Basiseinstellungen

im Register Basis des Dialogs 'Gebrauchstauglichkeitskonfigurationen' werden die Einstellungen für Stäbe und Flächen gemeinsam verwaltet.

Die 'Bemessungsparameter' sind in mehrere Kategorien gegliedert.

Spannungsnachweis

In dieser Kategorie können Sie festlegen, welcher Spannungsnachweis geführt werden soll. Die Nachweis der 'Begrenzung der Stahlspannung σ_s' ist per Voreinstellung aktiviert.

Rissbreitennachweis

Diese Kategorie verwaltet die Einstellungen für den Rissbreitennachweis. Die 'Grenzwerte der zulässigen Rissbreite nach Norm' sind voreingestellt. Sie werden 'Automatisch' aus dem Typ der Expositionsklasse ermittelt, der dem Bauteil zugewiesen ist. Alternativ können Sie in der Liste den Wert w_k,max direkt festlegen.

Es sind auch 'Benutzerdefinierte Grenzwerte der zulässigen Rissbreite' möglich. Aktivieren Sie das Auswahlfeld und geben dann die Grenzwerte für die oberen und unteren Seiten der Flächen und Stäbe an.

Rissbreiten außerhalb des Bereichs von 0.20 mm bis 0.40 mm können nur vorgegeben werden, wenn ausschließlich der 'Nachweis mit direkter Rissbreitenberechnung' aktiv ist. Bei der indirekten Rissbreitenberechnung über den Grenzdurchmesser oder Grenzabstand ist der Nachweis nur für Rissbreiten von 0.20 mm bis 0.40 mm möglich. Falls Sie also einen Grenzwert der Rissbreite < 0.20 mm nachweisen möchten, deaktivieren Sie vorher das Kontrollfeld 'Nachweis ohne direkte Rissbreitenberechnung'.

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Mit dem Kontrollfeld 'Nachweis ohne direkte Rissbreitenberechnung' können Sie festlegen, ob der Nachweis nach EN 1992-1-1, 7.3.3 über eine Berechnung des Grenzdurchmessers lim d_s und/oder des maximalen Bewehrungsabstandes lim s_l erfolgt.

Es ist auch ein 'Nachweis mit direkter Rissbreitenberechnung' gemäß EN 1992-1-1, 7.3.4 möglich.

Die Option 'Wirksame Betonzugfestigkeit zum Risszeitpunkt' ermöglicht es, einen Faktor k_ct,eff,wk festzulegen, mit dem die Betonzugfestigkeit f_ctm für die Rissbreitenberechnung multipliziert wird.

Zusätzlich können Sie den Rissbreitennachweis auch für finite Elemente und Stabstellen aktivieren, an denen die Betonspannung σ_c,I,Ed ≤ f_ct,eff,wk ist.

A_s,min bei Zwangsbeanspruchung

Im Regelfall wird eine Belastung aus Zwang – beispielsweise infolge Abfließen der Hydratationswärme – nicht direkt als Last im Modell abgebildet. Dennoch kann das Add-On für derartige Situationen einen Nachweis führen und eine 'Berechnung der Mindestbewehrungsfläche A_s,min' vornehmen, die infolge der Zwangsbeanspruchung' erforderlich ist.

In der Kategorie 'Spannungsverteilung in der Zugzone vor Erstrissbildung' stehen drei Möglichkeiten zur Auswahl.

• 'In Abhängigkeit von der definierten Belastung': Als Eingangswert für die Berechnung der Mindestbewehrung A_s,min benötigt das Programm unter anderem die Spannungsverteilung innerhalb des Querschnitts vor der Erstrissbildung. Bei dieser Option analysiert das Programm die Spannungsverteilung aus den vorhandenen Lastkombinationen der Bemessungssituationen für die Gebrauchstauglichkeit und ermittelt dann element- oder x-stellenweise den Beiwert k_c. Somit kann der Beiwert k_c zwischen 0.0 und 1.0 variieren.
• 'Ansatz von zentrischem Zwang': Liegt eine reine Zugbeanspruchung vor, wird der Beiwert k_c = 1.0 für das gesamte Bauteil angesetzt.
• 'Ansatz von Biegezwang': Liegt eine Biegung oder Biegung mit Normalkraft vor, wird der Beiwert k_c = 0.4 für das gesamte Bauteil angesetzt.

Die Möglichkeiten der 'A_s,min-Anordnung am Stab' sind abhängig davon, wie die oben beschriebene Ermittlung der Spannung innerhalb der Zugzone vor Erstrissbildung erfolgt. Bei der Standardeinstellung 'In Abhängigkeit von der definierten Belastung' steht nur die Option 'Zugseite' zur Verfügung, da das Programm die Zugseite aus der Last ermittelt und die Mindestlängsbewehrung nur dort ansetzt. Bei der Option 'Ansatz von zentrischem Zwang' wird die Mindestbewehrung gleichmäßig auf die 'Obere (-z) / Untere (+z) Bewehrung' beidseits des Stabes verteilt. Ist die Option 'Ansatz von Biegezwang' vorgegeben, so stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl, wie Sie die Mindestbewehrung im Querschnitt anordnen können.

Für die 'A_s,min-Anordnung an der Fläche' können Sie individuell festlegen, an welcher Flächenseite die Mindestbewehrung aus Zwangsbeanspruchung vorgesehen werden soll. Per Voreinstellung sind alle vier Bewehrungsrichtungen aktiviert (siehe Bild oben). Sie können die Mindestbewehrung aus Zwang aber auch nur für eine bestimmte Lage oder Richtung ansetzen.

Wenn Sie das Kontrollfeld 'Rissbildung innerhalb der ersten 28 Tage' anhaken, können Sie die Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt der Erstrissbildung mit dem Faktor f_{ct,eff,As,min} anpassen.

Weitere theoretische Hintergründe zu diesem Thema finden Sie im Fachbeitrag Annahmen für die wirksame Zugfestigkeit im Zusammenhang mit der Ermittlung der Mindestbewehrung nach DIN EN 1992-1-1 7.3.2.

Bei der Bemessung nach DIN EN 1992-1-1 ist die Option '0.85*A_s,min für langsam aushärtenden Beton' verfügbar. Sie ermöglicht es, die ermittelte Mindestbewehrungsfläche um 15 % zu reduzieren.

Für DIN EN 1992-1-1 sind auch Angaben zur 'Art der Einspannung' möglich. Mit den Optionen der Liste können Sie festlegen, ob eine innere oder äußere Zwangsbeanspruchung vorliegt.

Diese Vorgabe steuert den Faktor 'k', der in die Ermittlung der Mindestbewehrung einfließt, und damit die erforderliche Bewehrungsmenge.

Durchbiegungsnachweis

Das Add-On verfolgt bei der Bemessung ein "Nachweiskonzept": Ist das Kontrollfeld 'Begrenzung der Durchbiegung' angehakt, so überprüft das Programm die Bauteile im Hinblick auf zulässige Grenzwerte und gibt ein entsprechendes Nachweiskriterium aus. Dabei spielen die Lagerungsbedingungen der Bauteile entscheidende Rolle.

In der Kategorie 'Grenzwerte der zulässigen Durchbiegung' ist der Grenzwert für die Bemessung mit der quasi-ständigen Bemessungssituation mit L/250 für eine 'Beidseitige Lagerung' und mit L_c/100 für eine 'Einseitige Lagerung' voreingestellt.

Wenn Sie das Kontrollfeld 'Beanspruchbarkeit des Betons zwischen den Rissen berücksichtigen (Tension Stiffening)' anhaken, wird beim Durchbiegungsnachweis die versteifende Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen berücksichtigt. Dieser Effekt wird auch als "Tension Stiffening" bezeichnet: Bei gerissenen Stahlbetonteilen werden die Zugkräfte im Riss zwar allein durch die Bewehrung aufgenommen, aber zwischen zwei Rissen werden Zugspannungen über den (verschieblichen) Verbund in den Beton eingeleitet. Somit beteiligt sich der Beton an der Aufnahme innerer Zugkräfte, was zu einer Erhöhung der Steifigkeit des Bauteils führt.

Bei der analytischen Verformungsberechnung wird die Schädigung des Betonquerschnitts im gerissenen Zustand über den Verteilungsbeiwert ζ berücksichtigt. Dieser Beiwert wird automatisch aus der Belastungssituation element- oder x-stellenweise ermittelt. Wenn Sie das Kontrollfeld 'Mindestwert des Verteilungsfaktors berücksichtigen' anhaken, können Sie einen Mindestwert für ζ vorgeben, beispielsweise um bei Stellen mit Momentennulldurchgängen eine "Mindestschädigung" anzusetzen, die sich aus der definierten Last so nicht ergeben würde.

Ermittlung der Längsbewehrung

Diese Kategorie ist bei der Bemessung nach DIN EN 1992-1-1 verfügbar.

Mit dem Kontrollfeld 'Erhöht die erforderliche Längsbewehrung automatisch zum Bemessen der Gebrauchstauglichkeitsbemessungssituation' können Sie steuern, ob die Längsbewehrung für die Erfüllung der GZG-Nachweise ausgelegt werden soll.

Ist diese Option aktiviert, so ermittelt das Programm die Bewehrung für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit durch eine iterative Erhöhung der Bewehrung. Als Startwert dient die erforderliche Tragbewehrung zur Aufnahme der vorgegebenen Gebrauchslast. Die Bewehrungsauslegung endet ohne Ergebnis, wenn der Stababstand s_l der möglichen Längsbewehrung den Stabdurchmesser d_sl erreicht, sodass eine Unbemessbarkeit vorliegt.

Wenn Sie das Kontrollfeld deaktivieren, wird die erforderliche Bewehrung nur für den Nachweis der Tragfähigkeit ermittelt.

Erkennung von Risszuständen

In dieser Kategorie können Sie festlegen, ob die Analyse der Risszustände mit den einzelnen Lastkombinationen oder der Umhüllenden aus diesen Kombinationen erfolgen soll.

Die Berechnung mit der Umhüllenden verkürzt oft die Berechnungszeit, kann aber zu weniger wirtschaftlichen Ergebnissen führen.