Bemessung von großen Öffnungen in Balken und Unterzügen

Fachbeitrag

Da die Tragfähigkeit von Trägern in Bereichen von Öffnungen beeinträchtigt wird, muss darauf ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Kleine Öffnungen können dabei in der Regel über eine Anpassung des Fachwerkmodells an die Öffnungen ausreichend abgedeckt werden. Bei großen Öffnungen muss jedoch eine separate Betrachtung des Bereiches und eine gesonderte Modellierung stattfinden.

Möglichkeiten in RFEM

Da eine direkte Berücksichtigung von Öffnungen in Balken und Unterzügen derzeit nicht vorgesehen ist, muss hier eine Lösung mit den vorhandenen Mitteln gefunden werden. Eine Eingabe in RF-BETON Stäbe ist nicht möglich, sodass hier auf die Verwendung von Flächen zurückgegriffen werden muss.

Die Modellierung von Unterzügen kann ohne Weiteres mit Flächen geschehen. Durch die Möglichkeit, die Schnittgrößen aus der Flächenberechnung mittels Ergebnisstäben als Stabschnittgrößen auszuwerten, kann dann wiederum eine Stabbemessung durchgeführt werden. 

Modellierung

Der Betonträger oder -unterzug wird, statt wie üblich als Balken oder Rippe, als Flächentragwerk modelliert. Danach wird in dieser Fläche ein Ergebnisstab modelliert, in welchen über den gewünschten Bereich die Schnittgrößen aus der Flächenberechnung hineinintegriert werden.

Bild 01 - Modell

Das gleiche geschieht, wie in Bild 02 dargestellt, für die kleineren Querschnitte im Bereich der Öffnungen. Als Querschnitt wird diesen Ergebnisstäben der jeweilige Querschnitt der integrierten Flächen zugewiesen.

Bild 02 - Integrationsparameter Ergebnisstab

Schnittgrößen

Die Flächenschnittgrößen werden für die Bemessung des Ergebnisstabs in RF-BETON Stäbe in Stabschnittgrößen umgewandelt. Nur dann können die Flächenschnittgrößen sinnvoll ausgewertet werden.

Bild 03 - Schnittgrößen

Bemessung

Die Bemessung der Stäbe findet wie gewohnt in RF-BETON Stäbe statt. Die Bewehrungsquerschnitte werden anhand der Stabschnittgrößen im Ergebnisstab festgelegt und müssen, um die Übergänge zwischen Hauptstab und Öffnungsbereich sinnvoll gestalten zu können, gegebenenfalls angepasst werden. Hier unterscheiden sich oft Stabdurchmesser beziehungsweise Bewehrungsgehalte durch die Berechnung der Gurte im Öffnungsbereich als Druck- und Zugstab.

Bild 04 - Optimierung der Bewehrung; oben: ohne Anpassungen, unten: angepasste Längsbewehrung

Weitergehende Betrachtungen bei großen Öffnungen

Zusätzlich zur in RFEM ermittelten Bewehrung müssen weitere Details bei der Bewehrung von Öffnungen berücksichtigt werden. Die Verankerungslänge der Bewehrung über und unter der Öffnung sollte so gewählt werden, dass die Druckstrebe unter einer Druckstrebenneigung von 45 ° ausreichend verankert ist. Des Weiteren ist auf beiden Seiten der Öffnung eine Aufhängebewehrung zum Abtrag der entstehenden Querzugkräfte vorzusehen. Deren Berechnung kann beispielsweise entsprechend DAfStb-Heft 566 oder 599 erfolgen. Beide Methoden werden in [3] vorgestellt.

Literatur

[1] Handbuch RFEM. Tiefenbach: Dlubal Software, Februar 2016. Download
[2] Handbuch RF-/BETON Stäbe. Tiefenbach: Dlubal Software, Oktober 2017. Download
[3] Hegger, J.; Mark, P.: Stahlbetonbau aktuell 2016. Berlin: Beuth, 2016

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