D
BAUWESEN
KOMMENTAR F. Fingerloos, J. Hegger, K. Zilch
EUROCODE 2 f端r Deutschland DIN EN 1992-1-1 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln f端r den Hochbau mit Nationalem Anhang Kommentierte Fassung
b
Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang
Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau:2011-01 Nationaler Anhang (NA) – National festgelegte Parameter:2011-01 Kommentierte Fassung Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings; German version EN 1992-1-1:2004 + AC:2010 Eurocode 2: Calcul des structures en béton – Partie 1-1: Règles générales et règles pour les bâtiments; Version allemande EN 1992-1-1:2004 + AC:2010 Ersatzvermerk − Ersatz für DIN EN 1992-1-1:2005-10 − mit DIN EN 1992-1-1/NA:2011-01, DIN EN 1992-3:2011-01 und DIN EN 1992-3/NA:2011-01 Ersatz für DIN 1045-1:2008-08; − Ersatz für DIN EN 1992-1-1 Berichtigung 1:2010-01
Diese kommentierte Fassung enthält die Normentexte des Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 zusammen mit dem Nationalen Anhang DIN EN 1992-1-1/NA in einem verwobenen Text, der nur die für die Anwendung in Deutschland maßgebenden Werte und Regeln enthält. Diese sind, wenn möglich, in die Gleichungen, Bilder und Tabellen direkt integriert. Alle nicht relevanten Textteile aus EN 1992-1-1 sind aus dieser Fassung entfernt. Alle Werte und Regeln, die im deutschen Nationalen Anhang enthalten sind, werden unterlegt, sodass diese vom allgemeinen Eurocode 2-Text zu unterscheiden sind. Dabei wird zwischen den von allen CEN-Mitgliedsstaaten national festzulegenden Parametern (nationally determined parameters, NDP gelb unterlegt) und den spezifisch deutschen, ergänzenden, nicht widersprechenden Angaben zur Anwendung von DIN EN 1992-1-1 (non-contradictory complementary information, NCI grau unterlegt) differenziert. In der Hinweisspalte zum verwobenen Normentext werden kurze, zur Erleichterung der Anwendung hilfreiche Kommentare, Bilder oder Verweise auf andere Normenabschnitte aufgenommen, die die tägliche Arbeit mit dem Eurocode 2 erleichtern sollen. An den Normentext schließt sich ein ausführlicher Erläuterungsteil an, der Hintergründe, Beispiele und weiterführende Literatur enthält. Dieser Teil des Buches unterstützt die Einarbeitung in den Eurocode 2 und soll das Verständnis und die Auslegung der Norm fördern.
1
Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 3 Baustoffe
Hinweise
Unterlagen nach NA.2.8.2 und NA.2.8.3 nicht ohne Weiteres entnommen werden können, müssen in einer Baubeschreibung enthalten und erläutert sein. Dazu gehören auch die erforderlichen Angaben für Beton mit gestalteten Ansichtsflächen.
siehe z. B. DBV-Merkblatt „Sichtbeton“ [DBV9] oder FDB-Merkblatt Nr. 1: Sichtbetonflächen von Fertigteilen aus Beton und Stahlbeton [23]
3
BAUSTOFFE
3.1
Beton
3.1.1
Allgemeines
(1)P Die folgenden Abschnitte enthalten Prinzipien und Anwendungsregeln für Normalbeton und hochfesten Beton. (2) Die Regeln für Leichtbeton sind im Abschnitt 11 enthalten. (NA.3) Die Abschnitte 3.1 und 11.3.1 gelten für Beton nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2. 3.1.2
Festigkeiten
(1)P Die Betondruckfestigkeit wird nach Betonfestigkeitsklassen gegliedert, die sich auf die charakteristische (5 %) Zylinderdruckfestigkeit fck oder die Würfeldruckfestigkeit fck,cube nach DIN EN 206-1 beziehen. (2)P Die Festigkeitsklassen dieser Norm beziehen sich auf die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit fck für ein Alter von 28 Tagen mit einem Maximalwert von Cmax = C100/115. ANMERKUNG Für die Herstellung von Beton der Festigkeitsklassen C90/105 und C100/115 bedarf es nach DIN 1045-2 weiterer auf den Verwendungszweck abgestimmter Nachweise.
(3) In Tabelle 3.1 sind die charakteristischen Festigkeiten fck mit den ihnen zugeordneten mechanischen Eigenschaften angegeben, die für die Bemessung notwendig sind. Tabelle 3.1 – Festigkeits- und Formänderungskennwerte für Beton Betonfestigkeitsklasse 1) 1 16 20 25 30 35 40 45 fck N/mm² 12 2 20 25 30 37 45 50 55 fck,cube N/mm² 15 3 fcm N/mm² 20 24 28 33 38 43 48 53 4 fctm N/mm² 1,6 1,9 2,2 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 5 fctk;0,05 N/mm² 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,7 6 fctk;0,95 N/mm² 2,0 2,5 2,9 3,3 3,8 4,2 4,6 4,9 – 7 27 29 30 31 33 34 35 36 Ecm ⋅ 10 ³ N/mm² 8 ‰ 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,25 2,3 2,4 εc1
50 60 58 4,1 2,9 5,3 37 2,45
55 67 63 4,2 3,0 5,5 38 2,5
60 75 68 4,4 3,1 5,7 39 2,6
70 85 78 4,6 3,2 6,0 41 2,7
80 95 88 4,8 3,4 6,3 42 2,8
90 105 98 5,0 3,5 6,6 44 2,8
100 2) 115 108 5,2 3,7 6,8 45 2,8
‰
3,5
3,2
3,0
2,8
2,8
2,8
2,8
10
εcu1 εc2
‰
2,0
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,6
11
εcu2
‰
3,5
3,1
2,9
2,7
2,6
2,6
2,6
12
n
2,0
1,75
1,6
1,45
1,4
1,4
1,4
13
εc3
‰
1,75
1,8
1,9
2,0
2,2
2,3
2,4
14
εcu3
‰
3,5
3,1
2,9
2,7
2,6
2,6
2,6
9
(NCI)
1)
Die Festigkeitsklasse C12/15 darf nur bei vorwiegend ruhenden Einwirkungen verwendet werden.
2)
Die analytischen Beziehungen interpolieren nur bis C90/105. Die Werte für C100/115 wurden unabhängig davon festgelegt.
Analytische Beziehungen: Zeile 3: Zeile 4: Zeilen 5 und 6: Zeile 7: Zeile 8: Zeile 9: Zeile 10: Zeile 11: Zeile 12: Zeile 13: Zeile 14:
24
fcm = fck + 8 (2/3) für ≤ C50/60; fctm = 0,30fck fctk;0,05 = 0,7fctm (5 %-Quantil); 0,3 Ecm = 22.000 (fcm / 10) [N/mm²] siehe Bild 3.2: siehe Bild 3.2, für fck > 50 N/mm²: siehe Bild 3.3, für fck > 50 N/mm²: siehe Bild 3.3, für fck > 50 N/mm²: für fck > 50 N/mm²: siehe Bild 3.4, für fck > 50 N/mm²: siehe Bild 3.4, für fck > 50 N/mm²:
fctm = 2,12 ⋅ ln [1 + (fcm / 10)] für > C50/60 fctk;0,95 = 1,3fctm (95 %-Quantil) 0,3 Ecm = 22 ⋅ (fcm / 10) [GPa] εc1 (‰) = 0,7fcm0,31 ≤ 2,8 εcu1 (‰) = 2,8 + 27 [(98 – fcm) / 100]4 εc2 (‰) = 2,0 + 0,085 ⋅ (fck – 50)0,53 εcu2 (‰) = 2,6 + 35 [(90 – fck) / 100]4 4 n = 1,4 + 23,4 [(90 – fck) / 100] εc3 (‰) = 1,75 + 0,55 [(fck – 50) / 40] εcu3 (‰) = 2,6 + 35 [(90 – fck) / 100]4
Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 3 Baustoffe
Hinweise
(4) Für bestimmte Anwendungsfälle (z. B. bei Vorspannung) darf unter Umständen die Druckfestigkeit des Betons für ein Alter von weniger oder mehr als 28 Tagen auf der Grundlage von Prüfkörpern bestimmt werden, die unter anderen als den in DIN EN 12390 angegebenen Bedingungen gelagert wurden. Falls die Betonfestigkeit für ein Alter von t > 28 Tagen bestimmt wird, sind in der Regel die in 3.1.6 (1)P und 3.1.6 (2)P definierten Beiwerte αcc und αct um den Faktor kt zu reduzieren. Der Wert kt muss entsprechend der Festigkeitsentwicklung im Einzelfall festgelegt werden.
DIN EN 12390-2: Prüfung von Festbeton – Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfungen
(5) Muss die Betondruckfestigkeit fck(t) für ein Alter t für bestimmte Bauzustände (z. B. Ausschalen, Übertragung der Vorspannung) angegeben werden, darf diese wie folgt bestimmt werden: fck(t) = fcm(t) – 8 [N/mm²] für 3 < t < 28 Tage fck(t) = fck
für t ≥ 28 Tage
Genauere Werte speziell für t ≤ 3 Tage sollten auf der Basis von Versuchen bestimmt werden. (6) Die Betondruckfestigkeit im Alter t hängt vom Zementtyp, der Temperatur und den Lagerungsbedingungen ab. Bei einer mittleren Temperatur von 20 °C und bei Lagerung nach DIN EN 12390 darf die Betondruckfestigkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten fcm(t) mit den Gleichungen (3.1) und (3.2) ermittelt werden.
Zu (6): grafische Auswertung von Gl. (3.1) mit (3.2):
fcm(t) = βcc(t) ⋅ fcm (3.1) mit βcc(t) = e s ⋅ (1 – √28 / t ) (3.2) Dabei ist fcm(t) die mittlere Betondruckfestigkeit für ein Alter von t Tagen; fcm die mittlere Druckfestigkeit nach 28 Tagen gemäß Tabelle 3.1;
βcc(t) t s
ein vom Alter des Betons t abhängiger Beiwert; das Alter des Betons in Tagen; ein vom verwendeten Zementtyp abhängiger Beiwert: s = 0,20 für Zement der Festigkeitsklassen CEM 42,5 R, CEM 52,5 N und CEM 52,5 R (Klasse R), s = 0,25 für Zement der Festigkeitsklassen CEM 32,5 R, CEM 42,5 N (Klasse N), s = 0,38 für Zement der Festigkeitsklassen CEM 32,5 N (Klasse S). Für hochfeste Betone gilt für alle Zemente s = 0,20.
NA.1.5.2.11: hochfester Beton: Festigkeitsklasse ≥ C55/67 bzw. ≥ LC55/60.
In Fällen, in denen der Beton nicht der geforderten Druckfestigkeit nach 28 Tagen entspricht, sind die Gleichungen (3.1) und (3.2) nicht geeignet. Es ist nicht zulässig, mit den Regeln dieses Abschnittes eine nichtkonforme Druckfestigkeitsklasse über die Nacherhärtung des Betons im Nachhinein zu rechtfertigen. Zur Wärmebehandlung von Bauteilen siehe 10.3.1.1 (3). (7)P Die Zugfestigkeit bezieht sich auf die höchste Spannung, die bei zentrischer Zugbeanspruchung erreicht wird. Für die Biegezugfestigkeit siehe auch 3.1.8 (1).
Zu (9): grafische Auswertung von Gl. (3.4) mit (3.2):
(8) Wenn die Zugfestigkeit mittels der Spaltzugfestigkeit fct,sp bestimmt wird, darf näherungsweise der Wert der einachsigen Zugfestigkeit fct mit folgender Gleichung ermittelt werden: fct
= 0,9 ⋅ fct,sp
(3.3)
(9) Die zeitabhängige Entwicklung der Zugfestigkeit hängt besonders stark von der Nachbehandlung und den Trocknungsbedingungen sowie der Bauteilgröße ab. Wenn keine genaueren Werte vorliegen, darf die Zugfestigkeit fctm(t) wie folgt angenommen werden: fctm(t) = [βcc(t)]α ⋅ fctm
(3.4)
mit βcc(t) aus Gleichung (3.2) und α = 1 für t < 28 Tage; α = 2/3 für t ≥ 28 Tage. Die Werte für fctm sind in Tabelle 3.1 enthalten.
25
Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 5 Ermittlung der Schnittgrößen
Hinweise
5.1.3 Lastfälle und Einwirkungskombinationen (1)P Zur Ermittlung der maßgebenden Einwirkungskombination (siehe DIN EN 1990, Kapitel 6) ist eine ausreichende Anzahl von Lastfällen zu untersuchen, um die kritischen Bemessungssituationen für alle Querschnitte im betrachteten Tragwerk oder Tragwerksteil festzustellen. Die bei den Nachweisen in den GZT in Betracht zu ziehenden Bemessungssituationen sind in DIN EN 1990 angegeben.
Ständige und vorübergehende Bemessungssituation [E2], Gl. (6.10c):
(NA.2) Bei durchlaufenden Platten und Balken darf für ein und dieselbe unabhängige ständige Einwirkung (z. B. Eigenlast) entweder der obere oder der untere Wert γG in allen Feldern gleich angesetzt werden. Dies gilt nicht für den Nachweis der Lagesicherheit nach DIN EN 1990. (NA.3) Die maßgebenden Querkräfte dürfen bei üblichen Hochbauten für Vollbelastung aller Felder ermittelt werden, wenn das Stützweitenverhältnis benachbarter Felder mit annähernd gleicher Steifigkeit 0,5 < leff,1 / leff,2 < 2,0 beträgt. (NA.4) Bei nicht vorgespannten durchlaufenden Bauteilen des üblichen Hochbaus brauchen, mit Ausnahme des Nachweises der Lagesicherheit nach DIN EN 1990, Bemessungssituationen mit günstig wirkenden ständigen Einwirkungen bei linear-elastischer Berechnung nicht berücksichtigt zu werden, wenn die Konstruktionsregeln für die Mindestbewehrung eingehalten werden. 5.1.4
E d = γ G,j ⋅ E Gk, j + γ P ⋅ E Pk j ≥1
+ γ Q,1 ⋅ E Qk,1 +
γ
Q,i
⋅ψ 0,i ⋅ E Qk,i
i >1
d. h. in der Regel:
E d = 1,35E Gk, j + 1,0EPk j ≥1
+ 1,5 ⋅ E Qk,1 + ψ 0,i ⋅ E Qk,i i >1 Außergewöhnliche Bemessungssituation [E2], Gl. (6.11c): E dA = γ GA,j ⋅ E Gk, j + EPk + E Ad j ≥1
+ γ QA,1 ⋅ ⋅ψ 1,1 ⋅ E Qk,1 +
γ
QA,i
⋅ψ 2,i ⋅ E Qk,i
i >1
d. h. in der Regel:
E dA = E Gk, j + EPk + E Ad j ≥1
+ψ 1,1 ⋅ E Qk,1 +
ψ
2,i
⋅ E Qk,i
i >1
Auswirkungen von Bauteilverformungen (Theorie II. Ordnung)
(1)P Die Auswirkungen nach Theorie II. Ordnung (siehe auch DIN EN 1990, Kapitel 1) müssen berücksichtigt werden, wenn sie die Gesamtstabilität des Bauwerks erheblich beeinflussen oder zum Erreichen des Grenzzustands der Tragfähigkeit in kritischen Querschnitten beitragen. (2) Die Auswirkungen nach Theorie II. Ordnung sind in der Regel gemäß 5.8 zu berücksichtigen. (3) Für Hochbauten dürfen die Auswirkungen nach Theorie II. Ordnung unterhalb bestimmter Grenzen vernachlässigt werden (siehe 5.8.2 (6)). (NA.4)P Der Gleichgewichtszustand von Tragwerken mit stabförmigen Bauteilen oder Wänden unter Längsdruck und insbesondere der Gleichgewichtszustand dieser Bauteile selbst muss unter Berücksichtigung der Auswirkung von Bauteilverformungen nachgewiesen werden, wenn diese die Tragfähigkeit um mehr als 10 % verringern. Dies gilt für jede Richtung, in der ein Versagen nach Theorie II. Ordnung auftreten kann.
5.2
Imperfektionen
(1)P Für die Ermittlung der Schnittgrößen von Bauteilen und Tragwerken sind die ungünstigen Auswirkungen möglicher Abweichungen in der Tragwerksgeometrie und in der Laststellung zu berücksichtigen. ANMERKUNG Abweichungen bei den Querschnittsabmessungen sind i. Allg. in den Materialsicherheitsfaktoren berücksichtigt. Diese brauchen bei der Schnittgrößenermittlung nicht berücksichtigt zu werden. Eine minimale Lastausmitte bei der Bemessung von Querschnitten wird in 6.1 (4) vorgesehen.
Die einzelnen aussteifenden Bauteile sind für Schnittgrößen zu bemessen, die sich aus der Berechnung am Gesamttragwerk ergeben, wobei die Auswirkungen der Einwirkungen und Imperfektionen am Tragwerk als Ganzem einzubeziehen sind. Der Einfluss der Tragwerksimperfektionen darf durch den Ansatz geometrischer Ersatzimperfektionen erfasst werden. (2)P Imperfektionen müssen bei ständigen und vorübergehenden sowie bei außergewöhnlichen Bemessungssituationen im Grenzzustand der Tragfähigkeit berücksichtigt werden. (3) Imperfektionen brauchen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nicht berücksichtigt zu werden. (4) Die folgenden Regeln gelten für Bauteile unter Normalkraft sowie für Tragwerke mit vertikaler Belastung (vorwiegend im Hochbau). Die numerischen Werte beziehen sich auf normale Abweichungen der Bauausführung (Klasse 1 in DIN EN 13670). Bei Verwendung anderer Abweichungen (z. B. Klasse 2) sind die Werte in der Regel entsprechend anzupassen.
Zu (4): Die Toleranzklasse 2 nach DIN EN 13670 mit reduzierten Abweichungen in der Bauausführung ist in erster Linie zur Anwendung mit der in Anhang A vorgeschlagenen Abminderung von Teilsicherheitsbeiwerten für Baustoffe vorgesehen. Diese Abminderung ist in Deutschland i. d. R. ausgeschlossen. Das gilt auch für die Imperfektionen.
47
Hinweise
Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 5 Ermittlung der Schnittgrößen (5) Imperfektionen dürfen als Schiefstellung θi wie folgt berücksichtigt werden:
θi
= θ0 ⋅ αh ⋅ αm Dabei ist
θ0 αh
(5.1)
der Grundwert: θ0 = 1 / 200; der Abminderungsbeiwert für die Höhe: 0 ≤ αh = 2 / l ≤ 1;
αm
der Abminderungsbeiwert für die Anzahl der Bauteile: αm = 0,5 ⋅ (1+ 1/ m) ;
l
die Länge oder Höhe [m], siehe (6);
m
die Anzahl der vertikalen Bauteile, die zur Gesamtauswirkung beitragen.
Für Auswirkungen auf Scheiben gilt abweichend: − Decken: θ0 = 0,008 / 2m −
θ0 = 0,008 / m
Dächer: mit αh = αm = 1.
(6) Die in Gleichung (5.1) enthaltenen Definitionen von l und m hängen von der untersuchten Auswirkung ab, für die drei Fälle unterschieden werden dürfen (siehe auch Bild 5.1): − Auswirkung auf Einzelstütze: l = tatsächliche Länge der Stütze, m = 1. − Auswirkung auf Aussteifungssystem: l = Gebäudehöhe, m = Anzahl der vertikalen Bauteile, die zur horizontalen Belastung des Aussteifungssystems beitragen. Für m dürfen nur vertikale Bauteile angesetzt werden, die mindestens 70 % des Bemessungswerts der mittleren Längskraft NEd,m = FEd / n aufnehmen, worin FEd die Summe der Bemessungswerte der Längskräfte aller nebeneinander liegenden lotrechten Bauteile im betrachteten Geschoss bezeichnet. − Auswirkung auf Decken- oder Dachscheiben, die horizontale Kräfte verteilen: l = Stockwerkshöhe, m = Anzahl der vertikalen Bauteile in den Stockwerken, die zur horizontalen Gesamtbelastung auf das Geschoss beitragen. ei
ei N
N
N
N
Hi
bei Decken- bzw. Dachscheiben ist m die Anzahl der auszusteifenden Tragwerksteile im betrachteten Geschoss (d. h. in der Regel bei Deckenscheiben zwei Geschosse mit je m vertikalen Bauteilen 2m, bei Dachscheiben ein Geschoss mit m vertikalen Bauteilen m).
Hi l = l0
l = l0 / 2
a1) nicht ausgesteift
a2) ausgesteift
a) Einzelstützen mit ausmittiger Normalkraft oder seitlich angreifender Kraft
θi
Hi
Na Nb
Hi l
θi Hi
b) ausgesteiftes System
θi
Na
Na
θi
Nb
c1) Deckenscheibe
c2) Dachscheibe
Bild 5.1 – Beispiele für die Auswirkung geometrischer Imperfektionen
48
Abweichend von EN 1992-1-1, Bild 5.1c1) mit θ i / 2 darf die national festgelegte, empirisch ermittelte Schiefstellung θ i für die Ermittlung der Horizontalkraft bei Deckenscheiben nicht halbiert werden.
Erläuterungen zum Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang Einleitung
Erläuterungen zum Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbetonund Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau:2011-01
Der zweite Teil dieses Buches enthält ausführlichere Erläuterungen und Hintergrundinformationen zu DIN EN 1992-1-1. Diese betreffen insbesondere die gegenüber DIN 1045-1 neuen Regelungen sowie die durch den Nationalen Anhang (NA) gegenüber EN 1992-1-1 abweichenden Regelungen infolge der national festzulegenden Parameter (NDP) und der nationalen Ergänzungen (NCI). Da für viele nationale Festlegungen und Ergänzungen im NA die Erläuterungen aus dem DAfStb-Heft 525 [D525] weiterhin gültig sind, wurden sie bei der Zusammenstellung der Kommentare übernommen. Darüberhinausgehende Erläuterungen befinden sich im neuen DAfStb-Heft 600 [D600] zum Eurocode 2, das die durch den Normenausschuss NABau 005-07-01 „Bemessung und Konstruktion“ autorisierte Auslegung der Norm darstellt. Ergänzt werden einige Beispiele und Diagramme, die das Verständnis und die Auslegung der Norm verbessern sollen. Für ausführlich durchgearbeitete Beispiele, insbesondere im Hinblick auf einen Normenvergleich, wird auch auf die Beispielsammlungen zu Eurocode 2 und DIN 1045-1 des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V. [DBV10], [DBV11] verwiesen. Einige der Grafiken aus dem ersten Teil finden sich hier in vergrößerter Darstellung wieder. Die Gliederung der Erläuterungen erfolgt zweckmäßigerweise entsprechend der Normgliederung. Zur schnelleren Einarbeitung in den Eurocode 2 werden für den mit DIN 1045-1 vertrauten Leser in einem Anhang Zuordnungstabellen angegeben, die das Auffinden der vergleichbaren Abschnitte und Gleichungen im Eurocode 2 erleichtern.
195
Erläuterungen zum Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 4 Dauerhaftigkeit und Betondeckung Tab. 8. Zusammenhang zwischen Feuchtigkeits- und Expositionsklassen 1
2
Expositionsklasse 1
XC1
2
3
Umgebung
Feuchtigkeitsklasse
immer trocken
WO1)
immer nass
WF
4
Bemerkung
–
3
XC3
mäßig feucht
WO1) oder WF
Beurteilung im Einzelfall
4
XC2, XC4, XF1, XF3
wechselnd nass / trocken bzw. Wassersättigung
WF
–
5
XF2, XF4, XD2, XD3, XS2, XS3
wechselnd nass / trocken bzw. Wassersättigung und Eintrag von Alkalien
WA
–
6
XD1, XS1, XA
Feuchtigkeit vorhanden
WF, WA
Beurteilung im Einzelfall
1)
Infolge der Bauteilabmessungen (min h > 0,80 m) kann eine abweichende Einstufung mindestens in WF erforderlich werden.
Zu 4.4 Nachweisverfahren Zu 4.4.1 Betondeckung Zu 4.4.1.1 Allgemeines
Die Betondeckung der Bewehrung hat drei wesentliche Aufgaben zu erfüllen: −
Sicherstellung der Dauerhaftigkeit der Bewehrung durch eine ausreichend dicke und dichte Betonschicht, die das Vordringen korrosionsfördernder Stoffe bis zur Bewehrung im Verlauf der zugrunde gelegten Nutzungsdauer mit ausreichender Zuverlässigkeit verhindert,
−
Sicherstellung der Übertragung der Kräfte zwischen Bewehrung und umhüllenden Beton über allseitigen Verbund,
−
Sicherstellung einer Feuerwiderstandsdauer durch Verzögerung der Temperaturerhöhung des abgedeckten Bewehrungsstahles infolge einer Brandbeaufschlagung der Betonoberfläche (siehe hierzu die Mindestachsabstände a bzw. asd nach DIN EN 1992-1-2 [E5], [E6]).
Das entscheidende Maß für die Tragwerksplanung (statische Nutzhöhe d) und die Bauausführung (Bestellung der Abstandhalter) ist das Verlegemaß der Bewehrung cv. Dieses ergibt sich aus der Bewehrungskonstruktion (Lagen und Durchmesser der Bewehrung) und den Lieferabmessungen der Abstandhalter (Abb. 26) und Unterstützungen. Daher wird auf den Bewehrungsplänen die Angabe des Verlegemaßes (für die Bestellung) und des Vorhaltemaßes (für die Überwachung) gefordert. Auf die Angabe des Mindestmaßes cmin sollte verzichtet werden, um Verwechslungen auszuschließen. ≥ asd
φ
Längsstab
cv ≥ cnom,w
Verbund cmin,b =φ
φw
Bügel
cnom,l
cmin,dur ∆cdev = 15 mm
≥ cnom,l
≥a cv ≥ cnom,w
Abstandhalter Abb. 26. Ermittlung der Verlegemaße (DBV1)
∆cdev = 10 mm
Exposition Korrosion
a) Dauerhaftigkeit
b) Verbund
Abb. 27. Vorhaltemaß ∆cdev
Zu 4.4.1.2 Mindestbetondeckung Zu (2)P: Die Mindestbetondeckung wird nach Gleichung (4.2) aus dem Maximalwert verschiedener Anforderungen abgeleitet:
cmin cmin,b cmin,dur
= max {cmin,b; cmin,dur + ∆cdur,γ – ∆cdur,st – ∆cdur,add; 10 mm}; aus dem Verbundkriterium nach 4.4.1.2 (3); aus den Umgebungsbedingungen, siehe Tabelle 4.4DE und 4.5DE;
∆cdur,γ ∆cdur,st
additives Sicherheitselement (für XD1 = +10 mm und für XD2 = +5 mm); Verringerung der Betondeckung bei nichtrostenden Stählen; nach abZ (i. d. R. cmin = max {cmin,b; 10 mm});
234
DIN EN 1992-1-1 (4.2)
Erläuterungen zum Eurocode 2: DIN EN 1992-1-1 mit Nationalem Anhang 4 Dauerhaftigkeit und Betondeckung ∆cdur,add = 0 allgemein Verringerung der Betondeckung auf Grund zusätzlicher (additiver) Schutzmaßnahmen, = 10 mm für Expositionsklassen XD bei dauerhafter, rissüberbrückender Beschichtung [D525], [DBV5]; Vorhaltemaß nach 4.4.1.3: ∆cdev = 15 mm in der Regel bzw. ∆cdev = 10 mm bei XC1 und bei Verbundkriterium. ∆cdev Im Konzept von EN 1992-1-1 sind sogenannte Anforderungsklassen (Structural classes) S1 bis S6 vorgesehen, die national gewählt werden dürfen. Die Mindestbetondeckungen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit sind mit den Anforderungsklassen entsprechend den Tabellen 4.4N und 4.5N verknüpft. Für Deutschland wird im NA die Anforderungsklasse S3 gewählt. Die von S3 abweichenden Anforderungen für chloridbeanspruchte Bauteilflächen XD (cmin,dur = 40 mm bzw. 50 mm für alle XD-Klassen) werden durch das additive Sicherheitselement ∆cdur,γ ausgeglichen. Diese Festlegungen sind dann in den nationalen (NDP) Tabellen 4.4DE und 4.5DE zusammengefasst. EN 1992-1-1, Tabelle 4.4N cmin,dur [mm] von Betonstahl Anforderungsklasse
X0
S1 S2 S3 S4 S5 S6
10 10 10 10 15 20
Expositionsklasse nach Tabelle 4.1 XC2 XD1 XD2 XD3 XC1 XC4 XC3 XS1 XS2 XS3 10 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 35 10 20 25 30 35 40 15 25 30 35 40 45 20 30 35 40 45 50 25 35 40 45 50 55
EN 1992-1-1, Tabelle 4.5N cmin,dur [mm] von Spannstahl Anforderungs-
klasse S1 S2 S3 S4 S5 S6
Expositionsklasse nach Tabelle 4.1 XC2 XD1 XD2 XD3 X0 XC1 XC4 XC3 XS1 XS2 XS3 10 15 20 25 30 35 40 10 15 25 30 35 40 45 10 20 30 35 40 45 50 10 25 35 40 45 50 55 15 30 40 45 50 55 60 20 35 45 50 55 60 65
Weitere Modifikationsmöglichkeiten werden in EN 1992-1-1 in Tabelle 4.3N vorgeschlagen, indem die Betondeckungen durch Wechsel der Anforderungsklassen S erhöht (z. B. für Nutzungsdauer 100 Jahre) oder reduziert (z. B. für Platten oder bei besonderer Qualitätskontrolle) werden sollen. Von diesen wird nur die Möglichkeit, die Mindestbetondeckung um 5 mm bei dichterem Beton abzumindern, im NA mit (NDP) Tabelle 4.3DE umgesetzt (durch Erhöhung der Dichtheit mit reduzierten Wasserzementwert, d. h. zwei Festigkeitsklassen höher als Mindestanforderung nach DIN 1045-2, siehe Anhang E). Die abweichenden Betondeckungen für Betonbrücken mit längerer Nutzungsdauer werden in DIN EN 19922/NA [E8] spezifiziert. Eine Abminderung der erforderlichen Mindestbetondeckung durch Maßnahmen in der Bauausführung ist sachlich nicht gerechtfertigt. Einflüsse aus der Qualität der Bauausführung können nur beim Vorhaltemaß berücksichtigt werden. Bei internen Spanngliedern ohne Verbund ist die Mindestbetondeckung cmin in den Verankerungsbereichen und im Bereich der freien Länge des ummantelten Spanngliedes der Zulassung zu entnehmen. Zu (3): Die in EN 1992-1-1 empfohlenen Werte cmin,b für Spannglieder im nachträglichen Verbund wurden national übernommen.
Die Mindestbetondeckung cmin,b = 2,5φp gilt für voll ausgenutzte Einzellitzen oder Einzeldrähte im sofortigen Verbund, sofern sich diese gegenseitig nur geringfügig beeinflussen. Dabei sollte ein lichter Mindestabstand s ≥ 2,5φp eingehalten werden. Wird der lichte Mindestabstand nach Bild 8.14 mit s = 2,0φp ausgenutzt, sollte die Mindestbetondeckung auf cmin,b = 3φp vergrößert werden [48]. Bei einer Gruppenverankerung kann es erforderlich sein, die Mindestbetondeckung noch weiter zu vergrößern. Die Mindestbetondeckung für den Verbund gerippter Spanndrähte aus DIN 1045-1 cmin,b = 3φp wurde im NA nicht aufgenommen, da gerippte Drähte in Deutschland praktisch kaum verwendet werden, es gibt hierfür nur wenige aktuelle abZ. Zu (7): Nichtrostende Betonstähle dürfen prinzipiell mit angepassten Mindestbetondeckungen eingesetzt werden. Die Zulassungen sind zu beachten. Zur Metallurgie und zum Einsatzbereich unterschiedlicher nichtrostender Stähle siehe z. B. Nürnberger in [79]. Für nichtrostende Bewehrungsstähle z. B. aus den Werkstoffen Nr. 1.4462 oder Nr. 1.4571 nach DIN EN 10088-3 [R29] darf danach in der Regel die Betondeckung für XC1 in allen Expositionsklassen angesetzt werden. Dies gilt auch für Bewehrungsstäbe aus glasfaserverstärktem Kunststoff (vgl. abZ [15]). Die Verbundbedingung cmin,b ≥ φ ist immer zu beachten.
Bei Verwendung feuerverzinkter Betonstahlbewehrung in tragender Funktion sind keine Abweichungen von den erforderlichen Mindestbetondeckungen der Norm zugelassen (vgl. abZ [16]). Zu (8): In DIN EN 1992-1-1/NA wird unter aufwändigen Randbedingungen für Parkdecks in der Expositionsklasse XD3 mit ∆cdur,add ausnahmsweise eine Reduktion der Betondeckung um 10 mm bei dauerhafter, rissüberbrückender Beschichtung erlaubt. Hierzu wird auf die Formulierungen aus DAfStb-Heft [D525] bzw. dem DBV-Merkblatt „Parkhäuser und Tiefgaragen“ [DBV5] verwiesen. Voraussetzung ist die Aufbringung eines dauerhaften und flächigen Schutzes unter Einbeziehung einer regelmäßigen und in definierten Abständen vorzunehmenden erweiterten Wartung und der Durchführung notwendiger Instandsetzung. Das DBV-Merkblatt [DBV5] enthält für verschiedene Anwendungsfälle detaillierte Angaben zu den Inhalten des Wartungsplanes, den erforderlichen Wartungsintervallen und den Instandsetzungsmaßnahmen sowie zu den Randbedingungen, unter denen eine Herabstufung der Expositionsklassen möglich ist (siehe auch Erläuterungen zu 4.2). Zu (9): Im Bereich von Verbundfugen darf die Betondeckung im Ortbeton von 10 mm auf 5 mm bei mindestens rauer Fuge verringert werden, wenn ein ausreichender Anteil des Zementleims unterhalb der im Ortbeton liegenden Beweh-
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Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V. (Hrsg.): Eurocode 2 für Deutschland. Kommentierte Fassung. Teil 1-1: Allgemeine Regeln für den Hochbau.
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