Сочетания нагрузок
В [1], разделе 3.2 (2) P, ударное воздействие описывается как особая расчетная ситуация. Следовательно, уравнение 6.11b применяется к сочетанию воздействий. Выбор между частой величиной Ψ1,1 ⋅ Qk 1 или квазипостоянной переменной величиной Ψ2,1 ⋅ Qk 1 зависит от определяющей особой расчетной ситуации.
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
Теперь требуется определить тип и размер ударного воздействия. 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:
- Определение ударных нагрузок с помощью динамического расчета
- Определение ударных нагрузок в качестве эквивалентной статической силы
Информацию о расчете динамических воздействий затем см. в Приложении 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. И поскольку случай столкновения автомобиля с навесом предполагается как жесткое ударное воздействие, относится содержание данной статьи к определению эквивалентной статической силы.
In [4] Tabelle 4.1 wird für Pkws in Parkgaragen eine äquivalente statische Kraft Fdx in Fahrtrichtung von 50 kN vorgeschlagen. Поперечно к направлению движения затем возникает сила Fdy, составляющая 25 кН. 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. где в уравнении B.1 описана горизонтальная эквивалентная нагрузка для защиты от падения. В результате:
Gemäß Anhang B(3) in [3] werden die folgenden Annahmen gewählt:
- m = 1500 кг
- δc + δb = 100 мм
- v = 1,39 м/с
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. В результате так у нас получается эквивалентная нагрузка:
Позиция особого воздействия
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. Но поскольку высота бамперов легкового автомобиля в большинстве стран не стандартизирована, решение, на какой высоте будет применяться эквивалентная нагрузка, идет за инженером. Der Deutsche Anhang [5] empfiehlt bei Pkws eine Höhe von 50 cm.
Вариант полного сбоя работы несущих элементов конструкции
Alternativ kann auch untersucht werden, wie sich ein kompletter Ausfall des betroffenen Bauteils auf die Gesamtstruktur auswirkt (Bild 02). Однако практичность данного расчета зависит от способа фиксации элемента.
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. Сам расчет затем будет выполняться в соответствии с немецким приложением.
Для этой цели так сначала потребуется создать новое загружение с определением статической эквивалентной нагрузки. 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.
Деревянная конструкция рассчитывается отдельно в дополнительном модуле RF- /TIMBER Pro. Соответствующие файлы модели для программ RFEM и RSTAB потом можно скачать в разделе «Загрузки» в конце данной статьи. Im HOLZ Pro-Fall 2 erfolgt die außergewöhnliche Bemessung, indem die entsprechende Lastkombination ausgewählt wird. И поскольку в данном случае нет необходимости сочетать снеговую и ветровую нагрузку с ударной, можно в расчете учитывать лишь собственный вес и силу самого удара. 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. Кроме того, в данном случае, будет прочность, вследствие мгновенной длительности нагрузки, умножена на kmod 1,1 (класс сооружения 2). И так как в текущем примере результат соотношения колонны составил 0,47 ≤ 1,00, считается расчет ударной нагрузки от легкового автомобиля выполненным. Расчет работает даже когда значение kmod равно 0,9 (класс сооружения 3).
Wie schon erläutert, lohnt es sich, den Komplettausfall der Stütze zu betrachten (Bild 02). Причем нет необходимости в учете сбоя или удалению стержня в отдельном файле. Достаточно лишь деактивировать для определенных сочетаний нагрузок соответствующую колонну. Для расчета полного сбоя работы колонны потом будет создано новое сочетание нагрузок, которое будет включать в себя только собственный вес, а сама колонна будет в параметрах расчета деактивирована.
Поскольку конструкция сразу после разрушения колонны несомненно поддерживается, можно для данного сочетания нагрузки применить и «мгновенную» длительность нагрузки. Die Bemessung der Pfette unter Eigengewicht für die außergewöhnliche Bemessungssituation beläuft sich auf 0,48 ≤ 1,00 (HOLZ Pro-Fall 3).
Расчет узловых соединений и фундаментов
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. Данное утверждение как раз применимо для навеса, упомянутого в нашем примере.