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pcae-Programme unterstützen - je nach Ausbaustufe - folgende Bemessungsregeln (Normen)
DIN 1045 (7.88) Stahlbetonbemessung
DIN 1045-1 (7.01) Stahlbetonbemessung im Hochbau
DIN-Fachbericht 102 (3.09) Bemessung von Betonbrücken
ÖNORM B 4700 (6.01) Österreich: Stahlbetonbemessung im Hochbau
DIN EN 1992-1-1 (10.05) Eurocode 2: Stahlbetonbemessung im Hochbau
DIN 1045-1 (8.08) Stahlbetonbemessung im Hochbau
Die Eurocode-nahen Normen DIN 1045-1, DIN-Fb 102, ÖN B 4700 und EC 2 sind bis auf wenige Unterschiede identisch. Im Folgenden wird sich auf DIN 1045-1 bezogen, Unterschiede zum DIN-Fachbericht, zur ÖN B 4700
und zum EC 2 sind besonders gekennzeichnet.
Eine Zusammenstellung der korrespondierenden Kapitel, Gleichungen und Tabellen ist hier zu finden.
Anmerkungen zur DIN 1045-1
Die neueste Ausgabe der Norm (August 2008) kann in den pcae-Programmen zur Bemessung herangezogen werden.
Unterschiede gegenüber der Ausgabe Juli 2001 sind besonders gekennzeichnet.
Anmerkungen zum Eurocode
Die Eurocode-Normen sind nur in Verbindung mit ihren nationalen Anhängen
gültig, die für eine Auswahl an Parametern nationale Festlegungen treffen.
Im Folgenden wird sich nur auf den Original-Code bezogen.
In Auswahlboxen werden die implementierten Beton- und Betonstahlsorten angeboten.
 
Abb.: Eigenschaftsblätter aus 4H-BETON
(DIN 1045-1 (8.08))
Nach DIN 1045 dürfen nur Betone der Festigkeitsklassen
  B 15, B 25, B 35, B 45, B 55
sowie die Betonstahlsorten (nur Stabstahl)
  BSt 220/340, BSt 420, BSt 500
ausgewählt werden.
Nach DIN 1045-1 und EC 2 können zusätzlich Betone der Festigkeitsklassen
  C 12/15, C 16/20, C 20/25, C 25/30, C 30/37, C 35/45, C 40/50, C 50/60, C 55/67, C 60/75, C 70/85,
C 80/95, C 90/105, C 100/115
bzw. die zugehörigen Leichtbetone (auswählbar bei erlaubten (blau gekennzeichneten) Betongüten)
  LC 12/13, LC 16/18, LC 20/22, LC 25/28, LC 30/33, LC 35/38, LC 40/44, LC 50/55, LC 55/60, LC 60/66
sowie die Betonstahlsorten
  BSt 500 A (normal duktil), BSt 500 B (hoch duktil)
ausgewählt werden.
ÖN B 4700 regelt folgende Betone der Festigkeitsklassen
  Ö-B 15, Ö-B 20, Ö-B 25, Ö-B 30, Ö-C 30/37, Ö-B 40, Ö-C 35-45, Ö-B 50, Ö-C 45/55, Ö-B 60
sowie die österreich-spezifischen Betonstahlsorten
  Ö-BSt 550, Ö-BSt 600.
Da Unterschiede in den Kennwerten bestehen, werden die österreichischen Beton- und Stahlgüten durch ein vorangestelltes "Ö" gekennzeichnet.
DIN 1045 es werden nur die in der Norm zugelassenen Beton- und Stahlsorten unterstützt.
DIN-Fb 102 nach 3.1.4 (4) sollten Betonfestigkeitsklassen über C 50/60 nur verwendet werden, wenn ihr Einsatz hinreichend begründet ist. Nach 3.2.2 (109)P ist für Brückenüberbauten ausschließlich hoch duktiler Stahl zu verwenden. Leichtbeton darf nicht verwendet werden.
ÖN B 4700 in 3.4.1.1 (3) sind die in dieser Norm geregelten Betonfestigkeitsklassen aufgelistet. Es sind nur Betone bis zu einer Würfeldruckfestigkeit von 60 N/mm2 (Normalbeton) zugelassen. Leichtbeton ist in dieser Norm nicht geregelt.
EC 2 Tab. 3.1 berücksichtigt Betonfestigkeitsklassen bis C 90/105.
 
Werden Betone der DIN 1045 angeboten, muss bei einer Bemessung mit Eurocode-nahen Normen die
Würfeldruckfestigkeit βWN in die Zylinderdruckfestigkeit (nach T. Ruge in: K.-W.
Bieger: Stahlbeton- und Spannbetontragwerke nach Eurocode 2, Springer-Verlag, 1993) umgerechnet werden.
Die Dichte des Leichtbetons ist bei Bedarf mit 2.000 kg/m3 > ρ > 800 kg/m3 anzugeben.
Der Abminderungsbeiwert αc zur Berücksichtigung von Langzeitauswirkungen auf die Druckfestigkeit sowie zur Umrechnung zwischen Zylinderdruckfestigkeit und einaxialer Druckfestigkeit des Betons ist hier zu belegen
(i.A. DIN 1045-1 und DIN-Fb 102: Normalbeton: αc = 0.85, Leichtbeton: αc = 0.75, EC 2: αc = 1.0).
DIN 1045, ÖN B 4700: αc ist bereits in die Betondruckfestigkeit βR bzw. fck eingerechnet.
 
Die Duktilitätsklassen der Stahlsorten sind folgendermaßen definiert:
Bei der Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird stets ein normal duktiler Betonstahl vorausgesetzt
(d.h. und Bruchdehnung ).
 
DIN 1045 der Verlauf der Spannungsdehnungslinie von Betonstählen nach Bild 12 ist linear-konstant.
 
Die Bruchdehnung beträgt .
ÖN B 4700
der Verlauf der Spannungsdehnungslinie von Betonstählen nach 3.2 ist linear-konstant .
 
Die Bruchdehnung wird näherungsweise zu angenommen.
 
Außerdem kann eine Bemessung nach für benutzerdefinierte Materialien erfolgen (nicht DIN 1045 und ÖN B 4700).
Dazu sind in einem gesonderten Eigenschaftsblatt die benötigten Grenzwerte zur Beschreibung der Spannungsdehnungslinien anzugeben.
 
Abb.: Eigenschaftsblatt aus 4H-BETON
  fck charakteristische Zylinderdruckfestigkeit nach 28 Tagen in N/mm²
  εc2 Dehnung beim Erreichen der Festigkeitsgrenze in ‰
  εc2u Bruchdehnung in ‰
  nc Exponent der Parabel σc = -fcd· [1 - (1-εcc2)nc], für normalfesten Beton 2.0, für hochfestem Beton und Leichtbeton ab einer Güte von C60/75 in Tabelle 9 und 10 der DIN 1045-1 geregelt
  fctm Mittelwert der zentrischen Zugfestigkeit in MN/m2
  Ecm Elastizitätsmodul (Sekantenmodul) in MN/m2
Abb.: Eigenschaftsblatt aus 4H-BETON
  fyk
Streckgrenze,
  ftk
Dehngrenze,
  εsu Bruchdehnung in ‰
Es Elastizitätsmodul in N/mm2
 
Neuerdings sind in einigen Stahlbeton-Bemessungsmodulen auch spezielle Materialien integriert, die in die Eurocode-nahen Bemessungsverfahren integriert werden können. Derzeit gibt es als neue ‚Stahlsorten':
Bewehrung aus glasfaserverstärktem Kunststoff von Schöck Bauteile GmbH (s. www.schoeck.de).
Diese Bewehrung ist für besondere Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, elektrischer Isolation oder besonderer Resistenz gegen chemischen Angriff entwickelt worden.
In pcae-Programmen werden allerdings keine materialspezifischen Nachweise geführt, da GFK-Bewehrung nicht genormt ist.
Folgende Parameter gehen in die Bemessung ein:
(nicht ÖN B 4700)
Gitterträger dienen in erster Linie dazu, nachträglich mit Ortbeton ergänzte Deckenplatten (Elementdecken) wirtschaftlich und komfortabel herzustellen.
In den pcae-Programmen werden allerdings keine materialspezifischen Nachweise geführt, da Gitterträger nicht genormt sind. Die von den genormten Stahlsorten abweichenden Materialdaten sind wie folgt definiert:
 
 
In den nachfolgenden Bildern sind die in den unterschiedlichen DIN-Normen angenommenen Spannungsdehnungslinien und die verschiedenen Sicherheitskonzepte für Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit in der Übersicht dargestellt.
 
Die Spannungsdehnungsbeziehung für den Beton (grau unterlegt) wird als Parabel-Rechteck idealisiert, für den Betonstahl (blau) wird eine bilineare Spannungsdehnungsbeziehung angenommen, deren Verlauf nach Erreichen der Streckgrenze konstant ist.
Der Sicherheitsbeiwert (gelb) variiert in Abhängigkeit der Stahldehnung zwischen 1.75 und 2.1.
Die Stahlbruchdehnung wird mit
und die Betonbruchdehnung mit
(voll überdrückt ) angenommen.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit (variabler
Sicherheitsbeiwert) sollte bei höherer Belastung
die Stahlbruchdehnung nur zu
ausgenutzt werden.
Bei Bedarf wird programmintern umgeschaltet.
Diese Spannungsdehnungslinien werden grundsätzlich auch für die Nachweise im Gebrauchslastzustand
mit γ = 1 angesetzt.
Die Spannungsdehnungsbeziehung für Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird für den Beton (grau unterlegt) nach 9.1.6 als Parabel-Rechteck idealisiert, für den Betonstahl (blau) wird nach 9.2.4 eine bilineare Spannungsdehnungsbeziehung angenommen, deren Verlauf nach Erreichen der Streckgrenze linear veränderlich bis zur Bruchdehnung ist.
Die Sicherheitsbeiwerte für Beton γc und Stahl γs (gelb) sind – in Abhängigkeit von der Bemessungssituation – konstant. Sie werden entweder für die Bemessungssituationen ‚Grundkombination' bzw. ‚außergewöhnliche Kombination' berechnet oder können vom Benutzer ‚benutzerdefiniert' vorgegeben werden.
Die Stahlbruchdehnung beträgt ; die Betonbruchdehnung (voll überdrückt ) ist für
DIN 1045-1-Betongüten abhängig von der Betongüte in Tab. 9 (Leichtbeton: Tab. 10) angegeben.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollte bei höherer Belastung die Druckzonenhöhe begrenzt werden (s."Vereinfachter Nachweis der plastischen Rotation").
Bei Bedarf wird programmintern umgeschaltet.
Für Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit kann das Materialverhalten des Betons mit γc = 1
wahlweise über das Parabel-Rechteck-Diagramm nach 9.1.6, über die wirklichkeitsnähere Spannungs-
Dehnungsbeziehung nach 9.1.5 (empfehlenswert) oder linear mit  bzw. αE = benutzerdefiniert
angenommen werden.
Unterschiede zeigen sich insbesondere bei den Betondruckspannungen, wohingegen die Stahlzugspannungen nur wenig auf eine Veränderung des Materialverhaltens reagieren.
Bei hoher Belastung (σc > 0.4·fcm) erweist sich das Parabel-Rechteck-Diagramm nach 9.1.6 als zu
‚weich', während der lineare Ansatz zu hohe Werte liefert.
Die realitätsnahe Abbildung der Spannungsdehnungsbeziehung des Betons nach 9.1.5 berücksichtigt in
den geringen Dehnungsbereichen das lineare Materialverhalten und bei hoher Belastung den sanften Übergang zur Bruchspannung.
Als Spannungsdehnungslinie des Betonstahls wird nach 9.2.3 ein bilinearer Verlauf mit γs = 1 angenommen,
dessen Dehngrenze mit der Duktilitätsklasse variiert.
Die Spannungsdehnungsbeziehung für Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird für den Beton (grau unterlegt) nach 3.4.1.1(4) als Parabel-Rechteck idealisiert, für den Betonstahl (blau) wird nach 3.4.1.2 eine bilineare Spannungsdehnungsbeziehung angenommen, deren Verlauf nach Erreichen der Streckgrenze konstant verläuft.
Die Sicherheitsbeiwerte für Beton γc und Stahl γs (gelb) sind – in Abhängigkeit von der Bemessungssituation – konstant. Sie werden entweder für die Bemessungssituationen ‚Grundkombination' bzw. ‚außergewöhnliche Kombination' berechnet oder können vom Benutzer ‚benutzerdefiniert' vorgegeben werden.
Die Stahlbruchdehnung beträgt  (Annahme); die Betonbruchdehnung beträgt für
ÖNORM-Betongüten ( , s. Bild 7).
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollte bei höherer Belastung die Druckzonenhöhe begrenzt werden (s. "Vereinfachter Nachweis der plastischen Rotation").
Bei Bedarf wird programmintern umgeschaltet.
Für Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit kann das Materialverhalten des Betons mit γc = 1
wahlweise über das Parabel-Rechteck-Diagramm nach 3.4.1.1(4) oder linear mit
bzw. αE = benutzerdefiniert angenommen werden.
Unterschiede zeigen sich insbesondere bei den Betondruckspannungen, wohingegen die Stahlzugspannungen nur
wenig auf eine Veränderung des Materialverhaltens reagieren.
Nach DIN 1045-1, 8.2(3) wird programmintern berücksichtigt für
Flächentragwerke
  für Beton bis zur Festigkeitsklasse C50/60
  für Beton ab der Festigkeitsklasse C55/67 und Leichtbeton
Balken (wirtschaftlich)
 
Bei Bedarf kann für Balken der Grenzwert lim kx variiert werden (nur 4H-BETON).
Die Einhaltung der Druckzonenhöhe erfolgt jedoch nur, wenn
 
d.h. wenn in Stahlfaser 2 wenigstens ausgenutzt wird.
Falls sich kein Gleichgewichtszustand findet, wird programmintern auf ‚einlagige' Bewehrungsanordnung umgeschaltet.
 
Nachweise, die im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit geführt werden, beziehen sich häufig auf einen Zeitpunkt (Endzeitpunkt der Nutzbarkeit), an dem das Betonkriechen und –schwinden nicht vernachlässigbar ist.
Diese Einflüsse können über einen einfachen Ansatz (Modifikation der Spannungsdehnungslinie des Betons) berücksichtigt werden (nicht DIN 1045):
Kriechen
Vergrößerung der Dehnungen
 
(Verringerung des E-Moduls) um den Faktor
Schwinden
Verringerung der Dehnungen um das Maß
Die effektive Endkriechzahl und das
Endschwindmaß können entweder vom Anwender direkt
vorgegeben oder vom Programm nach DIN 1045-1, Kap. 9.1.4,
bzw. Heft 525, DAfStb, berechnet werden.
Abb.: Eigenschaftsblatt aus 4H-BETON
 
Der Dauerlastfaktor kann abgeschätzt werden zu .
  M1perm Biegemoment nach Theorie I. Ordnung unter der quasiständigen Einwirkungskombination
  M1Ed das entsprechende Biegemoment unter der Bemessungseinwirkungskombination