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Seite bearbeitet Sept. 2023 |
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Programmübersicht |
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Bestelltext |
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Infos auf dieser Seite |
... als pdf |
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Allgemeines ........................... |
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EC 5 Tragf. Th. I. Ord. ........... |
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DIN 1052 Tragf. Th. I. Ord. ..... |
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EC 5 Gebrauchstauglichkeit |
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DIN 1052 Gebr.-taugl. selten |
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DIN 1052 Brandschutznw. ...... |
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EC 5 Brandschutznachweis |
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...quasiständig ....................... |
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DIN 1052 Tragf. Th. II. Ord. |
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EC 5 Tragf. Th. II. Ord. .......... |
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alle Detailinformationen zur grafischen Eingabe im Überblick |
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Allgemeines .......................... |
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Lastbilder .............................. |
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Stahlbaunachweise EC 3 ...... |
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Systemobjekte erzeugen ........ |
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Imperfektionslastbilder ............ |
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Stabgruppen ......................... |
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Systemobjekte modellieren ..... |
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Verwaltung der Nachweise ..... |
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Datenzustand ........................ |
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Systemeigenschaften ............ |
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Holzbaunachweise EC 5 |
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Sonstiges ............................. |
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Verwaltung der Einwirkungen |
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Stahlbetonbau EC 2 ............... |
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Nachweise nach EN 1995-1-1 und
EN 1995-1-2 (kurz EC5) |
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Im Folgenden werden die Tragfähigkeits-
und Gebrauchstauglichkeitsnachweise für Holztragwerke
n. DIN 1052:2008-12 sowie der Brandschutznachweis für
Holzbauten n. DIN 4102-22:2004 und ihre
Implementierung in
die pcae-Programme beschrieben. |
Mit der Norm wurden auch neue Materialbezeichnungen
eingeführt. In den pcae-Programmen
wird unterschieden in |
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C14, C16 (S7), C18, C20, C22, C24
(S10), C27, C30 (S13), C35, C40, C45, C50 |
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D30, D35, D40, D50, D60, D70 |
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GL24h (BS11), GL28h (BS14), GL32h
(BS16), GL36h (BS18), (homogen)
GL24c (BS11), GL28c (BS14), GL32c (BS16), GL36c
(BS18), (kombiniert) |
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Um mit einem Stab einen der nachfolgend beschriebenen
Nachweise zu führen, muss ihm im Materialeigenschaftsblatt
eines der o.a. Materialien zugeordnet werden. |
DIN 1052:2008-12 setzt grundsätzlich eine
Schnittgrößenermittlung n. DIN 1055-100 voraus. |
Beim Tragfähigkeitsnachweis in der ständigen
und vorübergehenden Bemessungssituation sowie bei den
Gebrauchstauglichkeitsnachweisen ergeben sich zusätzliche
zu berücksichtigende Eigenarten. Hierauf
wird bei der Beschreibung der einzelnen Nachweise eingegangen. |
In Eurocode 5 wurden mit D18 und D24 zwei weitere
Laubholzklassen eingeführt. |
Da die zu führenden Nachweise in DIN 1052
und EC 5 sehr ähnlich sind und das mechanische Verhalten
und die Belastbarkeit dieser neuen Güteklassen mit EC
5 vollumfänglich beschrieben sind, sind diese auch innerhalb
der
pcae-Programme
für Nachweise n. DIN 1052:2008-12 freigeschaltet. |
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Bauwerke müssen einer Nutzungsklasse zugeordnet
werden. |
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ist gekennzeichnet durch eine Holzfeuchte,
die einer Temperatur von 20 °C und einer relativen
Luftfeuchte der umgebenden Luft entspricht, die
nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert
von
65 % übersteigt, z.B. in allseitig geschlossenen
und beheizten Bauwerken. |
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ist gekennzeichnet durch eine Holzfeuchte,
die einer Temperatur von 20 °C und einer relativen
Luftfeuchte der umgebenden Luft entspricht, die
nur für einige Wochen pro Jahr einen Wert
von
85 % übersteigt, z.B. bei überdachten
offenen Bauwerken. |
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erfasst Klimabedingungen, die zu
höheren Holzfeuchten führen als in Nutzungsklasse
2
angegeben, z.B. für Konstruktionen, die der
Witterung ausgesetzt sind. |
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Die Nutzungsklasse des Bauwerks kann im Eigenschaftsblatt Allgemeine Nachweiseinstellungen, das im Eigenschaftsblatt
zur Verwaltung der Nachweise angeboten wird, festgelegt
werden (s. Abbildung unten). |
Dieselben Werte werden auch im stabbezogenen
Eigenschaftsblatt für Holzbaunachweise unter der Überschrift globale Einstellungen zur Bearbeitung angeboten. |
Die Festlegungen bzgl. der Nutzungsklasse eines
Bauwerkes gelten auch für die Nachweise nach EC 5. |
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Eurocode und die nationalen Anwendungsdokumente |
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Eurocode ist eine europäische Norm, die
in den Mitgliedsländern der EU durch ein jeweiliges nationales
Anwendungsdokument (NAD) verbindlich eingeführt wird. |
Eurocode erlaubt den Mitgliedsländern in
den NADs bestimmte Parameter, die in den Eurocodes als Empfehlungen
ausgewiesen sind, verbindlich zu überschreiben (NDP:
national determined parameters, national festzulegende Parameter). |
Darüber hinaus kann ein NAD ergänzende,
nicht widersprechende Angaben zur Anwendung der Eurocodes
enthalten (NCI: noncontradictory complementary information). |
pcae ermöglicht,
statische Berechnungen für Bauwerke in allen Mitgliedsländern
Europas zu erstellen. Die vollständige Einführung
von Eurocode bietet hierzu eine hervorragende Chance. |
Allein die nationalen Anwendungsdokumente der
teilnehmenden Staaten müssen in die Software eingepflegt
werden. |
pcae bietet
hierzu ein Werkzeug an, dass von allen Programmen, die Eurocodenachweise
anbieten, aufgerufen werden kann und die NADs unterschiedlicher
europäischer Migliedsländer verwaltet. |
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das Modul wird durch Anklicken des
nebenstehend dargestellten Symbol, das sich im
Eigenschaftsblatt zur Verwaltung der Nachweise
befindet, gestartet; das nachfolgend darstellte
Fenster erscheint. |
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Im linken Fenster sind die einzelnen definierten
NADs aufgelistet. Hier befinden sich mindestens zwei Objekte:
Zum einen die EC-Standardparameter, die die Eurocode-Empfehlungen
enthalten, sowie das nationale Anwendungsdokument Deutschland.
Diese beiden Objekte werden von pcae mitgeliefert und sind nicht editierbar. |
Über die Schalttafeln im Kopf des Eigenschaftsblatts
können neue NADs erzeugt sowie ausgewählte NADs
kopiert, umbenannt oder gelöscht werden. |
Auf der rechten Seite werden in dem registergesteuerten
Fenster die Parameter des aktuell ausgewählten NADs zur
Einsicht bzw. zur Bearbeitung angeboten. |
Sind hier Änderungen vorgenommen worden,
sollten diese ggf. schreibtischglobal durch Anklicken des Diskettensymbols gesichert werden. |
Das Eigenschaftsblatt hat für das grafische
Eingabemodul auch einen reinen Auswahlcharakter:
nach Verlassen des Eigenschaftsblatts über den grünen
Haken wird das aktuell ausgewählte
NAD dem zu berechnenden Bauteil zugeordnet. |
Nachfolgend geführte Nachweise werden dann
mit den hierdurch festgelegten Parametern geführt. Da
dies von
Relevanz für Ergebnisse des Rechenlaufs sein kann, erscheinen
eine entsprechende Meldung auf dem Sichtgerät. |
Das Eigenschaftsblatt weist i.d.R. nur eine
für das Programm relevante Untermenge der möglichen
Parameter aus. Ihre Bedeutungen werden, so sie nicht selbsterklärend
sind, bei der Beschreibung des Nachweises erklärt, bei
dem sie zur Anwendung kommen. |
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Tragfähigkeitsnachweis (Theorie I. Ordnung) |
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Kurzbezeichnung: |
DIN
1052:2008 Tragfähigkeit (Th.
I. Ord.) |
Zusatzbezeichnung: |
Tragfähigkeit
nach DIN 1052:2008 10.2.11 und 10.3 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
DIN 1055-100 |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften
und Lastkollektive |
Interne Nummer: |
121 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
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Bei diesem Nachweis werden die vorhandenen
Spannungen den zulässigen Größen
gegenübergestellt. |
Der Ausnutzungsgrad, der überall
≤ 1.0 sein muss, um den Nachweis als erbracht
anzusehen, ergibt sich direkt. |
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Nachweis für Stäbe
mit Biegung und Druck n. DIN 1052:2008-12,
Abs. 10.3.3. |
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Nachweis für Stäbe
mit Biegung und Zug n. DIN 1052:2008-12,
Abs. 10.3.4. |
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Nachweis für Stäbe
mit Querkraft und Torsion n. DIN 1052:2008-12,
Abs. 10.2.11. |
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berechnet aus den nach DIN
1055-100 faktorisierten Bemessungsschnittgrößen. |
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Sonderheiten bei der Lastfallüberlagerung |
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Der Modifikationsbeiwert kmod ist abhängig von der Nutzungsklasse des Bauwerks
und der Art der beteiligten Einwirkungen, die
zu den extremalen Schnittgrößen führen.
Hierbei ist die Zuordnung der Einwirkung zur
Klasse
der Lasteinwirkungsdauer maßgebend. |
Modifikationsbeiwerte in Abhängigkeit
der Klassen der Lasteinwirkungsdauer (KLED) |
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Klasse
der Lasteinwirkungsdauer |
Nutzungsklasse |
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1 |
2 |
3 |
ständig |
länger als 10 Jahre |
0.60 |
0.60 |
0.50 |
lang |
6 Monate bis 10 Jahre |
0.70 |
0.70 |
0.55 |
mittel |
1 Woche bis 6 Monate |
0.80 |
0.80 |
0.65 |
kurz |
kürzer als eine
Woche |
0.90 |
0.90 |
0.70 |
sehr kurz |
kürzer als 1 Minute |
1.10 |
1.00 |
0.90 |
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Die hier angegebenen Werte gelten
für die in pcae-Programmen
vorhandenen Vollholz- und Brettschichtholzgüten. |
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"Der Einfluss der
Nutzungsklasse und der Klasse der
Lasteinwirkungsdauer auf die Festigkeitseigenschaften
werden" ... "durch den Modifikationsbeiwert
berücksichtigt.
Bei Lastkombinationen aus Einwirkungen,
die zu verschiedenen Klassen der
Lasteinwirkungsdauer gehören,
gilt die Einwirkung mit der kürzesten
Dauer als maßgebend." |
... "dabei sind
sämtliche Lastfallkombinationen
zu überprüfen" |
... "Der Einfluss
des Modifikationsbeiwertes auf den
Bemessungswert der Festigkeitseigenschaft
kann bewirken, dass eine Einwirkungskombination
maßgebend ist, die nicht den
maximalen Bemessungswert der zugehörigen
Beanspruchung liefert." |
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Es kann (und wird) folglich durchaus
passieren, dass allein das Eigengewicht (ständige
Lasten) den maßgeblichen Bemessungsfall
darstellt, da diesem der kleinste kmod-Wert
zugeordnet ist. |
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Die Vorgehensweise in den pcae-Programmen
ist am besten an einem Beispiel zu erläutern. |
Gegeben sei ein Bauwerk der Nutzungsklasse
1 mit den Einwirkungen |
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1: |
Eigengewicht |
Typ = ständige
Lasten |
KLED = ständig |
kmod = 0.60 |
2: |
Verkehr |
Typ = veränderliche Lasten |
KLED = mittel |
kmod = 0.80 |
3: |
Wind |
Typ = veränderliche Lasten |
KLED = kurz |
kmod = 0.90 |
4: |
Schnee |
Typ = veränderliche Lasten |
KLED = kurz |
kmod = 0.90 |
5: |
Anpralllasten |
Typ = Sonderlast |
KLED = sehr kurz |
kmod = 1.10 |
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Bei Einrichtung des hier zu beschreibenden
Tragfähigkeitsnachweises wird automatisch
eine Extremalbildungs-
vorschrift vom Typ standard erzeugt, die den Normalfall der ständigen
und vorübergehenden Bemessungssituation berücksichtigt. |
Der Systemdruckliste kann entnommen
werden |
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Die Extremalbildungsvorschrift sortiert
zunächst die ihr zugeordneten Einwirkungen
in Abhängigkeit der
Größenordnung
ihrer kmod-Werte. Nun werden Gruppen
gebildet: Die erste Gruppe besteht allein aus
der
Einwirkung Eigengewicht, da dieser Einwirkung
der kleinste -Wert (0.60) zugeordnet ist. Die
zweite Gruppe
wird von den Einwirkungen Eigengewicht
und Verkehr gebildet. Die Extremalen dieser beiden
Einwirkungen
sind mit kmod= 0.80 nachzuweisen.
In der dritten Gruppe gesellen sich die Einwirkungen
Wind und Schnee hinzu. Dieser Gruppe ist der kmod-Wert
0.90 zugeordnet. |
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In der ständigen
und vorübergehenden Bemessungssituation
wird jede Gruppe für sich extremiert
und mit
dem ihr zugeordneten kmod-Wert
nachgewiesen. |
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Wird nun noch eine Extremalbildungsvorschrift
(vom Typ benutzerdefiniert) eingerichtet,
die die Einwirkung der Anpralllasten enthält,
so erscheint in der Systemdruckliste |
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Die Einwirkung Anpralllasten ist vom Typ Sonderlast und bewirkt somit
automatisch eine außergewöhnliche Bemessungssituation.
Da die Sonderlast in der Extremalbildung stets
hinzu kombiniert wird und ihr kmod-Wert
wegen der sehr kurzen Einwirkungsdauer am größten
ist, kann auf eine Gruppenbildung verzichtet werden. |
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In der außergewöhnlichen
Bemessungssituation wird eine Extremierung
mit dem kmod-Wert der Sonderlast
durchgeführt und nachgewiesen. |
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Die Festlegung, welche Klasse der
Lasteinwirkungsdauer einer Einwirkung zuzuordnen
ist, legt der Benutzer der
pcae-Programme
im Eigenschaftsblatt zur Verwaltung der Einwirkungen selber fest. |
Entscheidungshilfen bietet die Norm
in DIN 1052:2008-12 Tabelle 4 an. |
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stabbezogene Nachweisoptionen |
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Jedem Stab, dessen Tragfähigkeit
nach DIN 1052:2008-12 nachgewiesen werden soll,
können individuell
stabbezogene Nachweisparameter zugeordnet werden.
Hierzu wird das nachfolgend dargestellte Eigenschaftsblatt
für Holzstäbe angeboten. |
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Unter der Überschrift Materialkennwerte im zweiten Register des Eigenschaftsblatts können
die Materialeigen-
schaften für den durchzuführenden
Nachweis sowie die Festigkeitskennwerte (auf charakteristischem
Niveau)
festgelegt werden. |
Da i.d.R. Holzart und Holzgüte
bereits im Eigenschaftsblatt zur Festlegung von
Material- und Querschnitt angegeben wurden, können
diese dort getroffenen Festlegungen hier übernommen
werden (Holzgüte entspr. Materialdaten). |
I.d.R. werden die Materialkennwerte
in Abhängigkeit von Holzart und -güte
automatisch vom Programm festgelegt. |
Sollte in seltenen, begründeten
Fällen davon abgewichen werden, muss die
Schaltfläche Kennwerte
automatisch ermitteln deaktiviert
werden. Die Zahlenwerte können dann bearbeitet
(geändert) werden. |
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Bei Rechteckquerschnitten können
am Stabanfang und am Stabende Einkerbungen vorgesehen
werden. Sie werden beim Nachweis zum einen durch
Ansatz des Nettoquerschnitts - zum anderen durch
Korrektur des Momentes durch das Versatzmoment
berücksichtigt. |
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Unter der Überschrift Tragfähigkeitsnachweis kann zunächst entschieden werden, ob die
Tragfähigkeit des ausgewählten Stabes
(bzw. der ausgewählten Stäbe) n. DIN
1052:2008-12 nachgewiesen werden soll(en). |
Wird dies bejaht, kann festgelegt
werden, ob zur Sicherheit gegen Knicken und Kippen
das Ersatzstabverfahren angewendet werden soll.
In diesen Fällen müssen die Knick- und
Kippbeiwerte festgelegt werden. |
Dies geschieht entweder bequem durch
Vorgabe der Ersatzstablänge (lef = ß ·s) oder durch direkte Eingabe. |
Bei Vorgabe der Ersatzstablänge
erfolgt die Berechnung der Knickbeiwerte programmintern
n. DIN 1052:2008-12, Absatz 10.3.1, Gl. (63)…(66).
Die Ermittlung des Kippbeiwertes erfolgt n. DIN
1052:2008-12, Absatz 10.3.2,
Gl. (68) und (70). |
Zu beachten ist, dass die automatische
Berechnung des Kippbeiwerts nur für Rechteckquerschnitte
angeboten wird! |
Die vorgegebenen Knickbeiwerte werden
bei Berechnungen nach Th. II. Ord. programmintern
durch den Wert 1.0 überschrieben, da die
Sicherheit gegen Knicken bereits durch das nichtlineare
Rechenverfahren nachgewiesen wird. |
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Nachweis der Gebrauchstauglichkeit in der seltenen Bemessungssituation |
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Kurzbezeichnung: |
DIN
1052:2008 Verformungen (selten) |
Zusatzbezeichnung: |
Gebrauchstauglichkeit
nach DIN 1052:2008 9 (seltene BS) |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
DIN 1055-100
(seltene Kombination) |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften |
Interne Nummer: |
122 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
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Der Nachweis beschränkt sich
auf Eingrenzung der Verformungen im Vergleich
zu den empfohlenen Grenzwerten. |
Mit diesem Nachweis sollen Schäden
an Trennwänden, Installationen, Verkleidungen
oder dergleichen vermieden werden. Aus diesem
Grunde spielen die Verformungen aus veränderlichen
Lasten eine übergeordnete Rolle. |
Die beiden nachfolgend dargestellten
Teilnachweise sind zu erbringen. |
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Der Kriecheinfluss ist n. DIN 1052:2008-12,
Absatz 8.3, (zeitabhängige Verformungen)
wie folgt zu berücksichtigen. |
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Sonderheiten bei der Lastfallüberlagerung |
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Der Wert für (Teilnachweis
A) kann direkt mit der Extremalbildungsvorschrift
für Gebrauchstauglichkeitsnachweise in der
seltenen Kombination gewonnen werden, wenn die
Faktoren der ständigen Einwirkungen zu 0
gesetzt werden. |
Es gilt: |
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Für Teilnachweis B erfolgt
zunächst eine Umformung: |
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Die ständigen Lasten können
folglich direkt mit kdef multipliziert
werden. |
Bei den veränderlichen Lasten
wird wie oben beschrieben zwischen führenden
und nicht führenden
Einwirkungen unterschieden. |
Es ergibt sich: |
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Bei Einrichtung des hier beschriebenen
Gebrauchstauglichkeitsnachweises wird automatisch
eine Extremalbildungsvorschrift vom Typ standard erzeugt, die diesen Normalfall berücksichtigt. |
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Der Systemdruckliste kann beispielhaft
entnommen werden |
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stabbezogene Nachweisoptionen |
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Jedem Stab, dessen Gebrauchstauglichkeit
in der seltenen Bemessungssituation n. DIN 1052:2008-12
nachgewiesen werden soll, können individuell
stabbezogene Nachweisparameter zugeordnet werden. |
Hierzu wird das nachfolgend dargestellte
Eigenschaftsblatt für Holzstäbe angeboten. |
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Unter der Überschrift Gebrauchstauglichkeitsnachweise kann zunächst entschieden werden, ob die
Gebrauchstauglichkeit des ausgewählten Stabes
(bzw. der ausgewählten Stäbe) in der
seltenen
Bemessungssituation n. DIN 1052:2008-12 nachgewiesen
werden soll(en). |
Wird dies bejaht beantwortet, kann
die Vergleichslänge lv eingegeben
und die Frage, ob es sich bei dem Stab um einen
Kragarm handelt, beantwortet werden. |
Im Normalfall werden die empfohlenen
Grenzwerte aus diesen Informationen vom Programm
automatisch nach Norm festgelegt. Sollen andere
Grenzwerte verwendet werden, muss die logische
Schalttafel Grenzwerte
für Verformungen nach Norm unter
der Überschrift globale Einstellungen deaktiviert werden. |
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Nachweis der Gebrauchstauglichkeit in der quasiständigen Bemessungssituation |
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Kurzbezeichnung: |
DIN
1052:2008 Verformungen (quasiständig) |
Zusatzbezeichnung: |
Gebrauchstauglichkeit
nach DIN 1052:2008 9 (quasiständige
BS) |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
DIN 1055-100
(quasiständige Kombination) |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften |
Interne Nummer: |
123 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
|
|
|
Der Nachweis beschränkt sich
auf Eingrenzung der Verformungen im Vergleich
zu den empfohlenen Grenzwerten. |
Mit diesem Nachweis sollen die allgemeine
Benutzbarkeit und das Erscheinungsbild gewährleistet
werden. |
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In der quasiständigen Bemessungssituation
gilt |
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Sonderheiten bei der Lastfallüberlagerung |
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Um den Kriecheinfluss bei der quasiständigen
Bemessungssituation zu berücksichtigen, müssen
die Teilsicherheitsbeiwerte nur mit dem Wert (1+
kdef) multipliziert werden. |
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In der Systemdruckliste erscheint
ein entsprechendes Protokoll. |
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stabbezogene Nachweisoptionen |
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Jedem Stab, dessen Gebrauchstauglichkeit
in der quasiständigen Bemessungssituation
n. DIN 1052:2008-12 nachgewiesen werden soll,
können individuell stabbezogene Nachweisparameter
zugeordnet werden. |
Hierzu wird das nachfolgend dargestellte
Eigenschaftsblatt für Holzstäbe angeboten. |
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|
Unter der Überschrift Gebrauchstauglichkeitsnachweise kann zunächst entschieden werden, ob die
Gebrauchstauglichkeit des ausgewählten Stabes
(bzw. der ausgewählten Stäbe) in der
quasiständigen Bemessungssituation n. DIN
1052:2008-12 nachgewiesen werden soll(en). |
Wird dies bejaht, kann die Vergleichslänge
lv eingegeben und die Frage, ob es
sich bei dem Stab um einen Kragarm handelt, beantwortet
werden. |
Weiterhin kann eine Überhöhung
im lastfreien Zustand vorgegeben werden. |
Im Normalfall werden die empfohlenen
Grenzwerte aus diesen Informationen vom Programm
automatisch nach Norm festgelegt. Sollen andere
Grenzwerte verwendet werden, muss die logische
Schalttafel Grenzwerte
für Verformungen nach Norm unter der Überschrift globale Einstellungen deaktiviert werden. |
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Brandschutznachweis für Holzbauten |
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Kurzbezeichnung: |
DIN
4102-22:2004-11 Brandschutz |
Zusatzbezeichnung: |
Brandschutznachweis
nach DIN 4102-22:2004-11 5.5.2.1.a
oder b |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
DIN 1055-100
(außergewöhnliche Bemessungssituation) |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften
und Lastkollektive |
Interne Nummer: |
124 |
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Mit dem Brandschutznachweis soll
sichergestellt werden, dass das Tragwerk auch
im Brandfalle eine gewisse vorgebbare Zeit tragfähig
bleibt, um Personen im Gebäude eine geregelte
Räumung zu ermöglichen. |
DIN 4102-22:2004-11 stellt zwei
unterschiedliche Verfahren vor. |
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genaueres Verfahren n. DIN
4102-22:2004-11, 5.5.2.1b |
|
Nachgewiesen wird hierbei
der (nach Abbrand) verbleibende Restquerschnitt
mit reduzierten Festigkeitswerten auf Grund
der erhöhten Temperatureinwirkung. |
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|
|
vereinfachtes Verfahren n.
DIN 4102-22:2004-11, 5.5.2.1a |
|
Auf die Reduzierung der Festigkeitswerte
wird verzichtet. Dafür wird der ideelle
Restquerschnitt nachgewiesen, der an den
beflammten Seiten um 7mm kleiner ist, als
der verbleibende Restquerschnitt. |
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Beide Verfahren sind in die pcae-Programme
eingebaut und können alternativ ausgewählt
werden. |
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Beim Brandschutznachweis wird zwischen
3- und 4-seitiger Brandbeanspruchung unterschieden. |
Es wird davon ausgegangen, dass
nach einer gewissen Branddauer ein tragfähiger
Restquerschnitt verbleibt,
der im Rahmen einer
außergewöhnlichen Bemessungssituation
nachgewiesen werden kann. |
Die Reduzierung des Ausgangsquerschnitts
berechnet sich zu |
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mit der Abbrandrate ßn in mm/min n. DIN 4102-22:2004-11, Tab.74, |
|
und der geforderten Feuerwiderstandsdauer
tf in min |
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Nach dieser Reduzierung ergibt sich
der verbleibende Restquerschnitt wie nachfolgend
am Beispiel eines dreiseitig brandbeanspruchten
Rechteckquerschnitts dargestellt. |
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Während beim genaueren Verfahren
der verbleibende Restquerschnitt nachgewiesen
wird, ist beim vereinfachten Verfahren der ideelle
Querschnitt, der sich durch eine weitere Reduzierung
um 7 mm ergibt, zu Grunde zu legen. |
Die für den Normalspannungsnachweis
benötigten Festigkeitskennwerte auf Designebene
(Bemessungswerte) ergeben sich beim Brandschutznachweis
zu |
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|
Beim vereinfachten Verfahren wird
mit dem Modifikationsbeiwert kmod,fi = 1.0 gerechnet. |
Beim genaueren Verfahren gilt |
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Hierin ist ur der Restquerschnittsumfang
der beflammten Seiten in m und Ar die
Fläche des verbleibenden Restquerschnitts
in m2. |
Der formale Nachweis entspricht
unter Anwendung dieser Eingangswerte dem allgemeinen
Tragfähigkeitsnachweis für Normalspannungen
wie unter Abs. 3.3.2.2 beschrieben. |
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Nachweis für Stäbe mit Biegung
und Druck n. DIN 1052:2008-12, Abs. 10.3.3 |
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|
|
Nachweis für Stäbe mit Biegung
und Zug n. DIN 1052:2008-12, Abs. 10.3.4 |
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Die Normalspannungen σc,0,d,fi,
σm,y,d,fi, σm,z,d,fi und σt,0,d,fi sind hierbei beim
genaueren Verfahren am verbleibenden Restquerschnitt
und beim vereinfachten Verfahren am ideellen Querschnitt
zu ermitteln. |
Beim Stabilitätsnachweis mit
Hilfe des Ersatzstabverfahrens sind die Knickbeiwerte
kc,y,fi und kc,z,fi sowie
der Kippbeiwert km,fi grundsätzlich
unter Verwendung des verbleibenden Restquerschnitts
und einer Reduzierung der Festigkeits- und Steifigkeitsparameter
zu ermitteln. |
Die Steifigkeitsparameter sind hierbei
wie folgt zu reduzieren |
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Der Modifikationsbeiwert ist hierin
wie folgt anzunehmen |
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Der Brandschutznachweis arbeitet
nach dem hier beschriebenen Verfahren mit den
„kalt“ berechneten
Schnittgrößen. Umlagerungseffekte wegen unterschiedlicher
Abbrandraten können hierdurch nicht
berücksichtigt
werden. |
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stabbezogene Nachweisoptionen |
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Jedem Stab, dessen Tragfähigkeit
im Brandfalle nachgewiesen werden soll, können
individuelle Nachweisparameter zugeordnet werden.
Hierzu wird das nachfolgend dargestellte Eigenschaftsblatt
für Holzstäbe angeboten. |
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Zunächst ist festzulegen, ob
der Stab n. DIN 4102-22:2004-11 nachgewiesen werden
soll. |
Wird dies bejaht, müssen die
Brandbeanspruchung (vierseitig oder dreiseitig)
und die Abbrandtiefe festgelegt
werden. Letztere
kann frei vorgegeben oder aus der Feuerwiderstandsdauer
nach DIN 4102-22:2004-11 (9.1) automatisch ermittelt
werden. |
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Tragfähigkeitsnachweis (Theorie II. Ordnung) |
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Kurzbezeichnung: |
DIN
1052:2008 Tragfähigkeit (Th.
II. Ord.) |
Zusatzbezeichnung: |
Tragfähigkeit
nach DIN 1052:2008 10.2.11 und 10.3 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
DIN 1055-100 |
Überlagerungsvorschrift: |
Lastkollektive |
Interne Nummer: |
125 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
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Der Nachweis entspricht mit zwei
Ausnahmen exakt dem Tragfähigkeitsnachweis
n. Th. I. Ordnung. |
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wegen der Nichtlinearität
bei der Schnittgrößenermittlung
(Th. II. Ord.) können die zu
untersuchenden |
Kombinationen nur noch
über Lastkollektive und nicht
mehr über Extremalbildungsvorschriften |
beschrieben werden. |
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Das Ersatzstabverfahren
für die Knicksicherheit wird
nicht angewendet, da die Sicherheit
gegen |
Ausknicken bereits durch
das gewählte Verfahren gewährleistet
ist. |
Es wird programmintern
kc,y = kc,z = 1.0 gesetzt. |
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Die Holzbaunachweise n. Eurocode 5 entsprechen
denen der DIN 1052:2008-12 in hohem Maße. Aus diesem
Grunde werden hier nur die Unterschiede beschrieben. |
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Tragfähigkeitsnachweis (Theorie I. Ordnung) |
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Kurzbezeichnung: |
EC
5 Tragfähigkeit (Th. I. Ord.) |
Zusatzbezeichnung: |
Tragfähigkeit
nach DIN EN 1995 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
Eurocode |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften
und Lastkollektive |
Interne Nummer: |
221 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
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Der Nachweis entspricht bis auf
die folgenden Anmerkungen dem Tragfähigkeitsnachweis
n. DIN 1052:2008-12. |
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Umbenennungen: kred (DIN 1052) heißt im EC 5 km;
km (DIN 1052) heißt
im EC 5: kcrit |
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der Bemessungswert der
Schubfestigkeit darf beim Nachweis
der Torsionsspannungen u.U. um den
Faktor kshape erhöht
werden |
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für Rundstäbe
ist kshape = 1.2 |
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bei rechteckigen Querschnitten
ist kshape = 1 +
0.15 h/b, jedoch nicht größer
als 2.0 |
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h und b sind die Querschnittsabmessungen
mit h ≥ b |
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→ vgl.
EN 1995-1-1, (6.14) und (6.15) |
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die charakteristischen
Festigkeitswerte für Biegung
und Zug dürfen u. U. mit dem
Faktor kh erhöht werden |
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für Rechteckquerschnitte
aus Vollholz ist kh = (150/h)0.2, jedoch
nicht größer als
1.3 |
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für Rechteckquerschnitte
aus Brettschichtholz ist kh = (600/h)0.1, jedoch
nicht größer als
1.1 |
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→ vgl.
EN 1995-1-1, (3.1) und (3.2) |
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es gelten die in EC
5 angegebenen kmod-Werte,
die mit denen der DIN 1052 zunächst
identisch sind |
Das deutsche Anwendungsdokument
legt zusätzlich fest, dass der
kmod-Wert bei Einwirkungen
vom Typ Wind
aus dem Mittelwert der Lasteinwirkungsdauern kurz und sehr kurz berechnet werden darf. |
Dies macht faktisch
(programmintern) die Einrichtung einer
neuen Klasse der Lasteinwirkungsdauer
erforderlich. |
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→ vgl.
EN 1995-1-1, Tab. 3.1, sowie DIN EN
1995-1-1/NA, Tab. NA.1, Fußnote
b |
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es gelten die in EC
5 angegebenen Festigkeitswerte, die
mit den Festigkeitswerten von DIN
1052 im Großen und Ganzen übereinstimmen.
Augenfällig ist jedoch eine durchgängig
höhere Schubfestigkeit |
Dafür wird in EC
5 der Rissfaktor kcr für
die Beanspruchbarkeit auf Schub eingeführt. |
Für Voll- und Brettschichtholz
ist kcr = 0.67. |
kcr dient
der Festlegung der effektiven (wirksamen)
Breite bei der Berechnung der Schubspannungen
nach der Formel bef = kcr b mit b = tatsächliche Breite. |
Da bei der Ermittlung
der Spannungen b linear eingeht (Dübelformel),
entspricht dies einer künstlichen
Erhöhung der gegebenen Bemessungswerte,
die dann den erhöhten Schubfestigkeitswerten
gegenübergestellt werden. |
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→ vgl.
EN 1995-1-1, (6.13a) |
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Das deutsche nationale
Anwendungsdokument widerspricht dieser
Vorgehensweise für Nadel-
und
Brettschichtholz. |
Hierin wird der Parameter
kcr so festgelegt, dass
die Festigkeitswerte für Nadel-
und Brettschichtholz durch kcr
geteilt gerade die Festigkeitswerte
der DIN 1052:2008-12 widerspiegeln. |
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der im EC 5 empfohlene
Materialsicherheitsbeiwert für
Vollholz beträgt 1.3 - der für
Brettschichtholz 1.25 |
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→ vgl.
EN 1995-1-1, Tab. 2.3 |
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Das deutsche nationale
Anwendungsdokument legt den Materialsicherheitsbeiwert
für Vollholz wie auch für
Brettschichtholz mit 1.3 fest. |
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→ vgl.
DIN EN 1995-1-1/NA, Tab. Na. 2 |
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Im Eigenschaftsblatt Ausgewählte
Parameter der nationalen Anwendungsdokumente (Eurocode) sind für benutzerdefinierte NADs hinsichtlich
des hier besprochenen Nachweises folgende Einstellmöglichkeiten
gegeben. |
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Materialsicherheitsbeiwerte |
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die hier dargestellten
Werte entsprechen den Werten
des deutschen Anwendungsdokuments |
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Tabelle
der Modifikationsbeiwerte |
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in Abhängigkeit
von der Klasse der Lastein-
wirkungsdauer und der Nutzungsklasse. |
Zusätzlich
kann festgelegt werden, ob der
kmod-Wert einer Windeinwirkung
dem arithmetischen Mittel zwischen
den
kmod-Werten der Klassen kurz und sehr kurz entsprechen soll. |
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Rissfaktor
kcr |
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Hier kann zwischen
den Empfehlungen der EN 1995-1-1
(Eurocode 5) und der Festlegung
in DIN EN 1995-1-1/NA (deutsches
Anwendungs-
dokument) gewählt werden. |
Letzteres ist
in Deutschland verbindliche
Vorschrift. |
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Gebrauchstauglichkeitsnachweis |
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Kurzbezeichnung: |
EC
5 Verformungen |
Zusatzbezeichnung: |
Gebrauchstauglichkeit
nach DIN EN 1995 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
Eurocode / EC5-Spezial |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften |
Interne Nummer: |
222 |
Optionale Einstellungen: |
Auswahl Unternachweise |
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Der Nachweis besteht aus drei Einzelnachweisen,
die jeder für sich optional (de)aktiviert
werden können. |
Allen gemeinsam ist, dass nachgewiesen
werden muss, dass die unter bestimmten Lastkombinationen
berechneten Verformungen bestimmte Grenzwerte
nicht überschreiten. |
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1. Nachweis: winst |
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winst ist
die Verformung in der charakteristischen
(in DIN 1055 selten genannten)
Kombination ohne Kriecheinfluss |
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2. Nachweis: wfin = winst + wcreep |
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mit winst s.o. |
wcreep ist
die Kriechverformung, die sich zusätzlich
zur elastischen Anfangsverformung
im Laufe der Zeit einstellt. |
Die Kriechverformung
ist die mit kdef multiplizierte,
in der quasiständigen Kombination
ermittelte Verformung. |
Die Werte erhält
man in der 4H-FRAP-Berechnung,
indem man ψdom = 1
+ ψ2· kdef und
ψsub = ψ0 + ψ2·kdef setzt. |
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3. Nachweis: wnet,fin |
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Laut EN 1995-1-1 ist
hier die im 2. Nachweis ermittelte
Verformung wfin unter Berücksichtigung
einer evtl. vorgegebenen Vorverformung
nachzuweisen. |
Das deutsche NAD widerspricht
dem in der 1. Änderung DIN EN
1995-1-1/NA/A1 (vom Febr. 2012). |
Demnach gilt: wnet,fin ist die Endverformung in der quasiständigen
Kombination abzgl. einer evtl.
vorgegebenen Vorverformung. |
Die Endverformung ermittelt
sich aus der Anfangsverformung durch
Multiplikation mit dem Faktor (1 +
kdef). |
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Die den einzelnen Nachweisen zugeordneten
Grenzwerte sind in EN 1995-1-1 als Empfehlungen
angegeben und
vom NAD Deutschland als Empfehlung bestätigt.
Sie können vom Benutzer jedoch (ggf. nach
Absprache mit dem Bauherrn) geändert werden. |
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Im Eigenschaftsblatt Ausgewählte
Parameter der nationalen Anwendungsdokumente (Eurocode) sind für benutzerdefinierte NADs hinsichtlich
des hier besprochenen Nachweises folgende Einstellmöglichkeiten
gegeben. |
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Verformungsbeiwerte |
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in Abhängigkeit
von der Nutzungsklasse |
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Verformungsgrenzwerte |
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für
die drei Teilnachweise
als Empfehlung |
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dritter
Teilnachweis |
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Methode
zur Ermittlung der Verformungen
im dritten Teilnachweis. |
Hier wird
zwischen den Festlegungen
von EN 1995-1-1 und denen
des deutschen nationalen
Anhangs (hier: erste Änderung)
unterschieden. |
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Brandschutznachweis für Holzbauten |
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Kurzbezeichnung: |
EC
5 Brandschutz |
Zusatzbezeichnung: |
Brandschutznachweis
nach DIN EN 1995 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
Eurocode |
Überlagerungsvorschrift: |
Extremalbildungsvorschriften
und Lastkollektive |
Interne Nummer: |
222 |
Optionale Einstellungen: |
Auswahl der Methode |
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Es werden an dieser Stelle nur die
minimalen Unterschiede zum Nachweis n. DIN 4102-22:2004-11 herausgestellt. |
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die Nachweismethode mit reduziertem Querschnitt entspricht i.W. dem vereinfachten
Nachweis
n. DIN 4102-22, Abs.5.5.2 a). |
Die Nachweismethode mit reduzierten Eigenschaften entspricht im Wesentlichen dem genaueren
Nachweis
n. DIN 4102-22, Abs.5.5.2 b). |
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bei der Nachweismethode mit reduziertem Querschnitt darf die Querschnittsreduzierung (bei
DIN 4102-22:
d0 = 7 mm = const.) bei
kurzer Branddauer (< 20 min) zwischen
0 und 7 mm interpoliert werden. |
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→  vgl.
EN 1995-1-2, Abs. 4.2.2, Tab. 4.1 |
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bei der Methode mit
reduzierten Eigenschaften sind
die Formeln zur Ermittlung der Modifikationsbeiwerte
im Brandfall geringfügig geändert
worden. Für die |
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→ vgl.
EN 1995-1-2, Abs. 4.2.3, (4.2) - (4.4) |
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die o. a. kmod,fi-Werte
gelten für eine Branddauer t
≥ 20 min |
Für t = 0 gilt:
kmod,fi = 1.0. |
Für 0 ≤ t ≤
20 min darf linear interpoliert werden. |
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→ vgl.
EN 1995-1-2, Abs. 4.2.3, Anwendungsregel
(4) |
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bei der Bestimmung des
Bemessungswerts für den Schubmodul
im Brandfall Gd,fi für
Vollholz
entfällt der Faktor
2/3 |
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Im Eigenschaftsblatt Ausgewählte
Parameter der nationalen Anwendungsdokumente (Eurocode) sind für benutzerdefinierte NADs hinsichtlich
des hier besprochenen Nachweises folgende Einstellmöglichkeiten
gegeben. |
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Materialsicherheitsbeiwert |
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Extremalbildungsvorschrift |
Festlegung, ob
die führende Verkehrslasteinwirkung
mit dem Kombinationsbeiwert
ψ1 (wie außergewöhnliche
Kombinationen) oder mit ψ2 (wie Erdbebensituation)
faktorisiert werden soll. |
Letzteres ist
voreingestellt. |
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Tragfähigkeitsnachweis (Theorie II. Ordnung) |
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Kurzbezeichnung: |
EC
5 Tragfähigkeit (Th. II. Ord.) |
Zusatzbezeichnung: |
Tragfähigkeit
nach DIN EN 1995 |
Nachweisobjekte: |
Stabträger
aus Holz |
Kombinationsregel: |
Eurocode |
Überlagerungsvorschrift: |
Lastkollektive |
Interne Nummer: |
225 |
Optionale Einstellungen: |
keine |
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Der Nachweis entspricht mit zwei
Ausnahmen exakt dem Tragfähigkeitsnachweis
n. Th. I. Ordnung. |
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wegen der Nichtlinearität
bei der Schnittgrößenermittlung
(Th. II. Ord.) können die zu
untersuchenden |
Kombinationen nur über
Lastkollektive und nicht mehr über
Extremalbildungsvorschriften beschrieben |
werden |
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das Ersatzstabverfahren
für die Knicksicherheit wird
nicht angewendet, da die Sicherheit
gegen |
Ausknicken bereits durch
das gewählte Verfahren gewährleistet
ist |
Es wird programmintern
kc,y = kc,z = 1.0 gesetzt. |
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zur Hauptseite 4H-NISI |
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