Highlights
- Sichere und wirtschaftliche Bemessung auf Basis gültiger Normen
- Topologieoptimierung – Bemessung von Positionen und Richtungen der Bewehrung
- Eingabe, Bemessung und Normnachweise in 15 Minuten
- Allgemeine Lösung – Kombination verschiedener Formen von Diskontinuitäten
- Beliebige Topologie von D-Bereich/Wand
- Detail-Ergebnisse
- Verknüpfung mit IDEA StatiCa Beam/BIM
Anwendungsbereich
Betonträger, Wände und Stützen weisen Bereiche mit einer Form von Diskontinuität (D) auf – Öffnungen, ausgeklinkte Enden, Konsolen, hängende Lasten, Verankerungen, Bereiche über Auflagern usw. Obwohl D-Bereiche in jeder Betonkonstruktion vorhanden sind, existiert bisher keine einheitliche Lösung für die vollständige Bemessung von Beton-D-Bereichen, Wänden und Scheiben.
B- und D-Bereiche
D-Bereiche im Übergang vom Stützensystem zur Wand
Für die Bemessung von Diskontinuitätsbereichen werden derzeit Spezialprogramme oder Excel-Bemessungsblätter auf Basis der Strebe-und-Zugband-Methode eingesetzt. Wissenschaftlich orientierte Programme werden hingegen nur ausnahmsweise verwendet, ohne Anbindung an nationale Normen und Vorschriften sowie ohne Bemessung und Optimierung der Bewehrung. Diese Praxis führt zu Übervereinfachungen oder umgekehrt zu Versuchen, die Realität zu simulieren. Keine dieser Methoden kann für eine konzeptionelle Entscheidungsanalyse der Struktur oder ihres D-Bereichs verwendet werden, da sie genaue Abmessungen, Lage, Richtungen und Menge der Bewehrung im Voraus erfordern. Die Erfahrung des Autors zeigt, dass selbst Fachleute unzureichende Kenntnisse hinsichtlich der Bestimmung von Positionen und Richtungen der Bewehrung bei atypischen D-Bereichen von Betonkonstruktionen haben.
Unsere Lösung
Das neue Software-Werkzeug IDEA StatiCa Detail ermöglicht es Ingenieuren, geeignete Betonabmessungen sowie Lage und Menge der Bewehrung auf effiziente Weise festzulegen und dabei sichere und wirtschaftliche Bemessungen auf Basis gültiger Normen zu erzielen. Die Verifizierung unserer Spitzentechnologie wurde sowohl anhand normunabhängiger Fälle als auch mit bestehenden Normen mit den darin definierten Materialgesetzen durchgeführt.
IDEA StatiCa führt eine neuartige Methode zur Bemessung und Überprüfung von Beton-D-Bereichen und Wänden ein. Damit können Ingenieure die Grenzen herkömmlicher Bemessungswerkzeuge überwinden, Zeit sparen und den Materialeinsatz optimieren. Klare Bestanden/Nicht-Bestanden-Normnachweise gemäß der Norm sind in wenigen Minuten verfügbar, ebenso vollständige Ausgabeberichte.
Bemessungsprozess
| Modell mit Randbedingungen und Last | Topologieoptimierung | Druckbereiche herausgefiltert | Modell mit hinzugefügter Bewehrung | |||
Normnachweise
| Geometrie, Lasten, Bewehrung | GZT-Nachweis | Nachweis der Verankerung | Zugspannungsfelder | |||
Bewehrungsbemessung
Die Anwendung der Topologieoptimierungsmethode kann bei der Bewehrungsbemessung eine große Hilfe sein. Sie kann verwendet werden, um eine Geometrie zu erzeugen, indem nur ein bestimmter Prozentsatz des ursprünglichen Materialvolumens genutzt und so umverteilt wird, dass er für den gegebenen Lastsatz nach bestimmten Kriterien „am effektivsten" ist. Dies kann zu einer Struktur führen, die als genaues Leitwerkzeug zur Identifizierung der Zug- und Druckbereiche der ursprünglichen Betonkonstruktion verwendet werden kann. Dieser Prozess ähnelt der allgemein verwendeten Strebe-und-Zugband-Methode, kann jedoch mit dieser Methode automatisch und mit wesentlich geringerem Bedarf an menschlicher Reflexion und Versuch-und-Irrtum durchgeführt werden.
Wand mit Tür und Fenster
Ergebnis der Topologieoptimierung
Modell mit hinzugefügter Bewehrung
Ergebnis der nichtlinearen Analyse, rot – Spannung im gedrückten Beton, blau – Kräfte in den Bewehrungsstäben
Ausgeklinktes Ende mit Voute und Öffnung
Ergebnisse der Topologieoptimierung
3D-Ansicht des bewehrten Bauteils
Obwohl die durch die Topologieoptimierungsmethode erzielten Ergebnisse noch ein gewisses Maß an Reflexion und Interpretation durch den Ingenieur erfordern, stellt sie ein schnelles und einfach zu bedienendes Werkzeug dar, das die Aufgabe der Bewehrungsbemessung erheblich erleichtern und beschleunigen kann. Insbesondere bei nicht-typischen Strukturen und/oder mehreren Lastfällen kann sie zu Ergebnissen führen, die bei Verwendung konventioneller Methoden nicht offensichtlich wären. Dies kann zu Einsparungen nicht nur bei der Ingenieurzeit, sondern auch bei der benötigten Menge an Bewehrungsstahl führen.
Spitzentechnologie
Normunabhängig und gleichzeitig normkonform
- Fiktive rotierende spannungsfreie Risse
- Zugstabmodell
- Zugverfestigung
- Grenzdehnung auf Zug
- Duktilitätsnachweis
- Druckerweichung
- Verbund- & Verankerungsmodell
Verifizierung und Validierung
Verknüpfung mit IDEA StatiCa Beam/BIM
