Flächen

Im Register Flächen des Dialogs 'Tragfähigkeitskonfiguration' treffen Sie grundlegende Einstellungen zu den GZT-Nachweisen von Flächen.

Die 'Bemessungsparameter' sind in mehrere Kategorien gegliedert.

Nachweismethode

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Bei der Ermittlung der erforderlichen Bewehrung werden die Hauptschnittgrößen in Bemessungskräfte (in Richtung der Bewehrungen) und in eine sich ausbildende Betondruckstrebenkraft transformiert. Diese Bemessungskräfte sind abhängig vom angenommenen Winkel der Betondruckstrebe, die das Bewehrungsnetz aussteift.

Bei den Belastungssituationen "Zug-Zug" und "Zug-Druck" (siehe Bild 2.19 im Handbuch für RF-BETON Flächen) kann bei einer bestimmten Druckstrebenneigung der Fall eintreten, dass die Bemessungskraft in eine Bewehrungsrichtung negativ wird – damit würden Druckkräfte für die Zugbewehrung vorliegen. Durch eine Optimierung der Bemessungsschnittgrößen wird die Richtung der Betondruckstrebe so lange verändert, bis die negative Bemessungskraft null wird. Es wird untersucht, welcher Neigungswinkel der Betondruckstrebe zum günstigsten Bemessungsergebnis führt. Die Bemessungsmomente werden iterativ mit angepassten Neigungswinkeln ermittelt, um die energetisch kleinste Lösung mit dem geringsten Bewehrungsbedarf zu finden. Dieser Prozess der Optimierung ist im Handbuch für RF-BETON Flächen anhand eines Beispiels beschrieben.

Schnittgrößenverlauf für Bemessung

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Ein Plattenbalken kann durch eine Fläche und einen exzentrisch angeschlossenen Stab des Typs 'Rippe' modelliert werden. Die Schnittgrößen des Plattenbalkens aus Flächenanteil und Stab werden durch Integration der Flächenschnittgrößen als Rippenschnittgrößen ausgegeben. Mit dem Kontrollfeld 'Subtraktion der Rippenanteile für die GZT-Berechnung' können Sie steuern, ob die der Rippe zugerechneten Flächenschnittgrößen bei der Bemessung der Flächen berücksichtigt werden. Die Bemessung ohne Rippenanteil ist voreingestellt; die Schnittgrößen fließen damit in die Stabbemessung ein.

Das folgende Bild zeigt, wie sich die Subtraktion auf die erforderliche Flächenbewehrung im Bereich eines Rippenstabes auswirkt. Die Schnittgrößenanteile, die innerhalb der Integrationsbreite über die Stabbemessung abgedeckt werden, werden bei der Flächenbemessung nicht berücksichtigt.

Grenzen der Bewehrungsflächen

In dieser Kategorie können Sie die Bewehrungsgrade für die Längs- und Schubbewehrung anpassen und so die Ermittlung der erforderlichen Bewehrung beeinflussen.

Legen Sie fest, ob die Konfiguration die 'Mindestlängsbewehrung für Platten nach 9.3.1' oder die 'Mindestlängsbewehrung für Wände nach 9.6' regeln soll. Die spezifischen Unterpunkte werden jeweils nur für die aktivierte Vorgabe – Platten oder Wände – angezeigt.

Mindestlängsbewehrung für Platten

Für die Mindestbewehrung von Platten stehen drei Möglichkeiten zur Auswahl.

• 'Richtung mit Hauptzug im Element': Die Hauptzugkraft wird elementweise in jede Richtung und für jede Seite ermittelt. Die Mindestlängsbewehrung wird für diese Richtung und Seite mit der Hauptzugkraft je Element berücksichtigt.
• 'Richtung mit Hauptzug in der Fläche': Die Hauptzugkraft wird für die gesamte Fläche ermittelt und für die Mindestbewehrung berücksichtigt.
• 'Definiert': Sie können direkt vorgeben, für welche Richtung und für welche Seite der Fläche die Mindestlängsbewehrung angesetzt werden soll.

Mindestlängsbewehrung für Wände

Bei der Mindestbewehrung für Wände können Sie auswählen, ob die Mindestlängsbewehrung nach 9.6 entweder in die 'Bewehrungsrichtung der Hauptdruckkraft' oder 'Definiert in eine Richtung' eingelegt werden soll.

Anders als bei der Bewehrung von Platten brauchen Sie nur die Richtung vorgeben. Die Auswahl der Seiten erübrigt sich, da auf beiden Seiten der Fläche die gleiche Bewehrung vorliegt.

Benutzerdefinierter Mindestlängsbewehrungsgrad

Neben den Normvorgaben können Sie den Grad der Mindestlängsbewehrung auch manuell festlegen. Mit dem Anhaken des Kontrollfeldes erscheinen weitere Zeilen, in denen Sie den Mindestlängsbewehrungsgehalt in Prozentangaben definieren können.

Die 'Mindestquerbewehrung aus Hauptbewehrungsrichtung' ρ_min,sec ist an die errechnete Längsbewehrung in Richtung 1 gekoppelt. Für die Bewehrung in Richtung 2 ist ein Bewehrungsgrad von 20 % voreingestellt.

Maximale Längsbewehrung nach Norm / Benutzerdefinierter maximaler Längsbewehrungsgrad

In diesen Kategorien können Sie analog zur Mindestlängsbewehrung die maximale Längsbewehrung nach Norm für Platten oder Wände sowie benutzerdefiniert festlegen.

Mindestschubbewehrung

Das Kontrollfeld steuert, ob eine Mindestschubbewehrung nach 9.3.2 angeordnet wird. Für DIN EN 1992-1-1 können Sie das 'Verhältnis b/h' festlegen, ab dem diese Mindestbewehrung relevant ist.

Diese Unterscheidung basiert auf folgender Überlegung: Für die Fläche ist zunächst nicht bekannt, ob es sich um flächen- oder stabförmiges Bauteil handelt (in RFEM kann auch ein Balken als Flächenbauteil modelliert werden). Ob für das Bauteil nun die Schubbewehrung einer Platte oder die Schubbewehrung eines Balkens angesetzt wird, hängt von dem Verhältnis von Breite zu Höhe des Bauteils ab: Es bestimmt, ob eine Fläche (b/h > 5) oder ein Balken (b/h < 4) vorliegt. Bei einem Verhältnis kleiner als 4 wechselt das Programm also automatisch zur Mindestschubbewehrung für Balken. Da der Nationale Anhang für den Bereich 5 ≥ b/h ≥ 4 eine Interpolation der Werte erlaubt, können Sie den Wert auch 'Benutzerdefiniert' vorgeben. Das Programm interpoliert dann zwischen den Werten, um die Reduktion von ρ_w,min zwischen 1.0 für Balken und 0.60 für Platten vorzunehmen.

Benutzerdefinierter Mindestschubbewehrungsgrad

Auch für die Mindestschubbewehrung können Sie einen benutzerdefinierten Wert festlegen, der die Mindestschubbewehrung nach Norm gegebenenfalls überschreibt.

Erforderliche Längsbewehrung

Aus der Fachwerkanalogie beim Querkraftnachweis entsteht eine zusätzliche Längskraft in der Zugbewehrung – analog zur Zugkraftdeckungslinie oder zum Versatzmaß bei der Stabwerksbemessung. Wenn Sie diese zusätzliche Zugkraft bei der Ermittlung der erforderlichen Bewehrung berücksichtigen wollen, haken Sie das Kontrollfeld 'Zugkraft durch Schub in erforderliche Längsbewehrung einbeziehen' an.

Erforderliche Schubbewehrung - Schubtragfähigkeit

Der Längsbewehrungsgrad ρ_l der Fläche fließt in die Ermittlung der Schubtragfähigkeit ν_Rd,c ein. Sie können mit den Auswahlfeldern dieser Kategorie steuern, welcher Längsbewehrungsgrad an jedem FE-Netzknoten oder Rasterpunkt bei der Bestimmung der Schubtragfähigkeit ν_Rd,c berücksichtigt werden soll.

• 'Ansatz der erforderlichen Längsbewehrung': Für die Ermittlung der Schubtragfähigkeit ν_Rd,c wird die statisch erforderliche Längsbewehrung aus der Biegebemessung angesetzt. Das bedeutet, dass der Längsbewehrungsgrad ρ_l hier von FE-Netzpunkt zu FE-Netzpunkt bzw. Raster- zu Rasterpunkt unterschiedlich sein kann.
• 'Ansatz der vorhandenen Längsbewehrung'. Das Programm setzt die Summe der vorhandenen Flächenbewehrungen je FE-Netzpunkt bzw. Rasterpunkt an. Der Längsbewehrungsgrad ist nach oben durch ρ_max begrenzt.
• 'Erforderliche Längsbewehrung automatisch erhöhen, um Schubbewehrung zu vermeiden': Das Programm erhöht an den FE-Netzpunkten bzw. Rasterpunkten die erforderliche Bewehrung aus der Biegebemessung so lange, bis keine Schubbewehrung an diesem Punkt mehr erforderlich ist. Wäre trotz dieser Erhöhung eine Schubbewehrung an dem jeweiligen Knoten unvermeidlich, wird keine Erhöhung der Längsbewehrung vorgenommen. Im Verlauf der erforderlichen Bewehrung können Sie erkennen, wenn die Schubbewehrung mit dieser Funktion vermieden wurde: Die erforderliche Bewehrung basiert in diesem Fall nicht auf der Biegebemessung, sondern auf dem Querkraftnachweis.

Begrenzung der Druckzonenhöhe

Mit dem Kontrollfeld in dieser Kategorie können Sie steuern, ob der Nachweis der Druckzonenbegrenzung geführt werden soll.

Ist dieser Nachweis aktiviert, können Sie das Verhältnis x_d/d für die Druckzonenbegrenzung vorgeben. Es ist ein Verhältnis von x_d/d = 0.45 voreingestellt. Bei höherwertigen Betongüten erfolgt keine automatische Anpassung. Legen Sie daher bei Betondruckfestigkeitsklassen ab C55/67 den Grenzwert unter Berücksichtigung des Nationalen Anhangs gegebenenfalls manuell fest oder wählen den geeigneten Eintrag in der Liste aus.