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29. Mai 2017

Unterzüge, Rippen, Plattenbalken: Besonderheiten bei der Bemessung

In gemischten FEM-Strukturen (Flächen- und Stabelemente) sowie in Faltwerken kann eine Unterzugkonstruktion für die Bemessung am Stab auf einen fiktiven Plattenbalkenquerschnitt zurückgeführt werden, dessen Geometrie von der mitwirkenden Breite abhängig ist. In RFEM wird bei Verwendung des Stabtyps "Rippe" die Steifigkeit durch einen Plattenanteil (Flächenelement) und einen Steganteil (Stabelement) abgebildet. Diese Vorgehensweise bringt für die Bemessung Besonderheiten mit sich, auf die im Folgenden eingegangen werden soll.

Mitwirkende Breite

Bei Biegebeanspruchung und Druckzone auf Seite der Platte ist davon auszugehen, dass die Platte sich an der Tragwirkung beteiligt. Die mitwirkende Breite stellt eine geometrische Größe dar, über die näherungsweise eine konstante, maximale Betondruckspannung angenommen werden kann.

Die in RFEM definierte Rippe wird im Bemessungsmodul RF-BETON Stäbe so übernommen, dass beff,i = bi gesetzt wird.

Entspricht beff,i nicht bi, kann eine Anpassung seitens des Anwenders vorgenommen werden. Grundsätzlich handelt es sich bei der mitwirkenden Breite beff,i um eine Größe, die im Programm nicht automatisch bestimmt wird und damit vom Anwender vorzugeben ist. Die Anpassungen zur mitwirkenden Breite können in Maske 1.4 von RF-BETON Stäbe nach dem Aktivieren von "Mitwirkende Breite der Rippe für Berechnung der Schnittgrößen darstellen" vorgenommen werden (siehe Markierung 1. und 2. in Bild 2).

Sowohl die Integrationsbreite als auch mitwirkende Breite können in RFEM je Stab nur konstant verlaufen. Das geht im Rahmen von Absatz 5.3.2.1 (4) konform mit den Anforderungen der DIN EN 1992-1-1. Wird für die Schnittgrößenermittlung eine besondere Genauigkeit gefordert, müsste der Unterzug, in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Bereichen der mitwirkenden Breite, in einzelne Stäbe geteilte werden.

Findet eine Bemessung für die Rippe in RF-BETON Stäbe statt und wird die Struktur zusätzlich mit RF-BETON Flächen bemessen, können die für die Stabbemessung über die Integrationsbreite bereits berücksichtigten Schnittgrößen bei der Flächenbemessung vernachlässigt werden. Die Einstellung im Bemessungsmodul RF-BETON Flächen kann in den Details aktiviert werden (siehe Bild 3).

Bemessung auf Torsion

Die Torsionsbeanspruchung ist entsprechend ihrer Ursache zu unterscheiden.

Handelt es sich um Torsionsbeanspruchung, die an statisch unbestimmten Tragwerken infolge der Verträglichkeit der Verformungen (Verträglichkeitstorsion) auftritt, so kann nach DIN EN 1992-1-1 6.3.1 (2) auf einen Torsionsnachweis verzichtet werden. Im Zusammenhang mit diesem Absatz muss MT für die Bemessung einer Rippe nicht berücksichtigt werden. MT kann in RF-BETON Stäbe in Maske 1.6 deaktiviert werden (siehe Markierung 1. in Bild 4).

Handelt es sich um Torsionsbeanspruchungen, die infolge statischer Gleichgewichtsbedingungen auftreten, ist die Torsionsbemessung erforderlich, da das Tragwerk ohne die Torsionssteifigkeit sonst instabil werden würde (Gleichgewichtstorsion).


Autor

Herr Langhammer beschäftigt sich mit der Entwicklung im Bereich Stahlbeton und den Anwenderanfragen im Kundensupport.

Links
Referenzen
  1. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04
  2. Zilch, Konrad u. Zehetmaier, Gerhard. Bemessung im konstruktiven Betonbau. Springer Verlag, 2. Auflage 2010
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