Beschreibung
Ein Stahlbetonträger wird als Zweifeldträger mit Kragarm ausgeführt. Der Querschnitt variiert über die Länge des Kragarms (gevouteter Querschnitt). Es werden die Schnittgrößen, erforderliche Längs- und Schubbewehrung für den Grenzzustand der Tragfähigkeit berechnet und mit den Ergebnissen in [1] verglichen.
Material | Beton C25/30 | Elastizitätsmodul | E | 31000 | N/mm2 |
Bemessungswert der Betondruckfestigkeit | fcd | 14,167 | N/mm2 | ||
Betonstahl B500S(B) | Charakteristische Streckgrenze | fyk | 500,000 | N/mm2 | |
Bemessungswert der Streckgrenze | fyd | 434,783 | N/mm2 | ||
Geometrie | Struktur | Kragträgerlänge | leff,Kragträger | 4,000 | m |
Länge von Feld 1 | leff,1 | 8,000 | m | ||
Länge des Felds 2 | leff,2 | 8,000 | m | ||
Querschnitt | Höhe | h | 1500 | mm | |
Breite | b | 2620 | mm | ||
Flanschhöhe | hf | 150 | mm | ||
Stegbreite | bw | 380 | mm | ||
Betondeckung | cnom | 35 | mm | ||
Lasten | Ständige Lasten | LF1 | gk,1 | 10.500 - 90.000 (trapezförmig) | kN/m |
LF2 | Gk,2 | 216,000 | kN | ||
LF3 | Gk,3 | 416,000 | kN | ||
Nutzlasten | LF4 | qk,1,1 | 40,000 | kN/m | |
LF5 | qk,1,2 | 40,000 | kN/m | ||
LF6 | qk,1,3 | 30,000 | kN/m | ||
LF7 | Qk,2 | 284,000 | kN |
RFEM-Einstellungen
- Berücksichtigung einer begrenzten Momentenumlagerung des Stützmoments gem. bis 5.5
- Ausrundung der Momente bzw. Bemessung für Momentean der Anschnittseite einer monolithischen Lagerung gem. bis 5.3.2.2 berechnet werden
- Querkraftreduktion am Auflagerrand und Abstand d gem. nach 6.2.1(8)
- Der Verteilungstyp des verwendeten Querschnitts ist am Stabanfang gevoutet, um die Höhenänderung des Querschnitts zu berücksichtigen.
Ergebnisse
- Biegemoment und Querkraft aus ständigen Lasten und Nutzlasten
Biegemoment und Querkraft durch gk,1 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM 248,890 432,840 -296,460 -645,760 0 Analytische Lösung 249,000 433,000 -296,000 -646,000 0 Querkraft [kN] RFEM -43.330 80,830 -201.000/316.340 verwendet werden -403.660/440.720 -279,280 Analytische Lösung -44,000 81,000 -201,000/316,000 -404.000/441.000 -279,000 Biegemoment und Querkraft durch Gk,2 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM -305,850 101,850 -815.400 203,720 0 Analytische Lösung -306,000 102,000 -815,000 204,000 0 Querkraft [kN] RFEM 127,390 -25,460 -215,670/127,390 -127,390/-25,460 -25,460 Analytische Lösung 127,000 -25,500 -216,000/127,000 -127,000/-25,500 -25,500 Biegemoment und Querkraft durch Gk,3 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM 676,040 -155,960 0 -311,920 0 Analytische Lösung 676,000 156,000 0 -312,000 0 Querkraft [kN] RFEM 169,010/-246,990 -38,990 169,010 -246,990/38,990 38,990 Analytische Lösung 169,000/247,000 39,000 169,000 -247,000/39,000 39,000 Biegemoment und Querkraft durch qk,1,1 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM -120,100 40,000 -320,200 79,950 0 Analytische Lösung -120,220 40,030 -320,490 80,060 0 Querkraft [kN] RFEM 50,070 -10,000 -160,000/50,020 50,020/-10,000 -10,000 Analytische Lösung 50,000 -10.010 -160,000/50,070 50.070/-10.010 -10.010 Biegemoment und Querkraft durch qk,1,2 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM 240,020 -79,980 0 -159,960 0 Analytische Lösung 240,000 -80,000 0 -160,000 0 Querkraft [kN] RFEM -19,990 19,990 140,010 -179,990/19,999 19,999 Analytische Lösung -20,000 20,000 140,000 -180,000/20,000 20,000 Biegemoment und Querkraft durch qk,1,3 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM -59,980 180,010 0 -119,970 0 Analytische Lösung -60,000 184,000 0 -120,000 0 Querkraft [kN] RFEM -15,000 15,000 -15,000 -15.000/135.000 -105,000 Analytische Lösung -15,000 15,000 -15,000 -15.000/135.000 -105,000 Biegemoment und Querkraft durch Qk,2 Innere Kraft Einheit RFEM/Analytische Lösung Feld 1 Feld 2 Achse A Achse B Achse C Biegemoment [kNm] RFEM 461,530 -106,470 0 -212,950 0 Analytische Lösung 462,000 -106,500 0 -213,000 0 Querkraft [kN] RFEM 115,380/-168,620 26,620 115,380 -168,620/26,620 26,620 Analytische Lösung -169,000/115,000 26,600 115,000 -15.000/135.000 -169,000/26,600
ausreichend sind
ausreichend sind - Schnittgrößen
Die untere Tabelle enthält alle Lastkombinationen des Grenzzustandes der Tragfähigkeit:Lastkombination Zugeordnete Lastfälle LK1 1.00 · LF1 + 1.00 · LF2 + 1.00 · LF3 LK2 berechnet werden 1.35 · LF1 + 1.35 · LF2 + 1.35 · LF3 + 1,50 · LF4 + 1.50 · LF5 + 1.50 · LF6 + (1.50 ·0.80) · LF7 LK3 berechnet 1,35 · LF1 + 1,35 · LF2 + 1,35 · LF3 + (1,50 · 0,70) · LF4 + (1,50 · 0,70) · LF5 + (1,50 ·0,70) · LF6 + 1,50 · LF7 LK4 angegeben 1.35 · LF1 + 1.00 · LF2 + 1.35 · LF3 + 1.50 · LF5 + 1.50 · LF6 + (1.50 · 0.80) · LF7 LK5 1.35 · LF1 + 1.00 · LF2 + 1.35 · LF3 + (1.50 · 0.70) · LF5 + 1.50 · LF7 LK6 1,00 · LF1 + 1,35 · LF2 + 1,35 · LF3 + (1,50 · 0,70) · LF4 + 1,50 · LF7 LK7 1.35 · LF1 + 1.00 · LF2 + 1.35 · LF3 + (1,50 · 0.70) · LF5 + (1,50 · 0.70) · LF6+ 1.50 · LF7 LK8 1.35 · LF1 + 1.35 · LF2 + 1.00 · LF3 + 1.50 · LF4 + 1.50 · LF6 LK9 1.35 · LF1 + 1.35 · LF2 + 1.35 · LF3 + 1.50 · LF4 + 1.50 · LF5 + (1.50 · 0.80) · LF7
Einwirkung Einh Lastkombination RFEM-Ergebnis Bezugsergebnis Verhältnis MEd,A kNm LK8 -1981.830 -1980,000 1.00 MEd,B kNm LK4 angegeben -1764,600 -1765,000 0,99 MEd,1 kNm LK5 1887,120 1887,000 1.00 MEd,2 kNm LK8 885,540 895,000 0,99 VEd,A,li kN LK2 -802,500 -803,000 0,99 VEd,A,re kN LK9 1250,770 1250,000 1.00 VEd,1,li kN LK6 582,090 581,000 1.00 VEd,1,re kN LK7 -554,660 -555,000 0,99 VEd,B,li kN LK4 angegeben -1245,820 -1246,000 0,99 VEd,B,re kN LK4 angegeben -886,580 -887,000 0,99 VEd,C kN LK8 -544,930 -545,000 0,99 - Erforderliche Längsbewehrung
In der Literatur wurde in der Lastkombination 4 eine Momentenumlagerung von 15 % und in der Lastkombination 7 von 12 % am Auflager B berücksichtigt. RFEM hingegen setzt über alle Lastkombinationen hinweg die gleiche Momentenumlagerung an. Um einen aussagekräftigen Vergleich mit der Literatur zu ermöglichen, werden Anpassungen am RFEM-Modell vorgenommen. Anschließend wird die tatsächliche Lösung, die RFEM bietet, vorgestellt.
Vergleich der RFEM-Ergebnisse mit Literaturergebnissen:
Auflager A:
Der Träger ist monolithisch mit dem Auflager und daher dem kritischen Bemessungsmoment verbunden am Auflagerrand. In der Literatur wird jedoch der Einfluss der Last bei der Berechnung des Anschnittmoments vernachlässigt. Um einen sinnvollen Vergleich mit den Ergebnissen in RFEM zu ermöglichen, muss dieses unter Berücksichtigung des Einflusses der Last neu berechnet werden. Das Bemessungsmoment an der Auflagerseite ohne Berücksichtigung des Lasteinflusses MEd beträgt -1819,0 kNm. Unter Berücksichtigung der Wirkung der Lasten erhöht sich MEd auf -1823,0 kNm. <br />RFEM Analytische Lösung Verhältnis Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot MEd As,stat,ges [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] LK8 -1824.790 32,50 -1823.000 31,60 1.00 1,02
Auflager B:
Die kritische Lastkombination ist in diesem Fall die Lastkombination 4. In Übereinstimmung mit der Literatur wird der Anteil der Momentenumlagerung im Lager B mit 0,850 angesetzt.
Lager B RFEM Analytische Lösung Verhältnis Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot MEd As,stat,ges [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] LK4 angegeben -1345.870 22,40 -1360.000 22,80 0,99 0,98 Feld 1 RFEM Analytische Lösung Verhältnis Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot MEd As,stat,ges [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] LK7 1926,280 30,13 1927,000 33,10 0,99 0,91 Feld 2 RFEM Analytische Lösung Verhältnis Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot MEd As,stat,ges [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] LK8 885,520 13,79 895,000 15,10 0,99 0,91 Lager A Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot [kNm] [cm2] LK8 -1824.840 32,32 Auflager B: Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot [kNm] [cm2] LK4 angegeben -1345.890 22,40 Feld 1: Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot [kNm] [cm2] LK5 2005,410 31,44 Feld 2: Lastfall Bemessungsbiegemoment MEd Erforderliche Bewehrung As,stat,tot [kNm] [cm2] LK8 940,000 14,73 - Schubbewehrung<br/>Schubbewehrung im Kragträger:<br/>Für die Ermittlung der erforderlichen Bügel im Kragträger werden 3 Stellen untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst: <br />{|class="table-header"
|style="background: #BFCFEB" colspan="7" |Kragarm
|-
|style="background: #BFCFEB" |Stelle x
|style="background: #BFCFEB" |Parameter
|style="background: #BFCFEB" |Symbol
|style="background: #BFCFEB" |Einh
|style="background: #BFCFEB" |RFEM
|style="background: #BFCFEB" |Analytische Lösung
|style="background: #BFCFEB" |Verhältnis
|-
|style="background: #CBDBF2" rowspan="10" |x = 0.45m
|style="background: #CBDBF2" |Statische Nutzhöhe
|style="background: #CBDBF2" |d
|style="background: #CBDBF2" |[m]
|0,940
|0,920
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Innerer Hebelarm
|style="background: #CBDBF2"|z
|style="background: #CBDBF2"|[m]
|0,848
|0,828
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|-327.190
|-328,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsbiegemoment
|style="background: #CBDBF2"|MEd
|style="background: #CBDBF2"|[kNm]
|-73,320
|-74,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsschubkomponente der Kraft im Druckbereich
|style="background: #CBDBF2"|Vccd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|12,550
|13,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsquerkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd,red
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|314,640
|314,000
|1,0
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkrafttragfähigkeit ohne Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,cc
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|219,420
|221,00
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Neigung der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|cot Θ
|style="background: #CBDBF2"|[-]
|3,0
|3,0
|1,0
|-
|style="background: #CBDBF2" |Tragfähigkeit der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,max
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|996,230
|1003,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Erforderliche Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|asw,erf
|style="background: #CBDBF2"|[cm2/m]
|2,84
|2,91
|0,98
|-
|style="background: #CBDBF2" rowspan="10" |x = 1,37m
|style="background: #CBDBF2" |Statische Nutzhöhe
|style="background: #CBDBF2" |d
|style="background: #CBDBF2" |[m]
|1,070
|1,050
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Innerer Hebelarm
|style="background: #CBDBF2"|z
|style="background: #CBDBF2"|[m]
|0,965
|0,945
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|-417,720
|-418,000
|1,00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsbiegemoment
|style="background: #CBDBF2"|MEd
|style="background: #CBDBF2"|[kNm]
|-414,250
|-415,000
|1,00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsschubkomponente der Kraft im Druckbereich
|style="background: #CBDBF2"|Vccd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|62,210
|66,000
|0,94
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsquerkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd,red
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|355,510
|353,000
|1,01
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkrafttragfähigkeit ohne Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,cc
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|250,070
|252,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Neigung der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|cot Θ
|style="background: #CBDBF2"|[-]
|3,0
|3.0
|1,0
|-
|style="background: #CBDBF2" |Tragfähigkeit der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,max
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|1135,860
|1144,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Erforderliche Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|asw,erf
|style="background: #CBDBF2"|[cm2/m]
|2,83
|2,86
|0,99
|-
|style="background: #CBDBBF2" title="10" |x = 2,37m
|style="background: #CBDBF2" |Statische Nutzhöhe
|style="background: #CBDBF2" |d
|style="background: #CBDBF2" |[m]
|1,210
|1,190
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Innerer Hebelarm
|style="background: #CBDBF2"|Z
|style="background: #CBDBF2"|[m]
|1,090
|1,070
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|-541,800
|-543,000
|1,0
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsbiegemoment
|style="background: #CBDBF2"|MEd
|style="background: #CBDBF2"|[kNm]
|-891,790
|-893,00
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsschubkomponente der Kraft im Druckbereich
|style="background: #CBDBF2"|Vccd
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|118,250
|125,000
|0,95
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsquerkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd,red
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|423,550
|418,000
|1,01
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkrafttragfähigkeit ohne Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,cc
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|283,220
|285,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Neigung der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|cot Θ
|style="background: #CBDBF2"|[-]
|3.0
|3.0
|1,0
|-
|style="background: #CBDBF2" |Tragfähigkeit der Druckstrebe
|style="background: #CBDBF2"|Vrd,max
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|1286,410
|1298,000
|0,99
|-
|style="background: #CBDBF2" |Erforderliche Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|asw,erf
|style="background: #CBDBF2"|[cm2/m]
|2,98
|2,99
|1,0
|-
|
- Feld 1:
Die für die Berechnung der Bügel maßgebende Stabstelle im Feld 1 befindet sich im Abstand d vom rechten Rand des Auflagers A.
{|class="table-header"
|style="background: #BFCFEB" column="6" |Feld 1
|-
|style="background: #BFCFEB" |Parameter
|style="background: #BFCFEB" |Symbol
|style="background: #BFCFEB" |Einh
|style="background: #BFCFEB" |RFEM
|style="background: #BFCFEB" |Analytische Lösung
|style="background: #BFCFEB" |Verhältnis
|-
|style="background: #CBDBF2" |Statische Nutzhöhe
|style="background: #CBDBF2" |d
|style="background: #CBDBF2" |[m]
|1,440
|1,430
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkraft am Auflager A
|style="background: #CBDBF2"|VEd,A
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|1250,770
|1250,000
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsquerkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd,A,re
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|952,430
|954,000
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkrafttragfähigkeit ohne Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|VRd,cc
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|346,210
|343,000
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Druckstrebenneigung
|style="background: #CBDBF2"|cot Θ
|style="background: #CBDBF2"|[-]
|1.88
|1,87
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Erforderliche Schubbewehrung
|style="background: #CBDBF2"|asw,erf
|style="background: #CBDBF2"|[cm2/m]
|8,95
|9,11
|0,98
|-
|
- Feld 2:
- Die Berechnung der Bügel erfolgt analog zu Feld 1.
{|class="table-header"
|style="background: #BFCFEB" column="6" |Feld 2
|-
|style="background: #BFCFEB" |Parameter
|style="background: #BFCFEB" |Symbol
|style="background: #BFCFEB" |Einh
|style="background: #BFCFEB" |RFEM
|style="background: #BFCFEB" |Analytische Lösung
|style="background: #BFCFEB" |Verhältnis
|-
|style="background: #CBDBF2" |Statische Nutzhöhe
|style="background: #CBDBF2" |d
|style="background: #CBDBF2" |[m]
|1,440
|1,440
|1,02
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkraft am Auflager B
|style="background: #CBDBF2"|VEd,B
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|886,580
|855,000
|1,03
|-
|style="background: #CBDBF2" |Bemessungsquerkraft
|style="background: #CBDBF2"|VEd,B,re
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|613,100
|584,000
|1.05
|-
|style="background: #CBDBF2" |Querkrafttragfähigkeit ohne Bewehrung
|style="background: #CBDBF2"|VRd,cc
|style="background: #CBDBF2"|[kN]
|346,210
|343,000
|1.00
|-
|style="background: #CBDBF2" |Druckstrebenneigung
|style="background: #CBDBF2"|cot Θ
|style="background: #CBDBF2"|[-]
|2.75
|2.91
|0,95
|-
|style="background: #CBDBF2" |Erforderliche Schubbewehrung
|style="background: #CBDBF2"|asw,erf
|style="background: #CBDBF2"|[cm2/m]
|3,94
|3,58
|1.10
|-
|
- Die Unterschiede in den Ergebnissen für Feld 2 sind darauf zurückzuführen, dass in der Literatur die Querkraft am Auflager B nach einer Momentenumlagerung berücksichtigt wurde. Die Momentenumlagerung hat jedoch keinen Einfluss auf die Querkraftbemessung in RFEM.