Wenn am Oberflansch eine Betondecke vorliegt, wirkt sie als seitliche Abstützung (Verbundbau) und verhindert ein Biegedrillknick-Stabilitätsproblem. Bei einem negativen Verlauf des Biegemoments steht der Unterflansch unter Druck und der Oberflansch unter Zug. Wenn die seitliche Stützung durch die Steifigkeit des Steges nicht ausreicht, in diesem Fall ist der Winkel zwischen dem unteren Flansch und der Stegschnittlinie variabel, sodass die Möglichkeit einer Forminstabilität des Unterflansches besteht.
Die Eigenschaften einer Verbindung zwischen einer Decke aus Stahlbeton und einer Mauerwerkswand können bei der Modellierung über ein spezielles Liniengelenk, das in RFEM 6 zur Verfügung steht, angemessen berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird anhand eines Praxisbeispiels gezeigt, wie ein solcher Gelenketyp definiert wird.
Ein Träger ist nach EN 1992-1-1 [1] ein Stab, dessen Stützweite mindestens das 3-fache der Gesamtschnitthöhe beträgt. Anderenfalls ist das Bauteil als wandartiger Träger zu betrachten. Wandartige Träger (also Träger mit einer Spannweite kleiner als die 3-fache Schnitthöhe) verhalten sich anders als normale Träger (also Träger mit einer Spannweite, die um das 3-Fache größer ist als die Schnitthöhe).
Bei der Bauteilbemessung im Stahlbetonbau ist jedoch häufig die Bemessung von wandartigen Trägern notwendig, da diese für Fenster- und Türstürze, Über- und Unterzüge, Deckensprung-Verbindungen sowie Rahmensysteme verwendet werden.
Gemäß Abs. 6.6.3.1.1 und Abs. 10.14.1.2 des ACI 318-19 bzw. CSA A23.3:19 berücksichtigt RFEM die Abminderung von Betonstab- und -flächensteifigkeiten für verschiedene Bauteilarten. 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.
Der Durchstanznachweis nach EN 1992-1-1 ist für Platten mit Einzellast beziehungsweise für Platten mit Reaktion zu führen. Als Durchstanzknoten bezeichnet man einen Knoten, an welchem der Nachweis des Durchstanzens geführt wird (d.h. an dem ein Durchstanzproblem vorliegt). An diesen Knoten kann die Einzellast durch Stützen, Einzelkraft oder Knotenlager eingeleitet werden. Da bei Platten auch das Ende der linienförmigen Lasteinleitung als Einzellast angesehen wird, sollte auch die Schubtragfähigkeit an Wandenden, Wandecken sowie bei Linienlasten und Linienlagern kontrolliert werden.
Dieser Beitrag beschreibt, wie in RFEM 6 die Flachdecke eines Wohnhauses modelliert und nach Eurocode 2 bemessen wird. Die Platte ist 24 cm dick und wird in x- und y-Richtung im Abstand von jeweils 6,75 m auf Stützen mit einer Länge von 45/45/300 cm gelagert (Bild 1). Die Stützen werden als elastische Knotenlager modelliert, indem die Federsteifigkeit aus den Randbedingungen ermittelt wird (Bild 2). Als Materialien werden Beton C35/45 und Betonstahl B 500 S (A) für die Bemessung angesetzt.
DXF-Folien von Grundrissen können in FEM-Programmen nicht direkt verwendet werden, da in der Zeichnung die Außenkonturen der Elemente (Wände, Decken...) vorhanden sind. Das Statikprogramm benötigt aber die Systemachsen.
Um unterschiedliche Aufbauten, beispielsweise an Wänden und Decken, in RF-LAMINATE farblich voneinander abzuheben, ist es möglich, in RF-LAMINATE für jeden Aufbau benutzerdefinierte Farben und Texturen zu vergeben.
Manchmal benötigt eine Struktur eine Verstärkung, wenn eine neue Decke eingezogen wird, oder wenn ein vorhandener Stab aufgrund einer schwer vorherzusagenden Lastannahme neu bemessen werden muss. In vielen Fällen kann es vorkommen, dass ein Bauteil nicht einfach ausgetauscht werden kann und eine Verstärkung eingebaut wird, um die neuen Belastungsanforderungen zu erfüllen.
Beton allein zeichnet sich durch seine Druckfestigkeit aus. Der Anteil an Bewehrungsstahl trägt zur Verstärkung des Betons bei, dank seiner Widerstandsfähigkeit bei Druck und vor allem bei Zug. Diese Bewehrungen werden in der Regel in den Zugzonen der Träger oder Flächenelemente (Betonplattendecke, Wand, Schale) gesetzt, um die durch äußere Beanspruchung hervorgerufenen Zugkräfte aufzunehmen.
Spannbeton-Fertigdecken bestehen aus zusammengesetzten, einachsig gespannten Hohlplatten mit einer Breite von ca. 1,20 m. Diese Elemente werden im Fertigteilwerk mit sofortigem Verbund vorgespannt. Die Fertigung erfolgt in der Regel mit Gleitfertigern. Aufgrund des geringeren Eigengewichtes der Hohlplattendecke und der vorhandenen Vorspannung besitzen diese Spannbeton-Fertigdecken eine geringere Durchbiegung als nur schlaff bewehrte Decken aus Vollbeton.
Laut Heft 631 des DAfStb, Kapitel 2.4 ändert sich das Tragverhalten von Decken, wenn deren kontinuierliche Stützung durch Wände in Bereichen von Öffnungen unterbrochen wird. In Abhängigkeit der Länge des Öffnungsbereiches und der Plattendicke sind Maßnahmen bezüglich der Untersuchung der Decke im Bereich der Öffnung nötig.
Die Bemessung von Stahlbetonflächen für Decken, Platten und Wände ist im Zusatzmodul RF-BETON Flächen nach ACI 318-19 bzw. CSA A23.3:19 möglich. Ein gängiger Ansatz bei der Plattenbemessung ist die Verwendung von Bemessungsstreifen zur Ermittlung der durchschnittlichen Schnittgrößen in eine Richtung über die Breite des Streifens. Dieses Verfahren mit Bemessungsstreifen nimmt im Grunde ein beidseitiges Plattenelement und wendet darauf einen einfacheren einseitigen Ansatz an, um die erforderliche Bewehrung entlang der Streifenlänge zu ermitteln.
In RF-STANZ Pro kann der Durchstanznachweis an Wandecken und Wandenden geführt werden. Grundlage für die Bemessung ist hierbei die Durchstanzlast, welche aus den RFEM-Schnittgrößen in der angeschlossenen Fläche automatisch ermittelt wird. Da die Flächenschnittgrößen aus der RFEM-Berechnung dem Einfluss von Singularitätsstellen unterliegen können, kann dies auch einen negativen Einfluss auf die ermittelte Durchstanzlast am Wandeck oder -ende haben. In diesem Beitrag sollen mögliche Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, mit denen dieser ungünstige Einfluss minimiert werden kann.
Bei der nachträglichen Modellierung eines Balkens unter eine bestehende Decke stellt sich zunächst die Frage, welche Kräfte zwischen Unterzug und Decke übertragen werden sollen und ob eine Verbundwirkung das Ziel ist. In diesem Fall soll die Decke ohne jeglichen Verbund auf dem Unterzug aufliegen.
In RF-STANZ Pro können an punktförmigen Durchstanzstellen Stützenkopfverstärkungen angeordnet und somit die Querkrafttragfähigkeit einer Stahlbetondecke erhöht werden. In nachfolgendem Beitrag soll der Durchstanznachweis unter optionalem Ansatz einer Stützenkopfverstärkung aufgezeigt werden.
Gemäß Abschnitt 6.6.3.1.1 und Abschnitt 10.14.1.2 von ACI 318-14 bzw. CSA A23.3-14 berücksichtigt RFEM effektiv die Reduzierung der Steifigkeit von Betonstäben und -flächen 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.
Dieser Beitrag beschreibt, wie eine Flachdecke in RFEM als 2D-Modell erstellt und die Belastung nach Eurocode 1 aufgebracht wird. Die Lastfälle werden nach Eurocode 0 kombiniert und linear berechnet. Im Zusatzmodul RF-BETON Flächen erfolgt die Biegebemessung der Decke unter Berücksichtigung der Normvorgaben nach Eurocode 2. Die Bewehrung wird für Bereiche, die von der Matten-Grundbewehrung nicht abgedeckt sind, durch eine Stabstahlbewehrung ergänzt.
RFEM und RSTAB können als Vertreter der allgemeinen Stab- beziehungsweise FEM-Programme eine Vielzahl von Teilgebieten des Bauwesens abdecken. So ist auch die Bemessung von Seiltragwerken in beiden Software-Lösungen möglich. Im Folgenden sollen einige Modellierungs- und Bemessungshilfen vorgestellt werden.
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.
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.
Mit dem Zusatzmodul RF-STANZ Pro können Durchstanznachweise nach EN 1992-1-1 [1] geführt werden. Neben den Nachweisen an Einzelstützen können in RF-STANZ Pro auch Wandenden und Wandecken analysiert werden.An dieser Stelle ist auch auf einen früheren Fachbeitrag zu RF-STANZ Pro hinzuweisen, in welchem die Ermittlung der Durchstanzlast an Wandenden und Wandecken beschrieben wird.
Der Wärmeverlust durch außenliegende Bauteile ohne thermische Entkoppelung von den Innenbauteilen ist enorm. Aus diesem Grund werden außenliegende Bauteile durch den Einsatz von Spezialeinbauteilen thermisch von der Gebäudehülle getrennt. Beim Anschluss einer Balkonplatte an eine Stahlbetondecke kann zum Beispiel ein Schöck Isokorb® oder ein HIT Iso-Element von Halfen eingesetzt werden. Für die Bemessung der Einbauteile ist die jeweilige Zulassung zu berücksichtigen. Nachfolgend wird exemplarisch die Berücksichtigung eines Schöck Isokorbes® in der FEM-Berechnung gezeigt.
In RFEM und RSTAB können nun die Hilfslinien der Bemaßungen mit einer festen Länge definiert werden. Mit dieser neuen Option können Bemaßungen erstellt werden, ohne dass sich die Hilfslinien mit der Struktur überdecken. Somit ist eine übersichtlichere Bemaßung möglich. Diese Option kann in den "Anzeigeeigenschaften"-> "Allgemein" -> "Bemaßungen" aktiviert werden.
In diesem Beitrag werden anhand des Eurocodes zwei praktische Beispiele erläutert, bei denen die Reduktion von Kombinationen sinnvoll ist. Durch die große Anzahl der verschiedenen Nationalen Anhänge sowie unterschiedlichen Materialnormen (EC 2 bis EC 9) resultieren Anforderungen, die sich nicht mit den Grundlagen der Tragwerksplanung (EC 0) decken.
Im Zusatzmodul RF-STANZ Pro ist es möglich, den Durchstanznachweis an Decken- sowie Fundamentplatten nach EN 1992-1-1 zu führen. Bei einer Deckenplatte wird der kritische Rundschnitt gemäß 6.4.2 (1), EN 1992-1-1 [1] in einem Abstand von 2 d von der Lasteinleitungsfläche angenommen.
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.
An weit gespannten Decken ist der Schwingungsnachweis von Brettsperrholzdecken häufig maßgebend. Der Vorteil des leichteren Materials Holz gegenüber Beton kehrt sich hierbei zum Nachteil um, da für eine niedrige Eigenfrequenz eine hohe Masse von Vorteil ist.
Mit dem Zusatzmodul RF-STANZ Pro können auch Durchstanznachweis an Wandenden und Wandecken für Decken und Fundamentplatten (Bodenplatten) durchgeführt werden.
Bei der Berechnung von Stahlbetonbauteilen müssen häufig wandartige Träger nachgewiesen werden. Die Haupteinsätze dafür sind Fenster- und Türstürze, Über- und Unterzüge, Verbindung zwischen Deckensprüngen und Rahmensysteme. Werden diese als Flächen in RFEM abgebildet, bedarf es bei der Ergebnisauswertung der erforderlichen Bewehrung weitere Schritte.