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Für die Bemessung von Aluminiumstäben gibt es bei RFEM 6 das Add-On Aluminiumbemessung. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Profile der Klasse 4 nach Eurocode 9 im Programm bemessen werden.
Die Bemessung der Querschnitte nach Eurocode 3 basiert auf der von der Norm festgelegten Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in Klassen. Die Klassifizierung der Querschnitte ist wichtig, da sie die Grenzen der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festlegt.
Komplexe Strukturen beinhalten zahlreiche Strukturelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften. Dennoch können bestimmte Elemente dieselben Eigenschaften hinsichtlich Lagern, Nichtlinearitäten, Endmodifikationen, Gelenken etc. sowie der Bemessung (z. B. Knicklängen, Bemessungsauflager, Bewehrung, Nutzungsklassen, Querschnittsreduzierungen etc.) aufweisen. In RFEM 6 lassen sich diese Elemente anhand ihrer gemeinsamen Eigenschaften gruppieren und können so bei der Modellierung und Bemessung gemeinsam betrachtet werden.
In der Standardeinstellung wird in den Bemessungsmodulen die Querschnittsklasse für jeden Stab und Lastfall automatisch bestimmt. In der Eingabemaske der Querschnitte kann der Nutzer die Querschnittsklasse jedoch auch manuell vorgeben, zum Beispiel wenn lokales Beulen konstruktiv ausgeschlossen ist.
Die Klassifizierung der Querschnitte nach EN 1993-1-1 anhand der Tabelle 5.2 stellt eine einfache Methode zum Nachweis des lokalen Beulens von Querschnittsteilen dar. Für Querschnitte der Querschnittsklasse 4 ist anschließend die Ermittlung von effektivem Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 notwendig, um den Einfluss des lokalen Beulens mit bei den Tragfähigkeitsnachweisen zu berücksichtigen.
Die Klassifizierung von Querschnitten soll die Grenzen der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen feststellen. In EN 1999-1-1, 6.1.4.2 (1) sind vier Klassen definiert.
In Tabelle 3.1 der EN 1993-1-8:2010-12 sind die Nennwerte der Streckgrenze beziehungsweise die Zugfestigkeit von Schrauben definiert. Die vorhandenen Schraubenklassen sind hier mit 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 angegeben. Als Anmerkung wird genannt, dass der jeweilige Nationale Anhang bestimmte Schraubenklassen ausschließen darf. Für den NA von Deutschland sind dies die Schraubenklassen 4.8, 5.8 und 6.8.
Beim Nachweis eines Stahlquerschnitts nach Eurocode 3 ist die Zuordnung des Profils zu einer der vier Querschnittsklassen entscheidend. Die Klassen 1 und 2 ermöglichen eine plastische Bemessung, für die Klassen 3 und 4 sind nur elastische Nachweise zulässig. Neben der Beanspruchbarkeit des Querschnitts ist die ausreichende Stabilität des Bauteils nachzuweisen.
Für einen Zweifeldträger soll die Querschnittsklasse nachgewiesen werden. Außerdem sind die erforderlichen Querschnittsnachweise zu führen. Auf Grund ausreichender Stabilisierungsmaßnahmen wird das globale Stabilitätsversagen ausgeschlossen.
Der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite muss laut DIN EN 1993-6 nur für den Ermüdungsnachweis ab einer Schadensklasse S3 berücksichtigt werden. Durch eine zusätzliche Eingabeoption in den Detaileinstellungen kann jedoch diese Exzentrizität ebenfalls für den Schweißnahtnachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit berücksichtigt werden. Mit der Auswahl dieser Option wird der Nachweis unter exzentrischer Radlast unabhängig der Schadensklasse immer berücksichtigt.
In KRANBAHN wird für den Ermüdungsnachweis der Schweißnähte sowie des Kranbahnträgers bei Verwendung des Nationalen Anhanges von Deutschland und ab einer Schadensklasse von S3 der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite verwendet.
Vor der eigentlichen Querschnittsanalyse von Stahlprofilen sind diese nach EN 1993-1-1 5.5 bezüglich ihrer Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität zu klassifizieren. Dabei werden die einzelnen Querschnittsteile analysiert und in die Klassen 1 bis 4 eingeordnet. Die Klasse des Querschnitts bestimmt sich im Anschluss und im Allgemeinen aus der höchsten Klasse der Querschnittsteile. Können für die spätere Bemessung von Querschnitten der Klassen 1 und 2 noch plastische Beanspruchbarkeiten herangezogen werden, dürfen diese ab Klasse 3 nur noch elastisch bestimmt werden. Bei Klasse-4-Querschnitten tritt bereits vor dem Erreichen des elastischen Momentes ein lokales Beulen auf. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, dürfen effektive Breiten verwendet werden. Dieser Beitrag wird sich nun im Folgenden genauer mit der Berechnung der effektiven Querschnittswerte befassen.
Das Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 führt an jedem Bemessungspunkt vor den Nachweisen eine ausführliche Querschnittsklassifizierung durch. Damit wird die Empfindlichkeit aller Teile des Querschnitts in Bezug auf lokales Beulen bewertet. Die hierbei festgestellte Querschnittsklasse wirkt sich auf die Ermittlung der Tragfähigkeit und der Rotationskapazität aus.
Die Mindestbetondeckung entsprechend der Normung kann von RF-/BETON automatisch ermittelt werden. Hierbei werden die Expositionsklasse, die Verschleißklasse und die Herstellungsart des Betons zugrunde gelegt.