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Mit RF-BETON Stäbe ist es möglich, Betonstützen nach ACI 318-14 zu bemessen. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es wichtig, Schub- und Längsbewehrung von Betonstützen genau zu bemessen. Im folgenden Beitrag wird die Betonbemessung inklusive Längsbewehrung aus Betonstahl, Bruttoquerschnittsfläche und Größe/Abstand der Bügel in RF-BETON Stäbe anhand von Schritt-für Schritt-Gleichungen unter Verwendung der Norm ACI 318-14 gezeigt.
Bei plattenartigen Bauteilen muss an Stellen mit konzentrierter Lasteinleitung der Querkraftnachweis mit den Regeln des Durchstanznachweises nach 6.4, EN 1992-1-1 [1] ersetzt werden. Eine konzentrierte Lasteinleitung liegt an Einzelstellen zum Beispiel durch eine Stütze, konzentrierte Einzellast oder Punktauflager vor. Zusätzlich ist das Ende einer linienförmigen Lasteinleitung in Flächen auch als konzentrierte Lasteinleitung zu werten. Darunter fallen beispielsweise Wandenden, Wandecken, Enden beziehungsweise Ecken von Linienlasten und Linienlagern. Der Durchstanznachweis ist für Platten und Bodenplatten beziehungsweise Fundamenten unter der Berücksichtigung der um den betrachteten Durchstanzpunkt vorhandenen Plattentopologie zu führen. Im Zuge des Durchstanznachweises nach EN 1992-1-1 ist zu prüfen, dass die einwirkende Querkraft vEd den Widerstand vRd nicht übersteigt.
Die Kehlnaht ist die im Stahlhochbau am weitaus häufigsten vorkommende Nahtform. Gemäß EN 1993-1-8, 4.3.2.1 (1) [1] dürfen Kehlnähte für die Verbindung von Bauteilen verwendet werden, wenn die Flanken einen Öffnungswinkel von 60° bis 120° bilden.
Als grundlegende Anforderungen an ein Tragwerk werden in den Grundlagen der Tragwerksplanung eine ausreichende Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit genannt. Dabei sind Tragwerke so auszuführen, dass durch Ereignisse wie Anprall eines Fahrzeuges keine Schadensfolge entsteht.
Die konstruktive Mindestbewehrung nach DIN EN 1992-1-1 9.2.1 dient dazu, ein gewünschtes Tragverhalten sicherzustellen. Sie soll ein Versagen ohne Vorankündigung verhindern. Die Mindestbewehrung ist unabhängig von der Größe der tatsächlichen Beanspruchungen anzuordnen.
Für Deutschland gibt es die DIN EN 1998-1 mit dem nationalen Anhang DIN EN 1998-1/NA zur Ermittlung der Erdbebenlasten. Das Normpaket gilt für Hoch- und Ingenieurbauwerke in Erdbebengebieten.
Im Stahlbetonbau kommen häufig Unterzüge beziehungsweise Plattenbalken zur Anwendung. Im Gegensatz zu früheren Möglichkeiten zur Abbildung und Berechnung dieser Problematik, wo ein Unterzug zum Beispiel als festes Lager angenommen und die ermittelte Lagerreaktion auf ein separates Stabsystem mit Plattenbalkenquerschnitt angesetzt wurde, bieten komplexe FE-Programme wie RFEM die Möglichkeit, das System als Ganzes und somit genauer zu berücksichtigen.
Die Aussteifung von Holzbauten erfolgt üblicherweise über Holztafeln. Hierfür werden plattenartige Werkstoffe (Grobspanplatten, OSB) mit Stäben verbunden. In mehreren Beiträgen werden die Grundlagen dieser Bauweise und die Berechnung im Programm RFEM erläutert. In diesem ersten Beitrag wird die grundlegende Ermittlung der Steifigkeiten sowie die Berechnung erläutert.
Die Querschnittswerte in RFEM und RSTAB enthalten verschiedene Arten von Schubflächen. Dieser Fachbeitrag erklärt die Berechnung und Bedeutung der unterschiedlichen Werte.
Fahnenblechanschlüsse sind eine beliebte Form der gelenkigen Stahlbauverbindungen und werden häufig für Nebenträger in Stahlkonstruktionen verwendet. Sie können problemlos in oberkantenbündigen Trägerkonstruktionen wie beispielsweise Arbeitsbühnen verwendet werden. Der Herstellungsaufwand in der Werkstatt sowie der Montageaufwand auf der Baustelle sind in der Regel überschaubar. Die Bemessung erscheint recht einfach und schnell erledigt, was aber im Nachfolgenden ein Stück weit wieder relativiert werden muss. Außerdem ist diese Anschlussform grundsätzlich als gelenkige Träger-Träger- und gelenkige Träger-Stützen-Verbindung möglich, wobei der erste Fall der wohl weit häufigere in der Bemessungspraxis ist.
Bei der Bemessung von Spannbetonbauteilen sind die zeitabhängigen Spannungsverluste aus Kriechen, Schwinden und Relaxation zu berücksichtigen. Im Folgenden wird auf die Berücksichtigung der Relaxationsverluste bei der Spannbetonbemessung in RF-TENDON und RF-TENDON Design näher eingegangen.
Wenn es um Windlasten auf Gebäudetypen nach ASCE 7 geht, finden sich zahlreiche Quellen, die die Berechnungsnormen ergänzen und Ingenieure bei der Aufbringung der seitlichen Lasten unterstützen. Jedoch kann es vorkommen, dass Ingenieure Schwierigkeiten haben, ähnliche Quellen für Windlasten auf Konstruktionen, die keine Gebäude sind, zu finden. Dieser Fachbeitrag erläutert die Schritte, die notwendig sind, um Windlasten nach ASCE 7-16 zu berechnen und auf einen kreisförmigen Stahlbetonbehälter mit Kuppeldach aufzubringen.
Bei Kranbahnen mit großen Stützweiten ist nicht selten die Horizontallast aus Schräglauf bemessungsrelevant. In diesem Beitrag sollen die Entstehung dieser Kräfte und die richtige Eingabe in KRANBAHN beschrieben werden. Es wird hierbei auf die praktische Ausführung und den theoretischen Hintergrund eingegangen.
Mit dem Zusatzmodul RF-STANZ Pro können auch Durchstanznachweis an Wandenden und Wandecken für Decken und Fundamentplatten (Bodenplatten) durchgeführt werden.
In diesem Beispiel soll nur die Tragfähigkeit der Stirnplatte nach EN 1993-1-8 [1] ermittelt werden, auf die übrigen Komponenten wird hierbei nicht eingegangen. Für die Kontrolle der Ergebnisse wurden die Abmessungen des Anschlusses IH 3.1 B 30 24 der Typisierten Anschlüsse [2] verwendet. Als Material wird S 235 verwendet und Schrauben mit der Festigkeit 10.9.
Eine effiziente Bemessung von vorgespannten Bauteilen erfordert einige zusätzliche Schritte, welche über die standardmäßige Stahlbetonbemessung hinausgehen, angefangen von der Modellierung von Spanngliedern, über Ersatzlastenberechnung bis hin zum Nachweis der Querschnittstragfähigkeit. Es ist daher wichtig, dass eine Software für die Spannbetonbemessung strukturiert aufgebaut und eine Navigation im Programm möglich ist. RFEM 5 mit den beiden Zusatzmodulen RF-TENDON und RF-TENDON Design erfüllt diese Anforderungen und ermöglicht dem Planer die vollständige Bemessung von vorgespannten Trägern, Rahmen, Platten, Gebäuden und Brücken nach EN 1992-1-1 mit nationalen Anhängen und SIA 262.
Schlanke Biegeträger mit einem großen h/b-Verhältnis, die parallel zur schwachen Achse belastet werden, neigen zu Stabilitätsproblemen. Dies ist bedingt durch das Ausweichen des Druckgurtes.
Dieses Beispiel wurde in der Fachliteratur [1] als Beispiel 9.5 sowie in [2] als Beispiel 8.5 behandelt. Für den betrachteten Bühnenhauptträger ist der Biegedrillknicknachweis zu führen. Es handelt sich um ein gleichförmiges Bauteil. Der Stabilitätsnachweis kann daher nach Abschnitt 6.3.3 der DIN EN 1993-1-1 erfolgen. Aufgrund der einachsigen Biegung wäre alternativ auch ein Nachweis über das Allgemeine Verfahren nach Abschnitt 6.3.4 möglich. Ergänzend soll die Ermittlung von Mcr am idealisierten Stabmodell im Rahmen der oben genannten Verfahren mit einem FEM-Modell validiert werden.
In der gängigen Literatur werden die Formeln zur händischen Schnittgrößen- beziehungsweise Verformungsberechnung meist ohne Berücksichtigung der Schubverformung angegeben. Speziell im Holzbau werden die Verformungen resultierend aus der Querkraft dadurch oftmals unterschätzt.
In gemischten FEM-Strukturen (Flächen- und Stabelemente) sowie in Faltwerken kann eine Unterzugkonstruktion für die Bemessung am Stab auf einen fiktiven Plattenbalkenquerschnitt zurückgeführt werden, dessen Geometrie von der mitwirkenden Breite abhängig ist. In RFEM wird bei Verwendung des Stabtyps "Rippe" die Steifigkeit durch einen Plattenanteil (Flächenelement) und einen Steganteil (Stabelement) abgebildet. Diese Vorgehensweise bringt für die Bemessung Besonderheiten mit sich, auf die im Folgenden eingegangen werden soll.
Für die Bemessung von Querschnitten werden in der Regel viele verschiedene Querschnittswerte benötigt. In RFEM und RSTAB sind alle dazu benötigten Werte für normierte Querschnitte in der Querschnittsdatenbank vorhanden und man kann diese zur direkten Bemessung heranziehen. Handelt es sich dagegen um nicht normgerechte Querschnitte, so gibt es mit DUENQ die Möglichkeit, auch diese Querschnitte zu verwenden. Über eine einfache Geometrieeingabe können alle benötigten Querschnittswerte ermittelt werden. In folgendem Beispiel wird die Berechnung der Schubfläche anhand eines konkreten Beispiels durchgeführt.
Das Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 führt an jedem Bemessungspunkt vor den Nachweisen eine ausführliche Querschnittsklassifizierung durch. Damit wird die Empfindlichkeit aller Teile des Querschnitts in Bezug auf lokales Beulen bewertet. Die hierbei festgestellte Querschnittsklasse wirkt sich auf die Ermittlung der Tragfähigkeit und der Rotationskapazität aus.
Der Eurocode 2 bietet zwei Möglichkeiten, einen Rissbreitennachweis durchzuführen. Zum einen kann der Rissbreitennachweis nach 7.3.3 ohne direkte Berechnung, mit Hilfe von Tabellen zur Begrenzung des Stababstandes und -durchmessers, geführt werden. Zum anderen kann die Rissbreite wk nach 7.3.4 direkt ermittelt und einem Grenzwert gegenübergestellt werden.
Bei Hängekranen wird der Untergurt des Kranbahnträgers zusätzlich zur globalen Haupttragwirkung durch die Radlasten auf lokale Flanschbiegung beansprucht. Der Untergurt verhält sich infolge dieser lokalen Biegespannungen plattenartig und weist einen zweiachsigen Spannungszustand auf [1].
Gemäß EN 1993‑1‑1 [1] müssen in den Berechnungen in der Regel äquivalente geometrische Ersatzimperfektionen verwendet werden, deren Werte die möglichen Wirkungen aller Imperfektionen abdecken. In EN 1993‑1‑1 Abschnitt 5.3 werden die grundsätzlichen Imperfektionen für die Tragwerksberechnung sowie die Bauteilimperfektionen angegeben.
Die Klassifizierung von Querschnitten soll die Grenzen der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen feststellen. In EN 1999-1-1, 6.1.4.2 (1) sind vier Klassen definiert.
Das Schalenbeulen gilt als das jüngste und am wenigsten erforschte Stabilitätsproblem der Bautechnik. Dies liegt weniger an mangelnden Forschungsaufwendungen, sondern vielmehr an der Komplexität der Theorie. Mit der Einführung und Fortentwicklung der Finite-Elemente-Methode in der bautechnischen Praxis erscheint es manchem Ingenieur nicht mehr erforderlich, sich mit der komplizierten Theorie des Schalenbeulens auseinanderzusetzen. Zu welchen Problemen und Fehlern dies führen kann, ist in [1] sehr gut zusammengefasst.
In diesem Fachbeitrag wird eine Pendelstütze mit einer mittig angreifenden Normalkraft und einer auf die starke Achse wirkenden Linienlast mit Hilfe des Zusatzmoduls RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-1 nachgewiesen. Stützenkopf und Stützenfuß werden als Gabellager angenommen. Die Stütze ist zwischen den Auflagern nicht gegen Verdrehen gehalten. Der Querschnitt der Stütze ist ein HEB 360 aus S235.
Der Tragfähigkeitsnachweis für kaltgeformte Profile nach EN 1993-1-3 und EN 1993-1-5 kann mit der Modulerweiterung RF-/STAHL Kaltgeformte Profile geführt werden. Neben den kaltgeformten Profilen aus der Querschnittsdatenbank können auch allgemeine Profile aus DUENQ nachgewiesen werden.