Die am häufigsten von Tragwerksplanern eingesetzte Lösung für das aktuelle Modell ist ein Trägermodell mit integrierten Normnachweisen gemäß den geltenden Normen. Der Aufbau des Prüfmodells bleibt über alle Komplexitätsstufen hinweg konsistent und stellt eine Stütze mit quadratischem Querschnitt von 500 x 500 mm und einer Länge von 1.000 mm, einen Fundamentstreifen mit einer Einheitsbreite von 1.000 mm und einer Länge von 6.000 mm dar. Die Höhe des Fundamentstreifens ist ein variabler Parameter. Für die aktuelle Verifikation wird eine Höhe von 250 mm verwendet.
Die Unterseite des Fundamentstreifens wird durch drucksteife Federn mit entweder geringer Bodensteifigkeit von 16.000 kN/m³ oder hoher Bodensteifigkeit von 128.000 kN/m³ gestützt. Symmetrische Randbedingungen schränken die linken und rechten Enden des Fundamentstreifens ein.
Es ist wesentlich zu beachten, dass alle Modelle Bemessungsmodelle sind. Für die Simulation und die Überprüfung der Normnachweise wurden die Teilsicherheitsbeiwerte für Baustoffe angewendet.
11) Abmessungen und analytisches Modell
Lineares Trägermodell – Boden mit geringer Steifigkeit (LSS)
Sobald die Simulation am Trägermodell durchgeführt wird, können die standardmäßigen Normnachweise angewendet werden. Die bemessene Bewehrung entspricht den Mindestdetaillierungsanforderungen gemäß EN 1992-1-1 [1]. Ein Mindestbewehrungsgrad wird sowohl für Längsstäbe als auch für Bügel angewendet. Die Simulation wird mit einem Elastizitätsmodul von 10 GPa durchgeführt, der den Sekantenmodul des vorgesehenen Betonwerkstoffs darstellt. Aufgrund der hyperstätischen Natur der Struktur beeinflusst der Modul die Umlagerung der Schnittgrößen.
12) Lineares Trägermodell – Grenzlast für das Bestehen der GZT-Nachweise
Das Biegemoment direkt unterhalb der Stütze erreicht den Grenzwert von 60,1 kNm unter einer Normalkraft in der Stütze von -245 kN. Der zweite kritische Punkt befindet sich in der Zone der maximalen Querkraft, wo die Interaktion einer Querkraft von -86,4 kN und einem entsprechenden Biegemoment von 44,8 kNm zu einem Interaktionsnachweis führt, der ebenfalls innerhalb akzeptabler Grenzen mit einer Ausnutzung von 96,6 % liegt. Die kritischste Stelle an der Struktur befindet sich direkt unterhalb der Stütze, und der Versagensmodus umfasst den Beton unter Druck und die Längsbewehrungsstäbe unter Zug. Die Querkrafttragfähigkeit zeigt, dass sie für diesen Fall nicht maßgebend ist.
13) Lineares Trägermodell – Normnachweis für Boden mit geringer Steifigkeit
Lineares Trägermodell – Boden mit hoher Steifigkeit (HSS)
Der Boden mit hoher Steifigkeit in diesem Szenario, dichter Sand mit einem Bettungsmodul von 128.000 kN/m³, verändert das Verhalten der Struktur erheblich. Die Last konzentriert sich direkt unterhalb des Stützenbereichs. Die Kontaktfläche weist einen höheren Spannungsgradienten und eine höhere Kontaktspannungsgröße auf. Die Grenztragfähigkeit in der Stütze von -540 kN hat sich um einen Faktor von 2,2 im Vergleich zum Boden mit geringer Steifigkeit erhöht. Das Querkraftprofil ist steiler und das Biegemoment stärker lokalisiert. Dies führt zu einer Struktur, die anfälliger für Durchstanzversagen ist.
14) Lineares Trägermodell – Grenzlast für das Bestehen der GZT-Nachweise
Das maximale Biegemoment konzentriert sich unterhalb der Stütze und beträgt 60,7 kNm, was auf die maximale Biegetragfähigkeit des Querschnitts zurückzuführen ist. Die extreme Querkraft ist nahe dem Stützenbereich verschoben und erreicht einen Betrag von -132 kN, wobei das entsprechende Moment 38,1 kNm beträgt. Im Interaktions-Normnachweis wurde der Theta-Winkel für die Druckstrebe von 21,5 Grad auf 23 Grad angepasst. Der Eurocode erlaubt die Anpassung des Strebenneigungswinkels im Bereich von 21,5 bis 45 Grad. Es wurde festgestellt, dass ein Winkel von 21,5 Grad zu einer Überschreitung der Tragfähigkeit führt, was hauptsächlich auf die Biegebeanspruchung zurückzuführen ist. Durch Berücksichtigung der durch die Normanforderungen vorgeschriebenen Variabilität konnte der nicht erfüllte Nachweis durch Anwendung eines alternativen Strebenneigungswinkels erfolgreich behoben werden.
Der kritische Versagensmodus umfasst den Beton unter Druck und die Längsbewehrungsstäbe unter Zug.
15) Lineares Trägermodell – Normnachweis für Boden mit hoher Steifigkeit