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Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept: Unterschied zwischen den Versionen

Semiprobabilistisches Sicherheitskonzept (Quelltext anzeigen)

Version vom 28. November 2010, 16:11 Uhr

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===Einführung===
===Einführung===
Der Holzbau hat sich durch die verschiedenen Baukulturen der Völker, den unterschiedlichen regionalen Holzarten und nicht zuletzt von den getrennt durchgeführten Holzforschungen und den damit verbundenen Erfahrungen, regional in sehr unterschiedlichen Bauweisen weiterentwickelt <ref group="22" />. Durch die Europäisierung und dem damit einhergehenden Wunsch Handelshemmnisse abzubauen, wurde ab den 70er-Jahren mit der Harmonisierung nationaler Regelungen begonnen <ref group="22" />. Mit der Normenserie [[EN 1995]]-1-1:2004/A1:2008 und [[EN 1995]]-1-2:2006 stehen dem Holzbau heute Dokumente zur Verfügung, die durch gesichertes Fachwissen eine auf europäischer Ebene einheitliche Bemessung von Holzbauten ermöglichen <ref group="22" />. Damit den regionalen Bedürfnissen und Anforderungen der Länder nachgekommen werden kann, erfolgte eine Erweiterung der Grundlagendokumente der Eurocodes durch nationale Anhänge. Für die Anwendung des Eurocode 5 [[EN 1995]]-1-1:2004/A1:2008 sind gewisse Vorkenntnisse nötig, damit ein sicherer Umgang mit den semi-probabilistischen Bemessungskonzepten erfolgen kann.
Der Holzbau hat sich durch die verschiedenen Baukulturen der Völker, den unterschiedlichen regionalen Holzarten und nicht zuletzt von den getrennt durchgeführten Holzforschungen und den damit verbundenen Erfahrungen, regional in sehr unterschiedlichen Bauweisen weiterentwickelt <ref name="Q_22" />. Durch die Europäisierung und dem damit einhergehenden Wunsch Handelshemmnisse abzubauen, wurde ab den 70er-Jahren mit der Harmonisierung nationaler Regelungen begonnen <ref name="Q_22" />. Mit der Normenserie [[EN 1995]]-1-1:2004/A1:2008 und [[EN 1995]]-1-2:2006 stehen dem Holzbau heute Dokumente zur Verfügung, die durch gesichertes Fachwissen eine auf europäischer Ebene einheitliche Bemessung von Holzbauten ermöglichen <ref name="Q_22" />. Damit den regionalen Bedürfnissen und Anforderungen der Länder nachgekommen werden kann, erfolgte eine Erweiterung der Grundlagendokumente der Eurocodes durch nationale Anhänge. Für die Anwendung des Eurocode 5 [[EN 1995]]-1-1:2004/A1:2008 sind gewisse Vorkenntnisse nötig, damit ein sicherer Umgang mit den semi-probabilistischen Bemessungskonzepten erfolgen kann.


In Deutschland findet durch die [[DIN 1052]]:2008 dasselbe Sicherheitskonzept Anwendung, weshalb es unter anderem noch zu keiner vollständigen Umstellung auf den Eurocode 5 gekommen ist. Da mit der [[DIN 1052]]:2008 ein sehr gutes Normenwerk zur Verfügung steht, werden auch in anderen Ländern sehr häufig noch Bemessungsregeln daraus verwendet. Mit der Zeit wird es allerdings auch hierzu einer Angleichung kommen müssen.
In Deutschland findet durch die [[DIN 1052]]:2008 dasselbe Sicherheitskonzept Anwendung, weshalb es unter anderem noch zu keiner vollständigen Umstellung auf den Eurocode 5 gekommen ist. Da mit der [[DIN 1052]]:2008 ein sehr gutes Normenwerk zur Verfügung steht, werden auch in anderen Ländern sehr häufig noch Bemessungsregeln daraus verwendet. Mit der Zeit wird es allerdings auch hierzu einer Angleichung kommen müssen.
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'''Abb. 1.1:''' Europäische Normenwerke im Überblick <ref group="24" />
'''Abb. 1.1:''' Europäische Normenwerke im Überblick <ref name="Q_24" />




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Die auf dem semi-probabilistischem Sicherheitskonzept basierende Normenfamilie der Eurocodes und einzelner nationaler Normen, wie zum Beispiel [[DIN 1052]]:2008, definieren über Grenzzustände die konstruktive Zuverlässigkeit der Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit von Tragwerken. Werden die Grenzzustände überschritten, können die an ein Tragwerk gestellten Anforderungen nicht mehr gesichert erfüllt werden.
Die auf dem semi-probabilistischem Sicherheitskonzept basierende Normenfamilie der Eurocodes und einzelner nationaler Normen, wie zum Beispiel [[DIN 1052]]:2008, definieren über Grenzzustände die konstruktive Zuverlässigkeit der Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit von Tragwerken. Werden die Grenzzustände überschritten, können die an ein Tragwerk gestellten Anforderungen nicht mehr gesichert erfüllt werden.


====Grenzzustände der Tragfähigkeit (engl.: Ultimate Limit State (ULS)) <ref group="22" />====
====Grenzzustände der Tragfähigkeit (engl.: Ultimate Limit State (ULS)) <ref name="Q_22" />====
Grenzzustände der Tragfähigkeit sind Zustände, bei deren Überschreitung es zu einem Einsturz des Tragwerks oder anderen Formen des Versagens kommen kann. <br />
Grenzzustände der Tragfähigkeit sind Zustände, bei deren Überschreitung es zu einem Einsturz des Tragwerks oder anderen Formen des Versagens kommen kann. <br />
Kennzeichen der Grenzzustände der Tragfähigkeit sind:
Kennzeichen der Grenzzustände der Tragfähigkeit sind:
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* Eintritt von Versagensmechanismen am Gesamtsystem oder einzelner Tragwerksteile
* Eintritt von Versagensmechanismen am Gesamtsystem oder einzelner Tragwerksteile


====Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (engl.: Serviceability Limit State (SLS)) <ref group="22" />====
====Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (engl.: Serviceability Limit State (SLS)) <ref name="Q_22" />====
Die Verformungen bzw. Durchbiegungen eines Tragwerkes infolge von Beanspruchungen sollen in definierten Grenzen gehalten werden, um mögliche Schäden (wie z. B. Rissbildungen) an Bauteilen, wie Decken, Fußboden, Trennwänden, Installationen, etc. zu vermeiden. Auch gilt es, die Anforderungen hinsichtlich der Benutzbarkeit (Durchbiegungen, Schwingungen) und des Erscheinungsbildes bzw. des Wohlbefindens der Nutzer zu erfüllen.
Die Verformungen bzw. Durchbiegungen eines Tragwerkes infolge von Beanspruchungen sollen in definierten Grenzen gehalten werden, um mögliche Schäden (wie z. B. Rissbildungen) an Bauteilen, wie Decken, Fußboden, Trennwänden, Installationen, etc. zu vermeiden. Auch gilt es, die Anforderungen hinsichtlich der Benutzbarkeit (Durchbiegungen, Schwingungen) und des Erscheinungsbildes bzw. des Wohlbefindens der Nutzer zu erfüllen.


====Nachweise durch die Methode der Teilsicherheitsbeiwerte====
====Nachweise durch die Methode der Teilsicherheitsbeiwerte====
Das in den Eurocodes und der [[DIN 1052]]:2008 verankerte Sicherheitskonzept beruht - im Gegensatz zum deterministischen Sicherheitskonzept mit einem globalen Sicherheitsbeiwert („Verfahren mit zulässigen Spannungen“ <ref group="23" />) - auf der Nachweisführung mit sogenannten Teilsicherheitsbeiwerten. Diese Sicherheitsfaktoren werden verwendet, um das Versagensrisiko einer Tragstruktur, mit den für die Berechnung verbundenen Modellannahmen, so niedrig wie möglich zu halten. Dabei ist zu zeigen, dass in allen maßgebenden Bemessungssituationen beim Ansatz der Bemessungswerte für Einwirkungen oder deren Auswirkungen, für die Tragwiderstände keiner der maßgebenden Grenzzustände überschritten wird. Ein Vorteil dieser Methode ist die eindeutige Trennung der wichtigsten Einflussfaktoren für die Bemessung von Tragwerken.
Das in den Eurocodes und der [[DIN 1052]]:2008 verankerte Sicherheitskonzept beruht - im Gegensatz zum deterministischen Sicherheitskonzept mit einem globalen Sicherheitsbeiwert („Verfahren mit zulässigen Spannungen“ <ref name="Q_23" />) - auf der Nachweisführung mit sogenannten Teilsicherheitsbeiwerten. Diese Sicherheitsfaktoren werden verwendet, um das Versagensrisiko einer Tragstruktur, mit den für die Berechnung verbundenen Modellannahmen, so niedrig wie möglich zu halten. Dabei ist zu zeigen, dass in allen maßgebenden Bemessungssituationen beim Ansatz der Bemessungswerte für Einwirkungen oder deren Auswirkungen, für die Tragwiderstände keiner der maßgebenden Grenzzustände überschritten wird. Ein Vorteil dieser Methode ist die eindeutige Trennung der wichtigsten Einflussfaktoren für die Bemessung von Tragwerken.


Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:
Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:
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====Begriffe im Zusammenhang mit Einwirkungen====
====Begriffe im Zusammenhang mit Einwirkungen====
Unter Einwirkungen im Sinne des europäischen Normenkonzeptes versteht man übergeordnet:
Unter Einwirkungen im Sinne des europäischen Normenkonzeptes versteht man übergeordnet:
* „eine Gruppe von Kräften (Lasten), die auf ein Tragwerk wirken (direkte Einwirkungen)“ (1.5.3.1 a)<ref group="N1") />,
* „eine Gruppe von Kräften (Lasten), die auf ein Tragwerk wirken (direkte Einwirkungen)“ (1.5.3.1 a)<ref group="N" name="1" />),
sowie
sowie
* „eine Gruppe von aufgezwungenen Verformungen oder einer Beschleunigung, die z. B. durch Temperaturänderungen, Feuchtigkeitsänderung, ungleiche Setzung oder Erdbeben hervorgerufen werden (indirekte Einwirkungen) (1.5.3.1 b)<ref group="N1" />).
* „eine Gruppe von aufgezwungenen Verformungen oder einer Beschleunigung, die z. B. durch Temperaturänderungen, Feuchtigkeitsänderung, ungleiche Setzung oder Erdbeben hervorgerufen werden (indirekte Einwirkungen) (1.5.3.1 b)<ref group="N" name="1" />).


Die nachfolgende Abbildung enthält einen Überblick über die gegebenenfalls zu berücksichtigenden „Einwirkungsnormen“ nach [[EN 1991]].
Die nachfolgende Abbildung enthält einen Überblick über die gegebenenfalls zu berücksichtigenden „Einwirkungsnormen“ nach [[EN 1991]].
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'''Abb. 1.3:''' EN-Normen zur Berücksichtigung der Einwirkungen <ref group="24" />
'''Abb. 1.3:''' EN-Normen zur Berücksichtigung der Einwirkungen <ref name="Q_24" />


=====Auswirkungen von Einwirkungen auf ein Tragwerk=====
=====Auswirkungen von Einwirkungen auf ein Tragwerk=====
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=====Einteilung der Einwirkungen=====
=====Einteilung der Einwirkungen=====
;Ständige Einwirkungen (G) (1.5.3.3 <ref group="N1" />)
;Ständige Einwirkungen (G) (1.5.3.3 <ref group="N" name="1" />)
Einwirkungen (direkte Einwirkungen wie z. B. das Eigengewicht von Konstruktionen, Gebäudeausrüstungen,... . Indirekte Auswirkungen wie Schwinden, ungleichmäßige Setzungen, ...) von denen vorausgesetzt wird, dass sie während der gesamten Nutzungsdauer in die gleiche Richtung wirken und deren zeitliche Größenänderungen vernachlässigt werden können.
Einwirkungen (direkte Einwirkungen wie z. B. das Eigengewicht von Konstruktionen, Gebäudeausrüstungen,... . Indirekte Auswirkungen wie Schwinden, ungleichmäßige Setzungen, ...) von denen vorausgesetzt wird, dass sie während der gesamten Nutzungsdauer in die gleiche Richtung wirken und deren zeitliche Größenänderungen vernachlässigt werden können.
;veränderliche Einwirkungen (Q) (1.5.3.4 <ref group="N1" />)
;veränderliche Einwirkungen (Q) (1.5.3.4 <ref group="N" name="1" />)
Einwirkungen (z. B. Nutzlasten auf Decken, Schneelasten, Windlasten) die nicht immer in die gleiche Richtung wirken und deren zeitliche Größenänderungen nicht vernachlässigbar sind.
Einwirkungen (z. B. Nutzlasten auf Decken, Schneelasten, Windlasten) die nicht immer in die gleiche Richtung wirken und deren zeitliche Größenänderungen nicht vernachlässigbar sind.
;außergewöhnliche Einwirkungen (A) (1.5.3.5 <ref group="N1" />)
;außergewöhnliche Einwirkungen (A) (1.5.3.5 <ref group="N" name="1" />)
Einwirkungen (z. B. Brand, Explosionen, Erdbeben, Fahrzeuganprall, ... ) die in der Regel von kurzer Dauer, aber von bedeutender Größenordnung sind und die während der geplanten Nutzungsdauer mit keiner nennenswerten Wahrscheinlichkeit auftreten können.
Einwirkungen (z. B. Brand, Explosionen, Erdbeben, Fahrzeuganprall, ... ) die in der Regel von kurzer Dauer, aber von bedeutender Größenordnung sind und die während der geplanten Nutzungsdauer mit keiner nennenswerten Wahrscheinlichkeit auftreten können.
;Bemessungswert einer Einwirkung (G<sub>d</sub> oder Q<sub>d</sub>) (1.5.3.21 <ref group="N1" />)
;Bemessungswert einer Einwirkung (G<sub>d</sub> oder Q<sub>d</sub>) (1.5.3.21 <ref group="N" name="1" />)
Wert einer Einwirkung, der durch Multiplikation des repräsentativen Wertes mit dem Teilsicherheitsbeiwert ermittelt wird.
Wert einer Einwirkung, der durch Multiplikation des repräsentativen Wertes mit dem Teilsicherheitsbeiwert ermittelt wird.
;Charakteristischer Wert einer Einwirkung (G<sub>k</sub> oder Q<sub>k</sub>) (1.5.3.14 <ref group="N1" />)
;Charakteristischer Wert einer Einwirkung (G<sub>k</sub> oder Q<sub>k</sub>) (1.5.3.14 <ref group="N" name="1" />)
wichtigster repräsentativer Wert einer Einwirkung.
wichtigster repräsentativer Wert einer Einwirkung.


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Durch die anisotropen Eigenschaften hat Holz bei Beanspruchung in den verschiedenen Richtungen auch unterschiedliche Eigenschaften. Weiters ist die Beanspruchbarkeit bzw. das Verformungsverhalten bei Bauteilen ohne einen Überstand der Hirnholzflächen im Bereich der Lasteinleitung schlechter, als bei Beanspruchungen mit über den Lasteinleitungsbereichen überstehenden Holzfasern.
Durch die anisotropen Eigenschaften hat Holz bei Beanspruchung in den verschiedenen Richtungen auch unterschiedliche Eigenschaften. Weiters ist die Beanspruchbarkeit bzw. das Verformungsverhalten bei Bauteilen ohne einen Überstand der Hirnholzflächen im Bereich der Lasteinleitung schlechter, als bei Beanspruchungen mit über den Lasteinleitungsbereichen überstehenden Holzfasern.


Wird ein Holzprobekörper vollflächig belastet, verhalten sich die Holzfasern wie übereinander gestapelte Rohre die im plastischen Bereich zusammengequetscht werden <ref group="02" />. Wird stattdessen nur eine Teilflächenbelastung aufgebracht, ergibt sich eine höhere Steifigkeit. Eine Begründung dieser Tatsache kann durch den sogenannten „Einhängeeffekt“, der über die Lasteinleitungslänge hinauslaufenden Fasern resultiert, gefunden werden <ref group="09" />.
Wird ein Holzprobekörper vollflächig belastet, verhalten sich die Holzfasern wie übereinander gestapelte Rohre die im plastischen Bereich zusammengequetscht werden <ref name="Q_02" />. Wird stattdessen nur eine Teilflächenbelastung aufgebracht, ergibt sich eine höhere Steifigkeit. Eine Begründung dieser Tatsache kann durch den sogenannten „Einhängeeffekt“, der über die Lasteinleitungslänge hinauslaufenden Fasern resultiert, gefunden werden <ref name="Q_09" />.


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==Einzelnachweis==
==Einzelnachweis==
<references>
<references>
<ref group="02"> Kelletshofer, W.; ''Erweiterung der vorhandenen Zulassung Z-9.1-558; Verbinder SHERPA als Holzverbindungsmittel;
<ref name="Q_02"> Kelletshofer, W.; ''Erweiterung der vorhandenen Zulassung Z-9.1-558; Verbinder SHERPA als Holzverbindungsmittel;
Haupt-Neben-Träger-Verbindungen mit „weiteren neuen“ SHERPA-Verbindern der Vinzenz Harrer GmbH; Untersuchungen zum Tragverhalten der Verbindungen'', Untersuchungsbericht Nr. 7400631/09-1, ''Technische Universität München, Institut für Baustoffe und Konstruktion'', München, 2009</ref>
Haupt-Neben-Träger-Verbindungen mit „weiteren neuen“ SHERPA-Verbindern der Vinzenz Harrer GmbH; Untersuchungen zum Tragverhalten der Verbindungen'', Untersuchungsbericht Nr. 7400631/09-1, ''Technische Universität München, Institut für Baustoffe und Konstruktion'', München, 2009</ref>
<ref group="09"> Pirnbacher, G.; Brandner, R.; Schickhofer, G.;
<ref name="Q_09"> Pirnbacher, G.; Brandner, R.; Schickhofer, G.;
''Base Parameters of Self-Tapping Screws'', ''Tagungsband CIB/W18'', Paper 42-7-1, 17 Seiten, 2009</ref>
''Base Parameters of Self-Tapping Screws'', ''Tagungsband CIB/W18'', Paper 42-7-1, 17 Seiten, 2009</ref>
<ref group="22"> Blaß, H.-J.; Görlacher, R.; Steck, G.; ''Informationsdienst Holz, Holzbauwerke STEP1'', ''Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.'', Düsseldorf 1995</ref>
<ref name="Q_22"> Blaß, H.-J.; Görlacher, R.; Steck, G.; ''Informationsdienst Holz, Holzbauwerke STEP1'', ''Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.'', Düsseldorf 1995</ref>
<ref group="23"> Schueller, G.I.; Goller, B.; ''Modellunsicherheiten im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept'', ''IfM'' - Publikation 2 - 446</ref>
<ref name="Q_23"> Schueller, G.I.; Goller, B.; ''Modellunsicherheiten im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept'', ''IfM'' - Publikation 2 - 446</ref>
<ref group="24"> Augustin, M.: ''EUROCODE Seminar - 2009'', ''Technische Universität Graz''</ref>
<ref name="Q_24"> Augustin, M.: ''EUROCODE Seminar - 2009'', ''Technische Universität Graz''</ref>
</references>


<ref group="N1"> [[ÖNORM EN]] 1990:2003, ''Eurocode; Grundlagen der Tragwerkslehre'', ''Österreichisches Normungsinstitut (ON)'', Wien, 2003</ref>
==Normen==
<references group="N">
<ref group="N" name="1"> [[ÖNORM EN]] 1990:2003, ''Eurocode; Grundlagen der Tragwerkslehre'', ''Österreichisches Normungsinstitut (ON)'', Wien, 2003</ref>
</references>


<!--<ref group="N1" />-->
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</references>
 




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[[Kategorie:SHERPA Holzverbinder]] [[Kategorie:Bauphysik]] [[Kategorie:Normung]] [[Kategorie:Glossar]]
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