Der Ermüdungsnachweis nach EN 1992-1-1 ist für tragende Bauteile zu führen, welche großen Spannungsschwingbreiten und/oder vielen Lastwechseln ausgesetzt sind. Die Nachweise für den Beton und für die Bewehrung werden separat geführt. Es stehen zwei alternative Nachweismethoden zur Verfügung.
Um einen Unterzug oder Plattenbalken in RFEM 6 und dem Add-On 'Betonbemessung' richtig zu bemessen, ist die Ermittlung der 'Flanschbreiten' bei den Rippenstäben entscheidend. Dieser Beitrag geht auf die Eingabemöglichkeiten bei einem Zweifeldträger und die Berechnung der Flanschabmessungen nach EN 1992-1-1 ein.
Der deutsche Anhang zur EN 1992-1-1 empfiehlt in der nationalen Ergänzung NCI zu Abschnitt 9.2.1.2 (2) die Zugbewehrung in der Gurtplatte von Plattenbalkenquerschnitten höchstens auf einer Breite entsprechend der halben rechnerischen effektiven Gurtbreite beff,i nach Gleichung (5.7a) anzuordnen.
Die parametrisierte Eingabe stellt dem Ingenieur ein effektivitätssteigerndes Werkzeug zur Verfügung. Es gestattet, die Struktur- und Belastungsdaten so einzugeben, dass sie von bestimmten Variablen abhängig sind. Diese Variablen (zum Beispiel Länge, Breite, Verkehrslast etc.) werden als Parameter bezeichnet.
Die Klassifizierung der Querschnitte nach EN 1993-1-1 anhand der Tabelle 5.2 stellt eine einfache Methode zum Nachweis des lokalen Beulens von Querschnittsteilen dar. Für Querschnitte der Querschnittsklasse 4 ist anschließend die Ermittlung von effektivem Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 notwendig, um den Einfluss des lokalen Beulens mit bei den Tragfähigkeitsnachweisen zu berücksichtigen.
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.
In Teil 1 wurde die Auswahl der Auslegungskritierien für die Dimensionierung der Bewehrung für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis in RF-BETON Stäbe und BETON erläutert. In diesem Beitrag wird auf die Funktion "Wirtschaftlichste Bewehrung für Rissbreitennachweis finden" näher eingegangen.
Bei der Definition der mitwirkenden Plattenbreite von Plattenbalken stehen in RFEM vordefinerte Breiten zur Verfügung, die mit 1/6 und 1/8 der Stablänge ermittelt werden. Die Hintergründe dieser beiden Faktoren werden näher erläutert.
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.
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.
Bei der Ermittlung der Mindestbewehrung für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nach 7.3.2 beeinflusst die angesetzte wirksame Zugfestigkeit fct,eff die ermittelte Bewehrungsmenge maßgeblich. Im Folgenden soll eine Übersicht zur Ermittlung der wirksamen Zugfestigkeit fct,eff und den Eingabemöglichkeiten in RF-BETON gegeben werden.
Bei Kontrollrechnungen und Vergleich der Schnittgrößen und der daraus resultierenden erforderlichen Bewehrung von Unterzügen tauchen teilweise große Unterschiede auf. Obwohl dieselben Lastannahmen und Stützweiten angesetzt werden, geben einige Programme beziehungsweise die Handrechnung stark abweichende Schnittgrößen gegenüber dem FEM-Modell aus. Die Unterschiede treten auch bereits beim zentrischen Stab auf und ohne Berücksichtigung der Schnittgrößenanteile aus den gegebenenfalls mitwirkenden Plattenbreiten.
In DUENQ kann die Berechnung von längs ausgesteiften Blechfeldern gemäß Abschnitt 4.5 der EN 1993-1-5 erfolgen. Bei längs ausgesteiften Blechfeldern sind in der Regel sowohl die wirksamen Flächen infolge lokalen Beulens der Einzelfelder im Blech und in den Steifen als auch die wirksamen Flächen aus dem Gesamtfeldbeulen des ausgesteiften Gesamtfeldes zu berücksichtigen.
Grundlage für den Beulnachweis nach der Methode der effektiven Breiten beziehungsweise der Methode der reduzierten Spannungen ist die Ermittlung der Verzweigungslast des Systems, nachfolgend LBA (lineare Beulanalyse) genannt. Der folgende Beitrag soll die Vorgehensweise zur analytischen Berechnung des Verzweigungslastfaktors erläutern sowie die Nutzung der FE-Methode.
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.
Aufbauend auf den Beitrag zur Bemessung der Schienenschweißnähte im Grenzzustand der Tragfähigkeit sollen sich die folgenden Erläuterungen auf die Nachweisführung der Ermüdungsnachweise der Schienenschweißnähte beziehen. Speziell die Auswirkungen der Berücksichtigung des exzentrischen Radlastangriffes von ¼ der Schienenkopfbreite soll näher betrachtet und erläutert werden.
Rissbildung in Stahlbetonbauteilen zu vermeiden, ist im Allgemeinen weder möglich noch nötig. Jedoch muss sie so begrenzt werden, dass die ordnungsgemäße Nutzung des Tragwerks, sein Erscheinungsbild und seine Dauerhaftigkeit nicht beeinträchtigt werden. Beschränkung der Rissbreite bedeutet somit nicht Verhinderung der Rissbildung, sondern Begrenzung der Rissbreite auf unschädliche Werte.
Der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite muss laut DIN EN 1993-6 nur für den Ermüdungsnachweis ab einer Schadensklasse S3 berücksichtigt werden. Durch eine zusätzliche Eingabeoption in den Detaileinstellungen kann jedoch diese Exzentrizität ebenfalls für den Schweißnahtnachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit berücksichtigt werden. Mit der Auswahl dieser Option wird der Nachweis unter exzentrischer Radlast unabhängig der Schadensklasse immer berücksichtigt.
Seit Version 5.06 steht dem Anwender in RF-BETON Stäbe die Möglichkeit zur Verfügung, die wirksame Betonzugfestigkeit fct,eff,wk zum Zeitpunkt der Rissbildung anzupassen. Zu Beginn der GZG-Nachweise wird geprüft, ob die einwirkenden Schnittgrößen den Beton aufreißen lassen. Hierfür wird die wirksame Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt der Rissbildung angesetzt. Der Anwender kann die Festigkeit via Faktor anpassen. In den Berechnungsdetails wird der angepasste Wert ausgegeben.
In KRANBAHN wird für den Ermüdungsnachweis der Schweißnähte sowie des Kranbahnträgers bei Verwendung des Nationalen Anhanges von Deutschland und ab einer Schadensklasse von S3 der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite verwendet.
Bühnen können mit der neuen Option "Eckstielstabachse" direkt an die Eckstiele angeschlossen werden. Eine Angabe der Bühnenbreite beziehungsweise Koppelstabdefinitionen sind somit nicht erforderlich.
Das Querschnittsprogramm DUENQ ermittelt die wirksamen Querschnittswerte dünnwandiger Profile gemäß Eurocode 3 und Eurocode 9. Alternativ sind im Programm plastische Untersuchungen für allgemeine Querschnitte nach der Simplex-Methode möglich. Bei diesem Verfahren werden die plastischen Querschnittsreserven für elastisch ermittelte Schnittgrößen iterativ bestimmt.Folgendes Beispiel beschreibt die wirksamen Querschnittswerte im Bereich einer Ausklinkung eines I-förmigen Walzprofils. Anschließend werden die Ergebnisse mit einer plastischen Analyse verglichen.
Vor der eigentlichen Querschnittsanalyse von Stahlprofilen sind diese nach EN 1993-1-1 5.5 bezüglich ihrer Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität zu klassifizieren. Dabei werden die einzelnen Querschnittsteile analysiert und in die Klassen 1 bis 4 eingeordnet. Die Klasse des Querschnitts bestimmt sich im Anschluss und im Allgemeinen aus der höchsten Klasse der Querschnittsteile. Können für die spätere Bemessung von Querschnitten der Klassen 1 und 2 noch plastische Beanspruchbarkeiten herangezogen werden, dürfen diese ab Klasse 3 nur noch elastisch bestimmt werden. Bei Klasse-4-Querschnitten tritt bereits vor dem Erreichen des elastischen Momentes ein lokales Beulen auf. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, dürfen effektive Breiten verwendet werden. Dieser Beitrag wird sich nun im Folgenden genauer mit der Berechnung der effektiven Querschnittswerte befassen.
Beulnachweise von ausgesteiften Platten stellen eine besondere Aufgabenstellung dar. DIN EN 1993-1-5 stellt für diese Herausforderung drei Berechnungsverfahren zur Verfügung:Methode der wirksamen Querschnitte, [1], Kap. 4-7Methode der reduzierten Spannungen, [1], Kap. 10Berechnungen mit der Finite-Element-Methode (FEM), [1], Anhang C
Ab Programmversion X.06 kann gesteuert werden, ob der Rissbreitennachweis immer oder nur bei Überschreitung der wirksamen Betonzugfestigkeit geführt werden soll.
Das Querschnittsprogramm DUENQ bietet komfortable Möglichkeiten, um Profilverstärkungen grafisch zu setzen. Bei der Modellierung von Flachstahl-Ergänzungen ist nur eine Regel zu beachten: Die Länge des Element muss größer sein als die Breite.
Die Streckenlasteingaben im Dialog "Stablast" akzeptieren neben einer manuellen Werteingabe auch eine adaptive Eingabe über die Funktion "Mehrschichtaufbau". Diese ist eine Bibliothek, in der Aufbauten aus mehreren Schichten zur Aufbringung von Lasten organisiert werden. Der Schichtaufbau kann frei über die Parameter Bezeichnung, Dicke, Wichte oder Flächenlast und Kommentar je Schicht beschrieben werden.