B-Bereiche, D-Bereiche, Grenzen von S&T
Die Bemessung und Bewertung von Betonelementen erfolgt in der Regel auf Schnittebene (1D-Element) oder Punktebene (2D-Element). Dieses Verfahren ist in allen Normen für die Tragwerksplanung, z.B. in (EN 1992-1-1), beschrieben und wird in der alltäglichen bautechnischen Praxis angewendet.
Es wird jedoch nicht immer bekannt oder berücksichtigt, dass das Verfahren nur in Gebieten akzeptabel ist, in denen die Bernoulli-Navier-Hypothese der ebenen Dehnungsverteilung gilt (sogenannte B-Bereiche). Die Stellen, an denen diese Hypothese nicht zutrifft, werden als Diskontinuität oder gestörte Bereiche (D-Bereiche) bezeichnet. Dies sind z.B. tragende Bereiche, Teile mit konzentrierten Lasten, Stellen, an denen eine abrupte Querschnittsänderung auftritt, Öffnungen usw. Bei der Bemessung von Betonstrukturen treffen wir auf viele andere D-Bereiche wie Mauern, Brückenquerschnitte, Konsolen usw.
Trotz der Entwicklung von Rechenwerkzeugen in den letzten Jahrzehnten wird die "Strut-and-Tie"-Methode immer noch ziemlich häufig in Handberechnungen verwendet. Die Anwendung auf reale Strukturen ist zeitaufwendig, da mehrere Iterationen erforderlich sind und mehrere Lastfälle berücksichtigt werden müssen. Außerdem ist dieses Verfahren nicht geeignet zum Nachweis von Gebrauchstauglichkeitskriterien (Verformungen, Rissbreiten etc.).
Das Interesse der Bauingenieure an einem zuverlässigen und schnellen Werkzeug zur Bemessung von D-Bereichen führte zu der Entscheidung, eine brandneue Methode zu entwickeln, die die automatische Bemessung und Bewertung von tragenden Betonbauteilen unter Belastung in der Ebene ermöglicht. Alles verpackt in einer benutzerfreundlichen Anwendung.
In enger Zusammenarbeit mit der Universität ETH Zürich haben wir eine Methode namens Compatible Stress Field Method (CSFM) für die Bemessung von Diskontinuitätsbereichen entwickelt, gründlich getestet und in die IDEA StatiCa Concrete-Anwendung implementiert. Die Methode basiert auf der Finite-Elemente-Analyse und verwendet nur grundlegende Materialparameter, die in der Standardbemessung von Beton verwendet werden. CSFM überwindet die Grenzen klassischer Bemessungstools und behält gleichzeitig die Vorteile von Spannungsfeldern und "Strut-and-Tie"-Modellen.
