Die Einführung der Eurocodes in Deutschland

Mit der Einführung der Eurocodes für den konstruktiven Ingenieurbau in Deutschland wird in diesem Jahr ein weiterer Schritt auf dem langen Weg zurückgelegt, der vor mehr als 50 Jahren begann und dessen Ziel der freie Warenverkehr in Europa ist. Am 25. März 1957 beschloss der damalige Europäische Rat mit der Unterzeichnung der römischen Verträge „Maßnahmen, welche die Errichtung und das Funktionieren des Binnenmarktes zum Gegenstand haben“ (Artikel 95 der römischen Verträge). Ein weiterer Meilenstein auf diesem Weg war das vor dem Hintergrund der Einheitlichen Europäischen Akte 1985 veröffentlichte Weißbuch der Europäischen Kommission. Es enthält knapp 300 Maßnahmen, die sich in ebenso vielen Richtlinien manifestierten und die für die Verwirklichung eines europäischen Binnenmarkts als notwendig erachtet wurden.

Die Bauproduktenrichtlinie von 1989 [1] sollte dabei den freien Warenverkehr für Bauprodukte in der Europäischen Union gewährleisten. Dies soll umgesetzt werden durch eine gemeinsame Fachsprache aus europäischen Produktnormen und Zulassungen, die wiederum als gemeinsame Basis europäische Bemessungsnormen benötigen. In diesem Kontext stehen die Eurocodes für den konstruktiven Ingenieurbau.

 Die Vorgänger der heutigen Eurocodes wurden bereits in den 80er Jahren ohne den erwähnten europäischen Rechtsrahmen von internationalen Expertengruppen im Auftrag der Europäischen Kommission erarbeitet. Auf der Grundlage des Model Code [2] der internationalen Verbände CEB und FIP (die 1998 zum internationalen Betonverband fib fusionierten) entstand ein erster Entwurf zu Eurocode 2, der Ende 1991 als Vornorm ENV 1992-1-1 und Mitte 1992 vom Deutschen Institut für Normung als DIN V ENV 1992-1-1 in das deutsche Regelwerk aufgenommen wurde. Insgesamt wurden neun Teile der ENV 1992er-Reihe erstellt [3].

Da es sich lediglich um Vornormen handelte, war eine Zurückziehung nationaler Regelwerke nicht erforderlich und somit bestand die Möglichkeit der alternativen Anwendung der Eurocodes zu DIN 1045 [4]. Eine Umfrage unter den CEN-Mitgliedsstaaten im Jahre 1994 ergab, dass eine Überführung der Vornormen in Normen notwendig ist. Für die damit verbundene Überarbeitung wurde von der Europäischen Kommission ein Mandat erteilt [5], welches die erforderlichen Rahmenbedingungen enthielt (siehe auch [6]).

Nach grundlegenden Überarbeitungen (u.a. eine Reduzierung der Eurocode 2-Teile), erfolgte ab 2002 die Veröffentlichung der zweiten Generation der Eurocodes. Nach weiteren redaktionellen Überarbeitungen unter Einbeziehung mehrerer Berichtigungen liegen die vom DIN veröffentlichten deutschen Fassungen 2010/11 der Eurocodes vor, die nun bauaufsichtlich eingeführt werden.

Der „Eurocode im nationalen Gewand“

Da Mitte der 1990er Jahre die damaligen deutschen Bemessungsnormen DIN 1045 [4] und DIN 4227 [7] aus Sicht der Experten nicht mehr dem Stand der Technik entsprachen und zudem die europäischen Arbeiten zeitlich schwer abzuschätzen waren, beschloss der Deutsche Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) 1996 die Erarbeitung einer nationalen Bemessungsnorm (DIN 1045-1), die sich bereits nah am europäischen Regelwerk orientieren sollte. Man war der Auffassung, dass „wegen der engen Anbindung an das europäische Normenkonzept (...) bei einer späteren Einführung der europäischen Normen der Umstellungsaufwand gering bzw. nicht gegeben“ sei [8].

Da bereits mit diesem „nationalen Zwischenschritt“ DIN 1045-1 [9] eine Einführung des europäischen Bemessungskonzepts erfolgte, wendet die deutsche Fachöffentlichkeit spätestens seit 2005 den „Eurocode im nationalen Gewand“ an. Der in diesem Jahr anstehende Umstellungsaufwand wird daher – wie vom DAfStb vor 16 Jahren prophezeit – aus technischer Sicht in der Tat gering sein. Allerdings werden zusätzliche Aufwendungen nicht ausbleiben wie z. B.

Einarbeitung in die formalen und redaktionellen Eigenheiten der Eurocodes;

Erwerb neuer Fachliteratur und Bemessungssoftware;

verstärkte Fortbildungsmaßnahmen.

Die Eurocodes und die Produktnormen

In der Bauproduktenrichtlinie [1] (die mittlerweile durch [10] ersetzt wurde) sind wesentliche Anforderungen an Bauprodukte und Bauwerke festgelegt, zu denen z. B. die Standsicherheit, der Brandschutz und die Nutzungssicherheit zählen. Die europäischen Produktnormen für Betonfertigteile nehmen zur Erfüllung der wesentlichen Anforderungen Nr. 1 „Standsicherheit“ und Nr. 2 „Brandschutz“ Bezug auf den Eurocode 2. Weitere wichtige Bezugsnormen sind in Bild 1 genannt. Dabei sind gravierende Unterschiede zwischen dem europäischen und dem deutschen System erkennbar. Da nicht für alle Betonfertigteile (z.B. für massive Deckenplatten) eine europäische Produktnorm existiert, wurde auch DIN 1045-4 [11] an das europäische Regelwerk angepasst.

Generell muss die Frage gestellt werden, ob das Ziel des freien Warenverkehrs für konstruktive Betonfertigteile umsetzbar ist. Mit konstruktiven Betonfertigteilen wird kein „Handel“ im eigentlichen Wortsinn betrieben, da jedes Bauteil für eine bestimmte Position in einem Bauwerk „maßgeschneidert“ hergestellt wird. Darüber hinaus ist dem europaweiten Warenverkehr von konstruktiven Betonfertigteilen aufgrund des großen Transportaufwands und den daraus resultierenden hohen Kosten eine systemimmanente Grenze gesetzt.

Andererseits haben die Länder in der Mitte Europas immer schon am meisten vom europäischen Gedanken und dessen praktischer Umsetzung profitiert. Insbesondere Ländern wie Deutschland bieten sich demnach auch im Bauwesen enorm große Chancen. Die Zukunft wird zeigen, ob diese auch genutzt werden.

Die Eurocodes und deren Nationale Anhänge

Die zehn Eurocodes für den konstruktiven Ingenieurbau (EN 1990 bis EN 1999) bestehen aus insgesamt 58 Teilen, die sich mit allen Aspekten der jeweiligen Fachgebiete befassen (Bild 2). Eurocode 2 (EC2) für die Bemessung von Betonbauteilen besteht aus vier Teilen [12], [13], wobei der Teil 2 für Brücken und der Teil 3 für Behälterbauwerke lediglich ergänzende Bemessungsregeln enthalten und nur mit dem Hauptteil EC2 Teil 1-1 anwendbar sind. Der Teil 1-2 von EC2 deckt die Bemessung im Brandfall ab (Bild 3). Jeder Eurocode-Teil erhält einen Nationalen Anhang (NA), der folgendes enthält:

Zahlenwerte für national festzulegende Parameter (NDP, nationally determined parameter), z.B. Teilsicherheitsbeiwerte;

landesspezifische Daten, z.B. Schnee- oder Erdbebenzonenkarten;

Vorschriften zur Verwendung der informativen Anhänge;

ergänzende, nicht widersprechende Angaben (NCI, non-contradictory complementary information).

Die sogenannten NCI bieten einen gewissen Interpretationsspielraum, ob es sich bei einer Ergänzung um einen Widerspruch handelt oder nicht. So besteht der deutsche Nationale Anhang zu EC2 Teil 1-1 mit über 100 Seiten zu ca. 4/5 aus NCI, von denen leider nicht alle widerspruchsfrei zum Original-Eurocode sind. Auch in anderen europäischen Ländern konnte die Forderung nach Widerspruchslosigkeit nicht in letzter Konsequenz umgesetzt werden, wie ein Blick nach Österreich zeigt. Hier wurde 2011 ein neuer Nationaler Anhang veröffentlicht [14], der eine Reihe von nationalen Ergänzungen und Erläuterungen aufweist, die in der Vorgänger-Fassung noch nicht enthalten waren [15].

Trotz aller Bemühungen um europäische Bemessungsnormen muss aufgrund der Nationalen Anhänge demnach festgehalten werden, dass weiterhin nationale Regelungen, nationale Sicherheitsniveaus und somit nationale Normen existieren. Es sollte ein Bestreben aller Beteiligten sein, diese nationalen Unterschiede in Zukunft auf ein Mindestmaß zu reduzieren.

Zur erleichterten Anwendung in Deutschland werden von den zuständigen Normenausschüssen im DIN sogenannte Handbücher erstellt, in denen die Texte der Eurocodes und der zugehörigen Nationalen Anhänge zusammengeführt werden. Für den Eurocode 2 sind zwei Bände vorgesehen [16]:

Band 1: Allgemeine Regeln (mit EC2 Teile 1-1, 1-2 und 3);

Band 2: Betonbrücken.

Ein weiteres Hilfsmittel wird zeitnah zur bauaufsichtlichen Einführung der Eurocodes vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton mit dem DAfStb-Heft 600 [17] veröffentlicht, welches Erläuterungen und Hintergrundinformationen zu Eurocode 2 enthält.

Der Eurocode 2 für Betonfertigteile

Eine Besonderheit von EC2 Teil 1-1 ist der Abschnitt 10 mit zusätzlichen Regeln für Fertigteile. Grundsätzliche Bemessungsregeln für Fertigteile sind jedoch auch in den Abschnitten 1 bis 9 zu finden (Bild 4)). Abschnitt 10.9 enthält spezielle Konstruktionsregeln z. B. für ausgeklinkte Auflager oder Köcher- und Blockfundamente, die jedoch keine wesentlich neuen Erkenntnisse liefern (Bild 5).

Die generelle Möglichkeit zur Reduzierung des Vorhaltemaßes Dc_dev um 5 mm bei einer entsprechenden Qualitätskontrolle enthält Abschnitt 4.4.1.3 (3) des Nationalen Anhangs. Eine zusätzliche Regel für Fertigteile findet sich hingegen im Abschnitt 10. So darf das Vorhaltemaß Dc_dev nach NA.10.4 bei Fertigteilen auch um mehr als 5 mm reduziert werden, wenn die Einhaltung der Mindestbetondeckung am fertigen Bauteil überprüft wird. Eine Verringerung von Dc_dev unter 5 mm ist nicht zulässig (weitere Informationen in [17]).

Beim Durchstanzen sind für den Fertigteilbau in erster Linie die Nachweise für Fundamente interessant. So ist bei gedrungenen Fundamenten mit einer Schlankheit von l ≤ 2,0 zunächst eine iterative Ermittlung des kritischen Rundschnitts a_crit und damit ein zusätzlicher Rechenschritt erforderlich. Bei Bodenplatten und schlanken Fundamenten hingegen wird der kritische Rundschnitt bei a_crit = 1,0 d angenommen.

Die bislang bei den Nachweisen für Querkraft eingeführte Mindestquerkrafttragfähigkeit v_min wird nun auch für die Durchstanztragfähigkeit angesetzt. Dies führt bei dicken Bauteilen mit entsprechend geringen Längsbewehrungsgraden und hohen Betonfestigkeiten zu größeren Tragfähigkeiten ohne Durchstanzbewehrung. Bei Fundamenten mit Durchstanzbewehrung ist die reduzierte einwirkende Querkraft V_Ed,red ohne Abzug eines Betontraganteils von der Bewehrung aufzunehmen (Bild 6).

Eine Möglichkeit des vereinfachten Verformungsnachweises ist die Begrenzung der Biegeschlankheit. Für diesen Nachweis müssen der erforderliche Bewehrungsgrad und die Stahlspannungen bekannt sein. Somit ist der Nachweis streng genommen nur für eine abschließende Überprüfung geeignet. Für eine Vordimensionierung müssen die Werte demnach vorab geschätzt werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Abschätzung entweder stark auf der sicheren Seite liegt und somit unwirtschaftlich ist oder auf der unsicheren Seite liegt und somit der gesamte statische Nachweis mit genaueren Werten wiederholt werden muss.

Mit höherer Betonfestigkeitsklasse und geringerer Belastung nehmen die Verformungen tendenziell ab, somit werden die zulässigen Biegeschlankheiten größer und die erforderlichen Bauteildicken geringer (Bild 7). Für Spannbetonbauteile sind die Biegeschlankheitskriterien nicht mehr anwendbar. Der Nachweis der Verformungsbegrenzung kann in diesen Fällen nur über direkte Berechnungsverfahren erfolgen.

Die einzige Regelung im Anhang A, die in Deutschland zur Anwendung freigegeben wurde, ist die Möglichkeit der Reduzierung des Teilsicherheitsbeiwerts für den Beton auf γ_C = 1,35, wenn bei Fertigteilen eine Überprüfung der Betonfestigkeit am fertigen Bauteil durchgeführt wird (weitere Informationen in [17]).

Die Einführung der Eurocodes

Mit Veröffentlichung der Fassung Dezember 2011 der Musterliste der Technischen Baubestimmungen (MLTB) [18] wurde bekannt gegeben, welche Hochbauteile der Eurocodes bauaufsichtlich eingeführt werden. Diese Fassung soll in den Ländern zum 1. Juli 2012 umgesetzt werden. Die bauaufsichtliche Einführung der Eurocode-Teile für den Brückenbau ist für den 1. Dezember 2012 vorgesehen.

Um weiterhin alle Tragwerke ohne Einschränkungen bemessen zu können, werden die Mischungsverbote zwischen „alten“ und „neuen“ Regeln aufgehoben. Das bedeutet, dass bis zur kompletten bauaufsichtlichen Einführung aller Eurocodes die Bemessung einzelner Bauteile weiterhin nach „alten“ Regeln zulässig ist, wenn diese Bauteile innerhalb des Tragwerks abgegrenzte Teiltragwerke bilden und eine sinnvolle Übergabe der Schnittgrößen von einem zum anderen Teiltragwerk stattfindet (Bild 8a).

Sinngemäß gilt bei der Anwendung von allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen und Typenprüfungen, die noch auf „alte“ Regeln Bezug nehmen, dass das hiervon betroffene Bauteil nach den in der Typenprüfung oder Zulassung in Bezug genommenen Regeln und das angrenzende Tragwerk nach den Eurocodes bemessen wird (Bild 8b). Für die Erdbebennachweise gilt bis zur Einführung von Eurocode 8 weiterhin DIN 4149, wobei alle Verweise auf DIN 1045-1 durch Verweise auf den Eurocode 2 ersetzt werden (siehe auch MLTB, Anlage 5.1/1).

Die Zukunft der Eurocodes

Bevor die Eurocodes in Deutschland angewendet werden, arbeitet das zuständige europäische Gremium CEN/TC 250 bereits an der dritten Generation der Eurocodes, deren Fertigstellung bislang für 2018 vorgesehen ist. Die Arbeiten beruhen dabei – wie 13 Jahre zuvor – auf einem Mandat der Europäischen Kommission [19]. Gemäß der CEN-Antwort auf das Mandat [20] ist für die „Eurocodes 2018“ u.a. vorgesehen:

eine Reduzierung der nationalen Parameter (NDP) und der nationalen Ergänzungen (NCI),

eine Verbesserung der Übersichtlichkeit der Normen,

die Vermeidung praxisferner Regeln.

Darüber soll der Eurocode 2 um Regelungen für Faserbetone, das Verstärken von Betonbauteilen und Bestandsbauten erweitert werden.

„Das ganze Leben ist ein ewiges Wiederanfangen.“ (Hugo von Hofmannsthal, 1874-1929, österreichischer Schriftsteller)