Änderung der Betonsteifigkeit in RFEM 6 nach ACI 318-19 und CSA A23.3-19

Fachbeitrag zum Thema Statik und Anwendung von Dlubal Software

  • Knowledge Base

Fachbeitrag

Gemäß Abs. 6.6.3.1.1 und Abs. 10.14.1.2 des ACI 318-14 und CSA A23.3-14 berücksichtigt RFEM die Abminderung von Stab- und Flächensteifigkeiten aus Beton für verschiedene Elementtypen. Zur Auswahl stehen gerissene und ungerissene Wände, Flachplatten, Flachdecken, Balken und Stützen. Die programmintern zur Verfügung stehenden Multiplikatoren stammen aus den Tabellen 6.6.3.1.1(a) und 10.14.1.2.

Steifigkeitsabminderung nach ACI 318 und CSA A23.3

Gemäß Abs. 6.6.3.1.1 und Abs. 10.14.1.2 können die Bruttoquerschnittsfläche Ag und das Trägheitsmoment Ig für die elastische Analyse herangezogen werden, bei der mit Beiwerten versehene Lastniveaus aufgebracht sind. Die Ermittlung dieser mit Beiwerten versehenen Lastniveaus erfolgt anhand von Tabelle 6.6.3.1.1 (a) der amerikanischen Norm ACI 318-14 [1] und der Tabelle in Abs. 10.14.1.2 in der kanadischen Norm CSA A23.3-14 [2], wobei der Elementtyp und die entsprechenden Bedingungen berücksichtigt werden. Die Multiplikationsfaktoren verringern das Trägheitsmoment, während die Bruttoquerschnittsfläche gleich bleibt. Diese Faktoren wurden in verschiedenen Betonnormen konservativ angesetzt, um den Querschnittsverlust aufgrund Reißens des Betons zu berücksichtigen.

Nach Abs. 6.6.3.1.1 der amerikanischen Norm ACI 318-14 ist das Trägheitsmoment und die Bruttoquerschnittsfläche der Stäbe/Flächen gemäß den Tabellen 6.6.3.1.1 (a) oder 6.6.3.1.1 (b) zu berechnen, sofern keine genauere Analyse erforderlich ist. Ähnlich dazu enthält die kanadische Norm CSA A23.3-14 eine Tabelle mit den entsprechenden Multiplikationsfaktoren, die für jedes Trägheitsmoment anzusetzen sind.

Unterschiedliche Bedingungen, wie z. B. "gerissen" und "ungerissen" betrifft nur Betonelemente des Typs "Wand". Wenn das Moment und der Schub für eine gerissene Wand berechnet wird, wird ein Faktor von 0,70 für das Brutto Trägheitsmoment Ig verwendet. Wenn aufgrund der Biegefestigkeit eine Rissbildung der Wand angezeigt wird, wird das Trägheitsmoment mit 0.35Ig für die weitere Analyse berechnet.

Im Gegensatz zu Wänden ändern sich bei der Analyse anderer Elemente wie Säulen, Träger, dünne Platten, Flachdecken die Trägheitsmomente nicht aufgrund gerissener oder ungerissener Annahmen. Der reduzierte Wert ergibt sich aus einem einzelnen Abminderungsbeiwert, der nachfolgend aufgelistet ist:

Stützen: Ig = 0,70Ig
Träger: Ig = 0,35Ig
Flachplatten und Flachdecken: Ig = 0,25Ig

Für alle Betonelemente, einschließlich Wände, wird ein Faktor von 1,0 für die Bruttoquerschnittsfläche Ag angesetzt. Daher ändert sich die Bruttofläche des Betonquerschnitts nicht. Entsprechend der amerikanischen Norm ACI 318-14 werden die Werte der Trägheitsmomente nach MacGregor und Hage (1977) [3] mit einem Faktor zur Abminderung der Steifigkeit von φk = 0,875 multipliziert, der R6.6.4.5.2 entnommen wird. Das Trägheitsmoment kann folgendermaßen berechnet werden:

0,875(0,80Ig) = 0,70Ig

Anwendung in RFEM

Mit RFEM kann der Benutzer nahtlos die Biege- und Axialsteifigkeit von einem Stab oder einer Fläche aus Beton verändern, die für die statische Analyse gemäß ACI 318-19 oder CSA A23.3-19 herangezogen werden. Die Steifigkeitsänderungen sollten nur für Bemessungssituationen der Festigkeit (mit Faktor) eingestellt werden und nicht für Bemessungssituationen der Gebrauchstauglichkeit (ohne Faktor). Während innerhalb der Lastfälle/Kombinationen unter der Option "Strukturmodifikation" die Komponententypen für jedes Element eingestellt werden können, sollten diese Änderungen am besten direkt unter der Bemessungssituation Festigkeit vorgenommen werden, wodurch diese Einstellungen automatisch für alle nachfolgenden Lastkombinationen mit Faktor angewendet werden.

Beim Anlegen/Bearbeiten des "Kombinationsassistenten" ist unter dem Reiter "Bemessungssituationen" in den "Optionen" ein Kontrollfeld zur Berücksichtigung von "Strukturmodifikationen" verfügbar. Siehe Bilder 01 und 02.

Sobald dieses Häkchen gesetzt wird, muss eine neue Strukturmodifikation über die Schaltfläche "Neue Strukturmodifikation..." angelegt werden. Dort wird eine Tabelle zum Modifizieren der Steifigkeiten angezeigt, in der überprüft werden kann, welche Stäbe und/oder Flächen geändert werden sollen. Sobald mindestens eines davon angeklickt wird, erscheint am oberen Rand ein oder mehrere neue Register.

Dort kann der "Modifizierungstyp" gemäß ACI 318-19 Tabelle 6.6.3.1.1(a) oder CSA A23.3-19 Tabelle 10.14.1.2 für Stäbe oder Flächen festgelegt werden. In den Bildern 03 und 04 sind die verschiedenen Normen und Komponententypen dargestellt, die in einem Dropdown-Fenster ausgewählt werden können.


Autor

Alex Bacon, EIT

Alex Bacon, EIT

Technical Support Engineer

Alex ist für die Schulung der Kunden, den technischen Support und die Programmentwicklung für den nordamerikanischen Markt verantwortlich.

Schlüsselwörter

Steifigkeit Stab Fläche Stütze Abminderung

Literatur

[1]   ACI 318-14, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary
[2]   CSA A23.3-14, Design of Concrete Structures
[3]   MacGregor, J. G.; Hage, S. E.: Stability Analysis and Design of Concrete Frames, Journal of the Structural Division 10, Seiten 1963 - 1970. 1977

Schreiben Sie einen Kommentar...

Schreiben Sie einen Kommentar...

  • Aufrufe 305x
  • Aktualisiert 14. Februar 2022

Kontakt

Kontakt zu Dlubal

Haben Sie Fragen oder brauchen Sie einen Rat? Kontaktieren Sie uns über unseren kostenlosen E-Mail-, Chat- bzw. Forum-Support oder nutzen Sie die häufig gestellten Fragen (FAQs) rund um die Uhr.

+49 9673 9203 0

[email protected]

Dlubal Software auf der digitalBAU 2022 in Köln

digitalBAU

Messe 31. Mai 2022 - 2. Juni 2022

Event Invitation

31. Dresdner Brückenbausymposium (DBBS)

Seminar/Konferenz 7. Juni 2022 - 8. Juni 2022

Online-Schulung | Englisch

RFEM 6 für Studenten | USA

Online-Schulung 8. Juni 2022 13:00 - 16:00 EST

Online-Schulung | Englisch

RFEM 6 für Studenten | USA

Online-Schulung 8. Juni 2022 13:00 - 16:00 EST

Online-Schulung | Englisch

RFEM 6 | Dynamische Berechnung und Erdbebenbemessung nach EC 8

Online-Schulung 9. Juni 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online Training | German

Eurocode 5 | Holztragwerke nach DIN EN 1995-1-1

Online-Schulung 14. Juni 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online-Schulung | Englisch

Eurocode 5 | Holzbau nach DIN EN 1995-1-1

Online-Schulung 15. Juni 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online Training | German

RFEM 6 | Baudynamik und Erdbebenbemessung nach EC 8

Online-Schulung 22. Juni 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online Training | German

RFEM 6 | Grundlagen

Online-Schulung 27. Juli 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online-Schulung | Englisch

Eurocode 2 | Betonbauten nach DIN EN 1992-1-1

Online-Schulung 12. August 2022 8:30 - 12:30 CEST

ADM 2020 Aluminiumbemessung in\n RFEM 6

ADM 2020 Aluminiumbemessung in RFEM 6

Webinar 25. Mai 2022 14:00 - 15:00 EST

ASCE 7-16 Antwortspektrenverfahren in RFEM 6

ASCE 7-16 Antwortspektrenverfahren in RFEM 6

Webinar 5. Mai 2022 14:00 - 15:00 EST

Webservice & API in RFEM 6

Webservice & API in RFEM 6

Webinar 4. Mai 2022 14:00 - 15:00 CEST

Webservice & API in RFEM 6

Webservice & API in RFEM 6

Webinar 20. April 2022 14:00 - 15:00 CEST

RFEM 6
Halle mit Bogendach

Basisprogramm

Die Statiksoftware RFEM 6 ist die Basis einer modularen Software.
Das Hauptprogramm RFEM 5 dient zur Definition der Struktur, Materialien und Einwirkungen ebener und räumlicher Platten-, Scheiben-, Schalen- und Stabtragwerke.
Das Programm kann auch Mischstrukturen sowie Volumen- und Kontaktelemente bemessen.

Erstlizenzpreis
3.990,00 USD