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Art: Formelsammlungen
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Grundlagen der Trawerksplanung Einwirkungskombinationen (vereinfacht) Einwirkungskombination im GZT Ed = γG • Gk + γQ • Qk,1 + ∑[γQ • Ψ0,i •Qk,i] Ungünstige Wirkung: γ G: [ ] = 1, γQ: [ ] = 1, Günstige Wirkung: γG: [ ] = 1, γQ: [ ] = 1, Ψ0,i: [ ] → siehe Tabelle Ermittlung der Einwirkungskombination im GZG Charakterisitsche Kombination (früher seltene Kombination) pd,char = gk + q1,k + ∑i>1 ψ0,i • qi,k [kN/m] Ψ0,i: [ ] Kombinationsbeiwert; siehe Tabelle 1 Quasi-ständige Kombination pd,perm = gk + ∑i>1 ψ2,i • qi,k [kN/m] Ψ2,i: [ ] Kombinationsbeiwert; siehe Tabelle 1 Tabelle mit Kombinationsbeiwerten – DIN EN 1990/NA Tabelle 1: Kombinationsbeiwerte im Hochbau [1]
Ohne Abdichtung: Horizontale Oberflächen (Gefälle < 2,5%): XD Vertikale Oberflächen & Gefälle ≥ 2,5%: XD Mit regelgerechter Abdichtung: Alle Oberflächen: XC s. Auslegungen zu DIN 1992- 1 - 1 (Stand 04.10.2017) Erdüberschüttete Stahlbetonbauteile unterhalb durchlässigem Fahrbahnbelag 4 Dauerhaftigkeit und Betondeckung Ermittlung der Betondeckung Mindestbetondeckung cmin = max cmin,b cmin,dur + Δcdurγ – Δcdur,st – Δcdur,add 10mm Bei Mechanischer Exposition Opferbeton zu cmin dazu addieren! (XM 1: + 5mm, XM2: + 10mm, XM3: +15mm) cmin,b: [mm] Mindestbetondeckung aus Verbundanforderungen (i.d.R. Stab) cmin,dur : [mm] Mindestbetondeckung aus Dauerhaftigkeits- anforderung (siehe Tab. unten) Δcdurγ: [mm] additives Sicherheitselement (siehe Tab. unten) Δcdur,st: [mm] bei Verwendung von nichtrostendem Stahl (i.d.R. =
Δcdur,add: [mm] bei zusätzlichen Schutzmaßnahmen (grundsätzlich: Δcdur,add = 0 s. A1:2015-12) Nennmaß der Betondeckung cnom = cmin + Δcdev [mm] → aufrunden auf 5 mm → = cvl Δcdev: [mm] Vorhaltemaß für unplanmäßige Abweichungen durch die Bauausführung. Δcdev = 10 mm wenn Verbundanforderung (cmin,b) maßgebend ist. bei Fund. mit Sauberkeitsschicht von d = 5-10cm: Δcdev + 20 mm s.DIN EN 1992- 1 - 1 4.4.1.3(4) bei Fund. und betonieren gegen Erdreich: Δcdev + 50 mm s.DIN EN 1992- 1 - 1 4.4.1.3(4) Δcdev = 15 mm wenn Dauerhaftigkeitsanforderung (cmin,dur) maßgebend ist. außer für XC1: Δcdev = 10mm bei Fund. mit Sauberkeitsschicht von d = 5-10cm: Δcdev + 20 mm s.DIN EN 1992- 1 - 1 4.4.1.3(4) bei Fund. und betonieren gegen Erdreich: Δcdev + 50 mm s.DIN EN 1992- 1 - 1 4.4.1.3(4) cvl: [mm] Verlegemaß (muss auf Plänen angegeben werden!) Exp. X0 XC1 XC2, XC3 XC4 XD1, XS1 XD2, XS2 XD3, XS cmin,dur 10 10 20 25 30 35 40 Δcdur,γ 0 10 5 0 Hinweis: diese Tab. entspricht der Tab. NA 4.4 bzw. 4.4N Klassifizierung Expositionsklassen
5 Ermittlung der Schnittgrößen Ermittlung der effektiven Stützweite (DIN EN 1992- 1 - 1; 5.3.2.2) Stütze - Riegel Leff = Ln + a 1 + a 2 [m] Abbildung 2: Effektive Stützweite für verschiedene Auflagerbedingungen [2] Stütze - Fundament Systemlänge der Stütze: Leff = min {0,5 • hf; 0,5 • c} + Ln [m] hf: [m] Höhe des Fundamentes c: [m] Breite der Stütze Ln: [m] lichte Stützweite Ersatzquerschnitte
Belastungsumordnungsverfahren – mit Czerny-Tafeln Hinweise
Umlagerung – Zweifeldträger mit vereinfachtem Rotationsnachweis Überprüfen ob vereinfachter Nachweis zulässig
6.1.2 (^) IAD- Verfahren: Ermittlung der Bewehrung Eingangswerte νEd = NEd [ ] b • h • fcd μEd = MEd • 100 [ ] b • h^2 • fcd Mit den Werten: d 1 /h ; νEd und μEd → ωtot aus IAD Diagramm ablesen b: [cm] Querschnittsbreite h: [cm] Querschnittshöhe fcd: [KN/cm²] Betondruckfestigkeit = α • fck^ (für Normalbeton) 1, Querschnittsfläche der Bewehrung As,tot = ωtot • b • h • fcd fyd Minimalbewehrung/ Maximalbewehrung As,min = 0,15 •^ |NEd| fyd As,max = 0,09 • Ac maßgebend ist der größere Wert von As,tot und As,min maßgebender Wert darf nicht größer sein als As,max wenn abzulesender Wert im weißen Bereich liegt ist As,min maßgebend. Ac: [cm] b • h Bewehrungsanordnung As1 = As2 = 0,5 • As,tot Aufnehmbares Moment ermitteln: Eingangswerte νEd = NEd b • h • fcd ω = As,tot
6.1.3 (^) Hebelgesetz (gering ausmittige Zugkraft) Innerer Hebelarm zs1 = zs2 = h
z + z [cm²] yd s1 s NEd zs1- e As2 = f
z + z [cm²] yd s1 s NEd: [KN] fyd: [KN/cm²] zs1: [cm] zs2: [cm] e: [cm] Bewehrungskräfte Fs1d = NEd • (zs2+ e) [KN] zs1+ zs NEd: [KN] fyd: [KN/cm²] zs1: [cm] Fs2d = NEd • (zs1- e) [KN] zs1+ zs zs2: [cm] e: [cm] 6.1.4 (^) Hebelgesetz (keine ausmittige Zugkraft) Querschnittsfläche der Bewehrung A = NEd [cm²] s,tot f (^) yd NEd: [KN] fyd: [KN/cm²]
6.1.6 (^) Biegebemessung Platte - einachsig gespannt: Ermittlung Bemessungsmoment: Feldmoment: mEds = mEd – NEd • zs1 [KNm/m] lers: [m] lichte Stützweite (größeres lers maßgebend! fd: [kN/m²] Belastung der Platte Stützmoment ausgerundetes Moment: (nicht monolytisch verbunden) mEds = |extr. mEds| - CEd • a [KNm/m] 8 Randmomente: (monolytisch verbunden) mEds = extr. mEds + |VEd,li/re| • 0,5 • a [KN] Hinweis: kleineres VEd von VEd,li und VEd,re ist maßgebend! Mindestmomente: erste Innenstütze im Feld: min m = f • l 2
[cm²/m] d: [cm] statische Nutzhöhe mEds: [kNm/m] 6.1.7 (^) Biegebemessung Platte - zweiachsig gespannt: Bemessung mit kd-Verfahren d kd = → ablesen von ks ƒMEds mx nEd asx = ks • d
[cm²/m] my nEd asy = ks • d
[cm²/m] Hinweise: mit dem Moment mx wird die Bewehrung in x-Richtung ermittelt! mit dem Moment my wird die Bewehrung in y-Richtung ermittelt! mEds: [KNm/m] d: [cm] statische Nutzhöhe
6.1.8 (^) Biegebemessung Platte - punktförmig gestützt Belastung Stütznormalkraft AE = 1,1 • lx • 1,1 • ly Nd = AE • (1,35 • gk + 1,5 • qk) Bemessungslast fd = 1,35 • gk + 1,5 • qk [KN/m²] Verkehrslastanteil qd V= q + g
d d Tafelwerte xx → Tafelwert unter Berücksichtigung der Anzahl der Felder in x-Richtung und dem Verkehrslastanteil v xy → Tafelwert unter Berücksichtigung der Anzahl der Felder in y-Richtung und dem Verkehrslastanteil v Biegemomente Momente des Ersatzdurchlaufträgers x- Richtung: Feld: Mxf = xx • fd • lx² • ly [KNm] Stütze: Mxs = - xx • fd • lx² • ly [KNm] y- Richtung: Feld: Myf = xy • fd • ly² • lx [KNm] Stütze: Mys = - xy • fd • ly² • lx [KNm] Momente im Feld (Schnitt durch das Feld) Gurtstreifen Achse: m = 0,25^ •^ Mxf^ [KNm/m] m = 0,25 • Myf [KNm/m] xFGA (^) l y •^ 0,^ yFGA (^) l x •^ 0, Feldstreifen: m = 0,5^ •^ Mxf^ [KNm/m] m = 0,5 • Myf [KNm/m] xFF (^) ly • 0,6 yFF (^) lx • 0, Momente in Stützenachse (Schnitt durch Stützenachse) Gurtstreifen Achse: mxSGA = - 0,21 • |Mxs|^ [KNm/m] mySGA = - 0,21 • |Mys| [KNm/m] ly • 0,1 lx • 0, Gurtstreifen Rand: mxSGR = - 0,14 • |Mxs|^ [KNm/m] mySGR = - 0,14 • |Mys| [KNm/m] ly • 0,1 lx • 0, Feldstreifen: mxSF = - 0,3 • |Mxs| [KNm/m] mySF = - 0,3 • |Mys| [KNm/m] ly • 0,6 lx • 0, Mindestbiegemomente mEd,x = ηx • VEd [kNm/m] mEd,y = ηy • VEd [kNm/m] anzusetzende Breite → siehe EC2 Tab.NA 6.1. ηx: [ ] Momentenbeiwert; siehe EC2 Tab. NA 6.1. ηy: [ ] Momentenbeiwert; siehe EC2 Tab. NA 6.1.
Biegebemessung mit kd-Verfahren kd = d → ablesen von ξ MEds J (^) beff eventuell Interpolation: ξ= ξmin + ξmax- ξmin
NEd [cm²] d 43, d: [cm] statische Nuthöhe des Plattenbalken Auswahl Bemessungsverfahren wenn beff^ ≥ 5: Bemessung für den schlanken Plattenbalken bw wenn beff^ < 5: Bemessung für den gedrungenen Plattenbalken bw beff: [m] Druckzonenbreite bw: [m] Stegbreite Bemessung für den schlanken Plattenbalken (beff> 5 • bw) Ermittlung der Biegezugbewehrung z ≈ d - hf^ [cm] 2 As1 = MEds • 100
NEd [cm²] z • fyd fyd hf: [cm] Dicke der Platte fyd: [KN/cm²] Bemessungswert der Betonstahlstreckgrenze für B500: fyd = 43,5 KN/cm² z: [cm] Kontrolle der Betondruckzone: hf ≤ 0,231 → α = 1, d hf d > 0,231^ →^ α = 1,14^ –^ 0,62 •^ hdf σcd,m = MEds ≤ α • fcd z • beff • hf hf: [cm] Dicke der Platte d: [cm] statische Nuthöhe des Plattenbalken Bemessung für den gedrungenen Plattenbalken (beff < 5 • bw) μEds = MEds • 100 [ ] beff • d^2 • fcd hf (kleineren Wert wählen) d beff bw As1 = 1
Querkraft 6.2.1 Ermittlung der Bemessungsquerkraft Allgemein Bei direkter Lagerung und bei gleichmäßig verteilten Lasten kann mit der Querkraft im Abstand d vom Auflagerrand gerechnet werden. (^) (s.DIN EN 1992- 1 - 1; 6.2.1(8)) Bei indirekter Lagerung ist die Querkraft am Auflagerrand maßgebend. Bestimmung der Lagerungsart Auflage auf Wand/Stütze → direkte Lagerung Aufhängung an Überzug → indirekte Lagerung Auflage auf Unterzug h 1 – h 2 ≥ h 2 → direkte Lagerung h 1 – h 2 < h 2 → indirekte Lagerung h 2 h 1 Stelle der maßgebenden Querkraft direkte Lagerung:
6.2.3 Bauteile mit erforderlicher Querkraftbewehrung Innerer Hebelarm z = min 0,9 • d [cm] max { d – 2 • cv,l ; d – cv,l – 3 } [cm] z: [cm] innerer Hebelarm bei Bauteil mit konstanter Höhe d: [cm] statische Nutzhöhe cv,l: [cm] Verlegemaß der Längsbewehrung in der Betondruckzone Druckstrebenneigungswinkel vereinfacht: cot θ = 1,2 für Biegung/ Biegung + Druckkraft cot θ = 1,0 für Biegung + Zugkraft genauer: 1,2 + 1,4 • σcd cot ϑ = fcd VRd,cc [^ ] 1 – (^) V Ed 1,0 ≤ cot θ ≤ 3,0 (bei geneigter Querkraftbewehrung: 0,58 ≤ cot ϑ ≤ 3,0) mit: VRd,cc = c • 0 ,48 • 3 ƒf • ( 1 - 1, 2 • σcd ) • bw • z • 0,1 [kN] ck (^) fcd Hinweise:
Erforderliche Bewehrung α = 90°: asw,erf. ≥ VEd,red • sw [cm²/m] fywd • z • cot ϑ (Bewehrung für 1m Trägerlänge) α < 90°: asw,erf. ≥ VEd,red • sw [cm²/m] fywd • z • (cot ϑ + (^1) tan α^ ) • sin α Hinweis: Wenn an einem Bauteil Lasten von unten angreifen (z.B. Platte hängt an einem Überzug) ist eine Aufhängebewehrung erforderlich. (s.DIN EN 1992 - 1 - 1; 6.2.1(9)) Δasw = fd [cm²/(m)] → tot asw = asw + Δasw [cm²/(m)] 43, VEd,red: [KN/m] reduzierte Querkraft; siehe oben sw: [m] Abstand der Querkraftbewehrung (vereinfacht 1,0 bzw. beim Fundament a-d = Lasteinzugsbereich) fywd: [KN/cm²] Bemessungswert der Streckgrenze der Querkraftbewehrung. fywd = fyk/γs (i.d.R.: fyk = 50KN/cm²; γs = 1,15) z: [m] innerer Hebelarm; siehe oben cot ϑ: [ ] Druckstrebenneigungswinkel α: [°] Winkel zwischen Querkraftbewehrung und Bauteilachse Konstruktive Regeln Mindestquerkraftbewehrung für allgemeine Fälle: ρw,min= 0,16 • fctm [ ] fyk für gegliederte Querschnitte mit vorgespanntem Zuggurt: ρw,min= 0,256 • fctm [ ] fyk min asw = ρw,min • bw • sin α • 100 [cm²/m] α: [°] Winkel zwischen Querkraftbewehrung und Bauteilachse für lotrechte Bewehrung α = 90° ; sin α = 1 bw: [cm] kleinste Querschnittsbreite zwischen Bewehrungsschwerpunkt und der Druckresultierenden. für Platte: bw = 100cm fctm: [N/mm²] Zugfestigkeit von Beton; siehe Anhang Tab. 3. fyk: [N/mm²] charakteristische Streckgrenze von Betonstahl B500: fyk= 500 N/mm² Höchstlängsabstände der Querkraftbewehrung < 0,3 → siehe Anhang Tabelle NA9. VEd,red ≤ 0,6 aber > 0,3 → siehe Anhang Tabelle NA9. VRd,max
0,6 → siehe Anhang Tabelle NA9. 6.2.4 Verankerung von Querkraftbewehrung Abbildung 4: Verankerung und Schließen von Bügeln [1] 6.2.5 Querkraftdeckungslinie Allgemein Bei erforderlicher Aufhängebewehrung Querkraftverlauf um die Zusatzkraft ΔVEd nach oben verschieben: ΔVEd = fd • z • cot ϑ fd: [KN/(m)] angreifende Last ; z.B.: Auflagerkraft der Platte z: [m] innerer Hebelarm; siehe oben