen Zeitpunkt noch gltige Fassung der alten DIN 1045 wurde zeitgleich mit der DIN 4227 im Juli 1988 unter den Titeln Beton und Stahlbeton, Bemessung und Ausfhrung sowie Spannbeton verfasst und eingefhrt. Seit der Fassung von 1972 besteht das fr uns alle gelufige globale

    Prof. Dr.-Ing. I. Danielewicz, Hochschule Magdeburg-Stendal, Fachbereich Bauwesen Prof.-Dr.-Ing. Jrg Reymendt, Fachhochschule Frankfurt am Main, Fachbereich 1, Studiengang Bauingenieurwesen

  • DIN 1045-neu: Sicherheitskonzept, Werkstoffe und Tragwerksidealisierung

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    Sicherheitskonzept mit den Sicherheitsbeiwerten = 1,75 bei Versagen des Querschnitts mit Vorankndigung bzw. gleitend zunehmend auf = 2,1 bei Versagen ohne Vorankndigung. Mit diesen Sicherheitskonzepten bewegen wir uns zum heutigen Zeitpunkt mittlerweile in einer Auenseiterrolle in Europa und die Novellierung der Norm mit den bereits berall ver-breiteten Teilsicherheiten und Kombinationsbeiwerten wurde dringend ntig.

    Im Juli 2001 erfolge nun die offizielle Einfhrung der Normenreihe

    DIN 1045-1, Ausgabe: 2001-07 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 1: Bemessung und Konstruktion,

    DIN 1045-2, Ausgabe: 2001-07 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 2: Beton; Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt,

    DIN 1045-3, Ausgabe: 2001-07 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 3: Bauausfhrung,

    DIN 1045-4, Ausgabe: 2001-07 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 4: Ergnzende Regeln fr die Herstellung und die Konformitt von Fertigteilen

    und die alten Fassungen der Normen DIN 1045-88, DIN 4227 (Teile 1, 2, 3, 4, 6) fr Spann-beton sowie DIN 4219 (Teil 2) fr Leichtbeton werden in einer bergangszeit bis vermutlich Ende 2004 abgelst. Gleichzeitig stellt die DIN 1045-1 den deutschen Standpunkt zum Euro-code 2, Teil 1 dar. Nach der endgltigen Einfhrung des Eurocode 2 wird die DIN 1045-1 praktisch das nationale Anwendungsdokument darstellen, so dass mit weiteren knftigen Um-stellungen nicht mehr zu rechnen ist.

    1.2 Inhalte der DIN 1045-neu

    Die neue Normenreihe beinhaltet erstmalig unter dem Titel DIN 1045 eine Vielzahl frherer Normen fr den Stahlbeton- und Spannbetonbau und deckt folgende Themenbereiche ab:

    Bauteile aus Beton- und Stahlbeton

    Bauteile aus Leichtbeton mit geschlossenem Gefge

    Bauteile aus hochfestem Beton

    Bauteile mit beschrnkter und voller Vorspannung

    Bauteile mit teilweiser Vorspannung

    Bauteile mit Vorspannung ohne Verbund

    Fertigteile

    Stahlbeton und Spannbetonbrcken

    Betontechnologie

    Ausfhrung

    Fertigteile.

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    Somit werden erstmalig die Normen und Richtlinien fr Stahlbeton und Spannbeton sowie Normalbeton, Leichtbeton und Hochfester Beton in einer Norm zusammengefhrt und behan-delt.

    Neben der genderten Sicherheitstheorie mit Teilsicherheitsbeiwerten bestehen fr den An-wender der Normenreihe eine Vielzahl von Neuerungen bei der Schnittgrenermittlung und Bemessung, genderte Bezeichnungen und Indizes in den Formeln, sowie Neuerungen bei den Werkstoffkennlinien fr den Beton und Betonstahl. In der Einleitung der Norm werden zudem erstmalig ausfhrlich die Begriffe und Formelzeichen zur Anwendung der Norm beschrieben.

    Neben einer erwnschten Vereinfachung bei gleichzeitiger Verbesserung der Rechenmodelle in Bezug zur Realitt wurden viele Neuerungen und Rechenverfahren ergnzt, die den Einsatz moderner Computerprogramme und EDV-Systeme ermglichen.

    Besonders wird in der Norm auch der Unterschied zwischen den

    Nachweisen der Tragfhigkeit und

    Nachweisen der Gebrauchstauglichkeit

    hervorgehoben. Das Querkraftmodell und die Bemessung fr Querkraft und Durchstanzen wurden berarbeitet (vgl. Kapitel 4 und 5) sowie die Konstruktionsregeln und Werkstoffge-setzte an den aktuellen Entwicklungsstand der Baustoffe angepasst. Die Norm ermglicht insbesondere bei Normalkraftbeanspruchten Bauteilen eine zum Teil deutlich hhere Ausnut-zung des Werkstoffs. Der Nachweis gegen Ermdung wurde zudem aufgenommen sowie die Gebrauchstauglichkeitsnachweise wie z.B. das Nachweisverfahren fr die Rissbreitenbe-schrnkung und Mindestbewehrung aufgewertet bzw. ergnzt.

    1.3 Verfahren zur Schnittgrenermittlung

    Die DIN 1045-1 gibt dem Anwender die Mglichkeit unter folgenden Verfahren fr die Schnittgrenermittlung zu whlen:

    Linear- elastische Berechnung

    Die Schnittgren werden am linear elastischen Tragwerk unter Annahme Zustand I ermittelt. Zur Bercksichtigung des Zustands II darf die Systemsteifigkeit herabgesetzt werden.

    Linear- elastische Berechnung mit Umlagerung Auf der Grundlage des elastischen Berechnungsverfahrens drfen die Momente im Grenzzustand der Tragfhigkeit bei Bercksichtigung des Gesamtgleichgewichts um-gelagert werden. Die mgliche Umlagerung ist abhngig von der Rotationsfhigkeit des Querschnitts und von der Verformungskapazitt des Betonstahls.

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    Verfahren nach der Plastizittstheorie Erstmalig ist in einer deutschen DIN-Normenreihe fr Beton- und Stahlbeton auch das Verfahren der Plastizittstheorie anwendbar und ffnet dem Anwender eine Vielzahl von Nachweisverfahren auf denen z.B. auch die Stabwerkmodelle basieren. Bei der Plastizittstheorie werden Verformungen des Systems im elastischen Berech vollstn-dig vernachlssigt, so dass sich bei berschreiten der Fliegrenze des Betonstahls plas-tische Gelenke mit unbegrenzter Verformbarkeit bilden knnen.

    Nichtlineare Verfahren Fr die Nachweise der Grenzzustnde der Gebrauchstauglichkeit (z.B. Verformung) und Tragfhigkeit ist erstmals auch die Schnittgrenermittlung mit nichtlinearen Ver-fahren zulssig. Computerprogramme werden hierzu knftig eine einfache Verwen-dung und Umsetzung der nichtlinearen Schnittgrenermittlung ermglichen.

    Zur Bercksichtigung der Stabverformungen bei Belastung bei stabfrmigen Bauteilen unter Lngsdruck ist das bereits aus dem EC2, Teil 1 bekannte Modellsttzenverfahren zur einfa-chen Berechnung der Schnittgrennderungen infolge Theorie II. Ordnung verfgbar.

    Fr vorgespannte Bauteile beschreibt die DIN 1045-1 die Schnittgrenermittlung, Ermitt-lung der Vorspannkrfte und Spannkraftverluste Grenzzustnde der Tragfhigkeit und Ge-brauchstauglichkeit sowie die Verankerungsbereiche der Spannglieder.

    1.4 Sicherheitskonzept

    1.4.1 Grundlagen des Sicherheitskonzeptes

    Fr die Anwendung der DIN 1045-1 gilt das in DIN 1055-100 "Grundlagen der Trag-werksplanung" festgelegte Sicherheitskonzept. Danach ist das Tragwerk so zu dimensionie-ren, dass whrend der geplanten Nutzungsdauer seine Tragfhigkeit und geschuldeten Nut-zungseigenschaften mit der geforderten Sicherheit garantiert we