ww
w.u
ni-s
tuttg
art.d
e/ke
Stahlbaunormen Weiterentwicklung des Eurocodes (Eurocode 3)
Deutscher Stahlbautag 2012 Aachen, 18. Oktober 2012
Prof. Dr.-Ing. Ulrike KUHLMANN1
Dr.-Ing. Hans-Peter GÜNTHER2
Dipl.-Ing. Antonio ZIZZA1
1Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart 2Bürogemeinschaft Kuhlmann Gerold Günther Eisele, Nellingen
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Übersicht
Struktur und Aufbau des Eurocode 3
Überarbeitung des Eurocode 3
Mandat M/466
EN 1993-1-1: Stabilitätsnachweise
EN 1993-1-8: Schweißen und Knoten
EN 1993-1-5: Beulnachweise
EN 1993-1-9: Ermüdung
Weitere Entwicklungen
Zusammenfassung
Wei
tere
ntw
ickl
ung
des
Euro
code
3
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Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten
Stru
ktur
und
Auf
bau
des
Euro
code
3
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6 1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
Allgemeine Regeln Hochbau
Brand
Dünn-wandige Bauteile
Nichtrost-ende Stähle
Platten- beulen
Anschlüsse
Schalen Platten Querbe-lastung
Ermüdung
Spröd-bruch
Zug- glieder
Höher-feste Stähle
Türme, Maste, Schorn- steine,
Silo, Tankbauwerke, Pipelines
Pfähle und
Spund-wände
Teil 1 Allgemeine
Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
Kranbahn-träger
Stahl- brücken
Grundnormen (12 Teile)
Anwendungsnormen (8 Teile)
Anwendungsnormen verweisen auf die Grundnormen „Master“ für den jeweiligen Anwendungsbereich
EN 1993-1-1 Von zentraler Bedeutung
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Bauaufsichtliche Einführung von Eurocode 3
Stru
ktur
und
Auf
bau
des
Euro
code
3
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6 1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
Allgemeine Regeln Hochbau
Brand
Dünn-wandige Bauteile
Nichtrost-ende Stähle
Platten- beulen
Anschlüsse
Schalen Platten Querbe-lastung
Ermüdung
Spröd-bruch
Zug- glieder
Höher-feste Stähle
Türme, Maste, Schorn- steine,
Silo, Tankbauwerke, Pipelines
Pfähle und
Spund-wände
Teil 1 Allgemeine
Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
Kranbahn-träger
Stahl- brücken
Verbindliche Einführung am 1. Juli 2012
Konsolidierte Fassungen Dezember 2010
Einführung in Verbindung mit Nationalen Anhängen NA
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Überarbeitung des Eurocode 3 (CEN)
Übe
rarb
eitu
ng d
es E
uroc
ode
3
CEN/TC 250 Structural Eurocodes
CEN/TC 250/SC 1 Actions on Structures
CEN/TC 250/SC 2 Design of concrete structures
CEN/TC 250/SC 3 Design of steel structures
CEN/TC 250/SC 4 Design of composite structures
Evolution Group EN 1993-1-1
B. Snijder (NL)
Evolution Group EN 1993-1-2
P. Schaumann (D)
Evolution Group EN 1993-1-5
U. Kuhlmann (D)
Evolution Group EN 1993-1-8
T. Ummenhofer (D)
Evolution Group EN 1993-1-10 B. Kühn (D)
Nominierung durch DIN
Ad Hoc Group „Safety Value γM“ B. Snijder (NL)
Ad Hoc Group „Girders with web-
openings“ L.G. Gajot (L)
… 16 Evolution Groups
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Überarbeitung des Eurocode 3
Übe
rarb
eitu
ng d
es E
uroc
ode
3
CEN/TC 250/SC 3 Design of steel structures
U. Kuhlmann (D)
DIN Deutsches Institut für Normung
Evolution Groups Spiegelausschüsse
Änderungen
Anfragen
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Zeitablauf Überarbeitung des Eurocode 3
Übe
rarb
eitu
ng d
es E
uroc
ode
3
EN-Fassungen
2012/07/01
Bauauf. Einführung in Deutschland
1. Überarbeitet Fassung der Eurocodes
2018
2005 2007 2010 2018 2012
Konsolidierte Fassungen
2010/12
DIN EN-Fassungen inkl. Nationale Anhänge
1. Änderungen & Korrekturen Überarbeitungsphase
Mandat M/466
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EU Mandat M/466
„Weiterentwicklung der Eurocodes durch CEN“ (2013 ∼ 2025)
Man
dat M
/466
Erarbeitung neuer Eurocodes
- Eurocode „Glas“
- Eurocode „Bestehende Tragwerke“
Weiterentwicklung bestehender Eurocodes
- Vereinfachung und Harmonisierung bestehender Regeln
- Erarbeitung neuer Regeln gemäß zukünftiger Anforderungen
- Reduzierung der Nationalen Festlegungen (NPD)
- Stärkung der Anforderungen für Nachhaltigkeit & Robustheit
TC 250
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EU Mandat M/466
CEN Programm-Mandat M/466 weitere Entwicklung des Eurocodes
Man
dat M
/466
1) Bauteilbemessung, Toleranzen und Ausführung
2) Sicherheit und Stabilität schlanker Bauteile
3) Harmonisierung der Bemessungsregeln für Schalen u.ä.
4) Dauerhaftigkeit und Robustheit von Verbindungen
5) Ermüdung
6) Material und Sprödbruch
Vereinfachung, Pflege und Weiterentwicklung der bestehenden Regeln
Entwicklung neuerer Regeln unter Berücksichtigung zukünftiger Anforderungen
SC 3
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EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln
Zu: E
N 1
993-
1-1
EN 1993-1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall
EN 1993-1-3: Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche
EN 1993-1-4: Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen
EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
EN 1993-1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen
EN 1993-1-7: Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung
EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen
EN 1993-1-9: Ermüdung
EN 1993-1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung
EN 1993-1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
EN 1993-1-12: Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700
EN 1
993-
1 EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile
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Kap. 1 Allgemeines
Kap. 2 Grundlagen der Tragwerksplanung
Kap. 3 Werkstoffe
Kap. 4 Dauerhaftigkeit
Kap. 5 Tragwerksberechnung
5.1 Statische Systeme
5.2 Untersuchung von Gesamttragwerken
5.3 Imperfektionen
5.5 Berechnungsmethoden
5.6 Klassifizierungen von Querschnitten
5.7 Besondere Anforderungen an Fließgelenke
EN 1993-1-1
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Kap. 6 Grenzzustände der Tragfähigkeit
Kap. 7 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit
Anh. A Verfahren 1: Interaktionsbeiwerte kij für die Interaktionsformel in 6.3.3(4)
6.1 Allgemeines
6.2 Beanspruchbarkeit von Querschnitten
6.3 Stabilitätsnachweise für Bauteile
6.3 Mehrteilige Bauteile
Anh. B Verfahren 2: Interaktionsbeiwerte kij für die Interaktionsformel in 6.3.3(4)
Anh. AB Zusätzliche Bemessungsregeln
Anh. BB Knicken von Bauteilen in Tragwerken des Hochbaus
EN 1993-1-1
Zu: E
N 1
993-
1-1
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EN 1993-1-1
DIN EN 1993-1-1:2010-12 DIN EN 1993-1-1/NA:2010-12
+
NA: Nationaler Anhang
• NCI: national non-contradictory complementary information)
NA enthält die national fest-gelegten zusätzlichen Regelungen in Form von:
• NDP: nationally determined parameters
→ generelles Mischungsverbot (z.B. mit der nationalen Normenreihe DIN 18800) Zu: E
N 1
993-
1-1
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Einfache Hallen und Geschossbauten
3 Methoden des Nachweises
EC3-1-1: 5.2.1(4)B
EC3-1-1/EC4-1-1: 5.2.1(3)
Allgemein
Kein Einfluss der Verformungen
Einfluss der Verformungen muss
berücksichtigt werden
nein nein
ja ja
NEIN
10≥=Ed
crcr F
Fα 10,
≥
=
EdHEd
Edcrit
hVH
δα
Zu: E
N 1
993-
1-1
Stabilität und Imperfektionen
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Methode a)
Räumliche Tragwerksberechnung
nach Theorie II. Ordnung
Räumlicher Ansatz von globalen und lokalen Imperfektionen
Nur Querschnittsnachweise erfordelich
Biegedrillknicken: nichtlineare Biegetorsionstheorie unter
Berücksichtigung der Wölbkrafttorsion
Beispiel: Zweigelenkrahmen
Stabilität und Imperfektionen
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Methode b1)
Kombination: Th. II. Ordnung +
Ersatzstabverfahren
Globale und lokale Imperfektionen in der Rahmenebene
Ebene Tragwerksberechnung nach Th. II. Ordnung
Ersatzstabverfahren für Biegeknicken aus der Rahmenebene
Beispiel: Zweigelenkrahmen
Stabilität und Imperfektionen
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Methode b2)
Kombination: Th. II. Ordnung +
Ersatzstabverfahren
Globale Imperfektionen in der Rahmenebene
Ebene Tragwerksberechnung nach Th. II. Ordnung
Ersatzstabverfahren für Biegeknicken in und aus der Rahmenebene
Beispiel: Zweigelenkrahmen
Stabilität und Imperfektionen
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Methode c)
Ersatzstabverfahren
Ebene Tragwerksberechnung nach Th. I. Ordnung am idealen
Tragwerk
Ermittlung der Knicklängen
Ersatzstabverfahren für Biegeknicken in und aus der Rahmenebene
Beispiel: Zweigelenkrahmen
Stabilität und Imperfektionen
Zu: E
N 1
993-
1-1
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3 Methoden des Nachweises
a) Berechnung des Gesamttragwerkes nach
Theorie II. Ordnung.
Vorverdrehung des Gesamtsystems und Vorkrümmung des
Einzelbauteils
b) Kombination: Global: Th. II. Ordnung
Lokal: Stabilitätsnachweis
Beinhaltet Vorverdrehung des
Gesamtsystems
Stabilitätsnachweis des Einzelbauteils nach
EN 1994-1-1: 6.7.3.4 oder 6.7.3.5 bzw.
EN 1993-1-1: 6.3.1/2/3
Knicklänge = Stablänge
c) Ersatzstabverfahren
Keine Berücksichtigung von Imperfektionen
Nachweis des Ersatzstabes nach
EN 1993-1-1: 6.3.1/2/3
Knicklänge des Stabes als Eigenwert des
Stabilitätsproblems
Stabilität und Imperfektionen – (Zusammenfassung)
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Ersatzstabnachweis – Biegeknicken/Biegedrill-knicken nach EN 1993-1-1, 6.3.2 und 6.3.3
→ sinnvollerweise programmiert
• Bestimmung der Interaktionsbeiwerte kyy, kyz, kzy und kzz
- Verfahren 1 (Anhang A)
- Verfahren 2 (Anhang B) → für Handrechnung geeignet
• Bestimmung der Abminderungsfaktoren χLT, χy, χz
cr
y,plLT
cr
z,plz
cr
y,ply
MM
λ;N
Nλ;
NN
λ ===Schlankheitsgrade: Abminderungsfaktoren: χLT, χy, χz
Stabilität und Imperfektionen
Zu: E
N 1
993-
1-1
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Zu: E
N 1
993-
1-1
Stabilität und Imperfektionen – Unterschiedliche Konzepte
Interaktionsverfahren Allgemeines Verfahren
opcr
kultop
,
,
αα
λ =
cr
pl
NN
λ =M)(N,LEA
M)(N,MNA
opop χλ →
11
≥M
kγR
plRk NχN ⋅= y,plLTRk MχM ⋅=
N My
NEd
My,Ed My,Ed
NEd
plopk RχR ⋅=
1≤⋅
⋅+⋅ y,plLT
Ed,y
pl
EdMχ
Mk
NχN
cr
pl,yLT
MM
λ =
Materiell-nichtlineare Grenztrag-fähigkeit
Idealer Verzweigungs-
lastzustand
Kleinster Abminderungs-
faktor
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Zu: E
N 1
993-
1-1
Weiterentwicklung EN 1993-1-1
Vereinfachung und Reduzierung der Anzahl Stabilitätsnachweise fürs Biegedrillknicken
[http://www.tu-darmstadt.de/]
Anpassung und Vereinheitlichung der Imperfektionsansätze + Abgleich mit den Herstellungstoleranzen in DIN EN 1090-2
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Zu: E
N 1
993-
1-1
Weiterentwicklung EN 1993-1-1
Anpassung der Querschnittklassen
Überprüfung der Sicherheitsfaktors γM1
- Übergang Klasse 2 – Klasse 3
- Abgleich mit Teil 1-3 und Teil 1-5
- γM1 für Stabilitätsversagen
- SC3 Ad Hoc Group
Einwirkung E Widerstand R
Ek·γF Rk/γM ≤
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Zu: E
N 1
993-
1-1
Weiterentwicklung EN 1993-1-1
Festlegung von Ausführungsklassen EXC
- Neuer „Normativer Anhang C“ in EN 1993-1-1
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen
EN 1993-1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall
EN 1993-1-3: Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche
EN 1993-1-4: Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen
EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
EN 1993-1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen
EN 1993-1-7: Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung
EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen
EN 1993-1-9: Ermüdung
EN 1993-1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung
EN 1993-1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
EN 1993-1-12: Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700
EN 1
993-
1 EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile
Zu: E
N 1
993-
1-8
25 / 56
Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Schweißnahtbemessung
fu,k Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs βw Korrelationsbeiwert γM2 Teilsicherheitsbeiwert = 1,25
Beanspruchbarkeit von Flankenkehlnahtverbindungen
2Mw
k,uRd,w
3fγ⋅β
=τ
Beanspruchbarkeit τII,Rd [N/mm2]
208 262 249
356
S235 S355 S460 S690
β w =
0,8
Beanspruchbarkeit in Abhängigkeit des Grundwerkstoffs
β w =
0,9
β w =
1,0
β w =
1,0
Beanspruchbarkeit für S460 kleiner als für S355
Zu: E
N 1
993-
1-8
[Kuhlmann, U.; Rasche, C.: Überarbeitung des DIN-Fachberichts 103; Sitzung des NA 005-57: „Fachbereichsrat KOA 07 Brücken“; 2009]
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Schweißnahtbemessung
Vereinfachtes Verfahren
Zu: E
N 1
993-
1-8
Schweißnahttragfähigkeit abhängig von fu
Korrelationsbeiwert βu
Vergleichbare Tragfähigkeiten mit DIN 18800
Richtungsbezogenes Verfahren Doppelnachweis
Höhere Tragfähigkeiten, vor allem z.B. für nicht durchgeschweißte Stumpfnähte
[Volz, M. und Saal, H. (2012), Geschweißte Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8. Stahlbau, 81: 282–289.]
27 / 56
Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Schweißnahtbemessung
Anpassung der Schweißnahttragfähigkeit für höherfeste Stähle
100
200
300
400
500
600
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Nominelle Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs fu [N/mm²]
Span
nung
τ II
[N/m
m 2 ]
S355
S460 S690
τII Beanspruchbarkeit nach Eurocode
Versuchsergebnisse
Mittelwert und 5%-Fraktile
Zu: E
N 1
993-
1-8
100
200
300
400
500
600
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Nominelle Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs fu [N/mm²]
Span
nung
τ II
[N/m
m 2 ]
S355
S460 S690
Konstantes Sicherheitsniveau
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Schweißnahtbemessung Verbesserung des Korrelationsbeiwerts βw auf Basis eines konstanten Sicherheitsniveaus (S460: βw = 0,85 anstelle 1,0)
Beiwert βw
Stahlgüte DIN EN 1993-1-8 DIN EN 1993-1-8/NA
S235 0,8 0,8
S275 0,85 0,85
S355 0,9 0,9
S420 1,0 0,88 S460 1,0 0,85
Stahlgüte DIN EN 1993-1-12 DIN EN 1993-1-12/NA S690 1,0 1,2
Ergebnisse des FOSTA-Projekts P 652: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle
NDP 2.2 Nationale Festlegungen in DIN EN 1993-1-8/NA:2010-12
NCI Zu 2.8 (4.5.3.2(6)) in DIN EN 1993-1-12/NA:2011-08
[Kuhlmann, U.; Günther, H.-P.; Rasche, C.; Werner, F.; Hildebrand, J.; Wudtke, I.; Vormwald, M.; Beier, T.; Versch, C.; Köhler, G.; Heinemann, H.: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle. Forschung für die Praxis P 652, FOSTA, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. im Stahl-Zentrum, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf, 2008.]
Zu: E
N 1
993-
1-8
29 / 56
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Weiterentwicklung EN 1993-1-8
Zu: E
N 1
993-
1-8
Rechnerische Erfassung von Mismatch-Effekten bei Kehlnähten - Festigkeit des Schweißzusatze ≠ Festigkeit des Grundmaterials
- Höherfeste Stähle
[Rasche, C.: Zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Kehlnahtverbindungen höherfester Baustähle. Dissertation, Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf, März 2012]
Grundwerkstoff
Zusatzwerkstoff
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Teiltragfähige Knoten
nach der Steifigkeit nach der Tragfähigkeit nach der Rotationsfähigkeit
Klassifizierung der Anschlüsse nach EN 1993-1-8, 5.2
Zu: E
N 1
993-
1-8
Vergleich der Anfangssteifigkeit mit Grenzkriterien des angeschlossenen Trägers (EIb, Lb)
31 / 56
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Teiltragfähige Knoten
Klassifizierung der Anschlüsse nach EN 1993-1-8, 5.2
nach der Steifigkeit nach der Tragfähigkeit nach der Rotationsfähigkeit
Zu: E
N 1
993-
1-8
Vergleich der Momententragfähigkeit des Anschlusses mit der des angeschlossenen Trägers
32 / 56
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Teiltragfähige Knoten
Berücksichtigung der Anschlüsse in der Systemberechnung
Zu: E
N 1
993-
1-8
Nachweisverfahren 1: Schnittgrößenermittlung rein elastisches
Msd < Mj,pl,Rd
wichtigste Eigenschaft: Steifigkeit
Nachweisverfahren 2: Fließgelenkverfahren (starr-plastisch)
Msd = Mj,pl,Rd wichtigste Eigenschaft: Tragfähigkeit
Nachweisverfahren 3: „elastisch-plastisches“ Verfahren
Msd ≤ Mj,pl,Rd
wichtigste Eigenschaften: Tragfähigkeit und Steifigkeit
33 / 56
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Teiltragfähige Knoten
Vorgehen nach der Komponentenmethode
Zu: E
N 1
993-
1-8
Ermittlung der Beanspruchbarkeit der Einzelkomponenten Fpl,Rd
Identifizierung der maßgebenden Komponente
Bestimmung der Anschlusstragfähigkeit Mj,pl,Rd Mj,pl = min FRd · z
(Bestimmung der Anschlusssteifigkeit Sj) Sj = Ea · z2/ µ · Σ1/ki
(Ermittlung der Einzelkomponentensteifigkeiten ki)
Φvorh
!! Φvorh> Φerf
34 / 56
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Zu: E
N 1
993-
1-8
Weiterentwicklung EN 1993-1-8
Zusätzliche Regeln
- Schraubverbindungen mit Sackloch
entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA
- Kontaktstöße bei Stützen
entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA
35 / 56
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Zu: E
N 1
993-
1-8
Weiterentwicklung EN 1993-1-8
Ergänzung weiterer Werkstoffe entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA
- Gussteile (GS200, G20Mn5,..)
- Schmiedeteile, z.B. geschmiedeter Hängeranschluss
- Bauteile aus Vergütungsstählen, z.B. für Lager und Gelenke (C35+N, C45+N)
36 / 56
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Zu: E
N 1
993-
1-8
Weiterentwicklung EN 1993-1-8
Entwicklung eines 3D-Modells für den Träger-Stützenanschluss
Weiterentwicklung der Komponentenmethode für Anschlüsse zur Verbesserung der Robustheit
Weiterentwicklung der Regeln zur Berechnung der Rotationskapazität für Anschlüsse mit höherfesten Stählen
Erweiterung der Komponenten-Methode auf Fußplatten
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EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile
EN 1993-1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall
EN 1993-1-3: Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche
EN 1993-1-4: Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen
EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
EN 1993-1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen
EN 1993-1-7: Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung
EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen
EN 1993-1-9: Ermüdung
EN 1993-1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung
EN 1993-1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
EN 1993-1-12: Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700
EN 1
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1 EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile
Zu: E
N 1
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EN 1993-1-5 Kap. 1 Allgemeines
Kap. 2 Grundlagen für die Tragwerksplanung und Verfahren
Kap. 3 Berücksichtigung der Schubverzerrung bei der Bemessung von Bauteilen
Kap. 4 Plattenbeulen bei Längsspannungen im Grenzustand der Tragfähigkeit
Kap. 5 Schubbeulen
Kap. 6 Beanspruchbarkeit bei Querbelastung
Kap. 7 Interaktion
Kap. 8 Flanschinduziertes Stegblechbeulen
Kap. 9 Steifen und Detailausbildung
Kap. 10 Methode der reduzierten Spannungen
Anh. A Berechnung kritischer Spannungen für ausgesteifte Blechfelder
Anh. B Bauteile mit veränderlichem Querschnitt
Anh. C Berechnungen mit der Finite-Element-Methode
Anh. D Bauteile mit profilierten Stegblechen
Anh. E Alternative Methoden zur Bestimmung wirksamer Querschnitte
Zu: E
N 1
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Beulsicherheitsnachweise nach Kap.4 bis 7
Methode der wirksamen Breiten
→ Vorgehensweise wie DIN 18800 Teil 3
→ Kapitel 4 → Kapitel 5 → Kapitel 6
→ Kapitel 7
Zu: E
N 1
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Beulsicherheitsnachweise nach Kap.10
Schritt 2 – Lasterhöhungs-faktor für elastische Grenzlast
Schritt 3 – Elastisch kritischer Lasterhöhungsfaktor
Schritt 1 – Platte mit gegebenem Spannungsfeld
zσ
xσ
τ
Schritt 4 – Systemschlankheit
Ed,v
yk,ult
fσ
=α
cr
k,ultp
α
α=λ
Ed,v
cr,vcr σ
σ=α
→ z.B. mit Hilfe numerischer Verfahren gelenkig gelagerte Ränder (NDP zu 10(1))
→ ein einziger Systemschlankheitsgrad
Zu: E
N 1
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1-5
Methode der reduzierten Spannungen
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Beulsicherheitsnachweise nach Kap.10
a – separate Beulkurven für Grundlastfälle (Abs. 4 und 5) b – verallgemeinerte Beulkurven (Anhang B)
Schritt 5 – Abminderungsfaktor
Schritt 6 – Nachweis
( )px λρ ( )pz λρ ( )pw λχ
oder
1/f
3/f/f/f/f
2
1Myw
Ed
1Myz
Ed,z
1Myx
Ed,x2
1Myz
Ed,z2
1Myx
Ed,x ≤
γ⋅χτ
⋅+
γ⋅ρσ
⋅
γ⋅ρσ
−
γ⋅ρσ
+
γ⋅ρσ
11M
k,ultRd ≥
γα⋅ρ
=α
→ Interpolation der Abminderungsfaktoren
→ Kleinster Abminderungsfaktor maßgebend Zu: E
N 1
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Aktuelle Änderungen EN 1993-1-5
Schubtragfähigkeit längsversteifter Stegbleche
Zu: E
N 1
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1-5 Kritische Beulspannungen τcr sind ausschließlich für gelenkige Randbedingungen
der Stegblechränder zu bestimmen !
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Aktuelle Änderungen EN 1993-1-5
Schubtragfähigkeit längsversteifter Stegbleche
Zu: E
N 1
993-
1-5
Nicht erforderlich bei typischen geschlossenen Steifen
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Aktuelle Änderungen EN 1993-1-5
Längsausgesteifte Blechfelder unter Druckbeanspruchung
Zu: E
N 1
993-
1-5
Festlegung einer Mindeststeifigkeit für sichere Anwendung erforderlich
γ ≥ 25 ! Mindeststeifigkeit
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Weitere Entwicklungen EN 1993-1-5
Interaktionsbeziehungen unter Querbelastung
Zu: E
N 1
993-
1-5
-Querbelastung F und Querkraft V -Querbelastung F und Biegemoment M -Querbelastung F, Biegemoment M und Querkraft V
0.12
1 2
6.1
3 ≤+
⋅
−⋅ ηηEd
Ed
VF
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Zu: E
N 1
993-
1-5
Interaktion, gedrungene Schlankheit
DIN: σV-Hypothese
EN: Berücksichtigung von Stabilitätseinflüssen
b/t = 30 α = 1
b/t = 65 α = 1 b a
t
Interaktion, hohe Schlankheit
DIN: Linearer Verlauf
EN: Ausgeprägt konvexer Verlauf
xσ
xσ
zσ
zσ
Legende
Bi-axial druckbeanspruchte Platten
1ff
Vff yz
z
yx
x
2
yz
z
2
yx
x ≤
⋅ρσ
⋅
⋅ρσ
⋅−
⋅ρσ
+
⋅ρσ
zxV ρ⋅ρ=mit falls σx und σz Druckspannungen; sonst V = 1
Weitere Entwicklungen EN 1993-1-5
[Braun, B.: Stability of steel plates under combined loading. Dissertation, No. 2010-3, Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart, 2010 (http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5887).]
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Weitere Entwicklungen EN 1993-1-5
Ergänzende Bemessungsregeln und Empfehlungen für moderne Steifen-ausbildungen
Zu: E
N 1
993-
1-5
Ergänzende Bemessungsregeln für Träger mit Trapezstegblechen
Weiterentwicklung der Regeln für FEM-Berechnungen und Harmonisierung mit EN 1993-1-6
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EN 1993-1-9: Ermüdung
EN 1993-1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall
EN 1993-1-3: Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche
EN 1993-1-4: Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen
EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
EN 1993-1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen
EN 1993-1-7: Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung
EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen
EN 1993-1-9: Ermüdung
EN 1993-1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung
EN 1993-1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
EN 1993-1-12: Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700
EN 1
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1 EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile
Zu: E
N 1
993-
1-9
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EN 1993-1-9: Ermüdung
Stand
Zu: E
N 1
993-
1-9
Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-9: Ermüdung
Kranbahnen
EN 1993-6
Silos & Tanks
EN 1993-4-1 /-2
Brücken
EN 1993-2 EN 1993-3-1 /-2
Maste & Schornsteine
Einheitliche Grundnorm für alle Anwendungsnormen
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EN 1993-1-9: Ermüdung
Einheitliche und standardisierte Wöhlerlinien / Ermüdungsfestigkeitskurven Umfangreicher Kerbfallkatalog
Zu: E
N 1
993-
1-9
1·104 1·105 1·106 1·107 1·108 1·109 Anzahl der Spannungsspiele N [-]
1000
100
10
2·10
6
5·10
6
Dauerfestigkeit ∆σD
Schwellenwert ∆σL
160 140 125 112 100 90 80 71 63 56 50 45 40 36
1 m = 5
1 m = 3
160
36
Kerbgruppe ∆σC
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EN 1993-1-9: Ermüdung
Variables Sicherheitsniveau
Zu: E
N 1
993-
1-9
Zuverlässigkeitskonzept Schadensfolge
niedrig hoch
Konzept der Schadenstoleranz 1,0 1,15
Konzept der sicheren Lebensdauer 1,15 1,35
- Schadenstoleranz
- Schadensfolge
- Inspektionsmöglichkeit
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Weiterentwicklung EN 1993-1-9
Anpassung der Teilsicherheitsbeiwerte γMf und Harmonisierung mit den Schadensfolgeklassen CC in EN 1990
Zu: E
N 1
993-
1-9
Erweiterung der Bemessungsregeln für die Anwendung des Strukturspannungskonzeptes
Hohlprofilknoten
Stützstellen für Spannungsermittlung
1,0⋅t 0,4⋅t
t
σHS
σK
σN
σ
σN
Spannungsüberhöhung infolge
Naht
infolge Struktur
Nennspannung
A B
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Weiterentwicklung EN 1993-1-9
Neuer Anhang „Schweißnahtnachbehandlung“
Zu: E
N 1
993-
1-9
© PITEC GmbH
Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit durch Anwendung von Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung
∆σC.Imp = f · ∆σC
Erhöhungsfaktor für die Ermüdungsfestigkeit
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Weitere Entwicklungen
Auflösung von EN 1993-1-12 (Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700) und Integration der entsprechenden Abschnitten in die bestehenden Grundnormenteile
Umstrukturierung und wesentliche Überarbeitung von EN 1993-1-7 (Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung)
Überarbeitung von EN 1993-1-4 (Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen)
Träger mit Stegöffnungen
Wei
tere
Ent
wic
klun
gen
Bilder?
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Schlussbemerkungen
Wie kann man Einfluss nehmen?
Schl
ussb
emer
kung
en
- Einfluss auf den Nationalen Anhang - Vorschlag für Änderungen im Eurocode
Jeder
Mitarbeit in Initiative PraxisRegelnBau
Mitarbeit im Spiegelausschuss
Mitarbeit in Evolution Group
- Eurocode nutzen Erfahrung sammeln - Fragen und Hinweise an den Spiegelausschuss
- Vorschläge an Projektgruppe 3
- Deutsche Experten vom DIN-Spiegelausschuss ernannt
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Schl
ussb
emer
kung
en
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Ausprobieren und Mitmachen - Gestalten für die Zukunft -
Einheitliche Bemessungsregeln Sehr wirtschaftliche Bemessung möglich bei
Anwendung komplexer Lösungen Vereinfachte Regelungen für Standardfälle
Schlussbemerkungen
Die Anwendung des Eurocodes lohnt sich!
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Literatur [Beg, D., Kuhlmann, U., Davaine, L., Braun, B.: Design of Plated Structures, Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 1-5 Design of Plated Structures, 1st Edition, 2010, veröffentlicht durch ECCS – European Convention for Construcional Steelwork, Verkauf durch Ernst & Sohn, Berlin.] [Braun, B.: Stability of steel plates under combined loading. Dissertation, No. 2010-3, Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart, 2010 (http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5887).] [Braun, B., Kuhlmann, U.: Bemessung und Konstruktion von aus Blechen zusammengesetzten Bauteilen nach DIN EN 1993-1-5. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2009, Verlag Ernst & Sohn, 2009, S.381-453.] [EBPlate: Software zur Ermittlung von elastischen kritischen Spannungen in Platten. EBPlate steht unter www.cticm.com als kostenloser Download zur Verfügung.] [Johansson, B., Maquoi, R., Sedlacek, G. et al.: Commentary and worked examples to EN 1993-1-5, Plated Structural Elements. 1st Edition, ECCS-JRC Report No. EUR 22 898 EN, 2007. [Kuhlmann, U.; Eligehausen, R.; Wald, F.; da Silva, L.; Hofmann, J.: New market chances for steel structures by innovative fastening solutions between steel and concrete, Schlussbericht, RFCS Projekt INFASO, Projektnr. RFSR-CT-2007-00051, 2011.] Lite
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Literatur [Kuhlmann, U., Froschmeier, B., Euler, M.: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln für den Hochbau – Erläuterungen zur Struktur und Anwendung von DIN EN 1993-1-1. Stahlbau 79 (2010), Heft 11, S.779-792.] [Kuhlmann, U., Johansson, B., Raoul, J. et al.: COMBRI: Competitive Steel and Composite Bridges by Improved Steel Plated Structures. RFCS Forschungsprojekt RFS-CR-03 018, 2007.] [Kuhlmann, U. et al.: COMBRI-Handbuch Brücken. RFCS-Projekt COMBRI+, 2008. Das Handbuch steht unter www.unistuttgart.de/ke als kostenloser Download zur Verfügung.] [Kuhlmann, U.; Günther, H.-P.; Rasche, C.; Werner, F.; Hildebrand, J.; Wudtke, I.; Vormwald, M.; Beier, T.; Versch, C.; Köhler, G.; Heinemann, H.: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle. Forschung für die Praxis P 652, FOSTA, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. im Stahl-Zentrum, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf, 2008.] [Kuhlmann, U; Ožbolt, A.; Verbesserung der Tragfähigkeit von Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzendübeln in stabförmigen Stahlbetonbauteilen, Forschungsprojekt IGF 17028N, DASt/AIF, läuft seit 2011.] [Kuhlmann, U.; Rasche, C.: Überarbeitung des DIN-Fachberichts 103; Sitzung des NA 005-57: „Fachbereichsrat KOA 07 Brücken“; 2009.]
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Literatur [Kuhlmann, U., Rölle, L.: Duktilitätskriterien für typisierte Stirnplattenverbindungen, Schlussbericht, DASt-Forschungsvorhaben im Auftrag der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ (AiF), AiF-Vorhaben Nr. 14627, 2008.] [Kuhlmann, U., Rölle, L.: Verbundanschlüsse nach Eurocode. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2010, Verlag Ernst & Sohn, 2010, S.573-642.] [Kuhlmann, U.; Rybinski, M.; Rölle, L.: Anschlüsse im Stahl- und Verbundbau. Der Prüfingenieur. Heft 32. S.36-49, April 2008.] [Kuhlmann, U., Zizza, A.: Stahlbaunormen – DIN EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.1-78.] [Nussbaumer, A., Günther, H.-P.: Stahlbaunormen - Kommentar zu DIN EN 1993-1-9: Ermüdung, Grundlagen und Erläuterungen. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.255-351.] [Rasche, C.: Zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Kehlnahtverbindungen höherfester Baustähle. Dissertation, Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf, 2012.]
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Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza
Literatur [Simoes da Silva, L., Simoes, R., Gervasio, H.: Design of Steel Structures Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings, ECCS Eurocode Design Manuals, 2010, Verkauf durch Verlag Ernst & Sohn, Berlin.] [Ungermann, D., Schneider, S.: Stahlbaunormen – Kommentar zu DIN EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.205-253.] [Volz, M. und Saal, H.: Geschweißte Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8. Stahlbau, 81 (2012), S.282–289.]
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