Statische Berechnung und Bemessung von Tragwerken aus Stahl | Dlubal Software

Die Eingabemasken in RF-/STAHL EC3 unterscheiden zwischen dem Biegeknick- und Biegedrillknicknachweis. Im Folgenden sollen die biegedrillknickspezifischen Parameter an einem Beispiel vorgestellt werden.

Sollen Stützen oder Träger aus Stahl bemessen werden, sind in der Regel Querschnitts- sowie Stabilitätsnachweise zu führen. Ist Ersterer meist ohne weitere Eingaben durchführbar, benötigt der Nachweis der Stabilität weitere benutzerdefinierte Angaben. Da der Stab zu einem gewissen Grad aus dem System herausgeschnitten wird, sind die Lagerungsbedingungen näher zu spezifizieren. Vor allem für die Bestimmung des ideellen Biegedrillknickmomentes M_cr spielt dies eine Rolle. Zusätzlich dazu sind auch die korrekten Knicklängen L_cr zu hinterlegen. Diese werden für die interne Berechnung der Schlankheitsgrade benötigt.

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem Stabilitätsnachweis einer Stahlstütze mit planmäßig mittigem Druck nach EN 1993-1-1 Abs. 6.3.1. Zusätzlich wird eine Variantenuntersuchung mit dem Ziel der Stahloptimierung durchgeführt.

Die in RFEM/RSTAB festgelegten Querschnitte werden vom Modul automatisch übernommen. Die Bemessung in RF-/STAHL EC3 kann für alle dünnwandigen Querschnitte erfolgen. Das Programm wählt automatisch die effizienteste, normgerechte Bemessungsmethode.

Beim Tragsicherheitsnachweis erfolgt die Berücksichtigung von mehreren Beanspruchungen und der Anwender kann zwischen den von der Norm zur Verfügung gestellten Interaktionsnachweisen auswählen. 

Ein wesentlicher Bestandteil der Nachweisführung nach dem Eurocode 3 ist die Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in die Querschnittsklassen 1 bis 4. Damit soll die Begrenzung der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festgestellt werden. RF-/STAHL EC3 ermittelt dazu automatisch das (c/t)-Verhältnis der druckbeanspruchten Querschnittsteile und nimmt die Klassifizierung voll automatisch vor. 

Bei den Stabilitätsnachweisen kann für jeden einzelnen Stab oder Stabsatz ausgewählt werden, ob Biegeknicken in y- und/oder z- Richtung möglich ist. Auch zusätzliche, seitliche Halterungen, können definiert werden. Schlankheitsgrad und ideale Verzweigungslast werden anhand der Randbedingungen von RF-/STAHL EC3 automatisch ermittelt. Für den Biegedrillknicknachweis kann der Anwender das für den Nachweis benötigte ideale Biegedrillknickmoment vom Programm automatisch ermitteln lassen aber auch manuell definieren. Auch der Lastangriffspunkt von Querlasten, welcher einen Einfluss auf die Drillbeanspruchung hat, kann über die Einstellung in den Details berücksichtigt werden. Weiterhin lassen sich Drehbettungen (z. B. aus Trapezblechen und Pfetten) und Schubfelder (z. B. aus Trapezblechen und Verbänden) berücksichtigen. 

Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist in der modernen Bauweise, mit immer schlanker werdenden Querschnitten ein wichtiger Faktor in der statischen Berechnung. In RF-/STAHL EC3 kann der Anwender hierfür Lastfälle, Last- und Ergebniskombinationen den verschiedenen Bemessungssituationen einzeln zuweisen. Die entsprechenden Grenzwerte sind im Nationalen Anhang vordefiniert, können aber auch verändert werden. Das Modul bietet die Möglichkeit Bezugslängen und Überhöhungen zu definieren und für den Nachweis zu berücksichtigen.

Bei den Nachweisen der Zug-, Druck-, Biege- und Querkraftbeanspruchung werden die Bemessungswerte der maximalen Beanspruchbarkeit den Bemessungswerten der Einwirkungen gegenübergestellt. 

Werden Bauteile gleichzeitig auf Biegung und Druck belastet, wird eine Interaktion durchgeführt. RF-/STAHL EC3 ermöglicht dem Anwender die Wahl, ob für die Interaktionsformel die Beiwerte nach Verfahren 1 (Anhang A) oder Verfahren 2 (Anhang B) ermittelt werden sollen.

Für die Nachweisführung des Biegeknickens ist weder die Angabe des Schlankheitsgrades noch der idealen Verzweigungslast des maßgebenden Knickfalls erforderlich. Das Modul berechnet automatisch alle erforderlichen Beiwerte für den Bemessungswert der Biegebeanspruchbarkeit. Das ideale Biegedrillknickmoment ermittelt RF-/STAHL EC3 selbständig für jeden Stab an jeder x-Stelle des Querschnitts. Vom Anwender sind lediglich Angaben über etwaige seitliche Zwischenlager der einzelnen Stäbe/Stabsätze erforderlich, die in einer der Eingabemasken definiert werden.

Werden in RF-/STAHL EC3 Stäbe für die Heißbemessung ausgewählt, so erscheint eine weitere Eingabemaske zur Angabe zusätzlicher Parameter wie z. B. zum Beschichtungs- oder Verkleidungstyp. Als globale Einstellung können die erforderliche Dauer des Brandschutzes eingestellt sowie die Temperaturkurve und weitere Beiwerte gewählt werden. Im Ausgabeprotokoll werden tabellarisch die Zwischenwerte und das Endergebnis des Brandschutznachweises aufgelistet. Zudem kann die Temperaturkurve in das Protokoll gedruckt werden.

Die Ergebnisse werden geordnet nach Lastfällen, Querschnitten, Stäben, Stabsätzen oder x-Stellen in übersichtlichen Masken ausgegeben. Über die Selektion der jeweiligen Zeile erhält man detaillierte Angaben zu den geführten Nachweisen.

Sämtliche Material- und Querschnittswerte, Bemessungsschnittgrößen und Nachweisfaktoren werden übersichtlich und für den Anwender nachvollziehbar ausgegeben. Man kann sich den Schnittgrößenverlauf an jeder x-Stelle in einem separaten Fenster grafisch anzeigen lassen.

Stücklisten stabweise/stabsatzweise für die einzelnen Querschnittstypen runden die ausführliche und strukturierte Ergebnisdarstellung ab. Für den Druck der Eingabe- und Ergebnisdaten steht das globale Ausdruckprotokoll in RFEM/RSTAB zur Verfügung.

Möchte man verschiedene Daten weiter bearbeiten, ist ein Export sämtlicher Tabellen nach MS-Excel möglich.