Betonträger mit Öffnung

1 New project

Start a New project in IDEA StatiCa Detail.

In the first step, select the desired class and topology, you can then define the design code (choose EN) as well as the concrete grade and cover (use concrete C30/37 and cover 30 mm). You can change your choice of material (or add another one) later, nevertheless, the design code can be chosen only in this first step of the project.

2 Geometry

Start the definition of geometry by changing the cross-section of the Member M1.

Define the I shape with haunched flanges.

Change the width of the flanges and the height of the beam.

The opening is enlarged and shifted to the center of the beam.

• Read more about the geometry definition in Geometry types in Detail

3 Load effects

Let us now define the Load of the detail. You can see that two load cases were already automatically created. Change the content of the load cases a little bit.

For LC1 (permanent load), change the Internal forces so that you input the values of shear force and bending moment at the point of the opening. In Load Impulses, keep the value of line load to -10 kN/m in global Z-.

Similarly, change the values of Internal forces for LC2 (variable load). In Load impulses, change the value to -5 kN/m in global Z-direction.

Three nonlinear combinations were already defined: C1 stands for ULS checks. C2 is a quasi-permanent and C3 a characteristic load combination, both defined for SLS code checks. You can define new combinations if required, there are three types of combinations available for SLS code checks: characteristic, frequent and quasi-permanent. You can select which checks shall be performed for each combination and the partial coefficients for the combination rules can be adjusted as well. In our case we use the predefined combinations.

The calculations will be performed only for the checked items. Right now we leave all three combinations (C1, C2 and C3) selected.

• Learn more about internal forces in General description of Load impulses in Detail application
• Learn more about load impulses in Internal forces and equilibrium in Detail application

4 Reinforcement

Once the load has been defined, you can proceed to input the Reinforcement. You will use the items created by the template.

You can change the diameter of stirrups and adjust their distances (the first value corresponds to the distance of the first stirrup from the edge, the other stirrups will be distributed in distances given by the second value).

Reduce the diameter of bars of reinforcement RO1 around the opening and the number of layers of horizontal/vertical and diagonal bars. Change the distance between horizontal/vertical bars and also adjust the length of the diagonal bars and anchoring of horizontal/vertical bars.

The operation GB1 includes a group of bars at the bottom face of the beam. Change the diameter of bars.

• Master your reinforcing skills by reading Reinforcement definition in the Detail application

5 Calculation and Check

Proceed to calculate the project. Continue to Check Tab and press the Calculate button in the top ribbon.

At the top left of the screen, you can see the overview of all the code checks and the status of the checks (passed/failed).

In the table on the right, all the detailed results and the amount of permanent and variable load applied can be found. At the moment, the resulting strength check of the concrete in ULS is presented. In the  Results toolbar, the limit value for the diagram can be changed. Change the value so that only the concrete in compression over -2 MPa is marked red.

You can display all the code checks using the buttons in the Code-check results toolbar. In the Summary, the main results for ULS/SLS are presented. Click for instance on the line in ULS/Anchorage length to display the utilization of the bond between concrete and reinforcement (with the most critical spot marked in the figure).

We open the SLS results by selecting a SLS Combination, e.g. C2 or C3.

To open the detailed results of ULS, click Strength in Code-check results. As noted above the table, C1 combination was used to check ULS.

Again, you can display the results for Concrete and also for Reinforcement by selecting the corresponding tab above the table. You can select any bar of reinforcement to see its results of analysis and code check.

• More info about ULS results can be found in General description of ULS results in Detail application

The detailed results of SLS can be found under Stress limitation, Crack width and Deflection. For the Stress limitation state, the stress in concrete is checked for both C2 and C3 combinations, while the check of reinforcement is applied only for the combination C3.

Calculated Crack widths can be displayed by clicking the corresponding icon. The calculated values are compared to the limit value w_{st,lim} which can be edited in the top ribbon.

• More info about SLS results can be found in General description of SLS results in Detail application

6 Report

At last, go to the Report Tab. IDEA StatiCa offers a fully customizable report to print out or save in an editable format.

You have designed, optimized, and code-checked the part of the beam with an opening.

1 Neues Projekt

Starten Sie ein neues Projekt in IDEA StatiCa Detail.

Im ersten Schritt wählen Sie die gewünschte Klasse und Topologie aus, dann können Sie den Bemessungscode (wählen Sie EN) sowie die Betongüte und die Überdeckung (verwenden Sie Beton C30/37 und 30 mm Überdeckung) festlegen. Sie können Ihre Wahl des Materials später ändern (oder ein anderes hinzufügen), jedoch kann der Konstruktionscode nur in diesem ersten Schritt des Projekts gewählt werden.

2 Geometrie

Beginnen Sie die Definition der Geometrie, indem Sie den Querschnitt des Stabes M1 ändern.

Definieren Sie die I-Form mit gevouteten Flanschen.

Ändern Sie die Breite der Flansche und die Höhe des Trägers.

Die Öffnung wird vergrößert und in die Mitte des Trägers verschoben.

• Lesen Sie mehr über die Geometriedefinition in Geometrietypen im Detail

3 Lasteinwirkungen

Lassen Sie uns nun die Belastung des Details definieren. Sie sehen, dass bereits zwei Lastfälle automatisch erstellt wurden. Ändern Sie den Inhalt der Lastfälle ein wenig.

Ändern Sie bei LC1 (ständige Last) die Schnittgrößen so, dass Sie die Werte für Querkraft und Biegemoment an der Stelle der Öffnung eingeben. Behalten Sie bei den Lastimpulsen den Wert der Streckenlast auf -10 kN/m im globalen Z- bei.

Ändern Sie in gleicher Weise die Werte der Schnittgrößen für LC2 (variable Last). In Lastimpulse ändern Sie den Wert auf -5 kN/m in globaler Z-Richtung.

Es wurden bereits drei nichtlineare Kombinationen definiert: C1 steht für ULS-Nachweise. C2 ist eine quasi-ständige und C3 eine charakteristische Lastkombination, beide definiert für SLS-Code-Nachweise. Sie können bei Bedarf neue Kombinationen definieren. Für SLS-Code-Nachweise stehen drei Arten von Kombinationen zur Verfügung: charakteristisch, häufig und quasi-ständig. Sie können auswählen, welche Prüfungen für jede Kombination durchgeführt werden sollen, und die Teilkoeffizienten für die Kombinationsregeln können ebenfalls angepasst werden. In unserem Fall verwenden wir die vordefinierten Kombinationen.

Die Berechnungen werden nur für die angekreuzten Elemente durchgeführt. Im Moment lassen wir alle drei Kombinationen (C1, C2 und C3) ausgewählt.

• Erfahren Sie mehr über Schnittgrößen in Allgemeine Beschreibung von Lastimpulsen in der Detailanwendung
• Erfahren Sie mehr über Lastimpulse in Schnittgrößen und Gleichgewicht in der Detailanwendung

4 Bewehrung

Sobald die Belastung definiert ist, können Sie die Bewehrung eingeben. Sie werden die von der Vorlage erstellten Elemente verwenden.

Sie können den Durchmesser der Bügel ändern und ihre Abstände anpassen (der erste Wert entspricht dem Abstand des ersten Bügels vom Rand, die anderen Bügel werden in den durch den zweiten Wert vorgegebenen Abständen verteilt).

Verringern Sie den Durchmesser der Bewehrungsstäbe RO1 um die Öffnung und die Anzahl der Lagen der horizontalen/vertikalen und diagonalen Stäbe. Ändern Sie den Abstand zwischen den horizontalen/vertikalen Stäben und passen Sie auch die Länge der Diagonalstäbe und die Verankerung der horizontalen/vertikalen Stäbe an.

Die Operation GB1 umfasst eine Gruppe von Stäben an der Unterseite des Trägers. Ändern Sie den Durchmesser der Stäbe.

• Beherrschen Sie Ihre Bewehrungskenntnisse, indem Sie die Definition der Bewehrung in der Anwendung Detail lesen

5 Berechnung und Nachweis

Fahren Sie fort, das Projekt zu berechnen. Fahren Sie mit der Registerkarte Prüfen fort und drücken Sie die Schaltfläche Berechnen im oberen Menüband.

Oben links auf dem Bildschirm sehen Sie eine Übersicht über alle Codeprüfungen und den Status der Prüfungen (bestanden/nicht bestanden).

In der Tabelle auf der rechten Seite finden Sie alle detaillierten Ergebnisse und den Betrag der ständigen und veränderlichen Belastung. Im Moment wird der resultierende Festigkeitsnachweis des Betons im ULS dargestellt. In der Symbolleiste Ergebnisse kann der Grenzwert für das Diagramm geändert werden. Ändern Sie den Wert so, dass nur der Druckbeton über -2 MPa rot markiert wird.

Mit den Schaltflächen in der Symbolleiste Ergebnisse der Codeprüfung können Sie alle Codeprüfungen anzeigen lassen. In der Zusammenfassung werden die wichtigsten Ergebnisse für ULS/SLS dargestellt. Klicken Sie z.B. auf die Zeile in ULS/Verankerungslänge, um die Auslastung des Verbundes zwischen Beton und Bewehrung anzuzeigen (in der Abbildung ist die kritischste Stelle markiert).

Wir öffnen die SLS-Ergebnisse durch Auswahl einer SLS-Kombination, z.B. C2 oder C3.

Um die detaillierten Ergebnisse der ULS zu öffnen, klicken Sie auf Strength in Code-check results. Wie oben in der Tabelle angegeben, wurde die Kombination C1 für die ULS-Prüfung verwendet.

Auch hier können Sie die Ergebnisse für Beton und auch für Bewehrung anzeigen, indem Sie die entsprechende Registerkarte oberhalb der Tabelle auswählen. Sie können einen beliebigen Bewehrungsstab auswählen, um die Ergebnisse der Analyse und des Nachweises zu sehen.

• Weitere Informationen zu ULS-Ergebnissen finden Sie unter Allgemeine Beschreibung der ULS-Ergebnisse in der Anwendung Detail

Die detaillierten Ergebnisse von SLS sind unter Spannungsbegrenzung, Rissbreite und Durchbiegung zu finden. Für den Zustand Spannungsbegrenzung wird die Spannung im Beton sowohl für die Kombination C2 als auch für C3 nachgewiesen, während der Nachweis der Bewehrung nur für die Kombination C3 geführt wird.

Die berechneten Rissbreitenkönnen durch Anklicken des entsprechenden Symbols angezeigt werden. Die berechneten Werte werden mit dem Grenzwert w_{st,lim} verglichen, der im oberen Menüband editiert werden kann.

• Weitere Informationen über SLS-Ergebnisse finden Sie unter Allgemeine Beschreibung der SLS-Ergebnisse in der Detailanwendung

6 Bericht

Wechseln Sie schließlich zur Registerkarte Bericht . IDEA StatiCa bietet einen vollständig anpassbaren Bericht, den Sie ausdrucken oder in einem editierbaren Format speichern können.

Sie haben den Teil des Trägers mit einer Öffnung entworfen, optimiert und auf seine Funktionsfähigkeit hin überprüft.