Combinaciones de carga
En [1], sección 3.2(2)P, un impacto se define como una situación de proyecto accidental. Por tanto, la ecuación 6.11b se aplica a las combinaciones de acciones. La elección entre el valor frecuente Ψ1,1 ⋅ Qk 1 o la variable cuasipermanente Ψ2,1 ⋅ Qk 1 depende de la situación de proyecto accidental determinante.
In [2] NDP zu A.1.3.2 wird zum Beispiel im Fall eines Fahrzeuganpralls festgelegt, dass die quasi-ständige Größe Ψ2,1 ⋅ Qk,1 angesetzt werden darf. Daraus folgt, dass für Orte in CEN-Mitgliedsstaaten mit einer Höhe niedriger als 1.000 m ü. NN die Schneelasten und Windlasten im Falle eines Fahrzeuganpralls nicht berücksichtigt werden müssen, da deren Kombinationsbeiwerte Ψ2,1 in der Regel mit 0,0 definiert sind.
Definition der außergewöhnliche Einwirkung
Ahora, tenemos que definir el tipo y el tamaño del impacto. Hier verweist der Teil 1-1 des Eurocode 1 [3] in Kapitel 1.1(6) auf den Teil 1-7 [4], in welchem außergewöhnliche Einwirkungen erläutert sind. Darin werden in Kapitel 4.2(1) zwei Verfahren empfohlen:
- Determinación de las cargas de impacto con un análisis dinámico
- Definición de las cargas de impacto como fuerza estática equivalente
Para más información sobre el cálculo del impacto dinámico, ver el apéndice C. Dort wird unterschieden, ob es sich beim Anprall um einen "harten Stoß" handelt, bei welchem die Energie hauptsächlich durch das Anprallobjekt dissipiert wird, oder um einen "weichen Stoß", bei welchem die Stoßenergie durch das Tragwerk absorbiert wird. Gemäß Anhang C.2.1(1) darf bei einem "harten Stoß" mit einer äquivalenten statischen Kraft gerechnet werden. En el caso de que un automóvil se estrelle contra una cochera, se asume un impacto fuerte y el contenido de este artículo se refiere a la determinación del esfuerzo estático equivalente.
In [4] Tabelle 4.1 wird für Pkws in Parkgaragen eine äquivalente statische Kraft Fdx in Fahrtrichtung von 50 kN vorgeschlagen. Transversal a la dirección de desplazamiento, esto da como resultado la fuerza Fdy de 25 kN. Angesichts der Größe der Last wird es vermutlich nur in den seltensten Fällen möglich sein, eine wirtschaftliche Dimensionierung der Stützenquerschnitte eines Carports zu realisieren. Des Weiteren gilt zu erwähnen, dass in Kapitel 4.1(1) Kollisionen mit Leichtbautragwerken ausgeschlossen sind, somit Tabelle 4.1 keine Gültigkeit hat und auf den Nationalen Anhang verwiesen wird. Die Montage eines Anprallschutzes, der den Stoß vor der Stütze abfängt, um eine wirtschaftliche Bemessung der Stützen zu realisieren, wird wohl keine Alternative sein. Der Nationale Anhang von Deutschland [5] beschreibt für Pkw ≤ 30 kN in Tabelle NA.2-4.1 für Einzel-, Doppel-Garagen und Carports eine statisch äquivalente Anprallkraft von 10 kN für beide Richtungen.
Sollte der Nationale Anhang eines Landes keine weiteren Informationen bereitstellen, so lohnt sich ein Blick in [3] Anhang B. En la ecuación B.1, se describe la carga horizontal equivalente para una protección contra caídas. Diese ergibt sich zu:
Gemäß Anhang B(3) in [3] werden die folgenden Annahmen gewählt:
- m = 1.500 kg
- δc + δb = 100 mm
- v = 1,39 m/s
Die zu B(3) abweichende Aufprallgeschwindigkeit v wird gemäß [4] Tabelle C.1 für Parkhäuser mit 5 km/h angenommen, was 1,39 m/s entspricht. Esto da como resultado una carga equivalente de:
Posición de la acción accidental
Gemäß [4] 4.3.1(3) darf die Anprallkraft von Pkws in einer Höhe von 50 cm über Straßenoberkante angesetzt werden. In [3] Anhang B wird für Pkw mit einer maximalen Fahrzeugmasse von 2.500 kg 37,5 cm angegeben. Puesto que la altura de los parachoques de un vehículo no está regulada para la mayoría de los países, el ingeniero debe decidir a qué altura se aplicará la carga equivalente. Der Deutsche Anhang [5] empfiehlt bei Pkws eine Höhe von 50 cm.
Fallo completo de los componentes estructurales como opción
Alternativ kann auch untersucht werden, wie sich ein kompletter Ausfall des betroffenen Bauteils auf die Gesamtstruktur auswirkt (Bild 02). Dependiendo de cómo se haya fijado el componente, dicho análisis puede ser útil.
Bemessung einer Carport-Stütze für den Lastfall "Anprall" in RFEM/RSTAB
Für den in Bild 01 gezeigten Carport soll auf die mittlere Stütze ein Anprall durch einen Pkw simuliert werden. En este ejemplo, se va a llevar a cabo el cálculo según el Anejo Nacional alemán.
Con este fin, primero se debe crear un nuevo caso de carga donde se define la carga estática equivalente. Wird die automatische Lastkombinatorik verwendet, so sollte diesem Lastfall die Einwirkungskategorie "Außergewöhnlich" zugeordnet werden.
Im Anschluss wird eine neue Kombinationsregel erstellt mit der außergewöhnlichen Bemessungssituation gemäß [2] Gleichung 6.11e.
Für dieses Beispiel wird ein Abstand der Ersatzlast vom Stabanfang von 37,5 cm gewählt, da das Verbindungsmittel, in diesem Fall die Höhe des Stützenfußes, nicht in der statischen Berechnung berücksichtigt wird.
La estructura de madera está calculada con el módulo adicional RF-/TIMBER Pro. Los archivos de modelo correspondientes para RFEM y RSTAB están disponibles en "Descargas" al final de este artículo. Im HOLZ Pro-Fall 2 erfolgt die außergewöhnliche Bemessung, indem die entsprechende Lastkombination ausgewählt wird. Ya que no es necesario combinar la carga de nieve y la carga de viento con el impacto en este caso, solo se deben considerar el peso propio y el impacto en sí mismo. Wird die Lastkombinatorik manuell erstellt, so ist darauf zu achten, dass den entsprechenden Lastkombinationen die "Außergewöhnliche Bemessungssituation" zugewiesen ist (Bild 06) sowie die korrekte Klasse der Lasteinwirkungsdauer von "sehr kurz" (Bild 07).
Durch diese Zuordnung wird, wie in [6] gefordert, die außergewöhnliche Bemessungssituation im Grenzzustand der Tragfähigkeit mit einem Teilsicherheitsbeiwert von 1,0 berücksichtigt. Además, en este caso, la resistencia se multiplica por un kmod de 1,1 (clase de servicio 2) debido a la duración de la carga instantánea. En este ejemplo, la columna tiene un intervalo de 0,47 ≤ 1,00 y, por lo tanto, se calcula el impacto del vehículo de pasajeros. El cálculo funciona incluso con un valor kmod de 0,9 (clase de servicio 3).
Wie schon erläutert, lohnt es sich, den Komplettausfall der Stütze zu betrachten (Bild 02). Para ello, no es necesario considerar el fallo o la eliminación de la barra en un archivo separado. Se puede desactivar la columna fácilmente para combinaciones de cargas específicas. Para el fallo completo de la columna, se creará una nueva combinación de carga donde solo se incluye el peso propio y se desactiva la columna en los parámetros de cálculo.
Como la estructura se admite inmediatamente después de que falle la columna, se puede aplicar una duración de carga "instantánea" para esta combinación de carga. Die Bemessung der Pfette unter Eigengewicht für die außergewöhnliche Bemessungssituation beläuft sich auf 0,48 ≤ 1,00 (HOLZ Pro-Fall 3).
Cálculo de uniones y cimentaciones
Des Weiteren sind für den Fall des Anpralls die Verbindungsmittel zu überprüfen. Es muss also nachgewiesen werden, ob der Stützenfuß sowie die Verbindung der Stütze zur darüber liegenden Pfette ausreichend dimensioniert sind. Ob die Anpralllast in das Fundament übertragen werden muss oder nicht, hängt von der Art des Bauwerks ab. In [5] NDP zu 4.1(1), Anmerkung 3 ist für Hochbauten in der Regel eine Weiterleitung der Kräfte nicht maßgebend. Esta afirmación es cierta para la cochera mencionada en el ejemplo.