Eurocode 4 DIN EN 1994-1-1 Bemessung und Konstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hanswille ist Gesellschafter der HRA Ingenieurgesellschaft in Bochum und Prüfingenieur für Baustatik. Bis 2017 war er geschäftsführender Direktor des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau der Bergischen Universität in Wuppertal und Professor für Stahlbau und Verbundkonstruktionen. Er ist Mitglied der Akademie der Wissenschaften des Landes NRW und war von 1993 bis 2018 Vorsitzender des Arbeitsausschusses Verbundbau im DIN und Mitglied der Project-Teams für DIN EN 1994-1-1 und DIN EN 1994-2. Er bringt seine Erfahrungen in mehrere Beratungsgremien und Arbeitsausschüsse des DIN, des Deutschen Instituts für Bautechnik, des Eisenbahn-Bundesamtes und des Bundesverkehrsministeriums ein.Hauptarbeitsgebiete: Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des Verbundbaus mit den Schwerpunkten Verbundtechnologie, Lebensdaueranalyse und Tragwerksstabilität. Neben dem Hoch- und Industriebau war er in den letzten Jahren als Tragwerksplaner und Prüfingenieur an der Realisierung von größeren Stahl- und Verbundbrücken beteiligt. Prof. Dr.-Ing. Markus Schäfer wurde 2017 zum "Full professor of Structural engineering and composite structures" an die Universität Luxemburg (Department of Engineering) berufen. Der Promotion an der Bergischen Universität Wuppertal im Bereich des Stahl- und Verbundbaus im Jahr 2007 folgten bis zur Berufung an die Universität internationale Ingenieurtätigkeiten als technischer Leiter der Spannverbund S.A., als "Directeur des Etudes" der CLE S.A. sowie Lehrtätigkeiten als Univ.-Dozent. Aktuell ist er auch stellvertretender Obmann des Spiegelausschusses zum Eurocode 4 im DIN, Mitglied im CEN/TC250/SC4 sowie in weiteren nationalen und europäischen Arbeitsgruppen zum Verbundbau vertreten. Im Rahmen des EU-Mandates M/515 befasst er sich derzeit als Leiter des Project-Teams CEN/TC250/SC4.T6 mit der Erstellung der zweiten Generation der EN 1994-1-1.Hauptarbeitsgebiete: Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des Verbundbaus mit den Schwerpunkten Verbund-/ Slim-Floor Träger, Verbundmittel, Verbundstützen und dem Einsatz hochfester Materialien. Darüber hinaus ist er stark in die Normenentwicklung eingebunden. In den letzten Jahren war er vielfach in die Tragwerksplanung und Ausführung von Projekten im Stahl- und Verbundbau involviert. Dr.-Ing. Marco Bergmann ist Mitarbeiter der HRA Ingenieurgesellschaft in Bochum. 2011 promovierte er an der Bergischen Universität Wuppertal im Bereich Stahl- und Verbundbau zur Heißbemessung von Verbundstützen. Er ist seit 2015 Mitglied des Arbeitsausschusses Verbundbau im DIN und seit vielen Jahren Dozent im Studiengang Real Estate Management and Construction Project Management (REM + CPM) an der Bergische Universität Wuppertal. Hauptarbeitsgebiete: Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des Verbundbaus mit den Schwerpunkten Verbundstützen und Verbundmittel. In den letzten Jahren war er an der Prüfung von größeren Stahl- und Verbundbrücken und der Tragwerksplanung von Verbundkonstruktionen im Hochbau beteiligt.

• Autorenporträts ixDanksagung x1 Allgemeines 11.1 Einführung und Anwendungsbereich von DIN EN 1994-1-1 11.1.1 Einführung 11.1.2 Anwendungsbereich 11.1.3 Das Eurocodeprogramm 11.1.3.1 Historische Entwicklung der Normung im Stahlverbundbau 31.1.3.2 Zukünftige Entwicklung des Eurocode 4 – zweite Generation 61.1.4 Inhalt und Gliederung der Norm 91.2 Normative Verweise, Nationale Anwendungsdokumente und NDPs 121.2.1 Normative Verweise 121.2.2 Nationales Anwendungsdokument und NDPs 131.3 Annahmen 161.4 Unterscheidung nach Grundsätzen und Anwendungsregeln 171.5 Bezeichnungen, Begriffe und Definitionen 171.5.1 Bezeichnungen 171.5.2 Begriffe und Definitionen 181.6 Bautechnische Unterlagen 202 Grundlagen der Tragwerksplanung – Sicherheitskonzept 232.1 Allgemeines 232.2 Grundsätzliches zur Bemessung mit Grenzzuständen 232.3 Basisvariablen 232.4 Nachweise mit Teilsicherheitsbeiwerten 242.4.1 Bemessungswerte 242.4.1.1 Bemessungswert für Einwirkungen 242.4.1.2 Bemessungswert des Tragwiderstandes 252.4.2 Grenzzustände der Tragfähigkeit – Kombinationsregeln 262.4.3 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit – Kombinationsregeln 283 Werkstoffe 313.1 Beton 313.2 Betonstahl 373.3 Baustahl 393.4 Verbindungs- und Verbundmittel 404 Dauerhaftigkeit 414.1 Allgemeines 414.2 Profilbleche für Verbunddecken in Tragwerken des Hochbaus 414.3 Dauerhaftigkeitskriterien für Stahlbauteile 414.4 Dauerhaftigkeitskriterien für schlaff bewehrte Betonbauteile 435 Tragwerksberechnung 515.1 Statisches System für die Berechnung 515.1.1 Statisches System und grundlegende Annahmen 515.1.2 Berechnungsmodelle für Anschlüsse 515.1.3 Boden-Bauwerk-Interaktion 515.2 Globale Tragwerksberechnung 525.2.1 Einflüsse aus Tragwerksverformungen 525.2.2 Schnittgrößenermittlung für Tragwerke des Hochbaus 525.3 Imperfektionen 535.4 Schnittgrößenermittlung 545.4.1 Verfahren der Schnittgrößenermittlung 545.4.1.1 Allgemeines 545.4.1.2 Mittragende Gurtbreite bei der Schnittgrößenermittlung 575.4.2 Linear-elastische Tragwerksberechnung 615.4.2.1 Allgemeines 615.4.2.2 Kriechen und Schwinden 615.4.2.3 Einflüsse aus der Rissbildung 705.4.2.4 Belastungsgeschichte 795.4.2.5 Einflüsse aus Temperatureinwirkungen 805.4.2.6 Einfluss aus Vorspannung 835.4.2.7 Beispiel zur elastischen Ermittlung der Schnittgrößen aus Kriechen und Schwinden unter Berücksichtigung der Rissbildung 875.4.3 Nichtlineare Tragwerksberechnung 995.4.4 Grenzzustand der Tragfähigkeit – elastische Tragwerksberechnung mit Momentenumlagerung 1005.4.5 Berechnung nach der Fließgelenktheorie 1025.5 Klassifizierung der Querschnitte 1055.5.1 Allgemeines 1055.5.2 Klassifizierung von Verbundquerschnitten ohne Kammerbeton 1065.5.3 Klassifizierung von Verbundquerschnitten mit Kammerbeton 1086 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit 1136.1 Verbundträger 1136.1.1 Verbundträger für Tragwerke des Hochbaus 1136.1.2 Mittragende Gurtbreite beim Nachweis der Querschnittstragfähigkeit 1146.2 Querschnittstragfähigkeit von Verbundträgern 1146.2.1 Momententragfähigkeit 1146.2.1.1 Allgemeines 1146.2.1.2 Vollplastische Momententragfähigkeit bei vollständiger Verdübelung 1176.2.1.3 Vollplastische Momententragfähigkeit bei teilweiser Verdübelung 1216.2.1.4 Dehnungsbeschränkte Momententragfähigkeit 1246.2.1.5 Elastische Querschnittstragfähigkeit 1266.2.1.6 Ergänzende Hinweise zur Ermittlung der Momententragfähigkeit 1336.2.2 Querkrafttragfähigkeit 1346.2.2.1 Anwendungsbereich 1346.2.2.2 Vollplastische Querkrafttragfähigkeit 1346.2.2.3 Querkrafttragfähigkeit bei Schubbeulen 1346.2.2.4 Interaktion Biegung und Querkraft 1356.3 Querschnittstragfähigkeit von kammerbetonierten Verbundträgern 1376.3.1 Allgemeines 1376.3.2 Momententragfähigkeit für Verbundquerschnitte mit Kammerbeton 1386.3.3 Querkrafttragfähigkeit für Verbundquerschnitte mit Kammerbeton 1396.3.4 Biegung und Querkraft bei Verbundquerschnitten mit Kammerbeton 1406.4 Biegedrillknicken bei Verbundträgern 1406.4.1 Allgemeines 1406.4.2 Biegedrillknicknachweis für Durchlaufträger mit Querschnitten der Klassen 1, 2 und 3 1416.4.3 Vereinfachter Nachweis für das Biegedrillknicken ohne weitere Berechnung 1496.5 Stege mit Querbelastung 1506.6 Verbundsicherung bei Verbundträgern 1516.6.1 Allgemeines 1516.6.1.1 Grundlagen 1516.6.1.2 Mindestverdübelungsgrad und Anwendungsgrenzen bei teilweiser Verdübelung 1536.6.1.3 Verteilung von Verbundmitteln bei Tragwerken des Hochbaus 1556.6.2 Ermittlung der Längsschubkräfte 1566.6.3 Beanspruchbarkeit von Verbundmitteln – stehende und liegende Kopfbolzendübel in Vollbetonplatten 1616.6.4 Längsschubtragfähigkeit von Kopfbolzendübeln in Kombination mit Profilblechen 1666.6.5 Konstruktionsregeln für die Ausbildung der Verbundsicherung 1726.6.6 Längsschubtragfähigkeit des Betongurtes 1736.7 Verbundstützen 1796.7.1 Allgemeines, Bemessungsverfahren 1796.7.2 Allgemeines Nachweisverfahren 1816.7.3 Nachweis der Gesamtstabilität nach dem vereinfachten Nachweisverfahren 1856.7.3.1 Allgemeines 1856.7.3.2 Querschnittstragfähigkeit 1866.7.3.3 Einfluss des Kriechens und Schwindens 1956.7.3.4 Berechnung der Schnittgrößen und geometrische Ersatzimperfektionen 1966.7.3.5 Tragfähigkeitsnachweis bei planmäßig zentrischem Druck 1996.7.3.6 Tragfähigkeitsnachweis bei Druck und einachsiger Biegung 2006.7.3.7 Tragfähigkeitsnachweis bei Druck und zweiachsiger Biegung 2026.7.3.8 Stützen mit speziellen Querschnitten – Gültigkeitsbereich des vereinfachten Verfahrens 2036.7.4 Lasteinleitung 2106.7.4.1 Allgemeines 2106.7.4.2 Nachweis der Krafteinleitung 2106.7.4.3 Verbundsicherung außerhalb der Krafteinleitungsbereiche 2216.7.5 Bauliche Durchbildung 2226.7.5.1 Betondeckung von Stahlprofilen und Bewehrung 2226.7.5.2 Längs- und Bügelbewehrung 2236.8 Nachweis gegen Ermüdung 2236.8.1 Allgemeines 2236.8.2 Teilsicherheitsbeiwerte für den Nachweis der Ermüdung für Tragwerke des Hochbaus 2236.8.3 Ermüdungsfestigkeit 2246.8.4 Einwirkungen, Schnittgrößen und Spannungen 2286.8.5 Nachweisverfahren 2297 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit 2337.1 Allgemeines 2337.2 Schnittgrößen und Spannungen 2337.2.1 Allgemeines 2337.2.2 Spannungsbegrenzungen 2337.3 Begrenzung der Verformungen und Schwingungsverhalten 2357.3.1 Durchbiegungen 2357.3.2 Schwingungsverhalten 2407.4 Begrenzung der Rissbreite und Nachweis der Dekompression 2427.4.1 Allgemeines und Grundlagen 2427.4.2 Ermittlung der Mindestbewehrung nach DIN EN 1994-1-1 2457.4.3 Begrenzung der Rissbreite infolge direkter Einwirkungen 2477.4.3.1 Begrenzung der Rissbreite ohne direkte Berechnung 2477.4.3.2 Direkte Berechnung der Rissbreite 2487.4.4 Träger mit Spanngliedvorspannung 2497.5 Stabilitätsnachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 2518 Verbundanschlüsse 2538.1 Allgemeines 2538.2 Berechnung, Modellbildung und Klassifikation 2568.3 Nachweisverfahren 2598.4 Tragfähigkeit von Grundkomponenten 2628.5 Zur Frage der Rotationskapazität und Ausblick 2709 Verbunddecken 2739.1 Grundlagen und Definitionen 2739.2 Konstruktionsgrundsätze 2759.3 Einwirkungen und deren Auswirkungen 2769.4 Ermittlung der Schnittgrößen 2779.5 Erforderliche Nachweise für das Profilblech im Bauzustand – Grenzzustand der Tragfähigkeit 2799.6 Erforderliche Nachweise für das Profilblech im Bauzustand – Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 2809.7 Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit im Endzustand 2809.7.1 Allgemeines 2809.7.2 Querschnittstragfähigkeit – Biegung 2819.7.3 Nachweis der Längsschubtragfähigkeit 2859.7.3.1 Allgemeines 2859.7.3.2 Nachweis nach dem m + k-Verfahren 2869.7.3.3 Nachweis nach der Teilverbundtheorie 2889.7.4 Nachweis der Längsschubtragfähigkeit mit Endverankerung 2899.7.5 Querschnittstragfähigkeit – Querkraft 2919.8 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit 29310 Praxisorientierte Bemessungsbeispiele 295Beispiel 1: Einfeldträger in Verbundbauweise 295Beispiel 2: Durchlaufträger in Verbundbauweise 307Beispiel 3: Verbundstütze 334Beispiel 4: Verbunddecke 34411 Literatur 355