DIN EN 1998-4-2007 Eurocode 8 Design of structures for earthquake resistance - Part 4 Silos tanks and pipelines English version of DIN EN 1998-4 2007-01《欧洲法规8 抗震结构设计 第4部分 筒仓、贮水池和管道.pdf

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1、Januar 2007DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 23DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 91.120.25!,o)f“9760667www.din.deDDIN EN 1998-4Eu

2、rocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben Teil 4: Silos, Tankbauwerke und Rohrleitungen;Deutsche Fassung EN 1998-4:2006Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance Part 4: Silos, tanks and pipelines;German version EN 1998-4:2006Eurocode 8: Calcul des structures pour leur rsistan

3、ce aux sismes Partie 4: Silos, rservoirs et canalisations;Version allemande EN 1998-4:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN V ENV 1998-4:2001-07www.beuth.deGesamtumfang 82 SeitenDIN EN 1998-4:2007-01 2 Nationales Vorwort Diese Europische Norm EN 1998-4:2006 i

4、st in der Verantwortung von CEN/TC 250 Eurocodes fr den konstruktiven Ingenieurbau entstanden. Die Arbeiten wurden auf nationaler Ebene vom NA 005-51-06 AA Erdbeben; Sonderfragen (Sp CEN/TC 250/SC 8) begleitet. Die Norm ist Bestandteil einer Reihe von Einwirkungs- und Bemessungsnormen, deren Anwendu

5、ng nur im Paket sinnvoll ist. Dieser Tatsache wird durch die Richtlinie der Kommission der Europischen Gemeinschaft fr die Anwendung der Eurocodes Rechnung getragen, indem dort bergangsfristen fr die verbindliche Umsetzung der Eurocodes in den Mitgliedstaaten vorgesehen sind. Die bergangsfristen mss

6、en im Einzelfall von CEN und der Kommission przisiert werden. Zur Anwendung dieser Norm befindet sich ein Nationaler Anhang (informativ) in Vorbereitung. nderungen Gegenber DIN V ENV 1998-4:2001-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) der Vornormcharakter wurde aufgehoben; b) Stellungnahmen der

7、 nationalen Normungsinstitute eingearbeitet und Text vollstndig berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN V ENV 1998-4: 2001-07 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 1998-4 Juli 2006 ICS 91.120.25 Ersatz fr ENV 1998-4:1998 Deutsche Fassung Eurocode 8 - Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben -

8、Teil 4: Silos, Tankbauwerke und Rohrleitungen Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance - Part 4: Silos, tanks and pipelines Eurocode 8 - Calcul des structures pour leur rsistance aux sismes - Partie 4: Silos, rservoirs et canalisations Diese Europische Norm wurde vom CEN am 15. Ma

9、i 2006 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Nor

10、men mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwort

11、ung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Is

12、land, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR

13、 STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2006 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN 1998-4:2006 DEN 1998-4:2006 (D) 2 Inhalt

14、 Seite Vorwort 6 Hintergrund des Eurocode-Programms 6 Status und Gltigkeitsbereich der Eurocodes 7 Nationale Normen, die Eurocode implementieren . 8 Verbindung zwischen den Eurocodes und den harmonisierten Technischen Spezifikationen fr Bauprodukte (ENs und ETAs) . 8 Zustzliche Informationen zu EN 1

15、998-4 . 8 Nationaler Anhang zu EN 1998-4 9 1 Allgemeines. 10 1.1 Anwendungsbereich. 10 1.2 Normative Verweisungen. 11 1.2.1 Allgemeine Bezugsnormen 11 1.3 Annahmen . 11 1.4 Unterschiede zwischen den Richtlinien und Anwendungsregeln. 12 1.5 Begriffe. 12 1.5.1 Allgemeines. 12 1.5.2 Gemeinsame Begriffe

16、 der Eurocodes. 12 1.5.3 Weitere in EN 1998 verwendete Begriffe 12 1.5.4 Weitere in EN 1998-4 verwendete Begriffe. 12 1.6 Symbole . 12 1.7 SI-Einheiten . 13 2 Allgemeine Prinzipien und Anwendungsregeln 14 2.1 Sicherheitsanforderungen . 14 2.1.1 Allgemeines. 14 2.1.2 Grenzzustand der Tragfhigkeit 14

17、2.1.3 Schadensbegrenzungszustand. 15 2.1.4 Zuverlssigkeitsunterscheidung. 15 2.1.5 Tragwerk- und Bauteilzuverlssigkeit 16 2.1.6 Auslegungsgrundstze 17 2.2 Seismische Einwirkung 17 2.3 Berechnung . 18 2.3.1 Berechnungsmethoden 18 2.3.2 Wechselwirkung mit dem Baugrund. 19 2.3.3 Dmpfung 19 2.4 Verhalte

18、nsbeiwerte. 20 2.5 Sicherheitsnachweise 20 2.5.1 Allgemeines. 20 2.5.2 Kombination der seismischen Einwirkungen mit anderen Einwirkungen 20 3 Besondere Prinzipien und Anwendungsregeln fr Silos . 21 3.1 Einleitung. 21 3.2 Kombination der Anteile aus Bodenbewegung. 22 3.3 Berechnung von Silos 22 3.4 V

19、erhaltensbeiwerte. 24 3.5 Nachweise . 25 3.5.1 Grenzzustand der Schadensbegrenzung. 25 3.5.2 Grenzzustand der Tragfhigkeit 25 4 Besondere Prinzipien und Anwendungsregeln fr Behlter 26 4.1 Nachweiskriterien . 26 4.1.1 Allgemeines. 26 4.1.2 Grenzzustand der Schadensbegrenzung. 26 EN 1998-4:2006 (D) 3

20、Seite 4.1.3 Grenzzustand der Tragfhigkeit.27 4.2 Kombination der Komponenten der Bodenbewegung27 4.3 Berechnungsverfahren .27 4.3.1 Allgemeines27 4.3.2 Hydrodynamische Effekte 27 4.4 Verhaltensbeiwerte28 4.5 Nachweise 29 4.5.1 Grenzzustand der Schadensbegrenzung29 4.5.2 Grenzzustand der Tragfhigkeit

21、.29 4.6 Zustzliche Manahmen .30 4.6.1 Auffangvorrichtungen.30 4.6.2 Schwappschwingung der Flssigkeit .31 4.6.3 Interaktion mit Rohrleitungen 31 5 Besondere Prinzipien und Anwendungsregeln fr oberirdisch verlegte Rohrleitungen.31 5.1 Allgemeines31 5.2 Sicherheitsanforderungen32 5.2.1 Grenzzustand der

22、 Schadensbegrenzung32 5.2.2 Grenzzustand der Tragfhigkeit.32 5.3 Seismische Einwirkungen 32 5.3.1 Allgemeines32 5.3.2 Seismische Beanspruchung infolge Trgheitsbewegung 32 5.3.3 Unterschiedliche Verschiebung.33 5.4 Berechnungsverfahren .33 5.4.1 Modellbildung 33 5.4.2 Berechnung33 5.5 Verhaltensbeiwe

23、rte34 5.6 Nachweise 34 6 Besondere Prinzipien und Anwendungsregeln fr eingeerdete Rohrleitungen.34 6.1 Allgemeines34 6.2 Sicherheitsanforderungen35 6.2.1 Grenzzustand der Schadensbegrenzung35 6.2.2 Grenzzustand der Tragfhigkeit.35 6.3 Seismische Einwirkung 35 6.3.1 Allgemeines35 6.3.2 Seismische Ein

24、wirkung bei Trgheitsverschiebung .35 6.3.3 Modellierung der seismischen Wellen 35 6.3.4 Bleibende Bodenverschiebungen36 6.4 Berechnungsmethoden (Wellendurchgang).36 6.5 Nachweise 36 6.5.1 Allgemeines36 6.5.2 Eingeerdete Rohrleitungen in stabilem Boden 36 6.5.3 Eingeerdete Rohrleitungen bei unterschi

25、edlichen Bodenbewegungen (geschweite Stahlrohrleitungen) .37 6.6 Manahmen an Verwerfungen .37 Anhang A (informativ) Seismische Berechnungsverfahren fr Tankbauwerke .39 A.1 Einfhrung und Anwendungsbereich .39 A.2 Vertikale, starre, zylindrische Tanks .39 A.2.1 Horizontale Erdbebeneinwirkung 39 A.2.2

26、Vertikale Erdbebeneinwirkung.48 A.2.3 berlagerung der Drcke infolge horizontaler und vertikaler Komponenten der Erdbebeneinwirkung mit den Effekten aus anderen Einwirkungen.48 A.3 Verankerte, Flexible vertikal zylindrische Tanks48 A.3.1 Horizontale Erdbebeneinwirkung 48 A.3.2 berlagerung der Druckan

27、teile infolge horizontaler Komponenten der seismischen Einwirkung .50 A.3.3 Vertikale Komponente der Erdbebeneinwirkung .54 EN 1998-4:2006 (D) 4 Seite A.3.4 berlagerung der Drcke infolge horizontaler und vertikaler Komponenten der Erdbebeneinwirkung mit den Effekten aus anderen Einwirkungen 55 A.4 R

28、echteckige Tanks . 55 A.4.1 Verankerte starre rechteckige Tanks am Boden . 55 A.4.2 Verankerte flexible rechteckige Tanks am Boden. 56 A.4.3 Kombination der Einwirkungseffekte infolge der unterschiedlichen Komponenten und Einwirkungen 58 A.5 Horizontale, zylindrische Tanks 8. 58 A.6 Hochbehlter . 60

29、 A.7 Boden-Bauwerk-Interaktionseffekte . 61 A.7.1 Allgemeines. 61 A.7.2 Nherungsverfahren. 62 A.8 Ablaufdiagramme zur Berechnung der hydrodynamischen Effekte in vertikal zylindrischen Tanks 63 A.9 Unverankerte Tanks 70 A.9.1 Allgemeines. 70 A.9.2 Vertikale Membrandruckkrfte und -spannungen in der Wa

30、nd infolge des Abhebens 70 A.9.3 Abhebehhe der Schale und Abhebelnge der Bodenplatte. 71 A.9.4 Radiale Membranspannungen in der Bodenplatte 17, 18 72 A.9.5 Plastische Verdrehung der Bodenplatte 73 A.10 Stabilittsnachweise fr Stahltanks . 74 A.10.1 Einleitung. 74 A.10.2 Nachweis gegen elastisches Beu

31、len 74 A.10.3 Elastisch-plastisches Versagen 75 Anhang B (informativ) Unterirdische Rohrleitungen 76 B.1 Allgemeine Entwurfsgrundlagen. 76 B.2 Seismische Einwirkungen auf unterirdische Rohrleitungen 76 Literaturhinweise zu Anhang A 79 Literaturhinweis zu Anhang B 80 Bilder Bild A.1 Verteilung des im

32、pulsiven Druckes fr drei Werte = H/R. 41 Bild A.2 Verhltnis der Ersatzgren mi/m, hi/H und hi/H in Abhngigkeit von der Tankschlankheit (siehe auch Tabelle A.2, Spalten 4, 6 und 8) . 43 Bild A.3 a) Verteilung der ersten zwei Modes der Sloshing-Druckverteilung ber die Tankhhe und b) Werte der ersten be

33、iden Eigenfrequenzen in Abhngigkeit von . 44 Bild A.4 a) 1. und 2. modale Sloshing-Masse und b) ihre korrespondierenden Hhen hc1und hc2als Funktionen von (siehe auch Tabelle A.2, Spalten 5, 7 und 9) 46 Bild A.5 Normierter impulsiver Druck auf die Wand eines rechteckigen Tanks senkrecht zur horizonta

34、len Einwirkungsrichtung (nach 8). 56 Bild A.6 Maximalwert des normierten impulsiven Druckes auf eine rechteckige Wand senkrecht zur horizontalen Einwirkungsrichtung (nach 8) 57 Bild A.7 Normierter konvektiver Druck auf die Wand eines rechteckigen Tanks senkrecht zur horizontalen Einwirkungsrichtung

35、(nach 8). 57 Bild A.8 Bezeichnungen fr zylindrische Tanks mit horizontaler Achse (nach 8). 58 EN 1998-4:2006 (D) 5 Seite Bild A.9 Impulsive Drcke auf einen horizontalen Zylinder mit H = R bei Einwirkung in Querrichtung (nach 8) .59 Bild A.10 Dimensionslose erste konvektive Eigenfrequenzen fr starre

36、Tanks unterschiedlicher Form (nach 8) .60 Bild A.11 Verhltnis der axialen Membrandruckkraft von verankerten und unverankerten Festdachtanks am Boden in Abhngigkeit vom Umsturzmoment 471 Bild A.12 Maximale vertikale Abhebehhe von unverankerten, zylindrischen Festdachtanks mit Bodenlagerung in Abhngig

37、keit vom Umsturzmoment M/WH 4.72 Bild A.13 Lnge des abhebenden Bereichs in von unverankerten, bodengelagerten zylindrischen Festdachtanks in Abhngigkeit von der Abhebehhe 473 Bild A.14 Plastische Verdrehung der Bodenplatte des abhebenden Tanks 8.73 Tabellen Tabelle A.1 Effektiv beteiligte Masse der

38、Tankwand in der ersten Eigenform als Anteil der Gesamtmasse nach dem Vorschlag von Veletsos und Yang .52 Tabelle A.2 Koeffizienten Ciund Ccfr die Grundperiode, Massen miund mcund die Hhen hiund hcdes Angriffspunktes der Resultierenden der impulsiven und konvektiven Druckkomponenten auf die Tankwand

39、53 EN 1998-4:2006 (D) 6 Vorwort Dieses Dokument EN 1998-4, Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben: Silos, Tankbauwerke und Rohrleitungen, wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 250 Eurocodes fr den konstruktiven Ingenieurbau“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. CEN/TC 250

40、 ist fr alle Eurocodes des konstruktiven Ingenieurbaus zustndig. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Januar 2007, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Mrz 2010 zurc

41、kgezogen werden. Dieses Dokument wird ENV 1998-4:1997 ersetzen. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Isl

42、and, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Hintergrund des Eurocode-Programms Im Jahre 1975 beschloss die Kommission der Europi

43、schen Gemeinschaften fr das Bauwesen ein Programm auf der Grundlage des Artikels 95 der Rmischen Vertrge durchzufhren. Das Ziel des Programms war die Beseitigung technischer Handelshemmnisse und die Harmonisierung technischer Normen. Im Rahmen dieses Programms leitete die Kommission die Bearbeitung

44、von harmonisierten technischen Regelwerken fr die Tragwerksplanung von Bauwerken ein, die im ersten Schritt als Alternative zu den in den Mitgliedslndern geltenden Regeln dienen und diese schlielich ersetzen sollten. 15 Jahre lang leitete die Kommission mit Hilfe eines Lenkungskomitees mit Reprsenta

45、nten der Mitgliedslnder die Entwicklung des Eurocode-Programms, das zu der ersten Eurocode-Generation in den 80er Jahren fhrte. Im Jahre 1989 entschieden sich die Kommission und die Mitgliedslnder der Europischen Union und der EFTA, die Entwicklung und Verffentlichung der Eurocodes ber eine Reihe vo

46、n Mandaten an CEN zu bertragen, damit diese den Status von Europischen Normen (EN) erhielten. Grundlage war eine Vereinbarung1)zwischen der Kommission und CEN. Dieser Schritt verknpft die Eurocodes de facto mit den Regelungen der Ratsrichtlinien und Kommissionsentscheidungen, die die Europischen Nor

47、men behandeln (z. B. die Ratsrichtlinie 89/106/EWG zu Bauprodukten, die Bauproduktenrichtlinie, die Ratsricht-linien 93/37/EWG, 92/50/EWG und 89/440/EWG zur Vergabe ffentlicher Auftrge und Dienstleistungen und die entsprechenden EFTA-Richtlinien, die zur Einrichtung des Binnenmarktes eingeleitet wur

48、den). Das Eurocode-Programm umfasst die folgenden Normen, die in der Regel aus mehreren Teilen bestehen: EN 1990, Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung EN 1991, Eurocode 1: Einwirkung auf Tragwerke EN 1992, Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbetonbauten 1) Vereinbarung zwischen der

49、Kommission der Europischen Gemeinschaft und dem Europischen Komitee fr Normung (CEN) zur Bearbeitung der Eurocodes fr die Tragwerksplanung von Hochbauten und Ingenieurbauwerken (BC/CEN/03/89). EN 1998-4:2006 (D) 7 EN 1993, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten EN 1994, Eurocode 4: Bemessung und Konstruktion von Stahl-Beton-Verbundbauten EN 1995, Eurocode