Seismische Bemessung von Verbindungen

Seismische Bemessung

Bei der seismischen Bemessung besteht das Ziel nicht nur darin, einen Tragwerkseinsturz zu verhindern, sondern auch sicherzustellen, dass die Struktur auf vorhersehbare und kontrollierte Weise reagiert, selbst bei starken Bodenbewegungen. Tragwerksplaner müssen sicherstellen, dass das Gebäude einen kontrollierten Fließmechanismus entwickelt, bei dem ausgewählte Teile der Struktur fließen, sich verformen und Energie dissipieren dürfen, ohne die Gesamtstabilität zu gefährden.

Horizontales Aussteifungssystem

Tragwerksplaner können entscheiden, welche Art von horizontalem Aussteifungssystem sie einsetzen. Jedes System hat seinen spezifischen kontrollierten Fließmechanismus, den der Ingenieur sicherstellen muss, damit die Struktur entsprechend verhält.

• Momentenrahmen (MF): Fließen muss in den Trägern auftreten
• Konzentrisch ausgesteifte Rahmen (CBF): Fließen muss in den Aussteifungen auftreten
• Exzentrisch ausgesteifte Rahmen (EBF): Fließen muss in den Koppelelementen auftreten

Um den beabsichtigten Fließmechanismus zu erreichen, wenden Tragwerksplaner Grundsätze der Kapazitätsbemessung an. Die dissipativen Bauteile werden so bemessen, dass sie bei Erdbeben fließen. Ihre erwartete Tragfähigkeit wird durch einen Überfestigkeitsfaktor erhöht, um die tatsächliche Materialkapazität und Verfestigung zu berücksichtigen. Die nicht-dissipativen Bauteile (wie Stützen, Knoten und Verbindungen) werden dann so bemessen, dass sie diese erhöhte Kraft elastisch aufnehmen. Dies stellt sicher, dass das Fließen nur an den vorgesehenen Stellen auftritt. Die Bemessung von Verbindungen spielt dabei eine Schlüsselrolle.

Bemessung von Verbindungen

Durch eine sachgerechte Ausbildung der Verbindungen können Tragwerksplaner sicherstellen, dass sich Plastizität in vordefinierten Bereichen entwickelt, wie z. B. an Trägerenden oder Aussteifungselementen.

Obwohl Normen und Bemessungsrichtlinien Formeln bereitstellen, um sicherzustellen, dass das Fließen in den vorgesehenen Bauteilen auftritt, können diese Nachweise komplex, system- und verbindungsspezifisch sein. Das bedeutet, dass der Ingenieur für jedes System und jede Verbindung separate Tabellenkalkulationen erstellen muss. Darüber hinaus bieten traditionelle Methoden nach Abschluss der Bemessung keine direkte Möglichkeit zur Visualisierung, wie sich eine Verbindung unter seismischen Lasten verhält oder wo sich Plastizität entwickelt. Wenn die Verbindung nicht durch Bemessungsrichtlinien abgedeckt ist, fehlen dem Ingenieur klare Vorgaben.

IDEA StatiCa vereinfacht diesen Prozess durch eine einheitliche Plattform zur Bemessung und zum Normnachweis von Verbindungen für alle horizontalen Aussteifungssysteme. Dies überprüft nicht nur die Bemessung nach den Grundsätzen der Kapazitätsbemessung, sondern ermöglicht es dem Ingenieur auch, visuell zu erkennen, wo Fließen auftritt, wodurch die seismische Verbindungsbemessung intuitiver und genauer wird.

Fazit

Es ist wichtig, eine Struktur korrekt auszubilden, um den beabsichtigten Fließmechanismus zu erreichen. Während Bemessungsnormen und -richtlinien umfassende Formeln und Verfahren bereitstellen, sind diese oft umfangreich und systemspezifisch. IDEA StatiCa optimiert diesen Prozess, indem es Ingenieuren ermöglicht, Kapazitätsbemessungsnachweise für verschiedene Tragsysteme innerhalb einer einheitlichen Plattform durchzuführen.

Sehen wir uns an, wie IDEA StatiCa in jedem Szenario helfen kann

• Ausbildung von Momentenrahmen mit vorqualifizierten Verbindungen – AISC
• Eurocode (demnächst verfügbar)
• Indische Norm (demnächst verfügbar)
• Australien (demnächst verfügbar)