STRATOS-Stütze 3.15 - Programmbedienungstratos.frilo.eu/DocDownloads/DcColumnMan3.15-01.pdf ·...

www.trejbal.com

STRATOS-Stütze Programmbedienung

für die Version 3.15 Rev. 01

© Copyright 1999-2011 STRATOS Software, DI Josef TREJBAL

www.trejbal.com [email protected]

http://www.trejbal.com/mailto:[email protected]

www.trejbal.com STRATOS-Stütze Handbuch

© Josef Trejbal Seite I Rev. 3.15-01

Inhaltsverzeichnis

1. PROGRAMMINSTALLATION............................................................................................................................ 1

1.1. Voraussetzungen .......................................................................................................................................... 1

1.2. Erwerben einer Nutzungslizenz ................................................................................................................... 1

2. EINFÜHRUNG.................................................................................................................................................... 2

2.1. Wichtig zu wissen ......................................................................................................................................... 2 2.1.1. Bruch- und Knicksicherheit .......................................................................................................................... 2 2.1.2. Das letzte Wort soll immer der Nachweis haben ......................................................................................... 3

2.2. Was ist neu in dieser Version ...................................................................................................................... 3

2.3. Beispiele ........................................................................................................................................................ 3

3. BEISPIEL 1 – EINFACHE EINZELSTÜTZE....................................................................................................... 4

3.1. Innenstütze E6 (EG) ...................................................................................................................................... 4 3.1.1. Auswahl der Bemessungsnorm ................................................................................................................... 4 3.1.2. Generieren von allen Eingaben ................................................................................................................... 4 3.1.3. Bemessung.................................................................................................................................................. 5

3.2. Innenstütze D2 (EG) ...................................................................................................................................... 6

4. BEISPIEL 2 – MEHRGESCHOSSIGER SKELETTBAU.................................................................................... 8 U

4.1. Tragwerk ........................................................................................................................................................ 8

4.2. Belastung....................................................................................................................................................... 9 4.2.1. Vertikallasten ............................................................................................................................................... 9 4.2.2. Windlasten................................................................................................................................................. 10 4.2.3. Erdbebenlasten.......................................................................................................................................... 10 4.2.4. Imperfektionen........................................................................................................................................... 10

4.3. Innenstütze E6............................................................................................................................................. 11 4.3.1. Auswahl der Bemessungsnorm ................................................................................................................. 11 4.3.2. Tragwerkseingaben ................................................................................................................................... 11 4.3.3. Lasteingaben ............................................................................................................................................. 16 4.3.4. Bemessung................................................................................................................................................ 21 4.3.5. Bewehren .................................................................................................................................................. 21 4.3.6. Nachweis ................................................................................................................................................... 22 4.3.7. Gestaltung und Drucken der Statikdokumentation..................................................................................... 24

4.4. Aussteifungswand CD4 .............................................................................................................................. 25 4.4.1. Tragwerkseingaben ................................................................................................................................... 25 4.4.2. Lasteingaben ............................................................................................................................................. 28 4.4.3. Bemessung................................................................................................................................................ 30 4.4.4. Bewehren .................................................................................................................................................. 30 4.4.5. Nachweis ................................................................................................................................................... 30

5. BEISPIEL 3 – INDUSTRIEHALLE ................................................................................................................... 33

5.1. Tragwerk ...................................................................................................................................................... 33

5.2. Belastung..................................................................................................................................................... 33

5.3. Randstützen................................................................................................................................................. 34 5.3.1. Tragwerkseingaben ................................................................................................................................... 35 5.3.2. Lasteingaben ............................................................................................................................................. 37 5.3.3. Bemessung................................................................................................................................................ 40


© Josef Trejbal Seite II Rev. 3.15-01

5.3.4. Bewehren .................................................................................................................................................. 41 5.3.5. Nachweis ................................................................................................................................................... 42

6. PROGRAMMBEDIENUNG............................................................................................................................... 44

6.1. Allgemeine Funktionen............................................................................................................................... 44 6.1.1. Programmhilfe ........................................................................................................................................... 44 6.1.2. Ausführen von Befehlen ............................................................................................................................ 44 6.1.3. Geometrische Grundfunktionen................................................................................................................. 45 6.1.4. Erstellen von Objekten und Ändern ihrer Eigenschaften ........................................................................... 46 6.1.5. Auswählen von Objekten ........................................................................................................................... 46 6.1.6. Ändern der Objektgeometrie...................................................................................................................... 46 6.1.7. Ansichtsfunktionen..................................................................................................................................... 47

6.2. Anfangen...................................................................................................................................................... 48 6.2.1. Neue Datei anlegen oder vorhandene öffnen ............................................................................................ 48 6.2.2. Auswahl der Bemessungsnorm ................................................................................................................. 48 6.2.3. Schnelleingabe für einfache Einzelstützen ................................................................................................ 48 6.2.4. Arbeitsumgebungen des Programms ........................................................................................................ 48

6.3. Tragwerkseingaben..................................................................................................................................... 49 6.3.1. Tragwerkseigenschaften............................................................................................................................ 49 6.3.2. Höhenkonten ............................................................................................................................................. 49 6.3.3. Querschnittsbereiche und ihre Eigenschaften ........................................................................................... 49 6.3.4. Bewehrungsbereiche ................................................................................................................................. 51 6.3.5. Gelenke ..................................................................................................................................................... 52 6.3.6. Punkt-Auflager ........................................................................................................................................... 53 6.3.7. Elastische Bettungen ................................................................................................................................. 53

6.4. Lasteingaben ............................................................................................................................................... 55 6.4.1. Arbeiten mit Einwirkungen ......................................................................................................................... 55 6.4.2. Einzellasten ............................................................................................................................................... 56 6.4.3. Gleichlasten............................................................................................................................................... 56 6.4.4. Trapezlasten.............................................................................................................................................. 56 6.4.5. Imperfektionen........................................................................................................................................... 57

6.5. Berechnungs-Anforderungen .................................................................................................................... 58 6.5.1. Allgemein................................................................................................................................................... 58 6.5.2. Tragfähigkeit .............................................................................................................................................. 59

6.6. Berechnungen und Ergebnisdarstellung .................................................................................................. 61 6.6.1. Charakteristische Auswirkungen ............................................................................................................... 61 6.6.2. Bemessung................................................................................................................................................ 61 6.6.3. Nachweis ................................................................................................................................................... 63 6.6.4. Darstellung der Lastauswirkungen............................................................................................................. 64 6.6.5. Die verschiedenen Schnittkraftermittlungen .............................................................................................. 67

6.7. Gestaltung und Drucken der Statikdokumentation.................................................................................. 68 6.7.1. Gestaltung und Umfang............................................................................................................................. 68 6.7.2. Sichten und Drucken ................................................................................................................................. 69

6.8. Anwendung der Hardware-Schlüssel im Netzwerk .................................................................................. 70 6.8.1. Systemvoraussetzungen ........................................................................................................................... 70 6.8.2. Verwendeten Hardware-Schlüssel anzeigen ............................................................................................. 71 6.8.3. Angeschlossene Hardware-Schlüssel anzeigen........................................................................................ 71 6.8.4. Häufigste Meldungen bei Ablehnung einer Netzwerklizenz ....................................................................... 72

7. LITERATURVERZEICHNIS ............................................................................................................................. 73


1. Programminstallation

1.1. Voraussetzungen Die STRATOS-Stütze kann auf allen 64 oder 32bit Windows Systemen angewendet werden. Falls Sie möchten, dass das Programm von mehreren Benutzern (die sich unter eigenem Namen anmelden) verwendet wird, achten Sie darauf, dass Sie die Installation als Administrator-Benutzer durchführen. Die Installation des Programms erfolgt einfach durch das Ausführen der Datei (z.B. DcColumn3.15.exe), die Sie sich z.B. von der Webseite des Softwareherstellers www.trejbal.com heruntergeladen haben oder durch eine Wahl im Dialogfester, das nach dem Einlegen der gelieferten CD-ROM erscheint. Für das Ausführen des Programms ist ein Hardware-Schlüssel notwendig (auch für die kostenlose Probezeit) - ein SafeNet oder RAINBOW SentinelSuperPro, den man an die USB- oder Druckerschnittstelle des Computers

anschließt. Für einen Einzelplatzschlüssel muss vorher auch ein Treiber installiert werden. Für einen Netzwerkschlüssel muss man nur auf dem Computer, wo er angeschlossen ist, neben dem Treiber auch spezielle Software für die Lizenzverwaltung installieren. Beide können von den Webseiten des Softwareherstellers herunterladen oder von der gelieferten CD installiert werden. Im Kapitel 6.8 ist ausführlich beschrieben, wie man bei der Verwendung eines Netzwerkschlüssels vorgehen soll.

1.2. Erwerben einer Nutzungslizenz Wenn Sie sich im Laufe oder am Ende der Probezeit entscheiden, die Nutzungslizenz zu erwerben, gehen Sie folgendermaßen vor. Schließen Sie an Ihren Computer nur den Hardware-Schüssel an, der die Berechtigung zum Ausführen dieses Programms enthalten soll. Öffnen Sie den auf Ihrem Desktop installierten Ordner STRATOS Baustatik und rufen Sie mit einem Doppelklick auf das Symbol Lizenz-Vergabe dieses Service-Programm auf. Sie können es auch von der Programmstart-Leiste aufrufen. Falls Sie von dem Softwarelieferanten nicht aufgefordert werden, ihm den Identitätskode des Hw-Schlüssels mitzuteilen, können Sie diesen Absatz überspringen. In dem erscheinenden Dialog klicken Sie auf die Schaltfläche Identitäts-Kode erzeugen . In dem Feld oberhalb dieser Schaltfläche erscheint ein Kode, der Ihren Hw-Schlüssel identifiziert.

Klicken Sie anschließend diese Schaltfläche an, womit Sie den Identitätskode in einer Datei abspeichern können. Schicken Sie uns diese Datei per E-Mail auf unsere Adresse [email protected] zu.

Nachdem wir Ihnen eine Freischaltungsdatei zugeschickt haben, rufen Sie das Service-Programm Lizenz-Vergabe auf.

Klicken Sie in dem erscheinendem Dialogfeld diese Schaltfläche an, um den Inhalt der Freischaltungsdatei, die Sie von uns per E-Mail erhalten haben, in das untere Feld zu holen. Es muss dort eine Buchstabenkette erscheinen, wie es links unten dargestellt ist. Klicken Sie dann die Schaltfläche Lizenz aktivieren an. Wenn alles in Ordnung war, sollten Sie eine Meldung "Success" oder „Die Lizenz wurde erfolgreich aktiviert“ erhalten. Jetzt sollten Sie das Programm aufrufen können, ohne dass das Startdialogfeld

erscheint, in dem vorher die Restzeit, etc. für die Probeperiode angezeigt wurde. Ab jetzt ist die Lizenzberechtigung in Ihrem Hw-Schlüssel dauerhaft gespeichert. Sie können die STRATOS-Stütze an mehreren Computern installieren und bei einem Netzwerkschlüssel sofort an allen anwenden. Falls es ein Einzelplatzschlüssel ist, genügt nur sein bloßes Umstecken an den anderen Computer. Sie können gleich auch überprüfen, ob der Schlüssel jetzt über die von Ihnen lizenzierten Programm-Optionen (wie die Bemessungsnormen, etc.) wirklich verfügt. Auf der Menüleiste oben klicken sie die Option Hilfe ► Info über STRATOS-Stütze... an. In einem Dialogfenster erhalten Sie unter anderem auch diese Information (siehe rechts). Die Menüwahl Hilfe ► Info über Hardware-Schlüssel... zeigt einige Informationen über den von der STRATOS-Stütze zurzeit verwendeten Hardware-Schlüssel (siehe das Kapitel 6.8 für mehr Details).

© Josef Trejbal Seite 1 Rev. 3.15-01

http://www.trejbal.com/mailto:[email protected]



2. Einführung STRATOS-Stütze ist ein Programm für die Bemessung und Nachweis von räumlichen stützenartigen Stahlbetontragwerken – wie z.B. Mehrfeldstützen im Hochbau, kurzen Wänden, Wandstreifen, Aussteifungswenden, Brückenpfeilern, etc. oder durch die Möglichkeit einer elastischen Bettung auch Pfahlgründungen und Schlitzwänden – nach Eurocode und ÖNORM. Die FEM-Berechnung am Gesamtsystem mit Theorie II. Ordnung und gleichzeitiger Berücksichtigung der lastabhängigen Tragwerkssteifigkeit im Zustand I/II (EN-1992-1-1 5.8.6 oder ÖN B 4700 3.4.3.31) ermöglicht wirtschaftliche und sichere Bemessung oder Nachweis von praktisch beliebigen stabilitätsgefährdeten stützenartigen Tragwerken. Erfahrungsgemäß wird bei den stabilitätsgefährdeten Tragwerken die Komplexität dieser Materie oft verdrängt und es werden für die Berechnung überraschenderweise viel einfachere Mittel eingesetzt als für weniger problematische Bauteile wie Träger oder Platten. Obwohl die STRATOS-Stütze mit nichtlinearen Berechnungen das Tragwerksverhalten genau zu erfassen versucht, ergeben sich daraus für den Anwender keine der üblichen Einschränkungen2. Man kann außer der fast beliebigen Tragwerksform weiterhin die Belastung in den ständigen, veränderlichen, außergewöhnlichen oder Erdbeben-Einwirkungen samt den Imperfektionszuständen eingeben und ihre bedingte Zusammenwirkung festlegen. Das Programm kümmert sich dann um den Rest allein. Für die Transparenz der Berechnungen steht dem Anwender die grafische Darstellung zahlreicher Ergebnisse zur Verfügung. Wo im folgenden Text nur die Bezeichnung Eurocode, ÖNORM oder DIN erscheint, meinen wir damit EN 1992-1-1 [5], ÖNORM B 4700 [9] oder DIN 1045-1 [12] und eventuell andere dazugehörende Normen bzw. die nationalen Anhänge zu den Eurocodenormen.

2.1. Wichtig zu wissen Wenn Sie eine Starthilfe für die Grundlagen der nichtlinearen Berechnungen oder der Bemessung nach Eurocode brauchen, finden Sie sie in der Broschüre STRATOS-Stütze, Berechnungsgrundlagen [1]. Weil wir bei der Schnittkraftermittlung auch die Tragwerksverformung mitberücksichtigen (Theorie II. Ordnung), dürfen wir den Einfluss vom Kriechen und Schwinden des Betons als auch den Einsatz von Imperfektionen nicht außer Acht lassen.

2.1.1. Bruch- und Knicksicherheit Im Unterschied zu einer Tragfähigkeitsbemessung der Träger oder Platten muss die Bemessung der Druckglieder nicht nur die Sicherheit gegen das Versagen der Querschnitte in einzelnen Stellen (lokales Versagen) – d.h. die Bruchsicherheit, sondern auch Sicherheit gegen das Versagen des Gesamttragwerks (globales Versagen bzw. Stabilitätsversagen)- d.h. die Knicksicherheit garantieren. Besonders bei schlanken und/oder stark belasteten Druckgliedern kann die Letztere maßgebend sein. Die Tragfähigkeit ist also von den beiden untrennbar abhängig. Die Bruchsicherheit eines Querschnitts ist das Verhältnis seiner Traglastschnittkräfte zu den wirkenden Schnittkräften3 – sie muss also mindestens 1,0 sein. Die Bruchsicherheit des Tragwerks ist dann das kleinste (ungünstigste) Verhältnis von allen Querschnitten. Die Knicksicherheit des gesamten Tragwerks ist analogisch das Verhältnis seiner Traglasten zu den wirkenden Lasten. Oder auch anders gesagt der größte Lastvergrößerungsfaktor, bei dem es noch nicht zum Stabilitätsversagen kommt.

2.1.1.1. Eurocode Nach EN 1992-1-1, 5.8.6 ist für den Nachweis der beiden Sicherheiten eine gemeinsame Berechnung ausreichend. Die Schnittkraftermittlung wird für die Bemessungs-Lasten4 durchgeführt. Wenn man dabei für die Ermittlung der lastabhängigen Steifigkeiten die (gleichen) Material-Bemessungswerte5 wie für die Berechnung der Traglastwiderstände der einzelnen Querschnitte (Bruchsicherheit) verwendet, ist solche erfolgreiche Schnittkraftermittlung (kein Stabilitätsversagen) gleichzeitig ein Nachweis für eine ausreichende Knicksicherheit – sie ist in dem Fall mindestens 1,00. 2.1.1.1.1. Nationalanhang für Österreich Nach ÖN B 1992-1-1, zu Abschnitt 5.8.6(3) ist auch ein anderes Verfahren zulässig. Es entspricht dem unten beschriebenen Verfahren nach ÖN B 4700, jedoch mit dem Knicksicherheitsfaktor 1,30. In unserem Programm stehen die beiden Verfahren dem Anwender zur Auswahl.

2.1.1.2. ÖNORM Nach ÖN B 4700, 3.4.3.3.1 sind für den Nachweis der beiden Sicherheiten getrennte Berechnungen notwendig. Die Schnittkraftermittlung wird in beiden Fällen mit den Material-Mittelwerten6 durchgeführt.

1 Fehlende Spezifikationen für die allgemeine, nichtlineare Methode in ÖNORM wurden mit denen von Eurocode ergänzt. 2 Die häufigste Einschränkung der nichtlinearen oder semilinearen Programme ist, dass die Belastung keine Lastkombinationen

zulässt, was für die praktische Anwendung sehr nachteilig ist. Durch die verschiedenen Einwirkungen und deren Teilsicherheiten können zig Kombinationen entstehen, die man selber gar nicht aufstellen kann, geschweige den voraus zu wissen, welche davon wo und wofür maßgebend werden.

3 Z.B. nach EN 1990, 6.4.2(3) oder ÖNORM 3.1(1) würde sie dem Verhältnis Rd / Sd entsprechen. 4 Die charakteristischen Lasten – d.h. die Lasten, wie wir sie in unserem Programm eingeben – multipliziert mit den entsprechenden

Last-Teilsicherheiten und Kombinationsbeiwerten. 5 Charakteristische Materialwerte (5% Fraktile) multipliziert mit den entsprechenden Material-Teilsicherheiten. 6 Die Mittelwerte sind immer höher (optimistischer) als die charakteristischen (siehe z.B. Eurocode Tabelle 3.1, 11.3.1, ÖNORM

3.4.3.3.1 Formel 10 c) und d) oder DIN Tabelle 9, 10 und 8.5.1(4)).



Beim Nachweis der Bruchsicherheit wirken die Bemessungs-Lasten (Lastniveau 1). Den daraus resultierenden Schnittkräften müssen alle Querschnitte mit ihren Material-Bemessungswerten standhalten. ÖN B 4700 3.4.3.3.1, Zitat: „... ausreichende Sicherheit gegen ein Stabilitätsversagen ist nachgewiesen, wenn die maßgebende Einwirkungskombination höchstens 80% der Einwirkungskombination beim rechnerischen Stabilitätsversagen (Biegeknicklast) beträgt.“ Unsere Bemessungs-Lasten dürfen also höchstens 80% der Traglasten beim Stabilitätsversagen betragen. D.h. wenn wir sie mit dem Faktor 1,25 proportional erhöhen und das Tragwerk nicht seine Stabilität verliert, haben wir die Bedingung erfüllt – die Knicksicherheit ist in dem Fall mindestens 1,25. Beim Nachweis der Knicksicherheit werden also die Lasten im Unterschied zur Bruchsicherheit zusätzlich mit dem Knicksicherheitsfaktor 1,25 erhöht (Lastniveau 1,25).

2.1.2. Das letzte Wort soll immer der Nachweis haben Bei einer Bemessung aufgrund der nichtlinearen Schnittkraftermittlung kann es sogar auch bei statisch bestimmten Tragwerken zu Schnittkraftumlagerungen kommen – die Schnittkräfte sind von der Menge und Aufteilung der Bewehrung (Steifigkeiten) abhängig, wobei diese wiederum aus den Schnittkräften als erforderliche Bewehrungsmengen berechnet wird1. Unter diesen Umständen ist klar, dass es für ein Tragwerk theoretisch unendlich viele Bemessungsergebnisse geben kann, die alle die Tragfähigkeit erfüllen. Daher müssen auch die von unserem Programm bemessenen Bewehrungsmengen nicht immer optimal (am wirtschaftlichsten) sein. Das kann besonders bei Tragwerken vorkommen, die auf die Bewehrungsmenge und -anordnung empfindlich mit den Schnittkraftumlagerungen reagieren2 (z.B. einige Mehrfeldstützen, etc.), womit auch längere Rechenzeiten entstehen können. Überdies wird die Bemessung nur mit einer bestimmten Genauigkeit durchgeführt. Das Programm bietet daher auch die Möglichkeit, für die Bemessene oder vorhandene Bewehrung einen Tragfähigkeitsnachweis zu führen. Wenn wir aus Erfahrung wissen, welche Bewehrung ungefähr zu erwarten ist, kann es schneller sein, die geschätzte Bewehrung als vorhanden einzugeben und durch ein paar Nachweisversuche diese zu bestimmen. Beim Nachweis gibt es immer ein eindeutiges Ergebnis – die Bruch- und Knicksicherheit ist ausreichend oder nicht.

2.2. Was ist neu in dieser Version • Bemessung und Nachweis nach Eurocode 2 – EN 1992-1-1 (2005), optional mit dem österreichischem

Nationalanhang ÖN B 1992-1-1 (2007). Andere Nationalanhänge werden implementiert sobald sie verfügbar sind. • Schnelleingabe für einfache Einzelstützen – Eingabe der Stütze samt Belastung und Imperfektionen in einem

Dialogfenster. • Bemessung der Querbewehrung aufgrund der vorhandenen Längsbewehrung beim Tragfähigkeitsnachweis. • Kleine Verbesserungen wie z.B. die Eingabe der Axialkräfte mit Exzentrizitäten, etc.

2.3. Beispiele Die vorbereiteten Eingaben für alle Beispiele aus diesem Handbuch finden Sie nach der Programminstallation in dem Ordner :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992 oder ...\ONB4700. Für Beispiele nach Eurocode wurde kein Nationalanhang ausgewählt, damit jeder Anwender, egal über welchen Nationalanhang seine Programmlizenz verfügt, diese am Computer durchgehen kann.

1 Mit Angaben in unserem Programm wie z.B. Bemessungsrichtlinien für den gewünschten Bewehrungsverlauf, etc. können wir

solche Umlagerungen sogar direkt beeinflussen bzw. erzwingen. 2 In solchen Fällen kann es nützlich sein, die z.B. aus konstruktiven Gründen notwendigen Bewehrungsmengen vor der Bemessung

dem Programm als untere Grenze bekannt zu geben.



3. Beispiel 1 – einfache Einzelstütze In diesem Beispiel zeigen wir die Möglichkeit einer schnellen Eingabe für einfache Einzelstützen und gleichzeitig werden wir gewisse Vorarbeit für das Beispiel 2 des mehrgeschossigen Skelettbaus im Kapitel 4 leisten. Eingaben für komplexere Tragwerke und Belastungen finden wir in den Beispielen 2 und 3. Bei dem Skelettbau besteht die Anforderung das ganze Erdgeschoss mit möglichst schlanken runden Stützen gleichen Durchmessers auszuführen - wir finden hier also den möglichen gemeinsamen Durchmesser. Wo das Kaufhaus nur 2 Obergeschosse hat, möchten wir mit „normalen“ Stützen aus C25/30 auskommen. Im Gebäudeteil mit 5 Obergeschossen können Stützen aus hochfestem Beton oder Schleuderbeton verwendet werden.

3.1. Innenstütze E6 (EG) Die vorbereiteten Eingaben für dieses Beispiel finden wir nach der Programminstallation in der Datei :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992\Kaufhaus_Stütze_E6_EG.s12. Wählen wir die Stütze E6 vertretend für die meistbelastete Stütze in dem Gebäudeteil mit 2 Obergeschossen und modellieren ihr Erdgeschoßteil näherungsweise als eine 5m lange Pendelstütze – siehe die Abbildung 4.1 bzw. den Stützenabschnitt zwischen den Koten 0,00 und 5,00m auf der Abbildung 4.3. Die axial wirkenden Deckenlasten entnehmen wir der Tabelle 4.1: Ständige Lasten ca.: 3 x 450 = 1350kN Nutzlasten + Schnee ca.: 2 x 220 + 80 = 520kN

⇒ Anklicken der Schaltfläche Neu auf der oberen Symbolleiste legt ein neues Tragwerk an. Es erscheint ein Dialogfenster mit bereits vordefiniertem Bauteiltyp ● Automatisch erkennen . Nur in das Eingabefeld „Bezeichnung“ können wir z.B. Stütze E6 einschreiben. Schließen wir den Dialog mit OK ab. Zu diesem Zeitpunkt sind bereits auch andere Angaben wie Bemessungsnorm, Berechnungs-Anforderungen, Dokumentationsumfang, etc. durch ihre Standardwerte vordefiniert.

3.1.1. Auswahl der Bemessungsnorm ⇒ Mit der Menüwahl Datei ► Bemessungsnorm... erscheint ein

Dialogfenster für die Normauswahl. Wählen wir dort den Eurocode 2 ohne einen nationalen Anhang1 (d.h. das Grunddokument). Danach sollten wir in der Titelleiste des Programmfensters außer dem Dateinamen (noch Unbekannt) auch die z.Z. gewählte Bemessungsnorm sehen, wie in der Abbildung unten dargestellt.

3.1.2. Generieren von allen Eingaben

⇒ Mit dem Befehl Einfache Einzelstütze oder der Tastenkombination Strg+G erscheint ein Dialogfenster, in dem wir die ganze Stütze samt Belastung schnell eingeben können. Füllen wir die Dialogeingaben so, wie es rechts dargestellt ist.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und es erscheint ein Dialog für die Auswahl der Materialien (unten). Wir wählen den Beton C25/30, den Betonstahl2 B500 mit Duktilität A (normal) und schließen den Dialog mit OK ab.

1 Damit jeder Programmanwender, egal über welchen Nationalanhang er verfügt, dieses Beispiel am Computer durchgehen kann. 2 Wir müssen eventuell in der Pulldown-Liste darüber zuerst die Norm EN 1992-1-1 auswählen, falls unsere Programmlizenz über

andere Normen oder Kataloge mit kompatiblen Materialien verfügt.



⇒ Nach der Betätigung dieser Schaltfläche erscheint ein Dialog für die Querschnittseingabe. Wir wählen einen Kreisquerschnitt mit dem Durchmesser 35,0 cm, einem Randabstand der Längsbewehrung 4,0 cm und schließen den Dialog mit OK ab.

⇒ Mit dieser Dialogschaltfläche könnten wir noch die Endkriechzahl und das Endschwindmaß eingeben, wir lassen aber die Standardwerte gelten1.

⇒ Für die veränderliche Einwirkung (unsere Nutzlasten) geben wir den Kombinationsbeiwert ψ2 = 0,60 an2.

⇒ Kreuzen wir ■ Imperfektionen an. Das Programm wird abhängig von der Lagerung (Pendelstütze oder Kragstütze), der Querschnittsform und den Lastexzentrizitäten ey, ez automatisch alle Imperfektionen3 generieren, die ungünstig wirken können.

⇒ Kreuzen wir ■ Mindestexzentrizitäten einhalten an, um bei unserer Vorberechnung ganz auf der sicheren Seite4 zu sein. Die maximalen Auslenkungen der generierten Imperfektionen werden diese Werte - hier nach EN 1992-1-1 6.1(4) - nicht unterschreiten.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und das Programm generiert alle Eingaben.

3.1.3. Bemessung Wir nehmen an, dass die Berechnungsanforderungen für die Tragfähigkeit (Kapitel 6.5) noch die vom Programm voreingestellten Standardwerte haben und gehen direkt zu den Bemessungsergebnissen. Jederzeit, nachdem Sie das Tragwerk, die Belastung oder Berechnungs-Anforderungen geändert haben, können Sie sofort die gewünschten Ergebnisse sichten. Das Programm verfolgt, was sich seit letzten Berechnungen geändert hat und führt die notwendigen Berechnungen für die darzustellenden Ergebnisse automatisch durch.

⇒ Mit Anklicken der Schaltfläche Bemessen auf der oberen Symbolleiste gelangen wir zu den Bemessungsergebnissen. Nachdem die dafür notwendigen Berechnungen durchgeführt wurden, befinden wir uns standardmäßig in der Ergebnisgruppe Erforderliche Bewehrung , in der die erforderlichen Längs- und Querbewehrungsflächen gemeinsam mit anderen Nebenergebnissen entlang des Tragwerk dargestellt sind. Auf dem Bild rechts sehen wir ein Diagrammteil der erforderlichen Längsbewehrung - wir brauchen also in unserem Kreisquerschnitt eine Bewehrungsfläche von 59,4cm2. Die dicke lila Schraffierung zeigt uns die Stellen an, wo irgendwelche Normauflagen nicht erfüllt werden konnten – in unserem Fall wurde der maximal mögliche Bewehrungsgrad 4% mit dem Wert 6,18% (im Diagramm auf der linken Seite aufgetragen) überschritten.

Wir müssen also den Kreisquerschnitt vergrößern. Versuchen wir es mit 40cm Durchmesser.

⇒ Mit dem Befehl Einfache Einzelstütze holen wir den Schnelleingabedialog wieder hervor.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und ändern wir im erscheinenden Dialog den Querschnittsdurchmesser von 35 auf 40,0 cm und schließen den Dialog mit OK ab.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an um, alle Eingaben erneut zu generieren. Jetzt zeigt uns das Diagramm rechts an, dass mit der Bewehrungsfläche 42,2 cm2 und dem Bewehrungsgrad 3,36% die Normauflagen erfüllt werden konnten.

Der Querschnittsdurchmesser 40cm ist also ausreichend.

⇒ Klicken wir die Schaltfläche Speichern auf der oberen Symbolleiste an, falls wir diese Eingaben aufheben möchten. Es erscheint ein in üblicher Dialog fürs Speichern einer Datei, in dem wir den Ordner und Dateinamen angeben.

1 Wenn wir z.B. keine Materialien auswählen, keinen Querschnitt oder Kriechzahl definieren, werden für das Generieren entweder

die Programmstandardwerte oder die seit diesem Programmstart zuletzt eingegebenen Werte angewendet. Das gleiche gilt auch für die Bemessungsnorm, Berechnungs-Anforderungen, etc.

2 Es ist der Kombinationsbeiwert für die quasi-ständige (kriecherzeugende) Lasten der „Kategorie D: Verkaufsflächen“ (EN 1990, Tabelle A.1.1). Weil unser Schnelleingabendialog nur eine veränderliche Einwirkung erlaubt, brauchen wir für die Tragfähigkeits-bemessung die anderen Beiwerte ψ0 und ψ1 nicht (EN 1990 6.4.3.2, Formel 6.10).

3 Imperfektionen nach EN 1992-1-1 5.2 oder ÖN B 4700 3.2.3. 4 Die Mindestexzentrizitäten e0y, e0z für die Biegemomente der I. Ordnung nach EN 1992-1-1 6.1(4) sind offensichtlich nur für die

Näherungsverfahren nach 5.8.7 und 5.8.8 gedacht, wo man die Momentanteile (Axiallastexzentrizitäten) getrennt für die Theorie I. Ordnung und für den nichtlinearen Einfluss ausrechnet. Unser Programm, das nach 5.8.6 allgemein nichtlinear rechnet, beinhaltet diese Trennung selbstverständlich nicht – die Mindestexzentrizitäten wirken sich daher noch ungünstiger, weil sie auch den nichtlinearen Effekt vergrößern. Sie können in unserem Programm optional für zusätzliche Sicherheit sorgen.



3.2. Innenstütze D2 (EG) Die vorbereiteten Eingaben für diese Stütze finden wir nach der Programminstallation in der Datei :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992\Kaufhaus_Stütze_D2_EG.s12. Wählen wir die Stütze D2 (siehe die Abbildung 4.1) vertretend für die meistbelastete Stütze in dem Gebäudeteil mit 5 Obergeschossen. Die axial wirkenden Deckenlasten können wir näherungsweise wieder der Tabelle 4.1 entnehmen: Ständige Lasten ca.: 6 x 450 = 2700kN Nutzlasten + Schnee ca.: 5 x 220 + 80 = 1180kN

⇒ Mit dem Befehl Einfache Einzelstütze holen wir den Schnelleingabedialog wieder hervor und geben die neuen Lasten ein, wie es rechts dargestellt ist.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und wählen wir in dem erscheinenden Dialog den hochfesten Beton C70/85 aus.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an um, alle Eingaben erneut zu generieren. Das Diagramm der erforderlichen Längsbewehrung zeigt uns nun die Bewehrungsfläche 85,5 cm2 und den Bewehrungsgrad 6,80% - die lila Schraffierung signalisiert wieder, dass die maximal erlaubten 4% überschritten wurden.

Wir müssen hier also hoch bewehrte Stützen einsetzen. Nehmen wir z.B. die ROTOP-Schleuderbetonstütze aus C70/85, BSt550 mit Durchmesser 40cm und Wanddicke 13,3cm. Der Bemessungswert unserer Axiallast beträgt ca. 5500kN1. In den Bemessungstabellen des Herstellers bietet sich dafür die Stütze mit 16ø26 an2. Wir werden nun diese Stütze samt der vorhandenen Bewehrung generieren und einen Tragfähigkeitsnachweis führen.

⇒ Mit dem Befehl Einfache Einzelstütze holen wir den Schnelleingabedialog wieder hervor.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und ändern wir den Betonstahl von B500 auf B550.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und ändern wir den Kreisquerschnitt auf einen Kreisring wie es in der Dialogabbildung rechts dargestellt ist.

⇒ Kreuzen wir ■ As vorhanden in dem Hauptdialog an und klicken wir auf die Schaltfläche mit dem Taschenrechnersymbol unter dem Eingabefeld. In dem nun erscheinenden Dialog für die Berechnung der Bewehrungsfläche geben wir ø26 und 16 an, wie es unten rechts dargestellt ist.

⇒ Lassen wir die die geänderte Stütze mit der vorhandenen Bewehrung generieren.

Falls wir alle Arbeitsschritte genau nach diesem Kapitel gemacht haben, befinden wir uns jetzt in der Darstellung der Bemessungsergebnisse. Das Programm hat die Eingabe der vorhandenen Bewehrung bemerkt und fragt uns, ob wir nicht zur Darstellung der Nachweisergebnisse gehen möchten. Wir sagen Ja .

⇒ Falls wir uns zu den Tragwerks- oder Lasteingaben verirrt haben, gelangen wir mit dem Anklicken der Schaltfläche Nachweis auf der oberen Symbolleiste zu Nachweisergebnissen.

⇒ Wenn notwendig, kommen wir mit dem Befehl Tragfähigkeit auf der nun eingeblendeten zweiten Symbolleiste zur Darstellung der Bruchsicherheiten, der globalen Knicksicherheit, etc.

1 Nach EN 1990 Formel 6.10 ist Nd = 1,35 x 2700 + 1180 x 1,50 = 5415kN. 2 In der Tabellenzeile für die Ersatzstablänge 5m und der Spalte für den Bewehrungsgrad 7,6% (16ø26) finden wir den maximalen

Bemessungswiderstand 5815kN (> 5500kN).



In der Legende auf der Zeichenfläche oben rechts (wie unten abgebildet) sollten wir jetzt sehen, dass die kleinste Bruchsicherheit1 am Tragwerk durch einen Zufall genau 1,00 und die Knicksicherheit mindestens 1,00 (kein Stabilitätsversagen) ist.

Wenn die Legende grün ist, dann wurden die Tragfähigkeitsanforderungen erfüllt. Wenn nicht, wird die Legende rot dargestellt. Aus der Abbildung 3.1 e) erkennen wir, dass die minimale Bruchsicherheit 1,00 in der Stützenmitte ist. Gleichzeitig mit den Bruchsicherheiten wird auch die erforderliche Querberechnung dargestellt, die aufgrund der vorhandenen Längsbewehrung ermittelt wurde. Damit ist unsere Aufgabe beendet – im ganzen Erdgeschoss können runde Stützen mit einheitlichem Querschnittsdurchmesser 40cm verwendet werden.

Abbildung 3.1: a) Das generierte Tragwerk mit der vorhandenen Längsbewehrung 84,9cm2 b) Die generierte ständige Einwirkung c) Die generierte veränderliche Einwirkung d) Die generierte Imperfektion2 mit Einhaltung der Mindestexzentrizität 2cm e) Nachweisergebnis mit den Bruchsicherheiten entlang der Stütze (1,00 in der Stützenmitte)

1 Es ist das kleinste Verhältnis der Querschnittstraglasten zu den wirkenden Lasten am ganzen Tragwerk und soll daher ≥ 1,0 sein. 2 Wegen dem rotationssymmetrischem Querschnitt und den axial wirkenden Lasten hat das Programm nur eine maßgebende

Imperfektion generiert.



4. Beispiel 2 – mehrgeschossiger Skelettbau Es gibt für alle Beispiele vorbereitete Eingaben nach Eurocode, die Sie nach der Programminstallation in dem Ordner :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992 finden. Das zu untersuchende Bauwerk ist ein ausgesteifter, sechsgeschossiger Skelettbau eines Kaufhauses, mit Tiefgaragen in zwei Untergeschossen. Auf dem Bild unten sehen wir den Grundriss1 der Decken über dem 2.UG bis 1.OG. Auf dem kleinen Bild darunter dann über dem 3. und 4.OG. Die horizontale Gebäudeaussteifung besteht aus Fassadenwänden A23, E23 und inneren Wänden CD3 und CD4 des Stiegenhauses mit Aufzugsschacht. In unserem Beispiel werden wir die Innenstütze E6 und die Aussteifungswand CD4 nach Eurocode (ohne einen Nationalanhang) bemessen, bewehren und für die endgültig angeordnete Bewehrung noch einen Nachweis führen.

Abbildung 4.1: Grundriss der Decken über dem 2.UG bis 1.OG (Tragwerkseingabe mit der STRATOS-Platte)

Weil wir hier nur die Eingabe und Berechnung der vertikalen Druckglieder vorführen möchten, wurden die Eigenschaften und Belastung des Gebäudes vereinfacht angenommen.

4.1. Tragwerk Die Plattendicke ist überall 22 cm, nur über dem Dachgeschoss 18 cm. Die maximal mitwirkende Plattenbreite2 der Unterzüge ist 0,30 + 2 x (6,75 x 0,7) / 10 ca. 120cm. Die Wände CD3 und CD4 sind bis zum 2.OG 4,65m lang, im 2.OG springen ihre Vorderkannten um 25cm, ab 3.OG um weitere 30 cm zurück. Unter der Wand CD4 ist ein Fundament mit Sohlabmessungen 8,15 x 3,5 m, unter der Stütze E6 ein quadratisches Fundament 2,5 x 2,5 m. Diese zwei Fundamente sind im Grundriss dunkelgrau eingezeichnet. Die Bettungsziffer ist 85MN

/m3.

1 Zeichenfläche während der Tragwerkseingabe mit dem Programm STRATOS-Platte. Die vorbereiteten Eingaben der

Geschossdecken finden Sie ebenfalls im Ordner /Programme/Stratos/DcColumn/3.00/Beispiele/. 2 ÖNORM 3.3.4 (3) und (4).



4.2. Belastung Die Gebäudebelastung besteht aus den Vertikallasten und den horizontalen Wind- und Erdbebenlasten. Die Vertikallasten werden auf die Stützen und die Aussteifungswände gemäß den Deckenberechnungen aufgeteilt. Die Horizontallasten werden nur von den Aussteifungswänden aufgenommen. Bei den Stützen als auch Aussteifungswänden werden entsprechend mögliche Imperfektionen berücksichtigt.

4.2.1. Vertikallasten Für die vertikale Belastung der Aussteifungswände und Stützen haben wir das Programm STRATOS-Platte verwendet. Auf dem Bild unten sehen wir die Ergebnisdarstellung der Lasten (Auflagerlasten) auf die Wände und Stützen des EG und 1.OG von den ständigen Deckenlasten. Auf die Wand CD4 wirkt die Last 99,02kN/m – d.h. 99,02 x 4,65 = 460,4kN. Für die Stütze E6 können wir den Wert 440,4kN direkt ablesen.

Die folgende Tabelle beinhaltet die vertikalen Lasten auf die Wand CD4 und Stütze E6 von allen Geschossen. Wir werden einfachheitshalber und auch wegen schnellerer Berechnung alle ständigen Lasten zu einer Einwirkung zusammenfassen und nur drei veränderliche Einwirkungsarten unterscheiden - Nutzlasten1, Schnee und Wind. Ebenfalls verzichten wir auf mögliche Abminderungen der Lasten für mehrgeschossige Bauwerke. Für die Stütze E6 werden auch Kfz-Anpralle in den Tiefgaragen als außergewöhnliche Einwirkungen in Rechnung gestellt.

Tabelle 4.1: Geschosslasten auf die Wand CD4 und die Stütze E6

Lasten auf Decke auf Wand CD4 auf Stütze E6 Decke über Flächennutzung

Decken- niveau

[m] Ständig [kN/m2]

Veränd. [kN/m2]

Ständig[kN]

Veränd. [kN]

Ständig [kN]

Veränd.[kN]

5.OG Dachkonstr. 23,40 EG+1,92 1,33 499,3 99,7 4.OG Verkaufsräume 20,15 EG+2,15 4,06 466,4 273,2 3.OG Verkaufsräume 16,90 EG+2,15 4,06 466,4 273,2 2.OG Verkaufsräume4 13,40 EG+2,15 4,06 460,4 276,7 446,1 78,63 1.OG Verkaufsräume 9,20 EG+2,15 4,06 460,4 273,4 440,4 222,2 EG Verkaufsräume 5,00 EG+2,15 4,06 460,4 273,4 440,4 222,2 1.UG Verkaufsräume 0,00 EG+2,15 4,06 460,4 273,4 440,4 222,2 2.UG Garage7 -4,05 EG+1,68 3,09 432,9 214,2 411,0 166,7

1 Richtigerweise sollten wir zwischen den Nutzlasten der Verkaufsräume und Garagen unterscheiden. Wir nutzen hier den Umstand,

dass die beiden die gleichen Kombinationswerte Ψ0, Ψ1 und Ψ2 haben, so dass z.B. die quasi-ständigen (kriecherzeugenden) Lasten dadurch unverändert bleiben.

2 Dachaufbau 1,3 kN/m2, Installationen u. abgehängte Decke 0,6 kN/m2 3 Schneelast 4 Teilweise Dachkonstruktion über dem 2.OG. 5 Fußbodenaufbau 1,5 kN/m2, Installationen u. abgehängte Decke 0,6 kN/m2, ev. Brüstung + Fensterbänder (Fassade) 2,2 kN/m2

als Randlasten (1,25 + 0,20) x 2,2 = 3,20 kN/m 6 Nutzlasten für Verkaufsräume. Zusätzliche Belastung der Wand CD4 mit Nutzlasten auf Stiegen (Stiegenbreite ist 3,15m) – 5,0 x

3,15 / 2 = 7,9 kN/m. 7 Befahren von LKW mit Gesamtgewicht bis zu 6t ist zulässig. 8 Fußbodenaufbau 1,2 kN/m2, Installationen 0,4 kN/m2 9 Nutzlasten der parkenden PKWs 2,5 kPa (bis 2,5 t) erhöht auf 3,0 kPa wegen Zulässigkeit der LKWs bis 6 t (nur f. Lieferungen).



4.2.2. Windlasten Wir nehmen einen über die ganze Gebäudehöhe konstanten Geschwindigkeitsdruck 0,80 kN/m2 an. Die angeströmte Fassadenbreite ist 6 x 6,75 = 40,5 m und der aerodynamischer Kraftbeiwert (Druck + Sog) 0,7 + 0,35 = 1,05. Wir setzen vereinfachend voraus, dass die frontale Windkraft von den beiden Wänden CD3 und CD4 gleichmäßig aufgenommen wird. Die Windlast für eine Wand ist dann 0,80 x 40,5 x 1,05 / 2 = 17,01kN/m. Weiter werden wir nur die Windrichtung gegen die Vorderfassade (auf dem Grundriss der untere Plattenrand) in Rechnung stellen, die größere aerodynamische Kraftbeiwerte ausweist.

4.2.3. Erdbebenlasten Im Folgenden werden wir die horizontalen Erdbebenlasten mit der vereinfachten Antwortspektrenmethode nach EN 1998-1 [7] (Eurocode 8), Punkt 4.3.3.2.2 ermitteln. Die wichtigsten Daten für die Ermittlung sind in der Tabelle 4.2 angeführt. Detaillierter können Sie die Ermittlung nach der Programminstallation in der Microsoft EXCEL Datei :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992\Kaufhaus_Wand_CD4.xls finden.

Tabelle 4.2: Ermittlung der horizontalen Erdbebenlasten

VERTIKALLASTEN Ständig Veränderlich Gesamt

Horizontale ERDBEBENLASTEN Decke

niveau Decke Auflast Stütz. Wände Auflast ΨE1 Fm z Fm*z Fb Deck. Über Flächennutzung m kN kN kN kN kN kN m kNm kN 5.OG Dachkonstr. 23,40 3906 1649 69 231 1128 0,00 5855 31,55 184722 367,84.OG Verkaufsräume 20,15 4609 1760 137 462 3352 0,60 8979 28,30 254118 505,93.OG Verkaufsräume 16,90 4609 1760 205 480 3352 0,60 9065 25,05 227081 452,12.OG Verkaufsräume 13,40 5522 2108 256 553 4016 0,60 10849 21,55 233796 465,51.OG Verkaufsräume 9,20 5511 2104 302 663 4008 0,60 10985 17,35 190589 379,4 EG Verkaufsräume 5,00 5511 2104 354 733 4008 0,60 11107 13,15 146059 290,81.UG Verkaufsräume 0,00 5511 2104 443 774 4008 0,60 11237 8,15 91583 182,32.UG Garage -4,05 5511 1603 600 1047 3006 0,60 10565 4,10 43318 86,2 Summe 40690 15193 2366 4944 26878 78643 2730,0 In unserem Gebäude bildet die Tiefgarage keinen starren Kasten – d.h. das Angriffsniveau der horizontalen Erdbebenkraft ist die Fundamentoberkante (Höhenkote -8,15m). Zuerst werden alle Vertikallasten zusammengestellt, die ihren Ursprung in Massen haben, die bei den Schwingungen Trägheitskräfte erzeugen können. Es ist das Eigengewicht des ganzen Gebäudes2 (die Spalten „Ständig“) und ein Anteil der Nutzlasten (die Spalten „Veränderlich“). Dieser Gesamtlast 78643 kN (die Summe in der Spalte „Gesamt“) entspricht die Gesamtmasse Fm = 78643 / 9,81 = 8017 t, von der wir nach EN 1998-1, Formeln (3.15) und (4.5) die horizontale Gesamterdbebenkraft Fb = 2730 kN erhalten. Diese wird dann nach der Formel (4.11) auf die einzelnen Geschoße verteilt (die letzte Spalte „Fb“). Die Aussteifungswände CD3 und CD4 stehen in ihrer Haupttragrichtung näherungsweise symmetrisch zum Massenmittelpunkt des Bauwerks. Wir nehmen vereinfachend an, dass die horizontalen Geschoßlasten von den beiden gleichermaßen aufgenommen werden. Bei der Ermittlung der Gesamterdbebenkraft Fb haben wir folgende Ausgangsparameter angenommen: Es wurde das Antwortspektrum vom Typ 1 angewendet. Referenzbodenbeschleunigung3 ag = 0,80m/s2 Bodenfaktor4 S = 1,2 aufgrund der gewählten Bodenklasse B und des Antwortspektrum-Typs 1 Eigenschwingungsdauer5 T1 = 0,998s, aufgrund der Bauwerkshöhe H = 31,55m Verhaltensbeiwert q = 3,0 für die gewählte mittlere Duktilität (DCM) und das ungekoppelte Wandsystem

4.2.4. Imperfektionen Alle Stützen sind von den aussteifenden Wänden ausgesteift. Die Wand CD4 ist in ihrer Längsrichtung aussteifend, in der Querrichtung ähnlich wie alle Stützen durch die Wände A23 und E23 ausgesteift. Die Imperfektionen lassen wir vom Programm automatisch generieren. Die Imperfektionen werden für alle Bemessungssituationen außer Erdbeben berücksichtigt – d.h. in den Grund- und außergewöhnlichen Lastkombinationen aber nicht in den Erdbeben Lastkombinationen.

1 EN 1998-1, 4.2.4(2) 2 Wir haben bei deren Ermittlung die Abmessungen der Stützen und Wände, die erst zu Bemessen sind, vorerst geschätzt. 3 ÖN B 1998-1, Anhang A.3 für den Raum Wien südwestl. d. Donau. 4 EN 1998, Tabelle 3.2 5 EN 1998-1, Formel (4.6)



4.3. Innenstütze E6 Die vorbereiteten Eingaben für dieses Beispiel finden Sie nach der Standard-Programminstallation in der Datei :\Programme\Stratos\DcColumn\3.15\Beispiele\EN1992\Kaufhaus_Stütze_E6.s12.

⇒ Anklicken der Schaltfläche Neu auf der oberen Symbolleiste legt ein neues Tragwerk an. Es erscheint ein Dialogfenster mit bereits vordefiniertem Bauteiltyp ● Automatisch erkennen . Nur in das Eingabefeld „Bezeichnung“ können wir z.B. Stütze E6 einschreiben. Schließen wir den Dialog mit OK ab. Zu diesem Zeitpunkt sind bereits auch andere Angaben wie Bemessungsnorm, Berechnungs-Anforderungen, Dokumentationsumfang, etc. durch ihre Standardwerte vordefiniert.

4.3.1. Auswahl der Bemessungsnorm ⇒ Mit der Menüwahl Datei ► Bemessungsnorm... erscheint ein

Dialogfenster für die Normauswahl. Wählen wir dort den Eurocode 2 ohne einen nationalen Anhang1 (d.h. das Grunddokument). Danach sollten wir in der Titelleiste des Programmfensters außer dem Dateinamen (noch Unbekannt) auch die z.Z. gewählte Bemessungsnorm sehen, wie in der Abbildung unten dargestellt.

4.3.2. Tragwerkseingaben Der Hauptunterschied zu herkömmlichen Programmen besteht hier darin, dass die Eingaben beispielsweise bei einer Mehrfeldstütze nicht feldweise erfolgen müssen. Das Erstellen als auch Änderung des Stützenkörpers (eigentlich der Schalungsform) ist von den anderen Tragwerkskomponenten, wie Auflager, etc. völlig unabhängig. Man kann bei bestehendem Stützenkörper ein Auflager, elastische Bettung oder Gelenk auf beliebige Stelle platzieren oder mit ihnen die Tragwerkseingabe anfangen. Der Stützenkörper kann aus beliebig vielen Querschnittsbereichen (Körpersegmenten) bestehen. Jedes Körpersegment kann außer dem Querschnitt und der Querposition zum darunter liegenden Segment (Exzentrizität) auch ein anderes Material und andere Kriech- und Schwindeigenschaften haben. Ebenso wie eine andere Bemessungsrichtlinie für den gewünschten Bewehrungsverlauf und unterschiedliche Menge der vorhandenen Bewehrung für den Nachweis.

⇒ Falls wir uns nicht bereits in dieser Arbeitsumgebung befinden, klicken wir die Schaltfläche Tragwerkseingabe auf der oberen Symbolleiste an oder drücken wir die Tastenkombination Strg+T . Oben in der „zweiten Reihe“ erscheinen Schaltflächen für alle dazu verfügbaren Befehle.

4.3.2.1. Höhenkoten In unserem Fall fangen wir z.B. mit der Eingabe der Koten (Höhenpunkten) der Geschosskanten an, die uns als nützlicher Raster für weitere Eingaben dienen werden.

⇒ Das Klicken auf die Schaltfläche Neue Höhenkoten aktiviert das Tastatureingabefeld auf der unteren Fensterleiste und links davon können wir die Eingabeaufforderung Punkt lesen. Fangen wir von unten mit dem Bodenniveau des 2.UG -7,40m an. Jede Eingabe in diesem Feld erfolgt in Metern und muss mit der Eingabetaste ↵ bestätigt2 werden. Der Buchstabe „a“ vor dem Wert bedeutet hier, dass es sich um eine absolute Koordinate handelt.

Geben wir auf diese Weise die übrigen Koten der Geschosskanten aus der Tabelle 4.1 (a-4,05; a0; a5; a9,2 und a13,4) ein und schließen wir deren Eingabe mit der rechten Maustaste ab. Jetzt sollten auf der Zeichenfläche auf den Koordinatenstellen auch die beschrifteten Kotensymbole erscheinen.

1 Damit jeder Programmanwender, egal über welchen Nationalanhang er verfügt, dieses Beispiel am Computer durchgehen kann. 2 Nach der Bestätigung durch die Eingabetaste ↵ erscheint auf dem Bildschirm auf der Koordinatenstelle eine rot gestrichelte

horizontale Linie. Solche gestrichelten Linien entstehen automatisch in allen bedeutsamen Positionen wie Koten, Anfang und Ende der Querschnittsbereiche, Auflager, Gelenke, etc. Wenn wir während der weiteren Eingaben Koordinaten von diesen Positionen brauchen, können wir sie mit dem Fadenkreuz-Rechteck einfach fangen. Eine rot gestrichelte Linie markiert immer die Position eines Punktes, zu dem man einen folgenden Punkt durch eine relative Koordinate (Abstand) eingeben kann.



4.3.2.2. Stützenkörper Im Folgenden geben wir den Stützenteil der beiden Untergeschosse mit dem Rechteckquerschnitt 40x40cm ein. Die Fundamentoberkante befindet sich 0,75m unter der Kote -7,40.

⇒ Klicken wir die Schaltfläche Querschnitts-Bereiche an. Auf der unteren Fensterleiste links steht jetzt die Eingabeaufforderung Querschnittsbereiche auswählen oder Strecken für neue definieren. Hätten wir bestehende Querschnittsbereiche, könnten wir jetzt einige oder alle von ihnen mit Maus auswählen und ihre Geometrie oder Eigenschaften ändern.

⇒ Wir wollen neue definieren, also müssen wir es mit diesem Befehl Strecke definieren dem Programm mitteilen. Auf der unteren Fensterleiste links steht jetzt die Eingabeaufforderung Streckenanfang. Der Stützenanfang (Fundamentoberkante) befindet sich 0,75m unter der Kote -7,40. Geben wir -0,75 in dem Tastatureingabefeld ein und links erscheint die Aufforderung ...Bezugspunkt. Klicken wir jetzt mit der linken Maustaste ungefähr auf die horizontale gestrichelte Linie der Kote -7,40. Wir fangen eigentlich diese Koordinate mit dem kleinen Rechteck im Fadenkreuz. Jetzt sehen wir die Aufforderung Streckenende, der wir mit dem Fangen der horizontalen Linie auf der Kote 0,0m begegnen. Strecken für weitere Querschnittsbereiche möchten wir nicht definieren, schließen wir also die Eingabe mit der rechten Maustaste ab.

Nun erscheint das links abgebildete Dialogfenster für Eingabe der Eigenschaften dieses Querschnittsbereiches. Wenn wir jetzt den Dialog mit OK abschließen, erhält der Querschnittsbereich die Standard- oder zuletzt definierten Eigenschaften, die wir nachher jederzeit einzeln ändern können. Wir werden sie jedoch im Folgenden schrittweise von diesem Dialog aus definieren.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und es erscheint ein Dialogfenster für die Auswahl der Materialien (rechts). Wir wählen den Beton C30/37, den Betonstahl1 B500 mit Duktilität A (normal) und schließen den Dialog mit OK ab.

⇒ Nach der Betätigung dieser Schaltfläche erscheint ein Dialog für die Querschnittseingabe. Wir wählen einen Rechteckquerschnitt mit einer Bewehrungsaufteilung wie unten abgebildet und geben

seine Abmessungen 40x40cm als auch den Achsabstand 4,0cm der Längsbewehrung von den Querschnittsrändern ein. Wir haben eine regelmäßige Bewehrungsaufteilung entlang der Querschnittsränder gewählt. Wäre unser Querschnitt kein Quadrat, müssten wir uns noch entscheiden, ob die bemesseoder vorhandene Bewehrungsmenge in allenRänderlagen gleich oder proportional der Lagenlängen sein soll. Bei Quadratquerschnitt kommt es auf das Gleiche, also wählen wir ● Alle vier Lagen gleich .

ne vier

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an und es erscheint ein Dialogfenster für die Definition der Kriech- und Schwindeigenschaften. Die Stütze befindet sich im Inneren, wählen wir also ● im Inneren und betätigen wir noch sicherheitshalber die Schaltfläche Standardwerte , um die üblichen Endkriechzahl- und Endschwindmaßwerte für die sich im Inneren befindlichen Bauteile in die Eingabefelder einzusetzen. Schließen wir den Dialog mit OK ab.

1 Wir verwenden hier die hypothetische Stahlgüte B500 nach EN 1992-1-1 Anhang C (Eurocode definiert keine konkreten

Stahlsorten). Wir könnten aber auch die Stahlsorten z.B. nach dem Nationalanhang für Österreich ÖN B 1992-1-1 (z.Z. in ÖN B 4200-7) verwenden, die für Eurocode zulässig sind. Dafür müssten wir in der Pulldown-Liste oben EN 1992-1-1(A) auswählen.



Nun bleibt auf dem Bildschirm noch der Hauptdialog für die Eigenschaften der Querschnittsbereiche, den wir auch mit OK abschließen. Jetzt sollten wir auf der Zeichenfläche den unteren Stützenteil sehen. Ein Teil der Grafik ist auf dem Bild rechts dargestellt. Die komplette Grafik (nach den abgeschlossenen Tragwerkseingaben) sehen wir in der Abbildung 4.2. Links von der Schalungsform in der XY-Ebene sehen wir eine blaue Maßlinie mit dem Text „1:max As,erf“. Es ist die Standardrichtlinie für den gewünschten Bewehrungsverlauf während der Bemessung. Die Längsbewehrung entlang dieses Querschnittsbereiches soll konstant sein und zwar mit der maximal erforderlichen Menge, die innerhalb dieses Querschnittsbereiches bemessen wurde. Mehr über die möglichen Bewehrungsbereiche können Sie im Kapitel 6.3.4 erfahren. Fahren wir mit der Eingabe des Stützenkörpers fort. Im E.G. sollte die Stütze aus ästhetischen Gründen einen Kreisquerschnitt haben.

⇒ Fangen wir wieder mit dieser Befehlsfolge an und als Streckenanfang fangen wir mit dem Fadenkreuz-Rechteck die gestrichelte Linie der Kote 0,00 und als Streckenende die der Kote 5,00, wobei die Reihenfolge hier keine Rolle spielt. Auch jetzt möchten wir nur einen Querschnittsbereich definieren, schließen wir also den Befehl mit der rechten Maustaste ab. Es erscheint wieder das Dialogfenster für die Eingaben der Querschnittsbereicheigenschaften. Das Programm merkt sich während der Sitzung für jede Tragwerks- oder Lastkomponente die zuletzt getätigten Eingaben und schlägt sie immer vor bzw. wenn nicht anders gewünscht, wendet sie an. Weil alle weiteren Querschnittsbereiche die gleichen Materialien als auch Kriech- und Schwindeigenschaften haben sollen, müssen wir jetzt lediglich den Querschnitt neu definieren.

⇒ Nach der Betätigung dieser Schaltfläche erscheint der Dialog für die Querschnittseingabe. Diesmal wählen den Kreisquerschnitt mit dem Durchmesser 30,0 cm und dem Achsabstand der Längsbewehrung von den Querschnittsrändern 4,0 cm. Schließen wir diesen als auch den Hauptdialog mit OK ab.

Der nächste Querschnittsbereich im 1.OG ist aus technischen Gründen bei der Stütze E6 eine Ausnahme. Er hat einen Rechteckquerschnitt 25x72,5cm und Bewehrungsaufteilung entlang der längeren Querschnittskanten, die parallel mit der Z-Achse sind (sehen Sie auch die Stützenorientierung zu denDecken in der

Abbildung 4.1) und ist zum darunter liegenden

Stützenteil exzentrisch und gelenkig angeschlossen.

⇒ Bestimmen wir die Längsposition dieses Querschnittsbereiches durchs Fangen der Koten 5,00 und 9,20m und definieren wir seine Querposition (Exzentrizität) relativ zum darunter liegenden Querschnittsbereich wie es in dem Hauptdialog rechts abgebildet ist – die Querschnittskanten mit den kleinsten Z-Koordinaten liegen in einer Ebene (ausgerichtet sind).

⇒ Definieren wir den Querschnitt, wie es in dem Dialog rechts abgebildet ist und schließen wir die beiden Dialoge mit OK ab. Kontrollieren wir das Ergebnis mit der Abbildung 4.2, die zusätzlich den letzten Stützenteil des 2.OG, das Gelenk und die Auflagersymbole beinhaltet.

⇒ ... Auf ähnliche Weise definieren wir den letzen Stützenteil des 2.OG. Für die Längsposition fangen wir die Koten 9,20 und 13,40m. Bei der Querposition sind diesmal die Querschnittskanten mit den größten Z-Koordinaten ausgerichtet, wie es in dem Dialog rechts abgebildet ist. In dem Rechteckquerschnitt 25x25cm ist die Aufteilung der Bewehrungsmenge ● Alle vier Lagen gleich .



In den Folgenden Schritten werden wir noch in allen Obergeschossen (oberhalb der Kote 0,00) die Betongüte auf C25/30 ändern und zwischen dem EG und 1.OG ein Biegegelenk einfügen.

⇒ Klicken wir die Schaltfläche Materialien an. In der unteren Fensterleiste sehen wir die Eingabeaufforderung Querschnittsbereiche auswählen. Halten wir die Taste Strg gedrückt und mit der linken Maustaste klicken wir schrittweise die Querschnittsbereiche oberhalb der Kote 0,00 an. Mit der rechten Maustaste schließen wir deren Auswahl ab. Es erschein das uns bereits bekannte Dialogfenster mit den verfügbaren Materialien. Wählen wir dort den Beton C25/30 und schließen den Dialog mit OK ab. Nun erscheit links der Schalungsform eine zweite blaue Maßlinien mit den verschiedenen Betonbezeichnungen1 (siehe die Abbildung 4.2).

⇒ Klicken an diese Schaltfläche startet die Definition von Gelenken. In der unteren Fensterleiste links sehen wir die Eingabeaufforderung Gelenke auswählen oder Punkte für neue definieren. Wir wollen ein neues Gelenk, müssen wir also einen Punkt definieren.

⇒ Klicken an diese Schaltfläche startet die Punktdefinition. Fangen wir mit dem Fadenkreuz-Rechteck das obere Ende der Kreisquerschnittstütze im EG (die Kote 5,00). Wir wollen nur ein Gelendefinieren, schließen wir also das Punktedefinieren mit der rechten Maustaste ab. Es erscheint ein Dialog für

k

die Eingabe der Gelenkeigenschaften wie rechts abgebildet. Weil die Querschnittsbereiche des EG und 1.OG in der XZ-Ebene exzentrisch angeschlossen sind, müssen wir entscheiden, wie das Gelenk konstruktiv ausgebildet ist – eigentlich, wie das Gelenk statisch wirken soll. Im Bezug auf die Anschlussgeometrie in der XZ-Ebene (siehe das Bild rechts) ist klar, dass der starre exzentrische Anschlin dem oberen (breiteren) Querschnittsbereich kommt zustande. Daher platzieren wir das Gelenk „knapp“ unter die Exzentrizität, wie es mit der optionalen Schaltfläche im Dialogfenster oben ausgewählt ist

uss

schließen den Dialog mit OK ab.

2. Wir

Jetzt sollten wir auf dem Bildschirm den ganzen Stützenkörper sehen, genau wie in der Abbildung 4.2, jedoch noch

beiden XY-

angenommen3. Unter den Stützen ist ein Fundament mit Abmessungen 2,5 x 2,5 m. Die Bettungsziffer ist 85MN/m3.

ohne die Auflagersymbole.

4.3.2.3. Auflager Alle Stützen sind durch die Aussteifungsscheiben A23, E23, CD3 und CD4 in beiden Richtungen (in denund XZ-Ebenen) ausgesteift – d.h. auf den Niveaus der Geschossdecken horizontal festgehalten. Die Biegeverbindung zwischen den Decken und Stützen wird auf der sicheren Seite als frei drehbar

⇒ Klicken wir auf die Schaltfläche Punktauflager und in der unteren Fensterleiste links sehen wir die Eingabeaufforderung Punktauflager auswählen oder Pugleichen Eigenschaften erstel

nkte für neue definieren. Wir möchten 5 neue Auflager mit len, definieren wir also 5

Punkte für sie.

⇒ Klicken an diese Schaltfläche startet die Punktdefinition. Fangen wir mit dem FandenkreuzRechteck und linker Maustaste schrittweise die

-

Koten -4,05; 0,00; 5,00; 9,20 und 13,40 und schließen wir mit der rechten Maustaste ab. Nun erscheint ein Dialog für die Auflagereigenscwie rechts abgebildet.Dialogschaltflächen Alles freimachen und Horizontal festhalten

haften, In unserem Fall können wir die

nacheinander betätigen, um frei drehbare, horizontal starre Auflager zu erhalten. Schließen wir den Dialog mit OK ab.

1 Weil die Stahlgüte für das ganze Tragwerk gleich geblieben ist, erscheint ihre Bezeichnung nur auf der Zeichenfläche links oben. 2 Wenn es an der Stelle des Gelenkes keine Exzentrizität gibt, spielt die Auswahl der konstruktiven Ausbildung keine Rolle. Wenn

da aber durch spätere Änderungen ein exzentrischer Anschluss oder ein nicht drehfreies Auflager entsteht, wird die Auswahl selbstverständlich respektiert.

3 Wir können zum Schluss alle diese „Deckenauflager“ starr einspannen und für so geändertes Tragwerk noch einen Nachweis durchführen lassen. Wir werden sehen, dass die Tragsicherheit dadurch größer wird.



Jetzt müssen wir nur noch das Auflager definieren, das das Fundament repräsentieren wird.

⇒ Klicken wir nacheinander auf diese Schaltflächen, fangen wir mit dem Fandenkreuz-Rechteck das unterste Ende des Stützenkörpers und schließen mit der rechten Maustaste ab. Es erscheint wieder der Dialog für die Punktauflagereigenschaften. Setzen wir hier alle X-, Y- und Z-Verschiebungen starr1. Die Drehsteifigkeiten (Ersatzdrehfeder) lassen wir uns vom Programm ausrechnen.

⇒ Klicken wir diese Dialogschaltfläche an, um einen Dialog mit dem Steifigkeits-Rechner einzublenden. Wählen wir hier die Registerkarte Fundament und geben seine Abmessungen 2,5x2,5m und die Bettungsziffer 85MN/m3 ein, wie es rechts abgebildet ist. Wir können noch mit der Schaltfläche Berechnen die Drehsteifigkeiten hier anzeigen lassen oder diesen Dialog gleich mit OK beenden. Damit werden die ausgerechneten Drehsteifigkeiten in den Dialog für die Punktauflagereigenschaften eingesetzt, wie es rechts oben abgebildet ist.

Damit sind die Tragwerkeingaben komplett und auf der Zeichenfläche sehen wir das Tragwerk, genau wie in der Abbildung 4.2. In der linken Hälfte ist seine Schalungsform, in der rechten das statische Modell. Wenn wir Tragwerkskomponenten mit der Maus auswählen möchten, um sie zu verschieben, strecken, löschen oder ihre Eigenschaften zu ändern, müssen wir diejenigen bei der Schalungsform anklicken. Das statische Modell rechts davon ist nur eine „Anzeigegrafik“.

Abbildung 4.2: Inhalt der Zeichenfläche nach den abgeschlossenen Tragwerkseingaben

1 Eine Ersatzfeder für die vertikale Verschiebung hätte keinen Einfluss auf die Schnittkräfte, Querverformungen, etc.



4.3.3. Lasteingaben In der Tabelle 4.1 sind die Geschosslasten für die ständigen und die veränderlichen Einwirkungen angeführt. Wir werden sie in eine ständige (EG + Deckengewicht) und zwei veränderliche Einwirkungen (Nutzlasten und Schnee) zusammenfassen. Dazu fügen wir noch zwei sich gegenseitig ausschließende außergewöhnliche Einwirkungen hinzu, die den Kfz-Anprall in der Tiefgarage aus zwei Richtungen repräsentieren. Anschließend lassen wir vom Programm die Imperfektionen generieren.

⇒ Klicken wir die Schaltfläche Lasteingaben auf der oberen Symbolleiste an oder drücken wir die Tastenkombination Strg+L , womit wir in diese Arbeitsumgebung gelangen. Oben in der „zweiten Reihe“ erscheinen Schaltflächen für alle dazu verfügbaren Befehle, wie unten abgebildet. Es ist noch wichtig zu bemerken, dass wir in dieser Arbeitsumgebung nur die Lasten definieren können. Die Tragwerks-Schalungsform in der linken Hälfte der Zeichenfläche ist nur eine „Anzeigegrafik“. Aber alle ihre bedeutsamen Koordinaten (horizontale, gestrichelte Linien) können wir zur Definition einzelner Lasten nutzen – d.h. mit dem Fadenkreuz-Rechteck als Punkte fangen.

4.3.3.1. Lasten ⇒ Weil wir noch keine Einwirkung definiert haben, erscheint

automatisch ein Dialog für ihre Erstellung. Wir fangen mit der ständigen Einwirkung an – d.h. wir klicken auf dOptionsschaltfläche ● Ständig . Mit dem Kontrollkästchen

ie

■ Tragwerks-Eigengewicht inkludieren wird das Gewicht der Stütze automatisch berücksichtigt. Geben wir der Einwirkung eine Bezeichnung und Beschreibung, wie rechts abgebildet. Die Teilsicherheiten sind auf entsprechende Normwerte voreingestellt. Falls wir sie geändert haben, können wir mit der Schaltfläche Normwerte ihre Normwerte wieder einsetzen. Schließen wir den Dialog mit OK ab.

Jetzt können wir die Lasten eingeben - vertikale Einzellasten, die die Geschosslasten aus der Tabelle 4.1 repräsentieren. Für Vorführungszwecke werden wir die Lasten von allen Decken auf einmal eingeben und erst dann durchs Ändern die unterschiedlichen Werte berücksichtigen.

⇒ Klicken wir die Schaltfläche Einzellasten an und in der unteren Fensterleiste links sehen wir die Eingabeaufforderung Einzellasten auswählen oder Punkte für neue definieren.

⇒ Wir möchten 5 neue Einzellasten vorerst mit gleichen Werten (Eigenschaften) erstellen. Definieren wir also 5für sie und zwar durchs Fangen der 5 Deckenniveaus (horizontale gestrichelte Linien) und schließen ihre Eingabe mit der rechten Maustaste ab. Nun erscheint ein Dialog,

Punkte

in dem wir die Werte der Einzellastkomponenten eingeben – die vertikale Komponente, z.B. 411 kN von der Decke über dem 2.OG. Weil alle diese Lasten von den Decken in die Stütze eingeleitet werden, wählen wir die Angriffstelle1, wie es in dem Dialog rechts abgebildet ist. Schließen wir mit OK ab.

Auf dem Bildschirm sollten wir ähnlichen Inhalt vorfinden wie in der Abbildung 4.3, nur dass alle Lasten noch den gleichen wert 411kN haben. Ändern wir zuerst die Einzellast ganz oben (die Kote 13,40m) auf den Wert 446,1kN und dann in einem Schritt die Einzellasten bei den Koten 0,00; 5,00 und 9,20m auf den Wert 440,4kN. ⇒ Machen wir mit der linken Maustaste einen Doppelklick auf die Einzellast2 bei der Kote 13,40m. Es erscheint

sofort der gleiche Dialog, wie im vorigen Schritt3, wo wir den Wert 446,1 eingeben und mit OK abschließen.

1 Wenn es an der Stelle der vertikalen Einzellast keine Exzentrizität gibt, spielt diese Auswahl keine Rolle. Wenn da aber durch

spätere Änderungen ein exzentrischer Anschluss entsteht, wird die Auswahl selbstverständlich berücksichtigt. 2 Es ist egal, ob wir die Einzellast in der Darstellung der XY- oder XZ-Ebene anklicken. 3 Das Gleiche erreichen wir auch z.B. mit der Schaltfläche Einzellasten + Auswählen der Einzellast mit der linken Maustaste +

Abschließen mit der rechten Maustaste . Oder durchs Auswählen der Einzellast mit der linken Maustaste +Abschließen mit der rechten Maustaste und in dem eingeblendeten Kontextmenü den Befehl ► Eigenschaften wählen (mehr im Kapitel 6.1.4).



⇒ Klicken wir die Schaltfläche Einzellasten an und in der unteren Fensterleiste links sehen wir die Eingabeaufforderung Einzellasten auswählen oder Punkte für neue definieren. Diesmal möchten wir keine neuen Einzellasten definieren, sondern bestehende Ändern. Also müssen wir diejenigen zuerst auswählen. Wir werden die drei Einzellasten mit einem Fenster selektieren. Positionieren wir das Fadenkreuz ungefähr dorthin, wo auf der Abbildung rechts das rechte untere Ecke des gestrichelten Rechteckes ist1 und drücken wir die linke Maustaste . Während wir sie gedrückt halten, bewegen wir die Maus schräg nach links oben. Dabei sollten wir ein gestricheltes Fenster sehen, das wir über die gewünschten Einzellasten ziehen. Loslassen der Maustaste selektiert alle Objekte, die sich zumindest teilweise innerhalb des Fensters befinden2. Die ausgewählten Einzellasten sind durch eine andere Farbe gekennzeichnet. Schließen wir die Auswahl mit der rechten Maustaste ab. Es erscheint der gleiche Dialog wie in den vorigen Schritten und wir geben dort den Wert für die vertikale Lastkomponente 440,4kN ein und schließen mit OK ab. Jetzt sollten wir auf dem Bildschirm den gleichen Inhalt wie in der Abbildung 4.3 vorfinden.

Für das Auswählen von Objekten gibt es mehrere Möglichkeiten, die alle im Kapitel 6.1.5 beschrieben sind. Wir sollten auf dieser Stelle vielleicht einige nur kurz erwähnen. Das einfache Klicken mit der linken Maustaste auf ein Objekt wählt dieses aus und gleichzeitig hebt eventuelle Auswahl anderer auf (exklusive Auswahl). Wenn wir zusätzlich dazu ein anderes Objekt auswählen möchten, müssen wir auf dieses mit der Maus klicken während wir die Taste Strg gedrückt halten. Wenn wir diesen Vorgang wiederholen, wird die Auswahl von diesem Objekt wieder aufgehoben – d.h. das Anklicken mit der gedrückten Strg-Taste ändert den Zustand eines Objektes zwischen ausgewählt und nicht ausgewählt. Diese Auswahlmethode kann mit der Fensterauswahl innerhalb eines Befehls beliebig kombiniert werden. Die Objektauswahl richtet sich in unserem Programm völlig nach den Microsoft Konventionen für die Windows-Applikationen. Vergleichen Sie es z.B. mit Auswählen von Symbolen in dem Windows Explorer.

Abbildung 4.3: Inhalt der Zeichenfläche nach den abgeschlossenen Lasteneingaben der ständigen Einwirkung

1 Es ist egal, ob wir es in der Darstellung der XY- oder XZ-Ebene tun. 2 Weil wir mit dem Befehl Einzellasten angefangen haben, wird jede Auswahl nur auf sie eingeschränkt. Würde sich in dem

Auswahlfenster z.B. eine Gleichlast befinden, wird sie nicht ausgewählt.



⇒ Klicken wir die Schaltfläche Neue Einwirkung an, um eine neue Einwirkung anzulegen, in der wir die Nutzlasten von den Decken eingeben werden. Es erscheint wieder der Dialog für die Einwirkungseigenschaften. Geben wir zuerst die Bezeichnung und Beschreibung wie rechts abgebildet. Betätigen wir die Optionsschaltfläche ● Veränderlich und in der Pulldown-Liste darunter wählen wir die Deckennutzung Kategorie D: Verkaufsflächen , woNorm-Kombinationsbeiwerte Ψ0, Ψ1 und Ψ2 für seltene, häufige und quasi-ständige Einwirkungswerte in die entsprechenden Eingebefelder darunter eingesetzt werdenSchließen wir den Dialog mit OK ab und geben die

durch die

.

Einzellasten ein, wie sie in der Abbildung 4.4 dargestelltbzw. nach de

sind r Tabelle 4.1.

⇒ Kreieren wir eine neue Einwirkung für die Schneelasten. Gehen wir gleich vor, wie im vorigen Schritt, nur für die Deckennutzung wählen wir in der Pulldown-Liste Schneelasten aus. Schließen wir mit OK ab und geben die Einzellast ein, wie sie in der Abbildung 4.4 dargestellt ist.

⇒ Kreieren wir eine neue außergewöhnliche Einwirkung für den Kfz-Anprall in Y-Richtung. Geben wir zuerst die Bezeichnung und Beschreibung wie im Bild rechts. Klicken wir die Optionsschaltfläche ●Außergewöhnlich an und lassen wir die voreingestellte Teilsicherheit 1,001 wie rechts abgebildet. Schließen wir den Dialog mit OK ab.

Wir werden jetzt zwei Horizontallasten eingeben, die den PKW-Anprall im 2.UG 0,5m über dem Boden und den LKW-Anprall im 1.UG 1,3m über dem Boden repräsentieren. Um das Arbeiten mit relativen Koordinaten vorzuführen, werden wbeide Einzellasten auf einmal Eingeben und erst danunterschiedlichen Werte berücksichtigen.

ir n die

⇒ Mit dieser Befehlsfolge starten wir die Definition der Last-Angriffspunkte. In der unteren Fensterleiste links erscheint die Eingabeaufforderung Punkt. Rechts davon im Tastatureingabefeld geben wir für den PKW 0,5 ein und bestätigen mit der Eingabetaste ↵ . Unten erscheint jetzt die Aufforderung ...Bezugspunkt. Fangen wir mit deFadenkreuz-Rechteck das Bodenniveau des 2.UG (die Kote -7,40) und es erscheint Aufforderung für den nächsten

m

Punkt. Wir möchten jetzt die LKW-Anprallposition 1,3m über der Kote 4,05 eingeben. Unser zuletzt definierter Bezugspunkt (die horizontale rot gestrichelte Linie) ist aber die PKW-Anprallposition. Geben wir daher in das Tastatureingabefeld r1,30 ein. Der Buchstabe r bedeutet, dass wir für diese relative Koordinate einen anderen Bezugspunkt wählen möchten. Worauf tatsächlich die Aufforderung für einen ...Bezugspunkt erscheint. Fangen wir das Bodenniveau des 1.UG (die Kote 4,05) und schließen die Punktedefinition mit der rechten Maustaste ab. Jetzt erschein der uns schon bekannte Dialog für die Eingabe der Lastkomponenten. Geben wir z.B. den LKW-Wert 60kN als PY ein und schließen mit OK ab.

⇒ Machen wir mit der linken Maustaste einen Doppelklick auf die untere Einzellast. In dem erschienenen Dialog ändern wir den Wert auf die PKW-Anprallkraft 13,5kN. und schließen mit OK ab.

Wir haben den Anprall im 2.UG. und im 1.UG (zwei voneinander unabhängige außergewöhnliche Ereignisse) in einer Einwirkung zusammengefasst. Wir wollen aber, dass zu einem Zeitpunkt nur ein außergewöhnliches Ereignis eintreten darf - d.h. dass die einzelnen Lasten innerhalb dieser Einwirkung nur gegenseitig ausschließend wirken dürfen. Das machen wir folgendermaßen.

⇒ Nach der Betätigung der Schaltfläche Einwirkungs-Eigenschaften erscheint wieder der Dialog, wie beim Anlegen der außergewöhnlichen Einwirkung. Klicken wir seine Schaltfläche Lasten... an und es erscheint ein Dialog, wo man die Wirkung der einzelnen Lasten innerhalb dieser

1 Für außergewöhnliche Einwirkungen werden im Eurocode keine Teilsicherheiten definiert. Sie werden in der außergewöhnlichen

Bemessungssituation (in den außergewöhnlichen Lastkombinationen) mit den eingegebenen Lastwerten wirken.



Einwirkung definiert1. Wählen wir dort ● Gegenseitig ausschließend und schließen wir die beiden Dialoge mit OK ab. Jetzt sehen wir auch in der Legende links oben in den Klammern (La) – d.h. Lasten ausschließlich.

Machen wir genau das Gleiche für die Einwirkung für den Kfz-Anprall in Z-Richtung und kontrollieren wir die dargestellten Lasten mit der Abbildung 4.4. Der Anprall in Y- und Z-Richtung sind auch zwei außergewöhnliche Ereignisse, die nur getrennt auftreten können. Wir haben es zwar schon mit der Null-Teilsicherheit für die Wirkung mit anderen außergewöhnlichen Einwirkungen getan, aber aus Vorführungsgründen werden wir es noch deutlicher bestimmen.

⇒ Starten wir den Befehl2 Einwirkungen verwalten . Es erscheint ein Dialog mit den von uns bereits kreierten Einwirkungen. Selektieren wir dort die zwei außergewöhnlichen Einwirkungen3, wie rechts abgebildet und in der Pulldown-Liste darunter wählen wir die Gruppe gegenseitig ausschließend 1. Damit haben wir die beiden Einwirkungen in eine Gruppe platziert, wo zu einem Zeitpunkt nur eine davon wirken darf. Beenden wir den Dialog mit Schließen ab. Jetzt sehen wir in der Legende links oben in den Klammern (Grp, La) – d.h. diese Einwirkung befindet sich in einer gegenseitig ausschließender Gruppe und ihre Lasten dürfen nur gegenseitig ausschließend wirken.

Damit sind die Lasteingaben abgeschlossen. Kontrollieren wir noch einmal alle Lasteingaben durch den Vergleich mit der Abbildung 4.4 unten. Im Weiteren werden wir dann die Imperfektionen definieren.

Abbildung 4.4: Zusammenfassung aller Lasteinwirkungen

1 Die Programmvoreinstellung ist „Gleichzeitig“ - d.h. die Lasten in allen bisher kreierten Einwirkungen innerhalb von diesen

gleichzeitig wirken. Wir erkennen das in der Legende links oben, wo in den Klammer (Lg) steht - Lasten gleichzeitig. Eine Einwirkung kann in anderen Fällen (z.B. „Voneinander unabhängig“) eine Art von „Sub-Lastkombinationen“ darstellen – d.h. bereits ihre Auswirkungen können Min/Maxwerte ausweisen. Diese Verhaltensweise folgt konsequent dem Eurocode-Prinzip.

2 Wir können den Befehl auch mit einem Doppelklick mit der linken Maustaste auf die Zeichenfläche außerhalb einer Last starten. 3 Klicken wir mit der linken Maustaste eine an, halten wir dann die Taste Strg gedrückt und klicken wir die zweite an.



4.3.3.2. Imperfektionen Lassen wir uns die Imperfektionen vom Programm automatisch generieren. Aufgrund der festen horizontalen Lagerung erkennt das Programm, dass unsere Mehrfeldstütze unverschieblich (ausgesteift) ist und generiert daher nur Vorbiegungen. Es ist wichtig, das Generieren erst nach den abgeschossenen Eingaben durchzuführen, weil das Programm aufgrund von etwaigen Tragwerks- oder Lastsymmetrien entsprechende Imperfektionseinwirkungen generiert und sie gegebenenfalls gegenseitig ausschließenden Gruppen zuteilt. Mehr über die Generierung und Imperfektionen können Sie im Kapitel 6.4.5.2 und den Berechnungsgrundlagen [1] erfahren.

⇒ Starten wir wieder den Befehl Einwirkungen verwalten und in dem erschienenen Dialog klicken wir die Schaltfläche Generieren... an. Füllen wir die Registerkarte Imperfektionen so, wie es rechts abgebildet ist. Wir möchten Imperfektionen für die Auswirkungen auf diese Stütze1 generieren, die Vorbiegungen können in beiden XY- und XZ-Ebenen vorkommen, aber nicht gleichzeitig2. Vorbiegungen in einer Ebene sollen immer vorhanden sein Den Imperfektionswinkel wählen wir 1/200 3 und die Anzahl der vertikalen Bauteile 1 – d.h. der Winkel wird nicht reduziert, weil die anderen vertikalen Bauteile auf die lokale Vorbiegungen der unverschieblichen Mehrfeldstütze keinen Einfluss haben. Schließen wir den Dialog mit OK ab. Wir befinden uns wieder in dem Dialog mit der Liste aller Einwirkungen, wo jetzt drei4 dazugekommen sind. Nach den Symbolen A2 sehen wir, dass sie sich in einer gegenseitig ausschließenden Gruppe 2 befinden. Wählen wir z.B. die erste von ihnen aus und beenden den Dialog mit Schließen ab.

Nun sehen wir auf der Zeichenfläche die vorher im Dialog ausgewählte Imperfektionseinwirkung. Vergleichen wir die Imperfektionen mit der Abbildung 4.5. Zwischen den Einwirkungen können wir z.B. mit den Tasten Bild auf und Bild ab „blättern“. Das Programm generierte in der XY-Ebene nur eine Vorbiegungsfigur, weil das Tragwerk in dieser Ebene symmetrisch ist und es gibt nur vertikale Lastender XZ-Ebene geht diese Symmetrie durch die exzentrischen Stützenanschlüsse verloren, wurden also gespiegelte Figuren (+/-) generiert, die sich gegenseitig ausschließen. Weil wir uns gewünshaben, dass Imperfektionen in beiden Ebenen gleichzeitig nicht vorkommen dürfen, müssen sich alledrei Figuren gegenseitig ausschließen (all

4. In

da

cht

e befinden

sich in der ausschließenden Gruppe A2). Abbildung 4.5: Generierte Imperfektionen

1 Die andere Alternative im Dialog wären in unserem Beispiel Auswirkungen auf die Geschossdecken, die die horizontalen Kräfte

(Auflagerreaktionen) von dieser Stütze zu den Aussteifungswänden übertragen müssen. Siehe EN 1992-1-1 5.2 (5) und die Abbildung 5.1 (c1, c2), ÖNORM 3.2.3 (d) oder DIN 7.2 (7).

2 Siehe z.B. EN 1992-1-1 5.8.9(2). 3 In unserem Fall nach EN 1992-1-1 5.2(7a) mit l0 = lcol auf der sicheren Seite (l0 ·θi / 2 = l0 / 400 ergibt θi = 1/200). 4 Es sind richtigerweise vier. Wir haben bei diesem Handbuchbeispiel in den Berechnungsanforderungen die Berücksichtigung der

Imperfektionen in den außergewöhnlichen Lastkombinationen irrtümlicherweise ausgeschaltet.



Wegen einheitlicher Handhabung verwalten wir die Imperfektionen gemeinsam mit Lasteinwirkungen, obwohl sieunserem Programm rechnerisch eigentlich Bauzuständen (Imperfektionszuständen)

in entsprechen. Dadurch wirkt sich

rem Vorführungsbeispiel

n komplett und wir können uns nun den Ergebnissen widmen.

auch ihre Vielfalt auf die Gesamtanzahl der Lastkombinationen besonders stark. In unsehaben wir zu Gunsten der kürzeren Rechenzeit eine einfache Konstellation gewählt. Damit sind alle Eingabe

4.3.4. Bemessung Wir nehmen an, dass die Berechnungsanforderungen für die Tragfähigkeit noch die vom Programm voreingestellten Standardwerte haben (siehe das Kapitel 6.5) und gehen direkt zu den Bemessungsergebnissen. Jederzeit, nachdem Sie das Tragwerk, die Belastung oder Berechnungs-Anforderungen geändert haben, können Sie sofort die gewünschten Ergebnisse sichten. Das Programm verfolgt, was sich seit letzten Berechnungen geändert

matisch durch. hat und führt die notwendigen Berechnungen für die darzustellenden Ergebnisse auto

⇒ Mit dem Anklicken der Schaltfläche Bemessen auf der oberen Symbolleiste gelangen wir zu den Bemessungsergebnissen. Nachdem die dafür notwendigen Berechnungen durchgeführt wurden, befinden wir uns standardmäßig in der Ergebnisgruppe Erforderliche Bewehrung , in

STRATOS-Stütze 3.15 - Programmbedienungstratos.frilo.eu/DocDownloads/DcColumnMan3.15-01.pdf ·...

Documents

Transcript of STRATOS-Stütze 3.15 - Programmbedienungstratos.frilo.eu/DocDownloads/DcColumnMan3.15-01.pdf ·...