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Veröffentlichung: AllMBl 1989 S. 1061

in Niedersachsen aufgehoben gem. RdErl. d. MS v. 12.11.2008

Factory-produced concrete masts

Mâts en béton fabriqués à l'usine

Ersatz für die im Jahre 1976 zurückgezogene Ausgabe 10.64 und für die im Jahre 1976 zurückgezogene DIN 4234/01.53

Diese Norm wurde vom Fachbereich VII Beton- und Stahlbetonbau/Deutscher Ausschuss für Stahlbeton NABau ausgearbeitet.

Die Benennung "Last" wird für Kräfte verwendet, die von außen auf ein System einwirken; dies gilt auch für zusammengesetzte Wörter mit der Silbe Last" (siehe DIN 1080 Teil 1).

1 Anwendungsbereich

Diese Norm gilt für werkmäßig hergestellte, mit Betonstahl bewehrte oder vorgespannte Betonmaste, die in Rüttel- oder Schleuderbetonbauweise hergestellt werden und für Starkstrom- und Fernmeldefreileitungen, für Fahrleitungen, Beleuchtungs- und Lautsprecheranlagen, für Maste als Antennenträger und ähnliches angewendet werden, sowie deren Zubehörteile (z.B. Querträger). Diese Norm enthält weitergehende Regelungen als DIN EN 40 Teil 9, insbesondere zu den Berechnungsgrundlagen.

2 Baustoffe

2.1 Beton

Für mit Betonstahl bewehrte Betonmaste und deren Zubehörteile darf nur Beton der Festigkeitsklassen B 45 oder B 55 nach DIN 1045 verwendet werden. Für vorgespannte Schleuderbetonmaste darf außer den Festigkeitsklassen nach DIN 1045 auch Beton der Festigkeitsklasse B 65 (β_WN = 65 N/mm²,β_WS = 70 N/mm²) verwendet werden. Alle Rechenwerte für B 65 ergeben sich durch Vergrößerung der entsprechenden Rechenwerte für B 55 um den Differenzbetrag zwischen den entsprechenden Rechenwerten für B 55 und B 45 (lineare Extrapolation).

2.2 Betonstahl

Es sind Betonstähle nach DIN 488 Teil 1 zu verwenden; für die Wendelbewehrung dürfen auch folgende Stahlsorten verwendet werden:

• Für runde Maste profilierter Bewehrungsdraht BSt 500 P nach DIN 488 Teil 1/09.84, Abschnitt 8 (Durchmesser ≥ 4 mm),
• Allgemein bauaufsichtlich zugelassener Betonstahl BSt 500 WR (warmgewalzt in Ringen) oder BSt 500 KR (kaltverformt in Ringen) (Durchmesser ≥ 6 mm),
• Für Maste bis zu einer Höhe von 10,0 m und bis zu einem Durchmesser von 25 cm kaltverformter Draht nach DIN 1045/07.88, Abschnitt 6.6.3 (2) mit einem Durchmesserd_s ≥ 3 mm.

2.3 Spannstahl

Es dürfen nur allgemein bauaufsichtlich zugelassene Spannstähle verwendet werden.

3 Nachweis der Güte

(1) Für werkmäßig hergestellte Betonmaste ist der Gütenachweis nach DIN 1084 Teil 2 zu führen.

(2) Zusätzlich zu DIN 1084 Teil 2 gilt DIN 4227 Teil 1.

(3) Für geschleuderten Beton ist der Festigkeitsnachweis nach Abschnitt 7 zu führen.

(4) Zur laufenden Überwachung sind in angemessenen Zeitabständen im Einvernehmen mit der fremdüberwachenden Stelle Güteprüfungen vorzunehmen. Der Gütenachweis gilt als erbracht, wennΦ *β_w (siehe Abschnitt 7) mindestens gleich der geforderten Betonfestigkeitsklasse ist.

(5) Für die Prüfung der Maste im Rahmen der Güteüberwachung dürfen auch zerstörungsfreie Prüfverfahren herangezogen werden. Dabei muss die Auswertung der jeweiligen Eichkurven, die anhand von Festigkeitsprüfungen aufzustellen sind, der fremdüberwachenden Stelle vorgelegt werden.

4 Bauliche Durchbildung

4.1 Betondeckung

(1) In geschleuderten Betonmasten darf das Maß der Betondeckung abweichend von DIN 1045 und DIN 4227 Teil 1 auf mindestens 15 mm über der Wendelbewehrung bzw. 20 mm über dem Spannstahl verringert werden. Im Verankerungsbereich von Spanndrähten mit sofortigem Verbund müssen die in DIN 4227 Teil 1/07.88, Abschnitt 6.2, geforderten Werte eingehalten werden, sofern keine besonderen Maßnahmen getroffen werden (z.B. verstärkte Wendelbewehrung).

(2) Bei vorgespannten Schleuderbeton-Lichtmasten beträgt die Mindestbetondeckung über dem Spannstahl im Zopfbereich 15 mm.

4.2 Oberflächenbewehrung

Betonmaste müssen an der Außenseite eine Oberflächenbewehrung erhalten. Diese muss aus Wendel und Längsstäben bestehen. Die Ganghöhes_w der Wendel darf höchstens betragen:

4.3 Stababstände

Bei geschleuderten Betonmasten braucht der lichte Abstand gleichlaufender Bewehrungsstäbe außerhalb von Stoßbereichen abweichend von DIN 1045/07.88, Abschnitt 18.2, nur so groß wie der Stabdurchmesser zu sein; er muß mindestens so groß wie der Größtkorndurchmesser sein.

4.4 Zusammengesetzte Maste

Betonmaste können aus einzelnen Fertigteilen zusammengesetzt werden.

4.5 Erdung

(1) Die gegebenenfalls für die Erdung verwendete Bewehrung muß durchgehend mit dem erforderlichen Mindestquerschnitt leitend verbunden sein. Durch Schweißen darf die Tragfähigkeit der zur Erdung verwendeten Betonstähle nicht beeinträchtigt werden. DIN 488 Teil 1 und DIN 4099 gelten uneingeschränkt.

(2) Bei vorgespannten Betonmasten ohne Längsbewehrung aus Betonstahl sind gegebenenfalls für die Erdung geeignete Betonstähle anzuordnen. Werden Spannstähle zur Erdung herangezogen, ist nachzuweisen, daß die Festigkeit sowie der Korrosionsschutz des Spannstahls durch die gewählte Art der elektrisch leitenden Verbindung nicht vermindert wird.

4.6 Einbindetiefe im Fundament

Bei Mastlängen ≤ 20 m und Nutzzugkräften ≤ 20 kN sowie einer Einbindetiefe im Fundament von mindestens 1,7 m braucht die ausreichende Tragfähigkeit des Mastfußes nicht nachgewiesen zu werden. In allen anderen Fällen ist die Einspannung des Mastfußes rechnerisch nachzuweisen.

5 Grad der Vorspannung

Abweichend von DIN 4227 Teil 2 darf auch für Vorspannung mit sofortigem Verbund teilweise Vorspannung gewählt werden, siehe jedoch Abschnitt 6.3.

6 Berechnungsgrundlagen

6.1 Lastannahmen

(1) Zur Ermittlung der ungünstigsten Beanspruchungen sind folgende Lastfälle zu unterscheiden:

(2) Für Freileitungsmaste gelten DIN VDE 0210 und DIN VDE 0211.

6.1.1 Ständige Last

Die Seilzugkräfte der Freileitungen dürfen unter der Jahresmitteltemperatur von + 10 °C ermittelt werden. Windlasten sind nicht anzusetzen.

6.1.2 Normalbelastung

(1) Bei Masten, die nicht als Stützpunkte von Leitungen dienen, setzt sich die Normalbelastung aus ständig vorhandenen Lasten und Windlasten zusammen. Die Windlast ist dabei nach Anhang a zu berechnen.

(2) Für Maste, die als Stützpunkte für Leitungen dienen, ergibt sich die Normalbelastung entsprechend den Lastfällen MN 1 bis MN 5 bzw. ON 1 bis QN 3 nach DIN VDE 0210. Für den Fall, dass Maste für die Nutzzugkraft bemessen werden, ist zusätzlich die Windlast auf den Mast selbst nach DIN VDE 0210 zu berücksichtigen.

6.1.3 Ausnahmebelastung

Die Ausnahmebelastung für Maste, die als Stützpunkte von Leitungen dienen, ergibt sich aus den Lastfällen Ma 1 und Ma 2 bzw. Qa 1 bis Qa 3 nach DIN VDE 0210.

6.1.4 Last bei Transport und Montage

Hierunter werden die Lasten verstanden, denen ein Mast bei Transport und Montage ausgesetzt sein kann.

6.2 Nachweise der Tragfähigkeit

6.2.1 Aufzunehmende Schnittgrößen

Die in den Lastfällen 2, 3 und 4 aufzunehmenden Schnittgrößen sind für den Grenzzustand der Tragfähigkeit mit den Lasten zu ermitteln, die abweichend von DIN 1045 oder DIN 4227 Teil 1 mit den Teilsicherheitsbeiwertenγ_f nach Tabelle 1 vervielfacht werden.

6.2.2 Aufnehmbare Schnittgrößen

(1) Die aufnehmbaren Schnittgrößen der Lastfälle 2,3 und 4 sind für den Grenzzustand der Tragfähigkeit mit Rechenwerten der Festigkeit zu berechnen, die abweichend von DIN 1045 oder DIN 4227 Teil 1 durch Teilen der 0,7fachen Nennfestigkeitβ_WN von Beton (nach DIN 1045/07.88, Tabelle 1) und der Streckgrenzeβ_s für Beton- oder Spannstahl (nach DIN 1045/07.88, Tabelle 6, bzw. Zulassung des Spannstahls) durch die Teilsicherheitsbeiwerteγ_c bzw.γ_s nach Tabelle 1, Zeilen 5 und 6, verkleinert werden.

(2) Für Beton ist mit einer Spannungsdehnungslinie nach DIN 1045/07.88, Bild 11 (siehe Bild 1), für Betonstähle und Spannstahl mit einer bilinearen Linie nach DIN 1045/07.88, Bild 12 zu rechnen (siehe Bild 2), wobei der ElastizitätsmodulE_s unverändert in Rechnung gestellt werden darf.

(3) Das aufnehmbare TorsionsmomentM_T für die Ausnahmebelastung darf vereinfachend ermittelt werden zu:

	(1)
	(2)

Hierin bedeuten:

(4) Das aufnehmbare TorsionsmomentM_T für Normalbelastung ist für ein gedachten räumliches Fachwerk nach DIN 1045/07.88, Abschnitt 17.5.6 zu bestimmen, wobei fürτ_T abweichend von DIN 1045 der Wert 0,175*β_WN/γ_c ausgenutzt werden darf. Anstelle der planmäßigen Wanddicked des Mastquerschnittes ist mit der Wanddicked₁ des Ersatzhohlquerschnittes nach DIN 4227 Teil 1/07.88, Bild 9 zu rechnen, wenn diese Dicke kleiner ist.M_T ergibt sich mit dem WertA_k für die Kernfläche als der kleinere Wert entweder nach Maßgabe der Tragfähigkeit des Betons zu

oder nach Maßgabe der Tragfähigkeit der Wendelbewehrung oder des kleinsten zur Aufnahme der Biegebeanspruchung nicht erforderlichen Anteils der Längsbewehrung zu

6.3 Nachweise im Gebrauchszustand

(1) Der Nachweis zur Beschränkung der Rissbreite ist unter Normalbelastung für vorgespannte Maste nach DIN 4227 Teil 1 für betonstahlbewehrte Maste nach DIN 1045 zu führen. Spannglieder dürfen auf die Längsstäbe angerechnet werden.

(2) Bei vorgespannten Masten sind unter ständiger Last, mindestens jedoch unter 40 % des Momentes aus Normalbelastung, Betonzugspannungen nicht zulässig.

(3) Werden Fertigteile zu freistehenden als Kragträger wirkenden Masten zusammengeschlossen, so kann bei der Bemessung stahlbaumäßiger Verbindungen die Untersuchung wechselnder Beanspruchungen bezüglich der Betriebsfestigkeit erforderlich werden.

(4) Bei Verwendung von Verbindungsmitteln nach DIN 18 800 Teil 1 ist nachzuweisen, dass unter der Einwirkung der 0,6fachen maximalen Windlast im Gebrauchszustand die bei einer Schwingspielzahl von 2 * 10⁶ ertragbare Schwingbreite ¹) (Dauerschwingfestigkeit) nicht überschritten wird.

(5) Bei Schraubverbindungen, die so vorgespannt sind, dass im Gebrauchszustand unter 30 % der maximalen Windlast keine klaffende Fuge auftritt, gilt der Nachweis der Betriebsfestigkeit als erbracht. Bei Verbindungen, die nicht DIN 18800 Teil 1 entsprechen, ist ein Nachweis der Brauchbarkeit erforderlich.

6.4 Verformungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit

(1) Anstelle eines Knicksicherheitsnachweises nach DIN 1045/07.88, Abschnitt 17.4, sind die Schnittgrößen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit unterγ_f facher Normallast mit Berücksichtigung der Auswirkungen der Mastverformung (Theorie II. Ordnung) zu ermitteln. Dabei ist von einer ungewollten Schiefstellung des unbelasteten Mastes von 5 mm/m auszugehen. Die Schiefstellung erfasst auch Einflüsse aus Krümmungen infolge ungleicher Erwärmung.

(2) Für die Rechenwerte der Festigkeiten in den Spannungsdehnungslinien zur Berechnung der Mastkrümmung gelten die Teilsicherheitsbeiwerteγ_c undγ_s nach Tabelle 1, Zeilen 7 und B. Die Steigung der verwendeten Betonspannungsdehnungslinie darf für die Dehnungε_b = 0 dem durchγ_c nach Tabelle 1, Zeile 7, geteilten 1,1fachen Wert des ElastizitätsmodulsE_b nach DIN 1045/07.88, Tabelle 11 entsprechen; ihr Spannungshöchstwert beträgt 0,85β_WN/γ_c (β_WN nach DIN 1045/07.88, Tabelle 1) (siehe Bild 3). Bei der Verformungsberechnung darf die Mitwirkung des Betons in der gerissenen Zugzone berücksichtigt werden. Mit ungerissenem Querschnitt darf gerechnet werden, wenn die Betonzugspannungen den Rechenwert der Betonbiegezugfestigkeit 0,24β_WN^2/3/γ_c nicht überschreiten (β_WN in N/mm²).

Bild 1. Spannungsdehnungslinie für Beton zur Ermittlung aufnehmbarer Schnittgrößen im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Parabel-Rechteck-Diagramm)

Bild 2. Anfangssteigung und Scheitelwert der Spannungsdehnungslinie für die Betondruckzone zur Ermittlung der Verformungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit

Bild 3. Spannungsdehnungslinie für Betonstahl und Spannstahl zur Ermittlung aufnehmbarer Schnittgrößen und der Verformungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit

Tabelle 1. Zusammenstellung der Teilsicherheitsbeiwerte für den Grenzzustand der Tragfähigkeit

(3) Die Auswirkungen der Mastverformung dürfen unberücksichtigt bleiben, wenn das Zusatzmoment infolge Verformung und Schiefstellung für den Schnitt in Oberkante Fundament kleiner als 5 % bzw. für die ungünstigste Schnittstelle kleiner als 10 % ist. Für diesen Nachweis reicht eine auf der sicheren Seite liegende Abschätzung.

7 Prüfung der Druckfestigkeit

7.1 Allgemeines

Der Unterschied zwischen der Würfeldruckfestigkeit des nicht geschleuderten Betonsβ_W und der Druckfestigkeit des geschleuderten Betonsβ_M ist von der Schleudermaschine, den verwendeten Zuschlägen und vom Wassergehalt des Frischbetons abhängig. Umβ_W als Maßstab fürβ_M verwenden zu können, muss das VerhältnisΦ =β_M/β_W für den einzelnen Betrieb ermittelt werden.β_M ist maßgebend für die Zugehörigkeit des Mastes zu einer bestimmten Festigkeitsklasse des Betons. Die Werteβ_M undΦ sind nach Abschnitt 7.2 zu ermitteln.

7.2 Durchführung

(1) Aus der zu prüfenden Betonmischung sind je 3 Probewürfel mit 200 mm Kantenlänge nach DIN 1048 Teil 1 herzustellen, zu lagern und nach 28 Tagen zu prüfen.

(2) Aus den zur Herstellung der Probewürfel verwendeten Mischungen werden 2 unbewehrte Maststücke von 1500 mm Länge und 400 mm oberem Durchmesser geschleudert, wie im Betrieb üblich nachbehandelt und im Alter von 28 Tagen durch Druck gleichlaufend zur Mastachse bis zum Bruch belastet. IstF die Höchstlast undA_o der Betonquerschnitt des Maststückes an seinem oberen Ende, so giltβ_M = 1,33F/A_o als Festigkeit des geschleuderten Betons ²).

(3) Die Prüfung ist zu wiederholen, wenn sich die verwendeten Baustoffe, die Zusammensetzung des Betons oder das Schleuderverfahren ändern.

(4) Abweichungen von Absatz (2) sind im Einzelfall mit der fremdüberwachenden Stelle zu vereinbaren.

7.3 Prüfergebnis

Die Fertigkeitenβ_W undβ_M sind durch Prüfzeugnis einer amtlichen Materialprüfanstalt nachzuweisen; außerdem ist bei Einlieferung der Proben zur Prüfung eine Bestätigung des Betriebes vorzulegen, dass die Maststücke und ihre zugehörigen Würfel jeweils derselben Mischung entstammen. Das Vorliegen dieser Bestätigung ist im Prüfzeugnis zu vermerken.

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A.1 Windlast ohne Berücksichtigung von Schwingungswirkungen

A.1.1 Rechenwert der Windlast

(1) Die Windlast ist in der für die Bemessung des Tragwerkes ungünstigsten Windrichtung und -sofern keine anderen Angaben gemacht werden - horizontal wirkend anzunehmen.

(2) Die resultierende Windlast W; im Mastabschnitt i ist

Hierin bedeuten:

(3) Vereinfachend sind Mittelungen über in der Höhe ausreichend unterteilte Abschnitte zulässig.

weiter .