- Verformungsberechnungen von ungerissenen/gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II) unter Ansatz der Näherungsverfahren aus den Bemessungsnormen (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3 EN 1992-1-1)
- Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
- Optionale Berücksichtigung des Kriechens und Schwindens
- In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Verformung oder Durchhang einer Stahlbetonflachdecke
- Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit, diese grafisch in der Struktur darzustellen
- Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll
RF-BETON Deflect | Leistungsmerkmale
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Kriechen und Schwinden des Betons sind Verformungseigenschaften des Betons, welche bei der Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit in der Regel zu berücksichtigen sind.
Für die Berechnung der Verformung im gerissenen Zustand stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. In RFEM sind ein analytisches Verfahren nach DIN EN 1992-1-1 7.4.3 und ein physikalisch-nichtlineares Verfahren implementiert. Beide Verfahren haben unterschiedliche Charakteristika und können je nach Anwendungsfall besser oder schlechter geeignet sein. Dieser Beitrag soll einen Überblick über die beiden Berechnungsverfahren geben.
Zu den Nachweisen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit gehört auch die Einhaltung der zulässigen Verformung. Die Berechnung der Verformung von Stahlbetonbauteilen hängt davon ab, ob der betrachtete Querschnitt unter der angesetzten Belastung aufreißt oder nicht. Der maßgebende Steuerparameter in RF-BETON Deflect ist dabei der Verteilungsbeiwert ζ.
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.
Für die Verformungsberechnung nach den, in den Normen festgelegten, Näherungsverfahren (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3, EN 1992-1-1) werden sogenannte effektive Steifigkeiten in den Finiten Elementen entsprechend dem vorhandenen Grenzzustand gerissen / ungerissen berechnet. Mit diesen effektiven Steifigkeiten wird anschließend die Verformung der Fläche mittels einer nochmaligen FEM-Berechnung bestimmt.
Für die Berechnung der eff. Steifigkeiten der finiten Elemente wird der bewehrte Betonquerschnitt betrachtet. Anhand der ermittelten Schnittgrößen für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit aus RFEM wird der Stahlbetonquerschnitt in 'gerissen' oder 'ungerissen' eingestuft. Wird die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen berücksichtigt, so erfolgt dies mittels eines Verteilungsbeiwertes (z. B. z nach Gleichung 7.19, EN 1992-1-1). Das Materialverhalten für den Beton wird dabei im Druck- und Zugbereich - bis zum Erreichen der Betonzugfestigkeit - als linear-elastisch angesetzt. Dies ist für den Zustand der Gebrauchstauglichkeit ausreichend genau.
Die Berücksichtigung von Kriechen und Schwinden erfolgt bei der Ermittlung der effektiven Steifigkeiten auf „Querschnittsebene“. Der Einfluss von Schwinden und Kriechen bei statisch unbestimmten Systemen wird bei diesem Näherungsverfahren nicht berücksichtigt (z. B. Zugkräfte aus Schwinddehnung bei allseitig eingespannten Systemen werden nicht ermittelt und müssen gesondert berücksichtigt werden). Zusammenfassend erfolgt die Verformungsberechnung mit RF-BETON Deflect in zwei Schritten:
- Berechnung der effektiven Steifigkeiten des Stahlbetonquerschnittes unter linear-elastischen Annahmen
- Berechnung der Verformung unter Verwendung der effektiven Steifigkeiten mit FEM
Nach der Bemessung werden die Ergebnisse der Verformungsberechnung in übersichtlichen Ausgabetabellen aufgelistet. Sämtliche Zwischenwerte werden nachvollziehbar ausgegeben. Die grafische Darstellung der Ausnutzung und der Verformung in RFEM gestatten einen schnellen Überblick über gefährdete Bereiche.
Mit der flächen- oder punktweisen Ausgabe der Nachweise mit allen Zwischenergebnissen ist die Berechnung bis ins kleinste Detail nachvollziehbar. Über die vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll ist eine prüffähige statische Bemessung sichergestellt.
Die Verformungsberechnung mit RF-BETON Deflect ist in den Einstellungen zu dem analytischen Gebrauchstauglichkeitsnachweis im Modul RF-BETON Flächen aktivierbar. Die Berücksichtigung von Langzeiteinflüssen (Kriechen und Schwinden) und der Zugversteifung zwischen den Rissen ist ebenfalls in dem o. g. Dialog steuerbar. Die Kriechzahl und Schwinddehnung berechnen sich anhand der definierten Eingabeparameter oder sind individuell definierbar.
Der einzuhaltende Grenzwert für die Verformung kann für jede Fläche individuell oder für eine Flächengruppierung eingestellt werden. Als zulässiger Grenzwert wird die max. Verformung definiert. Dabei ist zusätzlich vorzugeben, ob für den Nachweis das unverformte oder das verformte System herangezogen werden soll.
- Verformungsberechnungen von ungerissenen/gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II) unter Ansatz der Näherungsverfahren aus den Bemessungsnormen (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3 EN 1992-1-1)
- Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
- Optionale Berücksichtigung des Kriechens und Schwindens
- In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Verformung oder Durchhang einer Stahlbetonflachdecke
- Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit, diese grafisch in der Struktur darzustellen
- Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll
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