Ein Praxisbeispiel
Die in diesem Beitrag exemplarisch gezeigte Konstruktion besteht aus in RFEM 6 als Flächen modellierten Stahlbetonplatten und Mauerwerkswänden mit entsprechenden Öffnungen für Türen und Fenster (Bild 1). Die Länge der Außenwände beträgt entlang der globalen Y-Achse 9,880 m und entlang der globalen X-Achse 9,480 m. Die Gesamthöhe des Gebäudes beträgt 6,1 m.
Um mit dem Add-On Mauerwerksbemessung arbeiten zu können, muss es zunächst in den Basisangaben des Modells aktiviert werden. Im Register Normen I desselben Fensters kann auch die Norm für die Bemessung von Mauerwerk ausgewählt werden, wie in Bild 2 dargestellt. Die Umsetzung der verschiedenen Normen und zugehörigen nationalen Anhänge für die Bemessung von Mauerwerk in RFEM 6 ist in Arbeit und die Datenbank wird daher ständig erweitert.
Im nächsten Schritt legen Sie die Materialien fest, die Sie verwenden möchten. Dazu ist im Register Basis des Dialogs Material bearbeiten der Materialtyp Mauerwerk zu wählen. Neben der Definition des Materials und der Materialeigenschaften wie E-Modul, spezifisches Gewicht/Dichte, Wärmedehnzahl usw. muss dem zu definierenden Material das passende Materialmodell zugewiesen werden.
Daher wird als relevante Abbildung des Mauerwerksmaterials im Hinblick auf die Berechnung und Dimensionierung nach Eurocode das Materialmodell orthotrop plastisch gewählt (Bild 3).
Im Register Standardklassifikation des Dialogs Material bearbeiten können die Parameter der Materialkombination (Mauerwerk, Stein und Mörtel) festgelegt werden, die verwendet werden sollen.
Diese Informationen sind in den Katalogen der Hersteller zu finden und können in diesem Fenster eingefügt werden (Bild 4). Optional kann ein materialseitiger Teilsicherheitsbeiwert definiert werden, mit dem auch gefüllte Stoßfugen (bei Stürzen über Öffnungen) berücksichtigt werden.
Aus diesen Daten werden automatisch die Parameter für das Materialmodell berechnet und im nächsten Register des Dialogs Material bearbeiten ausgegeben (Bild 5). Dazu gehören Parameter sowohl in X- als auch in Y-Richtung wie E-Modul, Querdehnzahl, Grenzdruckfestigkeit, Zugfestigkeit, Wärmedehnzahl usw. Es ist daher wichtig, dass die lokale Y-Richtung der Wände in derjenigen Richtung vorliegt, in der die Last wirkt.
Es gibt eine weitere Möglichkeit, Materialien zu definieren: direkte Auswahl aus der Materialbibliothek, die wie in Bild 6 dargestellt zugänglich ist. Filtert man die zur Verfügung stehenden Materialien nach dem Materialtyp “Mauerwerk”, kann man das gewünschte Material bequem aus der ständig erweiterten RFEM 6-Datenbank auswählen. Für jedes Material der Liste lassen sich Materialdetails wie in Bild 7 anzeigen.
Sind die Materialien definiert, können die zugehörigen Dicken gemäß Bild 8 angelegt werden. Neben der auf die Betonplatten bezogenen Dicke werden in diesem Beispiel die beiden Dicken 380 mm und 250 mm für die Außen- und Innenwände angelegt. Bei ersterem ist das Material Porotherm 38 Plan, Dünnbettmörtel 1-3 mm, bei letzterem Porotherm 25-38 Plan, Dünnbettmörtel 1-3 mm.
Um die Dicken einfach den entsprechenden Wänden zuzuordnen, können zwei separate Objektselektionen erstellt werden: eine für die Außenwände und eine für die Innenwände (durch Selektieren der entsprechenden Objekte → Rechtsklick → Objektauswahl treffen). Dies ist in Bild 9 dargestellt, wo man auch erkennen kann, dass die lokale Y-Achse der Wände tatsächlich die Wirkrichtung ist.
Damit lassen sich den Außenwänden und den Innenwänden auf einfache Weise die entsprechenden Dicken zuweisen. Bild 10 zeigt die Zuordnung der Dicke zu den Außenwänden.
Der letzte Schritt der Modellierung, auf den in diesem Beitrag eingegangen wird, ist das besondere Augenmerk auf die Öffnungen der Struktur zu legen. Dies liegt an der sehr geringen Zugfestigkeit des Materials, die sich negativ auf die oberen Teile der Öffnungen auswirken kann.
Um dies zu vermeiden, sollten neue Stabelemente definiert und über Öffnungen wie Türen und Fenstern platziert werden. In diesem Beispiel werden Betonbalken erstellt und gemäß Bild 11 allen Fenster- und Türöffnungen zugewiesen.
Schlussbemerkungen
Das Add-On Mauerwerksbemessung ermöglicht die Modellierung und Bemessung von Mauerwerk in RFEM 6. Mit der Implementierung eines nichtlinearen Materials zur Beschreibung des Tragverhaltens von Mauerwerk und der unterschiedlichen Versagensmechanismen lassen sich komplexe Strukturen aus Mauerwerk abbilden und statische sowie dynamische Analysen durchführen.
Die Eingabe und Modellierung des Mauerwerkssystems ist direkt in RFEM möglich; Darüber hinaus lassen sich Gebäudemodelle in Verbindung mit Mauerwerk bemessen, da das Materialmodell für Mauerwerk mit allen gängigen RFEM-Add-Ons kombiniert werden kann. Die Auswertung der Ergebnisse und deren Dokumentation wird in einem der nächsten Knowledge Base-Beiträge thematisiert.
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