Bei dem Add-On „Gebäudemodell” von Dlubal ist die Auswahl des richtigen Geschosstyps entscheidend, um das Verhalten eines Gebäudes genau zu modellieren. Jeder Geschosstyp dient bestimmten Zwecken und beeinflusst die Analyse sowie die Ergebnisse. Unabhängig davon, ob Sie sich auf das dynamische Verhalten konzentrieren, die strukturelle Komplexität vereinfachen oder sekundäre Elemente modellieren möchten, gewährleistet die Wahl des richtigen Geschosstyps präzise Ergebnisse. In diesem Artikel erhalten Sie einen Überblick über die verschiedenen im Add-On verfügbaren Geschosstypen und ihre jeweiligen Anwendungsfälle.
1. Typ Standardgeschoss-
Der Typ "Standardgeschoss" wird verwendet, wenn spezifische Ergebnisse wie Masse und geschossweise Ergebnisse erforderlich sind. Detaillierte lokale Analysen von Decken und Wänden sind dabei ausgeschlossen. Er eignet sich besonders zur allgemeinen Bewertung des dynamischen Gebäudeverhaltens mit Schwerpunkt auf der Gebäudemasse und der Leistung in dynamischen Szenarien.
Das Modell wird mit einer globalen 3D-Berechnung analysiert, ohne dass partielle 2D-Analysen für Decken und Wände durchgeführt werden. Auf diese Weise werden Tabellen für die dynamische Analyse erstellt, die sich auf das gesamte dynamische Verhalten des Gebäudes bei Szenarien wie Erdbeben ausrichten, ohne auf lokale Verformungen oder Biegungen einzugehen.
Szenario aus der Praxis:
Betrachten wir ein Bürohochhaus, das einer seismischen Analyse unterzogen wird. In diesem Szenario liegt der Schwerpunkt auf der Reaktion der gesamten Gebäudemasse auf dynamische Lasten. Die Analyse wird global durchgeführt und liefert einen allgemeinen Überblick über das dynamische Verhalten des Gebäudes während eines Erdbebens, anstatt die Verformungen einzelner Stockwerke detailliert zu analysieren. Hier zeichnet sich der Typ „Standardgeschoss” aus, da er den Prozess vereinfacht und sich auf die Gebäudemasse statt auf lokale Steifigkeitseffekte konzentriert.
2. Starre Ebene
Beim Geschosstyp "Starre Ebene" wird in der 3D-Berechnung davon ausgegangen, dass die Decken eine unendliche Steifigkeit besitzen. Das bedeutet, dass die Ergebnisse zwischen Decken und Wänden getrennt sind. Dieser Typ ist ideal für herkömmliche statische Berechnungen, bei denen die Flexibilität der Decken keine entscheidende Rolle spielt. An jedem FE-Knoten werden starre Verbindungen angebracht, die die horizontalen Verschiebungen koppeln. Obwohl die Flexibilität nicht erfasst wird, vereinfacht dieser Typ das Modell, was zu einer effizienteren Berechnung führt.
Reales Szenario:
Betrachten wir ein mehrstöckiges Wohngebäude mit Stahlbetondecken. In diesem Szenario wird davon ausgegangen, dass die Steifigkeit der Decken so hoch ist, dass ihre Biegung für die gesamte statische Berechnung vernachlässigt werden kann. Um das Modell zu vereinfachen und es für die Analyse effizienter zu machen, wird der Geschosstyp "Starre Ebene" gewählt, wobei der Schwerpunkt auf dem globalen Verhalten der Struktur liegt.
3. Halbstarre Ebene
Der Gebäudetyp "Halbstarre Ebene" berücksichtigt die tatsächliche Steifigkeit der Decken und reflektiert das Konzept einer starren Ebene. Er berücksichtigt die Flexibilität der Decke in der 3D-Berechnung und ermöglicht so eine genauere Darstellung ihres Verhaltens unter Belastungen, beispielsweise durch Wind oder seismische Kräfte. Im Gegensatz zur starren Ebene sind die FE-Knoten mit dem Schwerpunkt nicht starr verbunden, was ein präziseres Modell ermöglicht, da so die Bewegungen der Knoten genauer berechnet werden können.
Dieser Typ ist besonders nützlich, wenn die Steifigkeit und Flexibilität der Decke das strukturelle Verhalten erheblich beeinflussen können. Er ermöglicht eine genauere und detailgetreuere Darstellung von Lateralkräften und Verformungen.
Reales Szenario:
Bei einem gemischt genutzten Gebäude, das sowohl Büro- als auch Wohnräume enthält und dessen Decken aus Materialien wie Holz bestehen, können diese unterschiedlich flexibel sein. In solchen Fällen ist der Geschosstyp „Halbstarre Ebene“ besonders nützlich, da er die Flexibilität der Böden als Reaktion auf seitliche Kräfte, wie sie beispielsweise durch Wind oder Erdbeben verursacht werden, berücksichtigt. Er liefert ein detailliertes Modell, das die Flexibilität der Decken abbildet. Dies ist für genaue Windlast- und Erdbebenanalysen entscheidend.
4. Geschosstyp "Nur Lastübertragung"
Beim Geschosstyp „Nur Lastübertragung“ wird davon ausgegangen, dass die Platten die Lasten nicht direkt tragen, sondern sie lediglich an die tragenden Bauteile weiterleiten. Dieser Typ ist ideal für sekundäre Komponenten, wie beispielsweise Gitterroste oder leichte Dachplatten, die als Lastverteilungselemente dienen, ohne zur Steifigkeit des gesamten Gebäudes beizutragen.
Bei diesem Typ hat die Bodenplatte keinen Einfluss auf die Steifigkeit des Gebäudes, weder innerhalb noch außerhalb der Ebene. Sie nimmt lediglich Lasten auf und leitet sie an andere Bauteile im 3D-Modell weiter, sodass die primär tragenden Komponenten nicht übermäßig kompliziert sind.
Reales Szenario:
Bei einem Stadiondach mit einer gespannten Membrankonstruktion widersteht das Dach den Lasten nicht direkt, sondern leitet sie lediglich an die tragenden Bauteile, wie beispielsweise die Spannseile oder die Stützen, weiter. Der Geschosstyp „Nur Lastübertragung“ eignet sich zur Modellierung dieser sekundären Bauteile, wie beispielsweise das Membrangewebe oder die Leichtbauplatten, die lediglich als Lastverteilungskomponenten dienen, ohne zur Gesamtsteifigkeit des Gebäudes beizutragen. Dieser Ansatz stellt sicher, dass das Modell das Verhalten der nicht-strukturellen Dachteile genau wiedergibt, während unnötige Komplexität bei den primären, lasttragenden Komponenten zu vermeiden ist.
Flexibilität beim Kombinieren von Geschosstypen
Eine der herausragenden Funktionen des Add-ons "Gebäudemodell" von Dlubal ist die Möglichkeit, verschiedene Geschosstypen in den einzelnen Stockwerken des Modells zu kombinieren. So kann das Modell so angepasst werden, dass es für jedes Stockwerk unterschiedliche Verhaltensweisen widerspiegelt, je nachdem, wie die einzelnen Stockwerke mit dem Rest der Struktur interagieren sollen. So kann beispielsweise der Typ "Starre Ebene" für die unteren Geschosse verwendet werden, bei denen die Flexibilität des Bodens weniger wichtig ist. Für die oberen Geschosse, die eine ausführlichere Analyse des Bodenverhaltens erfordern, wird dagegen der Typ "Halbstarre Ebene" verwendet.
Reales Szenario:
In einem Hochhaus mit einer Kombination aus Beton- und Holzdecken könnten die unteren Stockwerke aufgrund ihrer höheren Steifigkeit mit dem Geschosstyp "Starre Ebene" modelliert werden, die oberen Stockwerke hingegen mit dem Geschosstyp "Halbstarre Ebene". Dieser hybride Ansatz ermöglicht eine genaue Darstellung des Gesamtverhaltens des Gebäudes und gewährleistet Effizienz und Präzision bei der Berechnung.
Fazit
Die Wahl des richtigen Geschosstyps im Add-On Gebäudemodell von Dlubal ist entscheidend für eine genaue und effiziente statische Berechnung. Unabhängig davon, ob das Modell mit dem Typ "Starre Ebene" vereinfacht wird, die Flexibilität der Geschosse mit dem Typ "Halbstarre Ebene" berücksichtigt wird oder sekundäre Bauteile mit dem Geschosstyp "Nur Lastübertragung" modelliert werden, ist jede Option auf die spezifischen strukturellen Anforderungen zugeschnitten. Durch das Kombinieren von Geschosstypen über verschiedene Stockwerke hinweg wird das Modell weiter verbessert und es wird sichergestellt, dass es das reale Verhalten genau wiedergibt und gleichzeitig effizient bleibt. Die Kenntnis der Stärken der einzelnen Geschosstypen ermöglicht die Optimierung der Berechnung und die Erstellung eines zuverlässigen Strukturmodells.