BAUWESEN

Eurocode 3 Band 1

bauforumstahl (Hrsg.)U. Kuhlmann, M. Feldmann, J. Lindner, C. Müller, R. Stroetmann

Eurocode 3Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Band 1: Allgemeine Regeln und Hochbau

DIN EN 1993-1-1 mit Nationalem Anhang

Kommentar und Beispiele

KO

MM

ENTA

REurocode 3

Stah

lbau – B

and 1

b

KOMMENTAR

www.beuth.de www.ernst-und-sohn.de

b

Die europäische Norm DIN EN 1993 Eurocode 3 „Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten“, die die frühere deutsche Bemessungsnormenreihe 18800 abgelöst und damit die Nachweispraxis im deutschen Stahlbau grundlegend gewandelt hat, besteht aus insgesamt 20 einzelnen Teilen. Diese gliedern sich in Grundlagen (die zwölf Teile DIN EN 1993-1) und Anwendungsteile (DIN EN 1993-2 bis DIN EN 1993-6) auf. Zentrum ist der im Rahmen des vorliegenden Kommentars behandelte Teil 1-1 mit dem Titel „All-gemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau“. Alle anderen Teile beziehen sich darauf und geben ergänzende Regeln an. Gleichzeitig werden hochbauspezifische Grundregeln, insbesondere zu Festigkeits- und Stabilitätsnachweisen von Stäben, in diesem Normenteil behandelt.

Der vorliegende Kommentar soll allen Fachleuten, die sich planend, bauend, prüfend oder überwachend mit der Bemessung von Stahlbauten in Deutschland oder dem euro-päischen Ausland befassen, Hilfestellung bei der täglichen Arbeit mit dem Eurocode 3 im Allgemeinen und dem Teil 1-1 im Speziellen bieten. Der Kommentar besteht aus drei Hauptteilen: Zunächst ist DIN EN 1993-1-1 mit den A1-Änderungen von 2014 und Natio-nalem Anhang inkl. Änderungen A1 (Entwurf) als konsolidierte Fassung abgedruckt. Das heißt, dass man die zugehörigen nationalen Empfehlungen und Ergänzungen genau dort im Normentext findet, wo sie auch gebraucht werden. Der Anwender hat somit alle Regelungen auf einen Blick, anstatt sie sich aus drei Dokumenten zusammenstellen zu müssen. Im darauf folgenden Kommentarteil, der sich von der Gliederung her strikt an die Norm hält, werden Zusatz- und Hintergrundinformationen, Erklärungen und Erläu-terungen gegeben, es werden Verknüpfungen zu anderen Normenteilen hergestellt und geplante Änderungen angesprochen. Der dritte Teil enthält Beispielrechnungen, die die Anwendung der wichtigsten Regelungen im Eurocode 3-1-1 auf konkrete Fälle ausführ-lich und mit Normenbezügen darstellt.

Kommentar_Eurocode3_Bd1_k2_22mm_E + S.indd 1 24.10.2014 12:05:15

Eurocode 3Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten

Band 1: Allgemeine Regeln und Hochbau

Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Prof. Dr.-Ing. Joachim Lindner, Dr.-Ing. Christian Müller, Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann,unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Adrian Just

Eurocode 3Bemessung und Konstruktion von StahlbautenBand 1: Allgemeine Regeln und HochbauDIN EN 1993-1-1 mit Nationalem AnhangKommentar und Beispiele

1. Auflage 2014

Herausgeber:bauforumstahl e. V.BundesingenieurkammerDASt Deutscher Ausschuß für StahlbauDIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Konsolidierte Fassung)

C

Herausgeber: bauforumstahl e. V.BundesingenieurkammerDASt Deutscher Ausschuß für StahlbauDIN Deutsches Institut für Normung e. V. (Konsolidierte Fassung)

© 2014 Beuth Verlag GmbHBerlin · Wien · ZürichAm DIN-PlatzBurggrafenstraße 610787 Berlin

Telefon: +49 30 2601-0Telefax: +49 30 2601-1260Internet: www.beuth.deE-Mail: kundenservice@beuth.de

Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Verviel-fältigungen, Über setzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung in elektro-nische Systeme.

© für DIN-Normen DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin

Die im Werk enthaltenen Inhalte wurden vom Verfasser und Verlag sorgfältig erarbeitet und geprüft. Eine Gewährleistung für die Richtigkeit des Inhalts wird gleichwohl nicht übernommen. Der Verlag haftet nur für Schäden, die auf Vorsatz oder grobe Fahr-lässigkeit seitens des Verlages zurückzuführen sind. Im Übrigen ist die Haftung aus-geschlossen.

Titelbild: © Denis Babenko, Benutzung unter Lizenz von shutterstock.comDruck: Media-Print Informationstechnologie GmbH, PaderbornGedruckt auf säurefreiem, alterungsbeständigem Papier nach DIN EN ISO 9706.

ISBN 978-3-410-24120-1 (Beuth)ISBN (E-Book) 978-3-410-24121-8 (Beuth)ISBN 978-3-433-03068-4 (Ernst & Sohn)ISBN (E-Book) 978-3-433-60375-8 (Ernst & Sohn)

© 2014 Wilhelm Ernst & SohnVerlag für Architektur und technischeWissenschaften GmbH & Co. KGRotherstraße 2110245 Berlin

Telefon: +49 30 47031-200Telefax: +49 30 47031-270Internet: www.ernst-und-sohn.deE-Mail: info@ernst-und-sohn.de

INHALT

v

Inhalt

Seite

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii

I Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I-1

II Eurocode 3: DIN EN 1993-1-1 einschließlich Nationaler Anhang und Änderung A1Vom DIN konsolidierte Fassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II-1

III Kommentar zu DIN EN 1993-1-1 mit Nationalem Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III-1

IV Beispielrechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV-1

VORWORT

vii

Vorwort

DIN EN 1993, der Eurocode 3, ist seit 2012 die in Deutschland gültige Norm für Bemessung und Konstruk-tion von Stahlbauten. Seit Juli 2014 darf auch nur noch nach zugehöriger DIN EN 1090 gefertigt werden. Die abgelöste Stahlbau-Grundnorm DIN 18800 war 1990 ein großer Schritt in Richtung moderner und siche-rer Normung und ein Vorbild für die im Werden befindliche europäische Normenfamilie für die Tragwerks-bemessung, die Eurocodes. Damals, 1993, wurde die Einführung der DIN 18800 durch die erläuternden Beuth-Kommentare tatkräftig unterstützt. Wohl jeder im Stahlbau tätige Tragwerksplaner hatte das hellblaue Buch zur Hand.

Die Einführung der europäischen Normung für den Stahlbau, des Eurocodes 3, ist für den Außenstehenden auf den ersten Blick eine ähnlich grundlegende Umstellung wie 1990. Alleine die schiere Anzahl der Seiten und die Vielzahl der Normenteile begründen einen solchen Eindruck. Wirklich fasst der Eurocode 3 aber eine Vielzahl von Fachnormen zusammen und die Rechenverfahren setzen oft die Grundprinzipien der alt-bekannten DIN 18800 fort. Für viele Aufgaben ist die Kenntnis von Eurocode 3 Teil 1-1, Allgemeine Regeln, hinreichend. Weil doch einige Hintergründe, Zusammenhänge und spezifisch deutsche Regeln erklärt werden müssen, weil der berichtigte Normentext nur zusammen mit seinem Nationalen Anhang anwender-freundlich lesbar ist und weil themengenau erläuternde Beispiele immer hilfreich sind, sollte auch heute jeder Tragwerksplaner den Kommentar zum Eurocode 3 haben.

An dieser Stelle bedanken wir uns bei allen Autoren für die unermüdliche Arbeit und besonders bei Frau Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann für die Koordination und Herrn Dipl.-Ing. Adrian Just für die emsige Mit-arbeit. Den Verlagen Beuth und Ernst & Sohn danken wir für die tatkräftige Unterstützung in allen Phasen des Buchprojektes. Dem Forschungs- und Normungsgremium des Stahlbaus, dem Deutschen Ausschuss für Stahlbau DASt, sei Dank für die Unterstützung. Ebenso der Bundesingenieurkammer, die mit ihrer Unter-stützung zur Verbreitung des Werkes bei der Hauptzielgruppe, den Tragwerksplanern, beiträgt.

Wir sind überzeugt, dass mit dem Kommentar die nötige Grundlage für einen sicheren Umgang mit Euro-code 3 Teil 1-1 in der Planungspraxis vorgelegt wird. Verwiesen sei hier noch auf den 2. Band des Kommen-tars, der Eurocode 3 Teil 1-8, Anschlüsse, behandelt und somit eine ideale Ergänzung zu den Allgemeinen Regeln darstellt.

Düsseldorf im September 2014Bernhard Hauke

I Einleitung

ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN 1993-1-1 MIT NATIONALEM ANHANGI EINLEITUNG

I-1

I Einleitung

Die europäische Norm DIN EN 1993 Eurocode 3 „Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten“ besteht

aus insgesamt 20 einzelnen Teilen, die sich in Grundlagen (die zwölf Teile DIN EN 1993-1) und

Anwendungsteile (DIN EN 1993-2 bis DIN EN 1993-6) aufgliedern, vgl. Bild 1. Zentrum ist der hier

behandelte Teil 1-1 mit dem Titel „Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau“. Alle

anderen Teile beziehen sich darauf und geben ergänzende Regeln an. Dies unterstreicht die Bedeutung der

Norm DIN EN 1993-1-1, die in diesem Band für die Anwendung in der Praxis in Abschnitt II als Volltext

abgedruckt, in Abschnitt III im Detail erläutert und kommentiert und schließlich in Abschnitt IV durch Beispiel-

rechnungen veranschaulicht wird.

Bild 1: Übersicht über die Normenteile von Eurocode 3 Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten:

Grundlagenteile 1-1 bis 1-12 und Anwendungsteile Teil 2 bis Teil 6

Während für die speziellen Anwendungsbereiche wie Brücken, Maste, Türme oder Silos die Verknüpfung

zwischen Nachweis- und Sicherheitskonzept in DIN EN 1990 und Einwirkungsnormen in DIN EN 1991 und

ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN 1993-1-1 MIT NATIONALEM ANHANGI EINLEITUNG

I-2

den Bemessungsregeln im Stahlbau durch die Zuordnung der speziellen Anwendungsnormen DIN EN

1993-2 bis DIN EN 1993-6 erfolgt, hat man für die Bereich Hochbau darauf verzichtet. Der hier behandelte

Grundlagenteil DIN EN 1993-1-1 hat also zwei Aufgaben: Grundlagenteil für die Bemessung besonders in

Hinblick auf die Festigkeits- und Stabilitätsnachweise der Stäbe und Anwendungsteil für den Hochbau zu

sein.

Für den normalen Stahlhochbau bedeutet das, dass für viele Aufgaben, die Kenntnisse von Teil 1-1

„Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau“ und Teil 1-8 „Bemessung von Anschlüssen“

ausreichen, und der Anwender nur für Einzelfragen wie Sprödbruch oder Beulen auf die dafür spezialisierten

Normenteile zugreifen muss. Diese einheitliche Struktur ermöglicht es also, je nach Anwendungsbereich

konzentriert mit den Teilen der Norm zu arbeiten, die im jeweiligen Bereich relevant sind. Gleichzeitig ver-

fügen fast alle Normenteile über einen einheitlichen Aufbau mit Bezug auf den Normenteil DIN EN 1993-1-1.

Für die Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten sind also das Verständnis und die Anwendung dieses

Grundlagenteils entscheidend.

Um der Praxis hierfür Hilfestellung zu leisten, haben sich neben den Autoren als Herausgeber bauforumstahl

e.V. und die beiden Verlage Beuth Verlag und Verlag Ernst & Sohn zusammengeschlossen, um mit dem

vorliegenden Band 1 und einem Band 2 zu DIN EN 1993-1-8 zur Bemessung von Anschlüssen die

wichtigsten Grundlagenteile praxisgerecht aufzubereiten. Ich darf in diesem Zusammenhang gleich vorweg

allen Beteiligten für diese „konzertierte“ Aktion danken, denn sie ermöglicht für die Anwendung in der Praxis

den bestmöglichen Zugang zur gültigen europäischen Normung im Stahlbau.

Ziel des Werks ist es also zum einen, den Normentext selbst in geeigneter Form aufzubereiten. Der

Originalnormentext kennt neben der Norm, hier DIN EN 1993-1-1:2010-12 mit entsprechenden Änderungen

DIN EN 1993-1-1/A1:2014-07 auch noch den deutschen Nationalen Anhang DIN EN 1993-1-1/NA:2010-12

mit entsprechenden Änderungen DIN EN 1993-1-1/NA/A1:2014 (Entwurfsfassung). Durch den Beuth Verlag

und den Normenausschuss Bauwesen im DIN Deutsches Institut für Normung wurden in Abschnitt II die ver-

schiedenen Texte logisch ineinander geführt. Das heißt, dass man die zugehörigen nationalen

Empfehlungen und Ergänzungen genau dort im Normentext findet, wo sie auch gebraucht werden. Mit

entsprechender Markierung (eingerahmt) sind also die sogenannten NDP (Nationally Determined

Parameters) für national festgelegte Parameter und die NCI (Non-Contradictory Complementary Information)

für ergänzende nicht widersprechende Angaben zur Anwendung von DIN EN 1993-1-1 versehen. Ebenfalls

markiert sind die Inhalte der Entwurfsfassung der Änderungen des Nationalen Anhangs. Beide Regelungen

– NDP und NCI – sind bei der Anwendung von Eurocode 3 in Deutschland verbindlich, bei der Anwendung

in anderen europäischen Ländern sind ggf. andere nationale Regelungen zu beachten.

Zum anderen haben sich die Autoren zum Ziel gesetzt, den vorliegenden Normentext von DIN EN 1993-1-1

zu kommentieren und zu erläutern. Dabei stellen sie sich auch in die Tradition des Beuth-Kommentars zu

DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4, der als Standardwerk in der Praxis in Deutschland eingeführt war und ein hohes

Maß an Anwendungssicherheit und Verständnis für die Praxis gewährleistet hat. Sehr bewusst wird also

auch immer wieder der Vergleich zwischen den neuen europäischen Regelungen zu den bisherigen

Regelungen nach DIN 18800 gezogen. Da deutsche Vertreter sehr intensiv an der Erstellung der

ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN 1993-1-1 MIT NATIONALEM ANHANGI EINLEITUNG

I-3

europäischen Stahlbaunormung beteiligt waren, können viele der „deutschen Regelungen“ auch wieder-

gefunden werden. Darüber hinaus gibt es natürlich auch abweichende Regelungen und vor allem aus der

Tradition anderer europäischer Länder ergänzende Verfahren. Für alle diese Regelungen sollen die

Hintergründe so erläutert werden, dass hierdurch eine Hilfestellung für die Anwendung erfolgt. Die Autoren

sind alle unmittelbar in der Normung seit Jahren engagiert, haben zum Teil bei der Entwicklung des jetzt

vorliegenden Normentextes DIN EN 1993-1-1 unmittelbar mitgewirkt und verfügen dadurch auch über

„Kenntnisse aus erster Hand“, so dass hier keine nachträgliche Interpretation des Textes erfolgt. Es wird tat-

sächlich versucht zu erklären, was die Intention bei der Erstellung des Normentextes war. Auch sind durch

die seit 2010 in Deutschland verpflichtende Anwendung in der Praxis inzwischen einige Verständnisfragen

entstanden, die an den Spiegelausschuss NA 005-08-16 AA „Tragwerksbemessung“ im DIN und an die

Experten herangetragen wurden und hier, wo möglich, beantwortet werden. Der Spiegelausschuss

NA 005-08-16 AA „Tragwerksbemessung“ ist auch zuständig für die Formulierung des deutschen Nationalen

Anhangs, so dass auch hierzu kompetente Erklärungen gegeben werden.

Die Aufteilung der Kapitel und Abschnitte auf die verschiedenen Autoren erfolgte ganz in dem Sinne, dass

dort, wo über ein Thema vertiefte Kenntnisse vorliegen, man auch die Kommentierung zugeordnet hat,

hierüber gibt Tabelle 1 eine Zuordnung. Darüber hinaus hat man versucht, sich über Schnittbereiche zu

verständigen. Letztendlich hat natürlich jeder der einzelnen Autoren seine Teile eigenverantwortlich erstellt.

Und auch wenn wir uns um eine einheitliche Gestaltung bemüht haben, wird man die „Handschrift“ der

verschiedenen Autoren erkennen.

In den einzelnen Kommentierungen zu den verschiedenen Kapiteln sind aber nicht nur Hintergrund-

erläuterungen gegeben, sondern es sind auch zum Beispiel durch Tabellen und Flussdiagramme

Anwendungshilfen aufbereitet worden. Sehr wichtig für die Hilfestellung zur Umsetzung der Norm in der

Praxis sind die im Kapitel IV vom Kollegen Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann aufbereiteten Beispiel-

rechnungen. Für die wichtigsten Themen wird die Anwendung der Norm mit konkreten Berechnungen an

realistischen Beispielsystemen gezeigt. Durch eine Randspalte mit Normbezügen wird die direkte

Querverbindung zum Normentext hergestellt.

Tabelle 1: Zuordnung der bearbeiteten Kapitel zu den Autoren

Autor Federführend in den Kapiteln

Kuhlmann, Ulrike Abschnitt III: Kapitel 1 bis 5, Kapitel 6.1 und 6.2, Kapitel 7, Anhänge AB und C

Lindner, Joachim Abschnitt III: Kapitel 6.3.1 bis 6.3.3 und 6.4, Anhänge A, B, BB.1 und BB.2

Feldmann, Markus; Müller, Christian Abschnitt III: Kapitel 6.3.4 und 6.3.5, Anhang BB.3

Stroetmann, Richard Abschnitt IV: Beispielrechnungen

Die Autoren hoffen also, mit diesem Werk einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung und Akzeptanz der

europäischen Stahlbaunorm Eurocode 3 „Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten“ in der Praxis zu

leisten. Dabei ist klar, dass unsere Bearbeitung trotz aller Mühe nicht fehlerfrei sein wird. Wir sind dem Leser

also dankbar für jeden Hinweis.

ERLÄUTERUNGEN ZUM EUROCODE 3: DIN EN 1993-1-1 MIT NATIONALEM ANHANGI EINLEITUNG

I-4

Auch ist die Norm selbst ja schon wieder in Weiterentwicklung. An einigen Stellen geben wir Autoren dazu

auch Hinweise, wenn für uns zukünftige Entwicklungen absehbar sind. Neben der turnusmäßigen Regel-

überarbeitung gibt es mit dem Mandat M/515, das CEN/TC 250 als zentrales Gremium für die Eurocodes

von der EU erhalten hat, die Chance, eine systematische Weiterentwicklung aller Eurocodes bis ca. 2020

durchzuführen. Für die Praxis bedeutet das, dass durch Hinweise an den deutschen Spiegelausschuss auf

notwendige Richtigstellungen, Diskrepanzen oder sonstige Änderungswünsche gerade jetzt die Möglichkeit

besteht, auf die zukünftige Normengestaltung ggf. Einfluss zu nehmen und die Norm zu verbessern. Es lohnt

sich also, sich mit der Norm und ihrem Hintergrund auseinanderzusetzen.

Zum Schluss möchte ich allen Autoren und ihren Mitarbeitern und insbesondere Herrn Dipl.-Ing. Adrian Just,

der an meinem Institut die Hauptlast der Bearbeitung dieses Kommentars geleistet hat, herzlich für den

Einsatz und die Kooperation danken. Bei der hohen Belastung der Einzelnen stellt es für alle eine große

Herausforderung dar, ein solches Werk zu erstellen. Ich darf mich auch persönlich bei allen für die

konstruktive Zusammenarbeit bedanken.

Stuttgart, September 2014

Ulrike Kuhlmann