Bemessung und Nachweis schlanker Stützen

Was sagt die Norm über eine schlanke Stütze, die in beide Richtungen Druck und Biegung ausgesetzt ist? Wie sollten Ingenieure eine solche Stützesicher konstruieren und nachweisen? Sie können vereinfachte Methoden verwenden, die aufgrund größerer Auswirkungen aus Theorie zweiter Ordnung zu einer konservativen Bemessung führen können. Oder Sie können einen genaueren Ansatz wählen, eine allgemeine Methode, die auf nichtlinearer Analyse basiert. Die Workflows für die allgemeine Methode werden jedoch nicht in der Norm beschrieben. Die Norm erwartet, dass die Ingenieure damit fertig werden.

Sie können schlanke Stützen jetzt mit einer fortschrittlicheren Methode analysieren, indem Sie sowohl die geometrische als auch die nichtlineare Materialanalyse in IDEA StatiCa verwenden. Eine neue Art von Analyse ermöglicht die Bemessung und den Normnachweis von Bauteilen, die Normalkräften und Biegemomenten ausgesetzt sind, für die Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit. Die Nachweise erfolgen beim Vergleich der Spannungen und Dehnungen mit den Grenzwerten der Norm EN 1992-1-1.

Folgen Sie einem einfachen Arbeitsablauf in vier Schritten, um die Bemessung und den Nachweis schlanker Stützen verständlicher und ansprechender zu gestalten:

• Erstellen der Geometrie der Struktur, einschließlich Randbedingungen und Bewehrung
• Untersuchen des Themas und verbundener Bauteile auf die Lastwirkungen
• Nichtlineare Analyse und die Bewertung
• Bericht mit allen wichtigen Zahlen, Ergebnissen und Nachweisen

Analysearten

Die Geometrie der Struktur setzt sich aus den Bauteilen, Randbedingungen und Ergebnissen zusammen. Sie können in der Anwendung Member erstellt oder aus Software von Drittanbietern (wie Robot Structural Analysis, SAP200, RFEM usw.) importiert werden. Danach fügen Sie dem Bauteil eine Bewehrung hinzu und beginnen mit der Analyse mit den Ergebnissen der Strukturanalyse. Verwenden Sie für schlanke Stützen, bei denen die lineare Analyse nicht ausreicht, die nichtlineare Analyse, die unter dem Button GMNA verfügbar ist.

Die GMNA selbst besteht aus drei Analysearten:

• Materiell nichtlineare Analyse (MNA)
• Lineare Beulanalyse (LBA)
• Geometrisch und materiell nichtlineare Analyse mit Imperfektionen (GMNIA)

Wozu dienen all diese Analysen? Was soll ein Ingenieur damit anfangen?

Materiell nichtlineare Analyse (MNA)

Sie können fortfahren, wie es die Buttons im Programm vorschlagen. Zuerst wird eine nichtlineare Materialanalyse (MNA) durchgeführt. Ein analysiertes Bauteil wird automatisch in mehrere Abschnitte unterteilt, in denen die Spannungen und Dehnungen für jede Betonfaser und jeden Bewehrungsstab bewertet werden. Anschließend werden die ausgegebenen Werte mit den durch die Norm definierten Grenzwerten überprüft.

Lineare Beulanalyse (LBA)

Wenn es nicht ausreicht, nur die Nichtlinearität des Materials zu berücksichtigen, sondern auch die geometrische zu berücksichtigen ist, ist es in diesem Fall an der Zeit, die lineare Beulanalyse (LBA) zu verwenden, deren Ergebnisse Eigenformen und kritische Lasten des analysierten Bauteils sind. Diese Analyse hilft einem Ingenieur, den theoretischen Stabilitätsverlust einer Struktur zu bestimmen, die wirkenden Lasten ausgesetzt ist. Es wäre nicht sicher, nur die theoretische Knickform der Struktur zu berücksichtigen, da anfängliche Imperfektionen vorhanden sind. Aus diesem Grund ermöglicht die Ergebnistabelle die Definition der Imperfektionsamplitude für jede Eigenform. Die Imperfektion muss vom Ingenieur auf der Grundlage der Erfahrung oder der Normempfehlung definiert werden.

Geometrisch und materiell nichtlineare Analyse mit Imperfektionen (GMNIA)

Sobald die Imperfektion definiert ist, wird sie automatisch proportional auf das Bauteil angewendet, dann können Sie den letzten Analysetyp durchführen – geometrische und materielle nichtlineare Analyse mit Imperfektionen (GMNIA). In ähnlicher Weise wird das Bauteil bei der ersten Analyse (MNA) in Abschnitte unterteilt, in denen die Spannungen und Dehnungen für jede Betonfaser und jeden Bewehrungsstab unter Berücksichtigung der Material- und geometrischen Nichtlinearität aufgrund einer Knickform mit Imperfektionen bewertet werden.

Tipps zur Benutzeroberfläche für den Member Anwendung

Alle Analyseausgaben sind im Tab Nachweis verfügbar, wo die Multifunktionsleiste neu organisiert und um mehrere neue Schaltflächen erweitert wurde. Die grafische Ergebnisinterpretation wird in der 3D-Hauptdarstellung angezeigt. Gleichzeitig werden die berechneten Werte und Nachweise in den Ergebnistabellen zusammen mit den entsprechenden Detail- oder Schnittergebnissen in der 2D-Darstellung aufgelistet.

Nutzer können Gesamt- oder detaillierte (Abschnitts-)Ergebnisse anzeigen. Der allgemeine Normnachweis zeigt eine Zusammenfassung aller im Projekt verfügbaren Ergebnisse. Der Nutzer sieht sofort, ob die Struktur die jeweiligen Normnachweise erfüllt oder nicht.

Wählt der Nutzer den jeweiligen Abschnitt in der 3D-Darstellung aus, werden die entsprechenden Ergebnisse in der Ergebnistabelle hervorgehoben und die Detailansicht des ausgewählten Abschnitts in der 2D-Darstellung angezeigt. Berechnete Spannungen, Dehnungen und Nachweise sind für jeden Abschnitt für Beton- und Bewehrungsteile in entsprechenden Tabellen verfügbar.

Die Bemessung und der Nachweis schlanker Stützen in Member für Beton ist in den Versionen Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert und Prestressing Enhanced von IDEA StatiCa verfügbar.