Seismische Bemessung einer Fußplatte

Über das Nestle-Lagerregal-Projekt

Nestlés 16-stöckige Lagerregalanlage mit 220.000 Quadratfuß im Tejon Ranch Commercial Center in Wheeler Ridge, Kalifornien, stellte einzigartige tragwerksbezogene Herausforderungen dar. Das Projekt liegt in der Erdbebendesignkategorie D und erforderte eine hohe seismische Bemessung und Detaillierung gemäß ASCE 7-16, AISC 341-16 und den RMI-Normen 2021 für die Spezialdetaillierung von Regalgebäuden.

Foto: Mit freundlicher Genehmigung von TRCC

Seismische Fußplattenbemessung

Ein wesentliches Ziel war es sicherzustellen, dass die Fußplattenverbindungen zu den Fundamenten seismischen Kräften standhalten können und dabei die Tragwerksintegrität und Sicherheit gewährleistet bleibt. Die Herausforderung bestand darin, nachträglich eingebaute Ankersysteme zu bemessen, die hohe seismische Anforderungen erfüllen und gleichzeitig den Materialeinsatz und die Ausführbarkeit optimieren. 

Herkömmliche Handberechnungen und vereinfachte Softwaremodelle waren nicht in der Lage, das Verhalten dieser Verbindungen unter seismischer Belastung vollständig zu erfassen, insbesondere im Hinblick auf die für die Normkonformität erforderlichen duktilen Versagensmechanismen.

Um dies zu erreichen, verwendete das Ingenieurteam von IMEG IDEA StatiCa, um eine detaillierte Kapazitätsbemessungsanalyse durchzuführen. Durch die genaue Modellierung der Fußplatte, der Anker und des Betons konnten sie Spannungsverteilungen, Fließmechanismen und Versagensarten unter seismischen Lasten bewerten. Dies ermöglichte es ihnen, ihre Bemessung zu optimieren und die Option B „Duktiler Mechanismus" aus ACI 318-19 Abschnitt 17.10.5.3 anzuwenden.

Bei Option B wird das Ankersystem so bemessen, dass das Fließen in einem duktilen Stahlelement, wie der Fußplatte, eintritt, bevor ein Versagen in den Betonankern auftritt. Dieser Ansatz gewährleistet die Energiedissipation und verhindert spröde Versagensarten wie Betonausbruch oder Auszugversagen.

Die erweiterte nichtlineare Analyse der Software bestätigte, dass das Fließen in der Stahlplatte vor dem Betonversagen eintreten würde, was das gewünschte duktile Verhalten sicherstellt. Diese Validierung ermöglichte es IMEG, reduzierte seismische Kraftberechnungen ohne Anwendung des Überfestigkeitsfaktors Ω₀ zu rechtfertigen, was zu Material- und Kosteneinsparungen führte und gleichzeitig die vollständige Konformität mit ACI 318-19 gewährleistete.

Warum IDEA StatiCa?

Seit der Integration von IDEA StatiCa in ihren Arbeitsablauf hat das IMEG-Ingenieurteam folgende Aufgaben bewältigt:

• Nicht standardmäßige Verbindungen, die eine individuelle Detaillierung erfordern. 
• Seismische Lastanforderungen mit fortschrittlichen Analysewerkzeugen. 
• Bemessung nachträglich eingebauter Anker gemäß ACI 318-19-Richtlinien. 

Für das Nestlé-Lagerregalgebäude stellte IDEA StatiCa sicher, dass die Fußplattenverbindungen nicht nur normkonform, sondern auch für die seismische Leistungsfähigkeit optimiert waren, und demonstrierte damit, wie fortschrittliche Ingenieurwerkzeuge hochseismische, hochkomplexe Projekte unterstützen können.

IDEA StatiCa hat unseren Prozess der Verbindungsbemessung grundlegend verändert. Wir können jetzt komplexe Lastpfade oder Verbindungen für zusammengesetzte Bauteile zuverlässig überprüfen. Darüber hinaus bewältigt es mühelos untypische Schraubenabstände, eliminiert aufwändige Berechnungen und steigert unsere Effizienz, ohne dabei die ingenieurtechnische Präzision zu beeinträchtigen.

Todd R. Campbell, P.E.

Stellvertretender Hauptverantwortlicher/Qualitätssicherungsmanager – IMEG
United States

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