Horizontale Zugbandtragfähigkeit und Robustheit des Tragwerks

Wir haben gefragt, Sie haben geantwortet, wir haben zugehört und geliefert!

Softwareanbieter werden seit langem dafür kritisiert, ihren Kunden nicht das zu geben, was diese tatsächlich wollen – sie haben eine lange Geschichte darin, ihnen das zu geben, was die Anbieter für richtig halten!

Aus diesem Grund hat IDEA StatiCa eine Umfrage unter seinen Nutzern in Großbritannien durchgeführt. Ziel der Umfrage war es, die Wünsche und Bedürfnisse unserer Kunden besser zu verstehen.

Als direktes Ergebnis haben wir eine neue Analysemethode namens horizontale Zugbandtragfähigkeit in der neuen IDEA StatiCa Version 22.1, die im Oktober 2022 veröffentlicht wurde, eingeführt.  Aber was adressiert diese neue Funktion?

Wir als Tragwerksplaner wissen, wie sich Gebäude verhalten sollten, und sie werden so bemessen, dass sie Kräfte standhalten, die wir sicher vorhersagen können. Was passiert jedoch, wenn Dinge eintreten, die wir nicht vorhersagen können? Unfall­schäden durch Aufprall oder Explosion sind außergewöhnliche Umstände, die beim Entwurf eines Gebäudes berücksichtigt werden können. Obwohl viele Länder und ihre Bemessungsnormen dies behandeln, werde ich diesen Artikel aus der Eurocode-Perspektive angehen und dabei insbesondere die Konformität mit britischen Anforderungen ansprechen.

Robustheit ist in BS EN 1991-1-7 Einwirkungen auf Tragwerke. Allgemeine Einwirkungen. Außergewöhnliche Einwirkungen wie folgt definiert:

"Robustheit ist die Fähigkeit einer Struktur, Ereignisse wie Brand, Explosionen, Aufprall oder die Folgen menschlicher Fehler zu widerstehen, ohne in einem zur ursprünglichen Ursache unverhältnismäßigen Ausmaß beschädigt zu werden."

Bei Stahlskelettbauten wird dies hauptsächlich durch eine angemessene Verbindungsbemessung gewährleistet, obwohl bei zunehmender Komplexität von Gebäuden auch andere Faktoren eine Rolle spielen. Dies ist auch eine Anforderung für die Genehmigung nach den britischen Bauvorschriften.

Die Anforderung hat einen historischen Hintergrund: 1968 ist die Ronan-Point-Katastrophe ein Beispiel dafür, wo ein fortschreitender Einsturz zu einem unverhältnismäßigen Kollaps führte. Verwirrt? Die Begriffe unverhältnismäßiger Kollaps und fortschreitender Einsturz werden oft synonym verwendet, aber es ist möglich, eine Unterscheidung zu treffen: Fortschreitender Einsturz ist die Ausbreitung des Tragwerkversagens vom ursprünglichen Versagenspunkt eines oder mehrerer lokalisierter Tragwerkselemente. Wenn ein fortschreitender Einsturz eintritt, führt dies nicht zwangsläufig zu einem unverhältnismäßigen Kollaps. Weitere Informationen finden Sie im Approved Document A.

Mit Bezug auf SteelConstruction.info – Structural Robustness, die SCI Publication P391 und die IStructE Practical Guides to Disproportionate Collapse zum gleichen Thema lässt sich erkennen, dass der häufigste Ansatz darin besteht, wirksame horizontale Zugbänder durch Verbindungsbemessung zu verwenden, um Stützen an Ort und Stelle zu halten und die Seilwirkung der Deckenträger zu ermöglichen.

Die Bemessungskräfte variieren je nach Gebäudeklasse, und für Klasse 2a (siehe Approved Document A für eine detaillierte Definition) sollte jedes Zugband-Bauteil einschließlich seiner Endverbindungen in der Lage sein, eine Bemessungszugkraft für den außergewöhnlichen Grenzzustand im Fall von Innen- und Randzugbändern aufzunehmen.

Beispielrechnung

Ich habe Bemessungsbeispiel 2 der SCI Publication P358 (allgemein als „Green Book" bezeichnet) verwendet, um den Ansatz zu überprüfen:

Hauptstütze, C = 305x305 UC 137 – Hauptträger, B = 406x178 UB 74

Horizontale Zugbandkraft = 175 kN

Ergebnisse für Dehnung, Spannung und Lochleibung:

Die Bemessungsnachweise umfassen auch die maßgebende Zugtragfähigkeit der Schrauben und Schweißnähte, die grafisch und in tabellarischer Form eingesehen werden können.

Das Materialgesetz für diese Analyse wurde angepasst, um den Empfehlungen des SCI und den relevanten Teilen des Eurocodes zu entsprechen, in denen angegeben wird, dass die Zugfestigkeit zur Bewertung der Tragfähigkeiten von Komponenten verwendet werden kann. Einige besondere Nachweise, die im SCI-Leitfaden erwähnt werden, werden explizit durch die Verwendung der nichtlinearen Analyse und Plattenprüfungen abgedeckt.

Zusammenfassung

Auf die Frage, wie wichtig diese Funktion ist und was sie für den britischen Markt bedeutet, äußerte sich Theodore Tsirozidis (Direktor von IDEA StatiCa UK) wie folgt:

„Eine unserer höchsten Prioritäten bei IDEA StatiCa UK ist es, unseren Kunden alle notwendigen Werkzeuge und Funktionalitäten bereitzustellen, die die Bedürfnisse des britischen Marktes bestmöglich erfüllen."

Er fährt fort:

„Der Nachweis von Zugbandkräften war die am häufigsten gewünschte Funktion unter unseren Nutzern, und wir freuen uns sehr, dass diese Funktion nun in Version 22.1 und ohne zusätzliche Kosten verfügbar ist."

Er schließt:

„Von nun an wird IDEA StatiCa in der Lage sein, noch robustere Bemessungen zu erstellen und zur Schaffung von Strukturen beizutragen, die im Falle von Unfällen nicht zu einem unverhältnismäßigen Kollaps führen."

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, diesen Artikel zu lesen, der nur eine von vielen Verbesserungen an IDEA StatiCa Connection hervorhebt. Falls Sie dies noch nicht getan haben, vergessen Sie nicht, die neue Version 22.1 herunterzuladen.