Bemessung von Befestigungen in Beton

Einführung mit Beispielen

Thilo Pregartner

• Verlag: Ernst & Sohn
• Jahr: 2012
• ISBN drucken: 9783433029305
• eBook-ISBN: 9783433601785
• Auflage: 1
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Bauingenieurwesen

The design of fixings in concrete is in practice almost exclusively performed with programs provided by manufacturers. For the interpretation of the results and to deal with any application case, this book offers explanations about the design procedure.

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Aufbau und Ziel des Buchs

Die Bemessung von Befestigungen in Beton wird in der Praxis nahezu ausschließlich mit Bemessungsprogrammen realisiert, die in der Regel von den Herstellern von Befestigungssystemen kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Diese Programme ermöglichen die einfache und benutzerfreundliche Bemessung von Befestigungen unter verschiedenen Randbedingungen. Mit Vergleichsrechnungen kann schnell ein optimales Befestigungselement aus der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Befestigungsmittel für die vorliegende Bemessungssituation gefunden und der Auslastungsgrad maximiert werden. Die Nutzung solcher Programme verleitet jedoch den Anwender dazu, das Ergebnis der computergestützten Berechnung nicht kritisch zu hinterfragen.

Das vorliegende Buch wendet sich an interessierte Anwender von Bemessungsprogrammen für Befestigungen in Beton, die den Hintergrund der durchgeführten Berechnungsschritte nachvollziehen möchten. Mit den dargestellten Bemessungsbeispielen ist es letztendlich möglich, beliebige Anwendungsfälle ohne Unterstützung von Rechenprogrammen zu bemessen. Das Bemessungsverfahren ist im vorliegenden Buch bewusst einfach, ausführlich und anschaulich beschrieben, um es neben Ingenieuren auch Meistern, Studenten und Berufsschülern zugänglich zu machen.

Das Bemessungsverfahren für Befestigungen in Beton, das dem derzeitigen Stand der Technik entspricht (CC-Verfahren), wird ausführlich wissenschaftlich in [5] bzw. [6] hergeleitet und stark verkürzt in den Bemessungsrichtlinien [1], [2], [3], [4] und [9] erklärt. Für den praktischen Ingenieur, der das Verfahren anwenden möchte, können diese Quellen teilweise schwer verständlich sein.

Der theoretische Hintergrund der Bemessungsverfahren ist komplex und basiert auf bruchmechanischen Ansätzen in Verbindung mit empirischen Gleichungen. An diesem Punkt soll das vorliegende Buch ansetzen. Es ist der notwendige Schritt, das Bemessungsverfahren für Befestigungen in Beton anschaulich und Schritt für Schritt zu erklären und mit Hilfe von Anwendungsbeispielen zu verdeutlichen. Auf die wissenschaftlichen Hintergründe der einzelnen Berechnungsformeln wird dabei nur so wenig als möglich eingegangen. Mit dem durch dieses Buch vermittelten Verständnis des Bemessungsverfahrens ist es dem Anwender möglich, computergestützte Ergebnisse zu interpretieren, gegebenenfalls kritisch zu hinterfragen und Anwendungen, die nicht mit den vorhandenen Programmen berechnet werden können, zu bemessen.

Im vorliegenden Buch wird das Bemessungsverfahren für Befestigungen mit Metalldübeln, Hinterschnittdübeln und Verbunddübeln in Beton nach ETAG 001, Annex C, [1] bzw. [2] und [3], und CEN TS [9], und für Verbunddübel zusätzlich nach TR 029 [4] erläutert und durch Beispiele verdeutlicht. Die Bemessung von Kopfbolzen wird anhand der CUAP [7] erklärt. Die Vorgehensweise nach [7] basiert auf der Bemessung nach ETAG 001, Annex C, mit einigen Modifikationen. Die Bemessung von Ankerschienen wird nicht behandelt.

Nach einem kurzen geschichtlichen Überblick zur Bemessung von Befestigungen in Kapitel 3 und einer Zusammenfassung zur Vorgehensweise bei der Bemessung (Kapitel 4), werden in Kapitel 5 die Bemessungsregeln bzw. -richtlinien und die Gleichungen zur Ermittlung der Widerstände von Befestigungen in Beton erklärt. Ziel der Erklärung des Bemessungsverfahrens ist es, nicht den Text der Richtlinien zu kopieren, sondern die Vorgehensweise bei der Bemessung möglichst anschaulich Schritt für Schritt zu erläutern. Dazu wurden einfache Beispiele in den ersten Teil des Buchs aufgenommen, um die dargestellten Gleichungen und Regeln direkt anhand eines ersten Beispiels zu verdeutlichen. Nach dem theoretischen Teil folgt ein Kapitel mit „grundlegenden Beispielen“ (Kapitel 6). In diesen Beispielen wird keine vollständige Bemessung durchgeführt, sondern es wird die Vorgehensweise bei der Bemessung mit dem CC-Verfahren systematisch getrennt für mögliche Versagensarten anhand der Variation verschiedener Parameter anschaulich erklärt. Kapitel 6 wird zum grundlegenden Verständnis des Bemessungsverfahrens beitragen.

In Kapitel 7 wird erläutert, wie in der Praxis die Auswahl eines geeigneten Befestigungsmittels durchgeführt werden kann. Es werden die wichtigsten Entscheidungskriterien für die Dübelauswahl dargelegt.

In Kapitel 9 werden dann zahlreiche praxisnahe Anwendungsbeispiele durchgerechnet. In allen Bemessungsbeispielen in diesem Buch werden fiktive Befestigungsmittel mit fiktiven Zulassungen verwendet. In den Bemessungsbeispielen wird auf die jeweilige Zulassung verwiesen. Die Beispielzulassungen sind in Kapitel 8 dargestellt. Sie sind praxisnah, entsprechen jedoch keinen auf dem Markt befindlichen Produkten.

Kapitel 10 fasst die Gleichungen des CC-Verfahrens übersichtlich zusammen. Dieser Abschnitt ist als Arbeitshilfe bei der Lösung praktischer Aufgaben gedacht und soll ebenfalls das Studium des vorliegenden Buchs erleichtern, so dass das erlangte Wissen anhand von Beispielen überprüft werden kann.

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Bezeichnungen und Formelzeichen

Einwirkungen und Widerstände
F	Kraft allgemein (resultierende Kraft)
N	Normalkraft (Zug/Druck)
V	Querkraft/Schubkraft
M	Moment
γ	Teilsicherheitsbeiwert
Indizes
S	Einwirkung
R	Widerstand
M	Material
k	charakteristischer Wert
d	Bemessungswert
t	Torsion
s	Stahlversagen
c	Betonversagen
cp	Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite („Pryout“)
p	Herausziehen
sp	Spalten
cb	Betonausbruch an der Bauteilseite bei Kopfbolzen („Blowout“)
re	Wert gültig für Rückhängebewehrung
u	maximaler Wert, Bruchwert
y	Fließgrenze
1	Richtung 1 (z. B. x- Richtung)
2	Richtung 2 (z. B. y- Richtung)
min	minimaler Wert (z. B. Achs- und Randabstände)
cr	charakteristischer Wert (z. B. Achs- und Randabstände)
N	Wert für Bemessung bei Zugbelastung
V	Wert für Bemessung bei Querbelastung
s	als Index eines ψ-Wertes: Randeinfluss
h	als Index eines ψ-Wertes: Einfluss der Plattendicke
ec	als Index eines ψ-Wertes: Einfluss der Exzentrizität
re	als Index eines ψ-Wertes: Bewehrungseinfluss
ucr	als Index eines ψ-Wertes: ungerissener Beton
cr	als Index eines ψ-Wertes: gerissener Beton
g	als Index eines ψ-Wertes: Gruppeneinfluss
Wichtige Beispiele für Bezeichnungen von Einwirkungen und Widerständen
NSd	Bemessungswert der Einwirkung (Normalkraft)
VSd	Bemessungswert der Einwirkung (Querkraft)
MSd	Bemessungswert der Einwirkung (Moment)
NRd,s	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Stahlversagen (Zugkraft)
NRd,c	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Betonausbruch (Zugkraft)
NRd,p	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Herausziehen (Zugkraft)
NRd,sp	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Spalten (Zugkraft)
NRd,cb	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart lokaler Betonausbruch (Zugkraft)
VRd,s	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Stahlversagen (Querkraft)
VRd,c	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Betonkantenbruch (Querkraft)
VRd,cp	Bemessungswert des Widerstandes, Versagensart Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite (Querkraft)
N^0Rk,c	Grundwert des charakteristischen Widerstandes, Versagensart Betonausbruch, Einzeldübel in der Fläche
V^0Rk,c	Grundwert des charakteristischen Widerstandes, Versagensart Betonkantenbruch, Einzeldübel am Rand
NRk,s	charakteristischer Widerstand, Versagensart Stahlversagen (Zugkraft)
NRk,c	charakteristischer Widerstand, Versagensart Betonausbruch (Zugkraft)
NRk,p	charakteristischer Widerstand, Versagensart Herausziehen (Zugkraft)
NRk,sp	charakteristischer Widerstand, Versagensart Spalten (Zugkraft)
NRk,cb	charakteristischer Widerstand, Versagensart lokaler Betonausbruch (Zugkraft)
VRk,s	charakteristischer Widerstand, Versagensart Stahlversagen (Querkraft)
VRk,c	charakteristischer Widerstand, Versagensart Betonkantenbruch (Querkraft)
VRk,cp	charakteristischer Widerstand, Versagensart Betonausbruch auf der lastabgewandten Seite (Querkraft)
N^h	Belastung des höchstbelasteten Dübels einer Gruppe (Normalkraft, z. B. N^hSd)
V^h	Querbelastung des höchstbelasteten Dübels einer Gruppe (z. B. V^hSd)
Beton und Stahl
fck,cube	charakteristische Betondruckfestigkeit (Wert gemessen an Würfeln mit Kantenlänge...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Title page
• Copyright
• Geleitwort
• Vorwort
• 1: Aufbau und Ziel des Buchs
• 2: Bezeichnungen und Formelzeichen
• 3: Geschichtliche Entwicklung der Bemessungsmethoden für Dübel in Deutschland
• 4: Vorgehensweise bei der Bemessung von Befestigungen
• 5: Bemessung von Metalldübeln und Kopfbolzen nach ETAG 001, Annex C bzw. CUAP und CEN TS
• 6: Grundlegende Beispiele für das Bemessungsverfahren A
• 7: Leitfaden für die Auswahl von geeigneten Befestigungsmitteln
• 8: Fiktive Beispiele für Europäisch Technische Zulassungen (ETA)
• 9: Bemessungsbeispiele
• 10: Zusammenfassung der Arbeits- bzw. Berechnungsschritte des CC-Verfahrens
• 11: Literatur