Sichere und genaue Verankerungsbemessung

Die Bemessung von Stahl-Beton-Verbindungen ist bei vielen Bauprojekten eine zentrale, sicherheitskritische Aufgabe. Basierend auf Hiltis Recherchen, die in der Zeitschrift New Civil Engineer veröffentlicht wurden und die die Erfahrung von mehr als 100 praktizierenden Bauingenieuren untersuchten, geben 79% an, bis zu 4 Stunden damit zu verbringen, eine typische Stahl-Beton-Verbindung zu entwerfen und einen Bericht zu erstellen.

Laut Engineering-Erfahrung wird die Bemessungszeit für eine einzelne Verbindung mit der richtigen Auswahl von Softwaretools um durchschnittlich 50% verkürzt. Basierend auf unseren eigenen Recherchen mit mehr als 600 Statikern, die Daten in unseren Effektivitätsrechner eingegeben haben, kann die Zeitersparnis bei sehr komplexen Verbindungen sogar 80% betragen.

Alles nach der Norm, aber welche?

Als die Eurocodes zum ersten Mal entwickelt wurden, war die Bemessung der Verankerung nicht gut genug festgelegt, um eine Aufnahme in die EN-Bemessungsnormen zu rechtfertigen. Meistens wurden sie durch die ETAG 001 abgedeckt, die von der EOTA (Europäische Organisation für Technische Bewertung) entwickelt wurde, einschließlich 2 wichtiger Anhänge - C und E.

Zum Nutzen des Konstrukteurs sind alle diese Bemessungsrichtlinien jetzt unter dem neuen Konstruktionsdokument EN 1992-4 zusammengefasst, das jetzt in Ländern unter dem Dach der EN eine durchsetzbare Bemessungsnorm ist und fast vollständig angenommen wurde. Der Kern von EN 1992-4 übernimmt jedoch viele der Bemessungsrichtlinien der ETAG 001: Anhang C, TR 029 und TR 045, und daher sind die Unterschiede begrenzt.

Aber die EN ist nicht die einzige Richtlinie , der von IDEA StatiCa abgedeckt wird. Siehe die Tabelle unten mit allen Normen, die in IDEA StatiCa für die Verankerung enthalten sind.

Unterstützte Normen für die Verankerung in IDEA StatiCa

Die anderen von IDEA Statica unterstützten Normen (China, Hongkong, Russland, Indien) haben keine direkte Vorschrift für die Verankerungsbemessung. Der Nachweis von Beton unter Lagerpressung wird für alle Normen abgedeckt.

Wie IDEA StatiCa AISC/ACI, Euronorm und andere erfüllt

Die CBFEM Methode nutzt die beiden leistungsstärksten Softwares für die Verankerungsbemessung, IDEA Statica und PROFIS Engineering Suite von Hilti. Die CBFEM ist praktisch, um den Betonblock als 2D-Kontaktelemente zu vereinfachen. Hier sind einige Grundsätze, wie IDEA StatiCa mit Stahl-Beton-Modellen umgeht:

• Die Verbindung zwischen Beton und Fußplatte hält nur Druck stand.
• Druckbelastung wird über das Winkler-Pasternak-Untergrundmodell übertragen, das Verformungen des Betonblocks darstellt.
• Die Zugkraft zwischen Fußplatte und Betonblock wird von den Ankerschrauben aufgenommen.
• Die Schubkraft wird durch Reibung zwischen einer Fußplatte und einem Betonblock, durch Scherlasche oder durch Abscheren der Ankerschrauben übertragen.
• Die Schubtragfähigkeit von Ankern wird analytisch bewertet.
• Reibung wird als vollständige Einpunkt-Beschränkung in der Ebene der Fußplatte – Betonkontakt – modelliert.
• Der Scherlasche wird durch Schalenelemente modelliert und in der Mitte der Verankerungstiefe im Betonblock ohne Mörtel eingespannt, was der Annahme einer gleichmäßigen Tragspannung der Scherlasche auf Beton entspricht.

Wenn Sie mehr über die wichtigsten Prinzipien und Verfahren von CBFEM erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen dringend, unseren allgemeinen theoretischen Hintergrund durchzugehen.

In unserem theoretischen Hintergrund finden Sie auch, wie IDEA StatiCa die Stahl-Beton-Verbindungen aus Sicht der normspezifischen Anforderungen behandelt.

AISC

• Nachweis von Ankern
• Nachweis des Betonblocks

Eurocode

• Nachweis von Ankern
• Nachweis des Betonblocks

Weitere nationale Richtlinien finden Sie in unserem Support Zentrum.

3 Möglichkeiten, eine Stahl-Beton-Verbindung zu modellieren

OK, genug Theorie, lassen Sie uns spielen! Bei den Bemessungsmöglichkeiten spielt es keine Rolle, welche Art von Verankerungsverbindung Sie modellieren und berechnen müssen. Die Flexibilität von IDEA StatiCa ermöglicht es Ihnen, Stützenfüße, Balustraden, Geländer oder Stabverankerungen ohne Grenzen in der Topologie zu modellieren. 

Sie können Ihre Verbindung auf drei verschiedene Arten modellieren. Der erste Ansatz besteht darin, die Verbindung mit unserem Verbindungsassistenten zu modellieren. Dabei stehen Ihnen vier verschiedene Topologien mit der Bemessungsmöglichkeit einer Moment- oder Schubverbindung zur Verfügung.

Sie müssen keine Einschränkungen bei der Bemessung im Assistenten befürchten. Die Möglichkeit, aus einer Vielzahl von Materialien und Fertigungsoperationen zu wählen, ermöglicht es Ihnen, Ihrer Fantasie und Konstruktionskunst freien Lauf zu lassen.

In einigen Fällen müssen Sie Ihre Verbindung von Grund auf neu konstruieren. Auch in diesem Fall müssen Sie keine Angst vor komplizierten Abläufen haben. Die meisten Ihrer Verankerungsdetails könnten Sie in wenigen Minuten konstruieren. 

Sehen Sie, wie Sie in weniger als 3 Minuten eine Stahl-Beton-Verbindung konstruieren.

Zu guter Letzt können Sie Ihr Verankerungsmodell über unsere BIM-Links aus Ihrer CAD-Software importieren. Bei Autodesk-Produkten – Advance Steel und Revit – werden die Betonblöcke in das Modell importiert. Für Tekla Structures müssen Sie eine Problemumgehung verwenden, um diese Einschränkung zu umgehen.

Sie können auch den BIM-Link aus der FEA-Software verwenden, in diesem Fall müssen Sie nur darauf vorbereitet sein, den Betonblock direkt in IDEA StatiCa zu modellieren.

Normnachweis von Stahl-Beton-Verbindungen

IDEA StatiCa deckt alle erforderlichen Nachweise für Fußplatten ab, die meisten Nachweise für Beton und Anker. IDEA StatiCa deckt nicht alle Nachweise von nachträglich montierten Ankern ab. Der Grund sind fehlende Informationen, z.B. Scherfestigkeit des Klebemittels von Verbunddübeln oder Spaltkraft von drehmomentkontrollierten Verbindungselementen. Dazu müssen Sie spezielle Software verwenden. Hier ist der Vorschlag ziemlich einfach - der einzige, der CBFEM verwendet, ist PROFIS von Hilti. Lesen Sie mehr über die CBFEM-Methode, die für die PROFIS Engineering Suite verwendet wird.

Anker mit Unterlegscheibe (eingegossen): 

• Stahl auf Zug
• Stahl auf Scherung (mit oder ohne Hebelarm)
• Betonausbruch (Kegel) auf Zug
• Herausziehen
• Betonausbruch auf Scherung
• Betonausbruch
• Betonkantenversagen
• NICHT MÖGLICH - Betonspaltung - siehe Info des Herstellers

Gerade Anker (nachträglich montiert):

• Stahl auf Zug
• Stahl auf Scherung (mit oder ohne Hebelarm)
• Betonausbruch (Kegel) auf Zug
• Betonausbruch auf Scherung
• Betonkantenversagen
• NICHT MÖGLICH - Auszug – siehe Info des Herstellers
• NICHT MÖGLICH - Kombination von Auszug und Betonversagen - siehe Info des Herstellers
• NICHT MÖGLICH - Betonspaltung – siehe Info des Herstellers

In der Vergangenheit haben wir uns sehr oft mit der Anforderung von Nachweisen für teilweise gelagerte Fußplatten konfrontiert, die IDEA StatiCa nicht bewältigen konnte. Seit Version 20 ist dieser fehlende Nachweis verfügbar.

Seien Sie sicher, sparen Sie Zeit, optimieren Sie!

Die Bemessung von Stahl-Beton-Verbindungen kann eine sehr zeitaufwändige und anspruchsvolle Arbeit sein, aber die richtigen Werkzeuge können den Arbeitsaufwand schnell verringern. Aus diesem Grund ist die Berechnung von Stahlverankerungen an einem Betonblock eine der am häufigsten verwendeten und erforderlichen Funktionen in IDEA StatiCa. Wenn Sie prüfen möchten, wie IDEA StatiCa Ihnen helfen kann, Verankerungen schneller und effizienter zu konstruieren, können Sie es 14 Tage lang kostenlos testen. 

Verankerungen ist auch eines der am häufigsten behandelten Themen in unseren Webinaren. Die Aufzeichnungen sind in unserem Support Zentrum verfügbar.