Lösen Sie jedes Fertigteil-Bauteil aus Beton

Nun, tatsächlich, ja! 

Wie, fragen Sie? 

Mit dem richtigen Satz leistungsstarker und dennoch einfach zu bedienender Werkzeuge, die es Ihnen ermöglichen, reibungslos und effizient durch den Bemessungsprozess zu arbeiten und die gesamte Struktur vom Dach bis zum Fundament abzudecken, natürlich.

Ich bin überzeugt, dass Sie nach dem Lesen dieses Artikels Abschied nehmen werden von mühsamen Handberechnungen, endlosen Excel-Tabellen mit Tausenden von Zeilen, die nur darauf warten, dass Sie versehentlich eine Formel falsch eingeben, von Schätzungen zur Einsparung wertvoller Zeit und nicht zuletzt von vereinfachten Anwendungen, die nicht alles abdecken, was erforderlich ist.

Sie werden lernen, wie man Verbundhohldecken, Fertigteilträger mit Öffnungen, Konsolen, Stützen und Fundamente nachweist. All dies geschieht mit der automatischen Berücksichtigung rheologischer Effekte wie Kriechen und Schwinden durch die Anwendung der zeitabhängigen Analyse (TDA) mit der Software und der Abdeckung aller Diskontinuitätsbereiche mit dem erstklassigen Kompatiblen Spannungsfeldverfahren (CSFM).

Also, schnallen Sie sich an und genießen Sie die lehrreiche Reise mit mir!

Lösen Sie Strukturen vom Dach bis zum Fundament in kürzester Zeit!

Ich erinnere mich noch gut daran, wie ich damit kämpfte, die Bemessung einer Fertigteilkonstruktion für meine Masterarbeit abzuschließen. 

Es handelte sich um eine eingeschossige Sporthalle mit einer Gesamtbreite von 26,6 Metern und einer Länge von 44,3 Metern. Die Gesamthöhe betrug 8,0 Meter. Das Tragsystem wurde als System von Querrahmen betrachtet, bestehend aus einem vorgespannten Dachbinder mit Öffnungen, der auf Stützen mit Stahlbetonkonsolen aufgelagert war, sowie einem Aussteifungssystem in Längsrichtung. Als Dachelemente verwendete ich Hohldecken mit einer Ortbetonschicht oben. Das klingt nicht so kompliziert, oder? 

Was war also das Problem?

Es war ein sehr mühsamer Prozess, denn alles, was ich damals hatte, war die globale Analysesoftware und Bücher. Ich hatte begonnen, Excel-Tabellen vorzubereiten, damit alle Berechnungen so effizient wie möglich wären. Dennoch verfolgt mich die Anzahl der Zeilen in der Datei noch heute ein wenig.

Heute, dank der Tatsache, dass ich alle IDEA StatiCa Concrete-Anwendungen beherrsche, würde ich den gesamten tragwerksbezogenen Teil der Arbeit wahrscheinlich in ein oder zwei Tagen statt in Monaten abschließen.

Lassen Sie mich Ihnen zeigen, wie.

Das Dach, das Dach, das Dach ist ...?

Zum Glück nicht in Brand, aber leicht zu bewältigen mit IDEA StatiCa Beam! 

Was sind die Herausforderungen bei der Bemessung von Verbundhohldecken? Tragwerksplaner sollten besonders auf das Verhalten der verschiedenen Materialien der einzelnen Schichten, die Querkraft in den Fugen, die Bedeutung der Bauphasen usw. achten.

Da die Beam-Anwendung TDA implementiert hat, müssen Sie lediglich die Materialien, die Geometrie, die Randbedingungen, die Lasten (oder die Schnittgrößen aus Drittanbietersoftware importieren) sowie die Bauphasen definieren und die umfassende Analyse durchführen, die alle Nachweise für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) abdeckt. 

Zögern Sie nicht, es selbst auszuprobieren. Lassen Sie sich von diesem Beispielprojekt einer Decke inspirieren.

Weitgespannte Dachbinder

Für solche Bauteile ist Stahlbeton keine Option mehr. Also kommt Spannbeton zum Einsatz. Und wir alle wissen, was das bedeutet. Optimierung der Querschnittsgeometrie des Bauteils, die Anzahl der Spannglieder, Auswertung der Anfangsspannung, Verluste usw. Viele Dinge, um die man sich kümmern muss.

Um dann Material zu sparen und die Struktur leichter zu machen, müssen Öffnungen hinzugefügt werden. Daher muss das äquivalente Fachwerkmodell erstellt und die Strebe-und-Zugband-Methode (SaT) verwendet werden, um solche Diskontinuitätsbereiche ordnungsgemäß nachzuweisen. Was dem ohnehin zeitaufwändigen Prozess noch mehr Stunden hinzufügt.

Oder Sie können IDEA StatiCa Detail mit seiner CSFM-Methode verwenden, die Struktur optimieren und dabei erheblich Zeit sparen. Wie klingt das?

Um Ihnen beim Modellierungsprozess zu helfen, schauen Sie sich das fertige Modell eines vorgespannten Trägers mit Öffnungen an.

„Ich werde dich immer unterstützen," sagte die Stütze zum Träger

Die korrekte Bemessung einer Stütze ist für die gesamte Struktur entscheidend. Und das gilt doppelt für schlanke Stützen. Solche Bauteile müssen als stabilitätsgefährdet betrachtet werden. Daher ist die Berücksichtigung von Effekten zweiter Ordnung ein Muss.

Sparen Sie sich die Mühe der Zahlenberechnungen mit dem Ansatz aus einer Norm und verwenden Sie stattdessen einen effizienteren Ansatz. Lesen Sie über die problemlose Bemessung schlanker Betonstützen. Oder schauen Sie sich das Modell einer Kreisquerschnittstütze mit Effekten zweiter Ordnung an, das in IDEA StatiCa RCS erstellt wurde.

Konsole – ein kleiner Helfer

Wahrscheinlich der einfachste Teil des Projekts. Konsolen werden in der Regel durch eine Druckkraft als Einwirkung eines auf ihnen aufliegenden Bauteils beansprucht. Es ist jedoch notwendig, einen empfohlenen Anteil einer horizontalen Last zu berücksichtigen. Das äquivalente Fachwerkmodell ist in diesem Fall nicht so kompliziert, und die Ergebnisse werden recht schnell erhalten.

Aber (es gibt immer ein Aber): Was, wenn ich Ihnen sage, dass zufriedenstellende GZT-Ergebnisse nicht bedeuten, dass die Struktur nicht reißt oder sich übermäßig verformt? Lassen Sie uns das anhand eines praktischen Beispiels erläutern.

Wir haben eine Konsole mit gegebener Geometrie, Eigenschaften und Bewehrung, die durch Normal- und Querkraft beansprucht wird, wie im Bild unten dargestellt.

Bei der manuellen Überprüfung dieses Beispiels verwenden Sie die Strebe-und-Zugband-Methode, werten die Druckspannung im Beton aus und vergleichen sie mit dem Bemessungswert der Tragfähigkeit. Dann berechnen Sie die Zugspannung und bemessen die Bewehrung entsprechend. Die Arbeit ist erledigt und Sie können zum nächsten Teil des Projekts übergehen.

Nur um sicherzugehen, lassen Sie uns die Bemessung jedoch noch einmal überprüfen, diesmal mit Software.

Ich habe die gleiche Konsole in IDEA StatiCa Detail modelliert. Schauen wir uns die Ergebnisse an. Gemäß der manuellen Berechnung mit der SaT-Methode sind die GZT-Nachweise in Ordnung. Und ich habe das mit der Detail-Anwendung bestätigt.

Diesmal haben wir jedoch einen fortgeschritteneren Ansatz verwendet und können auch den zweiten Teil des Gesamtnachweises sehen. Und das ist ziemlich überraschend. Die GZG-Nachweise der gleichen Struktur mit den gleichen Eigenschaften sind nicht zufriedenstellend. 

Und das ist etwas, das Sie mit der SaT-Methode nicht beurteilen können. Die Vernachlässigung von GZG-Nachweisen kann sich direkt auf die Nutzungsdauer der Struktur auswirken. Meine Empfehlung ist, die Struktur immer sowohl für den Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nachzuweisen.

Normalerweise werden Stütze und Konsole getrennt nachgewiesen. Aber dank CSFM können Sie beide in einem Modell zusammenfassen. Schauen Sie sich das Modell einer Stütze mit Konsole an.

Alles zusammenhalten

Der letzte Schritt ist der Nachweis der Fundamente. Bereiche in der Nähe von Auflagern sind ebenfalls Diskontinuitätsbereiche. Sie können also erneut die Detail-Anwendung starten und die tragwerksbezogene Ingenieursarbeit durchführen. Der Nachweis verschiedener Arten von Stützen-Fundament-Verbindungen ist kein Problem.

Einschließlich komplexer Verbindungen wie eingenischter Stützen!

Als Sahnehäubchen können Sie die Steifigkeit der Auflager manuell auf Basis Ihrer Berechnungen einstellen, um das elastische Baugrundverhalten zu simulieren! Um mehr darüber zu erfahren, lesen Sie den Artikel Auflagertypen in IDEA StatiCa Detail.

Und das war's. Sie haben jetzt das Kochbuch und kennen die Arbeitsabläufe. Also warten Sie nicht länger und beginnen Sie mit der eigenen Modellierung! Um unerwünschte Fehler zu vermeiden, lesen Sie den Artikel Häufig übersehene Bemessungsaspekte bei Stahlbetonstruktur.

Fazit

Der Zweck dieses Artikels ist es nicht, manuelle Berechnungen mit vereinfachten Werkzeugen und Ansätzen oder die Excel-Tabelle, die Sie gewohnt sind für den Nachweis von Fertigteilkonstruktionen aus Beton zu verwenden, schlecht zu reden. Es geht auch nicht darum, Ihnen zu sagen, dass Sie sofort auf die ausschließliche Verwendung von IDEA StatiCa-Produkten umsteigen müssen. Wenn es für Sie funktioniert, ist das großartig!

Ich wollte Ihnen zeigen, dass es einen anderen Weg gibt, der manchmal schneller und genauer sein kann. Oder dass die zuvor genannten Ansätze manchmal nicht ausreichen und zu einer potenziell unsicheren Bemessung führen können, die z. B. die Nutzungsdauer einer Struktur beeinträchtigt.

Die letzte Empfehlung, die ich in diesem Text geben werde, ist, immer Ihr ingenieurtechnisches Urteilsvermögen einzusetzen und keine Angst davor zu haben, neue Dinge zu lernen.

Erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten der Betonbemessung in unserem Support Center, wo Sie auch lernen können, wie Sie die Anwendungen in vielen Tutorials nutzen, unsere Produktingenieure in einem unserer Webinare in Aktion sehen oder ein Beispielprojekt herunterladen können.

Wenn Sie mit der Software beginnen oder einfach Ihre Kenntnisse verbessern möchten, schauen Sie sich unsere selbstgesteuerten und professionell zertifizierten Campus-Kurse an und wählen Sie den aus, der Ihren Bedürfnissen am besten entspricht.