Die Tabelle Fehler und Warnungen zeigt einige unbemessbare Ergebnisse sowie Ausnutzungen größer als 1. In fast allen Fällen treten die Probleme in der Nähe von Knoten mit "Spannungsspitzen" auf. Sie sind auf singuläre Effekte zurückzuführen, die nach dem FEM-Ansatz nicht ungewöhnlich sind. An diesen Stellen konzentrieren sich die Spannungen auf einen sehr kleinen Bereich. Die Singularitäten treten in der Realität jedoch nicht in solch einem Maße auf: Beispielsweise werden die Kräfte der unteren Platte nicht an einem einzelnen Knoten auf die Stütze übertragen, was aber die "stecknadelkopfförmige" Modellierung andeutet. Stattdessen sorgen der Durchmesser der Stütze und die Dicke der Platte für einen gleichmäßigeren Kraftfluss.
Grundsätzlich ist es nicht ratsam, die Ergebnisse von Stellen mit Singularitäten auszuwerten (bei kritischen Stellen des realen Modells, wie z.B. dem kritischen Rundschnitt für das Durchstanzen in der Nähe der Stütze, ist es jedoch ratsam, diese Ergebnisse zu prüfen). In den folgenden Beiträgen unserer Knowledge Base finden Sie detaillierte Informationen zu Singularitäten, z.B. wo sie auftreten, wie man sie erkennt und welche Maßnahmen Sie ergreifen können:
- Singularitäten bei der Bemessung von Stahlbetonflächen
- Singularitäten an Knoten- und Linienlagern von Plattentragwerken vermeiden
Im Modell des Einführungsbeispiels treten Singularitäten am Stützenkopf sowie an den Enden der Rippen und stützenden Wände auf. Sie sind an sehr hohen Werten innerhalb einer relativ kleinen Fläche zu erkennen. Nachfolgend finden Sie einige Tipps zum Umgang mit Singularitätseffekten.
Modellierung von Lagerungen mit Federn
Jedes starre Lager stellt eine "unendliche" Steifigkeit dar. Werden stattdessen die vertikalen Auflager der Stütze und der Wände mit geeigneten Federn modelliert, so werden die Spannungsspitzen deutlich reduziert. Die Federkonstanten können beispielsweise auf den Ergebnissen eines Bodengutachtens basieren.
Ignorieren von Ergebnissen innerhalb von Spitzenbereichen
Gemäß den Regeln des Eurocode 2 ist die Bemessung für die Stellen in einem bestimmten Abstand von den Rändern eines Auflagers durchzuführen (siehe EN 1992-1-1, 5.3.2.2). Die Spitzenwerte in der Nähe des Stützenkopfes sind daher für die praktische Bemessung nicht relevant. Es ist z. B. zulässig, die Ergebnisse innerhalb des Stützendurchmessers zuzüglich eines bestimmten Umfangs darüber hinaus zu ignorieren.
Anwenden der Funktion 'Flächenergebnisanpassungen'
Um die Singularitäten zu kompensieren, kann man eine spezielle Funktion des Programms nutzen: Die Funktion 'Flächenergebnisanpassungen' ermöglicht das Glätten der Werte innerhalb eines benutzerdefinierten Bereichs.
Das Werkzeug wird über den 'Navigator - Daten' aufgerufen. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf den Eintrag Flächenergebnisanpassungen in der Kategorie Spezielle Objekte.
Wählen Sie Neue Flächenergebnisanpassung im Kontextmenü, um den Dialog 'Neue Flächenergebnisanpassung' zu öffnen.
Wählen Sie im Dialogabschnitt 'Parameter' die Option Kreis aus, um einen kreisförmigen Anpassungsbereich zu erzeugen (1). Geben Sie den Durchmesser dieses Bereichs z. B. mit 1,00 m ein (2) (das ist die doppelte Summe aus Stützendurchmesser und Flächendicke). Im Dialogabschnitt 'Mittelposition' klicken Sie auf die Schaltfläche
, um den obersten Knoten oberhalb der Betonstütze (Nr. 15) in der Grafik zu selektieren, sodass seine Koordinaten eingesetzt werden (3). Tragen Sie im Abschnitt 'Zugewiesen an Flächen Nr.' die Nummern der Platten Nr. 4,5 ein (4).
Die Einstellungen legen fest, dass die Momente und Membrankräfte (siehe Dialogabschnitt 'Anpassungsart') der beiden Platten innerhalb der Kreisflächen der Platten um den Stützenkopf herum gemittelt werden. Klicken Sie auf OK, um die Funktion anzuwenden.
Bestätigen Sie die Frage, ob die Betonbemessungsergebnisse gelöscht werden sollen, mit Ja. Es erfolgt jedoch keine Neuberechnung der Lastfälle und Lastkombinationen: Die Ergebnisse der statischen Analyse werden einfach umgerechnet.
Um die Bewehrungsausnutzungen mit den neuen Einstellungen zu berechnen, stellen Sie die Tabelle Betonbemessung ein. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche
.
Wenn Sie jetzt z. B. die Ausnutzungen der Querkraftbemessung um die Stütze herum prüfen, werden Sie sehen, dass die Ergebnisse nun akzeptabler als zuvor sind (vergleiche Bild Ausnutzungen der Querkraftbemessung ).
Ausnutzungen größer als 1 sind durch besondere Vorkehrungen bei der Detailplanung der Bewehrung zu berücksichtigen. Bitte beachten Sie, dass der Durchstanznachweis in diesem Einführungsbeispiel nicht behandelt wird.
