Stabwerke und Teilflächenbelastung nach DIN 1045‐1 und Eurocode 2 – Modelle und Anwendungen

Strut‐and‐Tie Models and Concentrated Loading according to DIN 1045‐1 and Eurocode 2 – Modelling and Application Strut‐and‐tie models are efficient tools for the demonstration of load‐bearing characteristics and for the design of reinforced and prestressed concrete structures. The illustration and determination of so called D‐regions is one of the most common areas of application. Another related problem is concentrated loading. In comparison to bending or shear design, the standards DIN 1045‐1 and Eurocode 2 (DIN EN 1992‐1‐1) provide only limited requirements and information for application of strut‐and‐tie models and concentrated loading problems. In praxis, the Engineer has to find possible solutions on basis of the principles given in the standards. The following paper compares the basic information of DIN 1045‐1 and Eurocodes 2 (DIN EN 1992‐1‐1) concerning strut‐and‐tie‐models and concentrated loading problems and gives additional proposals for certain application issues.     

Aktualisierte Diagramme zur Bemessung von Stahlkonstruktionen für den Brandfall nach Eurocode 3

Updated diagrams for fire design of steel structures based on Eurocode 3. The forthcoming design methods for steel structures subjected to fire in Eurocode 3 [1] differ considerably from the methods in the current German standard DIN 4102. The required fire protection material cannot be specified by simplified tables any longer. The structure will now be designed for the case of fire like it is done for ambient temperature. With this method the cost‐intensive structural fire protection can be optimized or even be avoided. However, the more realistic design comes along with a higher effort of calculation. To minimize this effort, in [3] a design tool was developed and published in [4]. In this tool the design methods of the Eurocode have been diagrammed for simple use. However, it is based on the prestandard and cannot be used any longer due to some changes in the current Eurocode. Therefore updated diagrams are presented and further diagrams are added to reduce the calculation effort for the design of steel structures in fire as much as possible.     

Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall: Absicherung der nicht‐linearen Zonenmethode durch Laborversuche

Die nicht‐lineare Zonenmethode kann für die Bemessung von Stahlbetonstützen im Brandfall verwendet werden. Sie bildet die wesentlichen mechanischen Auswirkungen einer Brandbeanspruchung ab und wurde durch einen Ergebnisvergleich nachgewiesen. Hierzu wurden Traglasten und Verformungskurven sowohl mit der nicht‐linearen Zonenmethode als auch mit den Allgemeinen Rechenverfahren bestimmt und beurteilt. In Ergänzung dieses Nachweises wird im vorliegenden Beitrag statistisch untersucht, ob eine Nachrechnung von Laborversuchen mit der nicht‐linearen Zonenmethode eine ausreichende Sicherheit nach DIN 4102‐2 erreicht. Die vorliegenden Laborversuche werden hierzu mit ihren Systemparametern dargestellt. Nicht genau bekannte Randbedingungen werden durch begründete Annahmen vervollständigt. Besonderheiten der Nachrechnung der Laborversuche mit der nicht‐linearen Zonenmethode werden beleuchtet. Die statistische Auswertung dieser Nachrechnung zeigt die relevanten Kennzahlen, mit denen im Ergebnis eine ausreichende Sicherheit nach DIN 4102‐2 nachgewiesen werden kann. Design of Reinforced Concrete Columns exposed to Fire: Validation of Simplified Method (Zone Method) by Tests The nonlinear zone method (simplified calculation method) can be used for design of reinforced concrete columns exposed to fire. The decisive action effects of a fire exposure on the structural behaviour are considered by this method and have been proofed by a comparison of ultimate loads and deformation curves computed by using nonlinear zone method as well as using advanced method. In addition, this article statistically evaluates how safe – according to DIN 4102‐2 – published full scale tests can be modelled by using nonlinear zone method. Information to mentioned tests is shown. Reasonable assumptions are given for not published boundary conditions. The application of nonlinear zone method is explained. The statistical evaluation leads to governing key data, which proof adequate safety according to DIN 4102‐2.     

Tragfähigkeit von randnahen Kopfbolzen bei der Versagensart seitlicher Betonausbruch

Kopfbolzen, die sehr nahe am Bauteilrand verankert werden, können infolge seitlichen Betonausbruchs versagen. Bei dieser Versagensart kommt es zu einem Abplatzen des Betons auf der Seitenfläche des Bauteils. Die Berechnung der Tragfähigkeit erfolgt dabei mit dem CC‐Verfahren. Numerische und experimentelle Untersuchungen zeigen, dass der bisherige Berechnungsansatz konservative Ergebnisse liefert. Um den Einfluss einzelner Parameter auf die Tragfähigkeit zu bestimmen, wurden Versuche verschiedener Autoren ausgewertet und ergänzende numerische Untersuchungen durchgeführt. Diese zeigen, dass – der kritische Randabstand von 3.c₁ auf 2.c₁ reduziert werden kann. – der Einfluss des Randabstandes geringer als bisher angenommen ist. – der Einfluss der Betondruckfestigkeit unterschätzt wird. – der Einfluss direkt nebeneinander liegender Kopfbolzen nicht berücksichtigt wird. Um wirtschaftlichere Ergebnisse für die Tragfähigkeit von randnahen Kopfbolzen zu erhalten wird ein modifizierter Berechnungsansatz aufgezeigt, der die Versuchsergebnisse und numerischen Berechnungen gut abbildet. Dieser Ansatz findet Eingang in die neue europäische Bemessungsnorm 'Design of Fasteners for Use in Concrete' und ermöglicht damit eine genauere Berechnung von Kopfbolzenverankerungen nahe am Bauteilrand für die Versagensart Blow Out. Load Bearing Capacity of Headed Studs in Case of Blow Out Failure Mode Headed studs placed near to the edge of a concrete member can fail because of blow out. In case of this failure mode the concrete spalls at the lateral surface of the concrete member. The failure load can be calculated by the Concrete capacity method (CCmethod). Numerical and experimental investigation show that the CC‐method leads to conservative results. To determine the influence parameters on the load bearing capacity the tests of different authors are evaluated and advanced numerical simulations are carried out. The evaluation shows that – the critical edge can be reduced to two times the edge distance. – the influence of the edge distance is smaller than assumed. – the influence of the concrete compressive strength is underestimated. – the influence of headed stud placed sided by side is not considered. To get more economic results relating the load capacity of headed studs at the edge a modification of the CC‐Method is proposed. This modified CC‐method corresponds quite well with the test results as well as with the results of the numerical simulations. The proposed design equation will be included in the European design guide 'Design of Fasteners for Use in Concrete'.