Die einfache Fußplatten-Verbindung

Fußplatten gibt es in allen Formen und Größen. Sie sollen eine Vielzahl von Lasten in immer mehr Kombinationen aufnehmen. Diese sind möglicherweise die wichtigste Verbindungsart bei jedem Projekt und doch gehören sie oft zu den letzten, die entworfen werden müssen. In diesem Artikel wird untersucht, was eine Fußplatten-Verbindung ausmacht.

Im Anschluss an meinen ersten Beitrag über die einfache Laschenverbindung werde ich in diesem Beitrag die einfache Fußplatte erläutern. Diese Art der Verbindung war die erste, die ich je entworfen habe, und damals war sie wirklich sehr einfach. Falls Sie sich fragen, die Laschenverbindung kam knapp dahinter!

Auch hier hat sich im Laufe der Jahre viel verändert - nicht zuletzt die Normen. Gebäude sind komplexer geworden – sowohl im Erscheinungsbild als auch in der Anzahl der Disziplinen, die für eine erfolgreiche Bemessung erforderlich sind. Da Gebäude und ihre strukturelle Zusammensetzung komplexer werden, verbringen Ingenieure mehr Zeit mit den komplexen Verbindungen, die sie erzeugen. IDEA StatiCa hilft, diese Komplexitäten in einer leicht verständlichen Benutzeroberfläche zu verringern, die effiziente, genaue und normgerechte Verbindungen schafft.

Die einfache Fußplatte ist möglicherweise eine der letzten Verbindungen, die entworfen werden müssen, aber sie ist buchstäblich das erste Stück Stahl, das für ein Projekt benötigt wird. Einige Bemessungen haben architektonische Betrachtungsweisen, die meisten basieren ausschließlich auf der Funktion, wobei die Form zweitrangig ist. IDEA StatiCa verfügt über Werkzeuge, um praktisch jede erdenkliche Konfiguration zu modellieren, zu analysieren und zu überprüfen.

Eine schnelle Suche in unserem Support Zentrum zeigt mehrere Projekte, mit denen unsere Kunden IDEA StatiCa besser kennenlernen können:

All diese Beispiele werden mit einer Projektdatei geliefert und können auch im Online-Viewer angezeigt werden - also worauf warten Sie noch?

Wir sind nicht nur in der Lage, diese relativ einfachen Fußplatten zu entwerfen, sondern IDEA StatiCa wurde auch von einigen der weltweit führenden Ingenieure und Fertigungsbetrieben verwendet, um einige sehr komplexe Verbindungen zu entwerfen:

In beiden Fällen ermöglichte IDEA StatiCa den Ingenieuren, eine komplexe Fußplatten-Verbindung elegant und souverän zu entwerfen.

Was gehört in eine Fußplatten-Verbindung?

Offensichtlich gibt es die Fußplatte selbst. Aber wie dick? Welches Material?

Dann gibt es ein oder mehrere Bauteile, die gelagert werden sollen.

Welche Kräfte wirken und wo wirken sie?

Schließlich ist das Fundament und das Verankerungssystem zu berücksichtigen. Wie dick? Welche Klasse? Welche Art von Anker und Durchmesser?

IDEA StatiCa kann dies auf verschiedene Weise angehen:

Bauen Sie die Verbindung Schritt für Schritt in der IDEA StatiCa-Anwendung auf
Verwenden Sie einen BIM-Link aus einer Analyse-Anwendung
Verwenden Sie einen BIM-Link aus einer Modellierungs-Anwendung (mit oder ohne Ergebnisse)
Verwenden Sie die neue Checkbot-Funktionalität, um ein geometrisches Modell und Analyseergebnisse zu kombinieren [CHECK]

Es besteht kein Zweifel, dass wir für Jeden den passenden Ansatz haben, je nachdem, wie weit er die Integration der Gesamtbemessung treiben möchte.

Eine schrittweise Vorgehensweise baut die Verbindung von der Fußplatte nach unten und oben auf. Der Nutzer fügt die Bauteile hinzu, positioniert sie und erzeugt Lasten, die auf diese Bauteile wirken. Weitere Arbeitsschritte definieren die Fußplatte (und das Betonfundament) und viele andere Spezialoperationen wie Knotenbleche usw. Dies ist der zeitaufwendigste (aber oft zufriedenstellende) Ansatz. Dieser Ansatz birgt auch ein höheres Risiko, wenn Eingaben von einer (oder mehreren) Quelle(n) in IDEA StatiCa übertragen werden.

Die Verwendung des BIM-Links aus einer Analyse-Anwendung ermöglicht die Übertragung der Bauteile und der Lasten in IDEA StatiCa über die neue Checkbot-Anwendung (oder den alten Code Check Manager). Dieser Ansatz erfordert immer noch, dass die zusätzlichen Komponenten manuell in IDEA StatiCa modelliert werden, birgt jedoch ein geringeres Risiko.

Wenn die bevorzugte Route die von einer Modellierungs-Anwendung wie Revit, Advance Steel oder Tekla Structures ist, werden die Verbindungskomponenten in IDEA StatiCa über die neue Checkbot-Anwendung (oder den alten Code Check Manager) repliziert. Dieser Ansatz lässt darauf schließen, dass die Lasten entweder durch manuelle Eingabe oder automatisch benötigt werden, wenn die Modellierungssoftware dies zulässt.

Was passiert, wenn Sie die oben beschriebenen Konzepte nutzen möchten, aber keine Anwendungen haben, die miteinander kommunizieren, aber mit IDEA StatiCa? Hier kommt die neue Funktionalität unserer Checkbot-Anwendung ins Spiel, indem Sie ein geometrisches Modell und ein Analysemodell kombinieren können. Wenn es jedoch darum geht, Änderungen zurück in IDEA StatiCa zu synchronisieren, müssen die Änderungen von beiden Modellen stammen und nicht nur von einem der beiden vorherigen Ansätze.

Was ist mit den tatsächlichen Überlegungen der tatsächlichen Bemessung?

Die Fußplatte sollte eine ausreichende Größe, Steifigkeit und Festigkeit aufweisen, um die axiale Druckkraft von der Stütze auf das Fundament durch das Bettungsmaterial zu übertragen, ohne die lokale Tragfähigkeit des Fundaments zu überschreiten.

Eine einfache quadratische oder rechteckige Fußplatte ist am gebräuchlichsten. Dies ist sowohl einfach zu zu fertigen als auch mit wenig Verschwendung hergestellt. Im Vergleich zu einer runden Fußplatte, die aus einem Quadrat geschnitten wird, ist dies durchaus der Fall. Aber was wäre optisch ansprechender, eine runde Hohlprofilstütze zu tragen?

Das Verankerungssystem muss die Kräfte sicher auf das Fundament übertragen. Wenn eine normale Schraubenkonstruktion nicht ausreicht, kann eine Scherfeder in Betracht gezogen werden. Wie wirken diese mit den Niederhalteschrauben und einer möglichen Bewehrung im Fundament zusammen? Hier zeichnet sich BIM aus – die Fähigkeit, mehrere Disziplinen miteinander zu integrieren und zu koordinieren.

Wenn Sie die praktischen Richtlinien lesen, sprechen sie davon, zusätzliche 100 mm (4”) über die Ausdehnung der Stütze zuzulassen. Sie schlagen auch vor, die Abmessungen auf die nächsten 50 mm (2”) aufzurunden. Das klingt nicht so effizient – es muss einen besseren Weg geben! Es gibt: IDEA StatiCa-Connection...

Ein einfacher Bemessungsansatz besteht aus:

Der Überprüfung der erforderlichen Fläche
Der Überprüfung der wirksamen Fläche
Der Überprüfung der Plattendicke
Der Überprüfung der Schweißnaht

Dies gilt für Stützen in einfacher Bauweise, die axialen Druck und Schub aufnehmen. Wenn in die Stütze ein Aussteifungsbauteil eingerahmt ist oder einen Moment in aufnimmt, werden diese Nachweise komplexer und dauern länger. Dies ist ein klassisches Beispiel für die 80/20-Regel, bei der 80% der Verbindungen 20% der Zeit und 20% der Verbindungen 80% der Zeit benötigen.

Wenn Sie der Bemessung sowohl Eleganz als auch Effizienz hinzufügen, ist die einfache Fußplatte nicht mehr so einfach. Ein großartiges Beispiel dafür war, wie Wade Design Engineers IDEA StatiCa verwendet haben, um eine komplizierte, architektonisch bedingte Fußplatte für eine dehnbare Gewebestruktur in Dubai zu überprüfen.

Von Skizzen über Modellierung bis hin zu Analyse und Normnachweisen:

Verwendung eines optimierten Workflows, der den BIM Link von Tekla Structures verwendet. Es sind diese Arbeitsabläufe, die den Ingenieur bei seinen täglichen Aufgaben unterstützen. Die Möglichkeit, Modelle in mehreren Formaten aufzunehmen und in IDEA StatiCa zu kombinieren, verkürzt die Zeit und reduziert das Risiko. Dies ermöglicht es Ingenieuren, sich auf das zu konzentrieren, was sie brauchen, und hat auch mehr Zeit, die Verbindung zu entwickeln, um Variationen und die damit verbundenen Kosten zu untersuchen. In diesem aktuellen Klima müssen wir uns alle dieser Herausforderung stellen!

Hier können Sie mehr über das Marshall Building Projekt lesen: Das Marshall Building | IDEA StatiCa und die Fallstudie zum Dubai-Projekt finden Sie hier: Fußplatten-Verbindung für eine große Zugmembrankonstruktion | IDEA StatiCa