AiF / IGF 17153 N

Außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN EN 1991-1-7 - Effektive Anwendung und Bemessungsstrategien für Stahl- und Verbundrahmentragwerke

AiF / IGF 17153 N

Das Forschungsvorhaben „Außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN EN 1991-1-7 – Effektive Anwendungen und Bemessungsstrategien für Stahl- und Verbundrahmentragwerke“ hat das Ziel effektive Bemessungsstrategien und Entwurfsregeln zu entwickeln, die dem planenden Ingenieur ermöglichen die Robustheitsanforderungen, welche in DIN EN 1991-1-7 gefordert werden, in einem wirtschaftlich angemessenem Rahmen umzusetzen.

Die DIN Norm 1055-100 „Grundlagen der Tragwerksplanung, Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln“ kennt zwar schon den Begriff der Robustheit als Fähigkeit eines Tragwerks oder bestimmter Teile davon, nicht schlagartig zu versagen bzw. den Verlust eines ausreichenden Tragwiderstands durch große Verformungen oder Rissbildungen anzukündigen. Allerdings sind klare Regelungen zur Vermeidung eines progressiven Kollapses oder ein durchgehendes und wirkungsvolles Konzept, das Entwurfs- und Nachweisregeln für vorhersehbare außergewöhnliche Einwirkungen vorhält in der jetzigen deutschen Normengeneration nicht vorhanden.

Durch Einführung der Europäischen Normengeneration, der Eurocodes, wird aufgrund jüngster Ereignisse, wie dem Einsturz des World Trade Centers im Jahr 2001 oder dem Einsturz des Terminals am Flughafen Paris Charles de Gaulle, nun deutlicher auf außergewöhnliche Bemessungssituationen eingegangen. Zukünftig wird daher Robustheit in noch weit höherem Maße gefordert als bisher und kann insbesondere bei entsprechenden öffentlichen Bauten oder Büro- und Verwaltungsgebäude nicht mehr ignoriert werden. Wegen der vagen Regelungen müsste also in jedem Einzelfall geprüft werden, inwieweit und welche außergewöhnlichen Bemessungssituationen zu berücksichtigen sind, und welche Maßnahmen am geeignetsten und kosteneffektivsten sind, um einem möglichen Totalversagen des Gesamttragwerks entgegenzuwirken.

DIN EN 1991-1-7 gibt zwar einige wenige konkretere Entwurfs- und Nachweisregeln an, diese beschränken sich aber auf Teilbereiche spezieller Tragwerksarten. Das Vorgehen an sich ist sehr allgemein gehalten, da alle Werkstoffe und Bauweisen pauschal behandelt werden und erst im Anhang einige ausgewählte Entwurfsregeln, z.B. auch für die Rahmenbauweise angegeben werden. Damit die Stahl- und Verbundbauweise unter dem Gesichtspunkt der Robustheit keine Abwertung gegenüber der Massivbauweise erleidet, müssen hier effektive Bemessungsstrategien und Entwurfsregeln entwickelt werden, die das Potential des Stahls und seine Vorteile gegenüber dem Beton aufgreifen. Anders als bei Massivbaukonstruktionen lassen sich die hohe Festigkeit, die gute Duktilität, das Vorhandensein plastischer Reserven, die Absorptionsfähigkeit von Energie sowie die Dämpfungseigenschaften des Stahls für außergewöhnliche Bemessungssituationen gezielt nutzen und die Robustheitsforderung kann dann sogar als Positivargument für Stahl- und Verbundkonstruktionen eingesetzt werden. Allerdings müssen zur Erfüllung der Robustheit dann intelligente Entwurfskonzepte zulässig sein, die die Vorteile der Stahl- und Stahlverbundkonstruktionen gezielt aktivieren. Diese Entwurfskonzepte sollen als Ziel dieses Forschungsvorhabens erreicht werden.

Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart
Leiterin der Forschungsstelle: Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann
Projektbearbeiterin: Dipl.-Ing. Nadine Hoffmann

Dieses IGF-Vorhaben des Deutschen Ausschusses für Stahlbau (DASt) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

• Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart; Haller
• KöCo (Trillmich)

seit August 2011

RFCS RFS - CR - 04046