Inhalt
Prof. Dr.-Ing. Klaus Holschemacher
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Karl-Liebknecht-Str. 132
04277 Leipzig
M.Sc. Dipl.-Ing. Frank Lobisch
Ing.-Software Dlubal GmbH
Am Zellweg 2
93464 Tiefenbach
M.Sc. Dipl.-Ing. Torsten Müller
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Karl-Liebknecht-Str. 132
04277 Leipzig
Titelbild: HafenCity Hamburg, Am Sandtorkai Haus 8
Foto: © Petra Steiner, Berlin
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© 2012 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany
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Umschlaggestaltung: Sonja Frank, Berlin
Herstellung: pp030 – Produktionsbüro Heike Praetor, Berlin
Druck und Bindung: betz-druck GmbH, Darmstadt
Print ISBN: 978-3-433-02971-8
ePDF ISBN: 978-3-433-60211-9
ePub ISBN: 978-3-433-60212-6
mobi ISBN: 978-3-433-60213-3
oBook ISBN: 978-3-433-60210-2
Vorwort
Die Verwendung von Bemessungshilfsmitteln in Form von Tabellen und Diagrammen hat im Stahlbetonbau eine lange Tradition. Insbesondere bei der Ermittlung der erforderlichen Längsbewehrung in Biegebauteilen und Druckgliedern kann damit eine ansonsten notwendige, sehr aufwändige iterative Berechnung vermieden und die rechnerische Nachweisführung mit relativ geringem Zeitaufwand durchgeführt werden.
Auch wenn die Berechnung von Tragwerken aus Stahlbeton in der Baupraxis heute nahezu ausschließlich unter Verwendung geeigneter Software erfolgt, sind Bemessungshilfsmittel nach wie vor unverzichtbar. Als Beispiele sollen in diesem Zusammenhang die überschlägliche Prüfung der Ergebnisse von softwaregestützten Berechnungen, Aufgaben der Vordimensionierung, aber auch die Vermittlung grundlegender Kenntnisse im Bauingenieurstudium angeführt werden.
Bemessungshilfsmittel basieren immer auf den ihnen zugrunde liegenden Berechnungsvorschriften. Nun wird, nach Jahrzehnte währenden Vorarbeiten, zum 01. Juli 2012 die DIN EN 1992, auch Eurocode 2 genannt, die normative Grundlage für die Berechnung und Konstruktion von Stahlbetonbauteilen in Deutschland werden. Auch wenn der Umfang der damit verbundenen Änderungen in den Berechnungsgrundlagen hinsichtlich des Inhaltes des vorliegenden Buches geringfügig erscheint, ist dies doch Anlass genug, die wichtigsten Bemessungshilfsmittel in einem Buch zusammenzustellen. Im Einzelnen werden die bekannten kd-Tafeln, einheitenfreien Bemessungstabellen und -diagramme für Rechteckquerschnitte, die einheitenfreien Bemessungstabellen für den Plattenbalkenquerschnitt, Interaktionsdiagramme für Rechteck-, Kreis- und Kreisringquerschnitte abgedruckt. Ein- und zweiachsige Biegung mit Längsdruckkraft und die Interaktionsdiagramme für das Verfahren mit Nennkrümmung werden ebenso berücksichtigt wie die gesamte Palette möglicher Betondruckfestigkeiten, also vom Normalbeton bis über alle Festigkeitsklassen hochfester Betone.
Das vorliegende Buch richtet sich damit ebenso an mit Aufgaben der Planung von Stahlbetontragwerken betraute Bauingenieure wie auch an Studenten des Bauingenieurwesens und soll eine Unterstützung für die Lösung der täglich anfallenden Arbeiten sein. Für Hinweise, die der Verbesserung dieses Buches dienen, sind Verlag und Autoren stets dankbar. Weitere Informationen können den Internetseiten des Verlages oder des Autors entnommen werden.
Leipzig, Februar 2012
Klaus Holschemacher, Torsten Müller, Frank Lobisch
Für Stahlbetonquerschnitte unter einer Beanspruchung aus Biegung und/oder Längskraft ist wegen des nichtlinearen Materialverhaltens des Betons eine Ableitung von Bemessungsgleichungen in der Form, dass die Querschnittsfläche der Bewehrung in Abhängigkeit von der Größe der Einwirkungen, der Baustofffestigkeiten und der Querschnittsgeometrie direkt berechnet werden kann, in der Regel nicht möglich. Um einen iterativen Berechnungsgang zu vermeiden, sind daher bereits mit dem Aufkommen der Stahlbetonbauweise Bemessungshilfsmittel entwickelt worden, die eine schnelle und unkomplizierte Nachweisführung ermöglichen. Die Vielfältigkeit der zu verschiedensten Zeiten entwickelten Bemessungshilfsmittel wird z.B. aus dem Vergleich von [1 – 5] deutlich.
Im vorliegenden Buch werden Hilfsmittel für die Bemessung von Stahlbetonquerschnitten unter Biegung und Längskraft sowie für den rechnerischen Nachweis von Stahlbetondruckgliedern auf der Grundlage von DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1 NA bereitgestellt. Dabei soll nicht verkannt werden, dass, auch auf Grund des immer umfangreicher und komplizierter werdenden Normeninhaltes, rechnerische Nachweise in der Baupraxis inzwischen nahezu ausschließlich mit Hilfe einer geeigneten Software geführt werden. Dennoch besitzen die traditionellen Hilfsmittel für die Nachweisführung, die in Form von Tabellen und Diagrammen zur Verfügung gestellt werden, noch immer ihre Berechtigung. Zum einen müssen die Ergebnisse von Computerberechnungen zumindest überschläglich auf ihre Sinnhaftigkeit geprüft werden. Für diesen Zweck sollten einfache und übersichtliche Ersatzsysteme, die im Rahmen einer Handrechnung, also mit Hilfe von Taschenrechner und Bemessungshilfsmitteln behandelt werden können, bevorzugt werden. Zum anderen muss der Praktiker ebenso wie der Studierende natürlich wissen, welche Algorithmen sich hinter den genutzten Computerprogrammen verbergen, um die in der Regel vorhandenen Grenzen einer Software einschätzen zu können. Dabei sind die Kenntnis und das Verständnis von Bemessungshilfsmitteln von hohem Wert.
Bemessungshilfsmittel werden von den ihnen zu Grunde liegenden Normen beeinflusst. In wird kurz zusammengefasst, welche Regelungen sich bei den Novellierungen der Betonbaunorm innerhalb der letzten 40 Jahre geändert haben, soweit sie den Inhalt dieses Buches betreffen. Es wird deutlich, dass durch die Einführung von DIN EN 1992-1-1 / DIN EN 1992-1-1 NA lediglich die Interaktionsdiagramme für Stahlbetondruckglieder nach dem Verfahren mit Nennkrümmung sowie alle Bemessungshilfsmittel für hochfesten Beton einer Überarbeitung bedurften. Dennoch ist es sinnvoll, auch die bereits für vorhergehende Normengenerationen entwickelten, aber jetzt weiterhin anwendbaren Bemessungshilfsmittel in dieses Buch aufzunehmen, um die Übersichtlichkeit und Praktikabilität zu wahren. Andererseits sind inhaltliche Beschränkungen unumgänglich; die vollständige Berücksichtigung von hochfestem Beton in Verbindung mit der Vielzahl unterschiedlicher möglicher Kombinationen von Teilsicherheitsbeiwerten würde ansonsten den Umfang des Buches schnell sprengen. Aus dem gleichen Grund konnten auch Leichtbeton und unbewehrter Beton nicht berücksichtigt werden.
Norm | Ausgabe | Neue oder veränderte Inhalte |
DIN 1045 | 01.1972 | Einführung des Traglastverfahrens |
DIN 1045 | 12.1978 | Einführung der Bewehrungsrichtlinien |
DIN 1045 | 07.1988 | Neufassung der Nachweise der Rissbreitenbeschränkung und Mindestbewehrung |
DIN 1045-1 | 07.2001 |
Einführung des Sicherheitskonzeptes mit Teilsicherheitsbeiwerten Zusammenfassen von unbewehrtem Beton, Stahlbeton und Spannbeton innerhalb einer Norm Berücksichtigung von Leichtbeton und hochfestem Beton Schnittgrößenberechnung auf Grundlage der Plastizitätstheorie und nichtlinearer Verfahren Geänderte Nachweiskonzepte für Querkraft, Durchstanzen und Torsion |
DIN 1045-1 | 08.2008 | Berücksichtigung der Kriechauswirkungen des Betons im Modellstützenverfahren Einführung der Mindestquerkrafttragfähigkeit von Bauteilen ohne Querkraftbewehrung Geändertes Nachweiskonzept für die Schubkraftübertragung in Fugen Modifizierung des Nachweises gegen Durchstanzen Veränderte Ermüdungseigenschaften von Betonstahl Mindestbewehrung bei dicken Bauteilen |
DIN EN 1992-1-1 | 01.2011 |
Völlig neu zusammengestellter Normentext Zahlreiche neue oder veränderte Nachweiskonzepte, z.B. Heißbemessung, Durchstanzen, Stabilität von Druckgliedern, Begrenzung der Biegeschlankheit usw. Veränderte Baustoffkennwerte für hochfesten Beton |
In den folgenden Kapiteln 2 bis 6 werden die für die Anwendung und das Verständnis der Bemessungshilfsmittel notwendigen Grundlagen der aktuellen Betonbaunorm DIN EN 1992-1-1 (in diesem Buch kurz mit EC2 bezeichnet) und des zugehörigen nationalen Anhangs DIN EN 1992-1-1 NA (nachfolgend mit EC2 NA bezeichnet) in stark gestraffter Form dargestellt. Erläuterungen zu den Bemessungshilfsmitteln sind in Kapitel 7 enthalten, Anwendungsbeispiele in Kapitel 8. Im Kapitel 9 finden sich Bemessungshilfsmittel für normalfesten Beton C12/15 bis C50/60; in den daran anschließenden Kapiteln die Bemessungshilfsmittel für hochfeste Betone.
Eine Gesamtübersicht zu den abgedruckten Bemessungshilfsmitteln wird auf den Seiten 51 bis 53 gegeben.