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0040-D-DBV-AK Software-Einfluss von Kriechen bei der Bemessung schlanker Schleuderbeton-Pendelstützen nach dem allgemeinen Verfahren

Elisa Lafuente |   Elisa Lafuente | Ria Tautz | David Krybus | Walter Pauli


Klasse Normenbasiertes Verifikationsbeispiel
Tragwerkstyp Stabtragwerk
Mechanik Statik-Theorie II. Ordnung, Statik-geometrisch nichtlinear
Materialgesetz elastisch
Baustoff Beton, Stahlbeton, Spannbeton
Nachweisformat Schnittgrößenermittlung, Tragfähigkeitsnachweis (GZT)
Norm DIN EN 1992
Status
veröffentlicht am 16.04.2022

Das Verifizierungsbeispiel behandelt die Bemessung einer schlanken Pendelstütze aus Schleuderbeton (s. Zulassung Z-15.13-343 [1]) nach dem allgemeinen Verfahren gemäß DIN EN 1992-1-1 Abschnitt 5.8.6. Zusätzlich zu der geometrischen Nichtlinearität des Systems nach Theorie II. Ordnung sind geeignete Spannungs-Dehnungs-Linien mit Kriechauswirkungen für Beton und Stahl in der Bemessung zu berücksichtigen.

Kriechauswirkungen können gemäß DIN EN 1992-1-1 5.8.6 (3) über den Ansatz einer Formänderung bzw. Vorverformung infolge Kriechens, z.B. mit dem Mehrstufenmodell nach Westerberg (s. [2] und [3]), oder gemäß 5.8.6 (4) über eine modifizierte Spannungs-Dehnungs-Linie, in der alle Dehnungswerte des Betons mit dem Faktor (1+ φef; φef = effektive Kriechzahl) multipliziert werden, berücksichtigt werden.

Das Ziel des Beispiels besteht darin, den Einfluss der beiden Kriechansätze auf die Bemessung der Schleuderbetonstütze zu untersuchen und zu erläutern. 

Für die Ermittlung der Tragfähigkeit des Systems werden gemäß DIN EN 1992-1-1 NDP zu 5.8.6 (3) Spannungs-Dehnungs-Linien verwendet, die auf Bemessungswerte basieren: fcd (=fcm/ γC) für die Betondruckfestigkeit und Ecd (=Ecm/ γCE) für das Elastizitätsmodul. Die Anwendung von Materialsicherheitsbeiwerten in der Spannungs-Dehnungs-Linie zur Ermittlung der Kriechvorverformung unter einer Lastkombination in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit führt häufig zu Diskussionen über eine mögliche Redundanz des Sicherheitskonzepts, da bei der Bemessung der Stütze in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit ohnehin Materialsicherheitsbeiwerte angesetzt werden. Um die Auswirkung der Materialsicherheitsbeiwerte auf die Kriechvorverformung und damit auf die Bemessung der Schleuderbetonstütze zu erfassen, werden in diesem Beispiel Spannungs-Dehnungs-Linien mit und ohne Materialsicherheitsbeiwerte verwendet.
Die Querschnittstragfähigkeit wird mit dem Teilsicherkeitsfaktor γC = 1,5 nachgewiesen. Eine Verminderung des Teilsicherheitsbeiwerts mit γC,red4 = 1,35 gemäß NPD zu A.2.3 (1) für Fertigteile wird in diesem Beispiel nicht berücksichtigt. Zu beachten ist, dass der verminderte Teilsicherheitsbeiwert γC,red4 von 1,35 gemäß NPD zu A.2.3 (1) nur bei Fertigteilen mit einer werkmäßigen und ständig überwachten Herstellung mit Überprüfung der Betonfestigkeit an jedem Bauteil angesetzt werden darf. Die in diesem Fall notwendigen Maßnahmen sind durch den Hersteller in Abstimmung mit der zuständigen Überwachungsstelle festzulegen und zu dokumentieren. 

Aufgrund der hohen resultierenden Bewehrungsgrade und der hohen Betonfestigkeit der Stütze erfolgt die Bemessung mit den Nettoquerschnittswerten (s. Zilch/Zehetmaier [4]). 

Material:       Beton C90/105 (γC = 1,50), B500B, Endkriechzahl = 1,20 / Betonstahl B500B, zul. Bewehrungsgrad bis 16% (s. Zulassung Z-15.13-343 [1])

Geometrie:   L = 13 m

Lagerung:      Pendelstütze

Belastung:     G = 3500 kN / Q = 700 kN (Kat. A, Ψ2 = 0,3)

Querschnitt:  Außen-/Innendurchmesser = 500 / 240 mm, Bewehrungslage = 57 mm

[1] Deutsches Institut für Bautechnik, Schleuderbetonbauteile mit reduzierter Betondeckung und erhöhtem Bewehrungsgrad abweichend von DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA, https://www.dibt.de/pdf_storage/2019/Z-15.13-343%281.15.13-6%2119%29.pdf, 19.07.2021

[2] U. Quast, Lineares oder nichtlineares Kriechen bei Druckgliedern, in: Beton- und Stahlbetonbau 99 (2004).

[3] Westerberg, B., Second order effects in slender concrete structures – Background to the rules in EC2, in: KTH (Hrsg.) TRITA- BKN Report 77, Stockholm: 2004.

[4] Zilch, K.; Zehetmaier, G., Bemessung im konstruktiven Betonbau nach DIN 1045-1 (Fassung 2008) und EN 1992-1-1 (Eurocode 2), Heidelberg: Springer-Verlag 2010.

 

Der Status des Beispiels ist "in Bearbeitung". Das bedeutet, dass Sie lediglich die Klassifikation und die Problembeschreibung einsehen können.


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