Stahlbetonkonstruktionen erfordern sowohl globale als auch lokale Stabilitätsnachweise. Während die meisten modernen Programme in der Lage sind, diese Analysen durchzuführen, unterscheiden sich die Nachweismethode und der Grad der Berechnungstransparenz erheblich. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über typische Stabilitätsnachweise, gefolgt von einem Vergleich zwischen ETABS und RFEM 6.
Globale Stabilität
Die globale Stabilität wird im Allgemeinen durch die Berücksichtigung des P–Δ-Effekts in der Tragwerksanalyse berücksichtigt, nachdem die Steifigkeit der Bauteile zur Berücksichtigung von Rissbildungseffekten reduziert wurde.
Gemäß ACI 318 lauten die üblichen Steifigkeitsreduktionsfaktoren:
| 0,70 | Stützen |
| 0,35 | Träger |
| 0,25 | Platten |
Für die globale Stabilitätsanalyse wird die Steifigkeitsreduktion infolge Kriechens oft als null angenommen, da seitliche Lasten typischerweise kurzzeitige Lasten sind.
Lokale Stabilität
Nach Abschluss der globalen Analyse muss die lokale Stabilität noch nachgewiesen werden, insbesondere für Stützen. Im ACI 318 wird dies mit dem Momenten-Vergrößerungsverfahren über den Faktor βdns behandelt, der hauptsächlich von den auf die Stütze wirkenden Schnittgrößen und der effektiven Biegesteifigkeit (EI) des Elements abhängt.
ACI 318-19 (6.6.4.4.4) schlägt drei Ansätze zur Abschätzung der effektiven gerissenen Steifigkeit vor:
- Methode a) nur der Betonquerschnitt wird berücksichtigt
- Methode b) sowohl der Beton als auch die Bewehrung werden berücksichtigt
- Methode c) Bewehrung und aufgebrachte Last werden berücksichtigt
Bei allen Methoden wird der Einfluss des Kriechens auf die Steifigkeit über den Beiwert βdns berücksichtigt.
Beispiel
Im Folgenden werden die Berechnungsergebnisse von ETABS und RFEM 6 anhand eines einfachen Modells einer Stahlbetonstütze verglichen.
Parameter
| Stützenquerschnitt | 1,0 m × 1,0 m |
| Länge | 8,5 m (X-Richtung: eingespannt–freie Enden, Y-Richtung: eingespannt–gelenkig) |
| Betonfestigkeit | f'c = 40 MPa |
| Bewehrungsgrad | 1 % |
| Normalkraft | 10.000 kN |
| Moment um X | 3000 kNm |
ETABS-Ergebnisse
→ Methode a) wird intern für den Stützennachweis verwendet
gemäß den Ergebnissen:
- dns = 4,33 → deutlich größer als der ACI-Grenzwert von 1,4
- die Stütze wird als nicht standsicher betrachtet
- das Auslastungsverhältnis beträgt 1,14
RFEM-Ergebnisse
→ Methode c) wird intern für den Stützennachweis verwendet
gemäß den Ergebnissen:
- dns = 1,39 → kleiner als der ACI-Grenzwert von 1,4
- die Stütze wird als standsicher betrachtet
- das Auslastungsverhältnis beträgt 0,94
Anmerkungen
Eine der Hauptstärken von RFEM 6 ist sein detaillierter Berechnungsbericht, der die wesentliche Transparenz bietet, damit Ingenieure Annahmen zuverlässig verifizieren und die maßgebenden Bemessungsparameter klar nachvollziehen können.