Tragwerksbemessung eines Betonrahmenverbindungsknotens (ACI)

Der analysierte Rahmenknoten ist Teil einer realen Stahlbetonstruktur. Der Rahmen ist 4,27 m hoch, die Spannweite beträgt 7,92 m und beide Stützen haben Einspannungen.

1 Neues Projekt

Starten Sie ein neues Projekt in IDEA StatiCa Detail.

Legen Sie im Diskontinuitätsbereich-Assistenten die Betonfestigkeit und die Bewehrungsgüte fest und definieren Sie die Betondeckung. Wählen Sie die Vorlage Rahmenknoten.

Wählen Sie aus den Rahmenknoten-Vorlagen den Eckknoten.

Durch die Auswahl einer vordefinierten Vorlage generiert die Software automatisch die Geometrie, die Belastung und die Bewehrung.

2 Geometrie

Beginnen Sie mit der Anpassung der Geometrie. Der vordefinierte Eckknoten besteht aus einer Stütze und einem Träger. Ändern Sie den Querschnitt der Stütze, indem Sie auf Parameter bearbeiten klicken.

Lassen Sie uns die Abmessungen des Querschnitts ändern.

Fügen Sie dann einen neuen Querschnitt für den Träger hinzu:

Ändern Sie erneut die Abmessungen:

3 Lasten

Fahren Sie im Navigator mit der Definition der Lasten fort. Zwei Lastfälle und fünf nichtlineare Kombinationen wurden automatisch von der Software hinzugefügt. Sie benötigen zwei Lastfälle, um zwischen ständigen und veränderlichen Lasten zu unterscheiden, sowie drei Kombinationen für die GZT- und GZG-Nachweise.

Ändern Sie den Lastfall LC1 für ständige Lasteffekte. Entfernen Sie zunächst die Streckenlast von der Stütze.

Anschließend können Sie die Streckenlast auf dem Träger ändern:

Wechseln Sie über die Auswahlliste zum Lastfall LC2 und wiederholen Sie die Schritte mit anderen Werten.

Wechseln Sie nun zur Registerkarte Schnittgrößen und tragen Sie diese im Querschnitt auf, der sich im Schnittpunkt von Stütze und Träger befindet. Diese Schnittgrößen können Sie durch Modellierung und Berechnung des gesamten Rahmens mit der entsprechenden Streckenlast (2,04 kip/ft für LC1 und 1,56 kip/ft für LC2) in einer beliebigen CAE/FEM-Software in wenigen Minuten ermitteln.

Kehren Sie abschließend zu den Kombinationen zurück und überprüfen Sie die Kombinationsregeln. Dort können Sie Teilsicherheitsbeiwerte anpassen oder die Standardeinstellung gemäß der gewählten Norm (in unserem Fall ACI) beibehalten. 

4 Bewehrung

Sobald die Belastung definiert ist, können Sie mit der Bewehrungsbemessung fortfahren. Bevor Sie eine Bewehrung bemessen, können Sie das Topologieoptimierungswerkzeug ausführen, um zu sehen, wie die effektivste Bewehrungsanordnung aussehen sollte, wenn Sie das gewählte effektive Volumen der Struktur nutzen möchten.

Bei einem effektiven Volumen von 20 % sieht die Struktur wie folgt aus (rote Linien stellen Druck dar, blaue Linien stellen Zug dar). Sie können im Menüband zwischen den effektiven Volumina wechseln.

Fahren Sie mit Eingabe/Bearbeitung der Bewehrung fort. Sie werden die durch die Vorlage erstellten Elemente verwenden.

Ändern Sie den Abstand der Bügel der Gruppen ST1 und ST2:

Fahren Sie fort und ändern Sie die Gruppe GB1; die Stäbe werden bis zum linken Rand verlängert. Ändern Sie außerdem den Lagenabstand:

Bearbeiten Sie abschließend die Länge des Stabs der Gruppe IB1.

5 Berechnung und Nachweis

Starten Sie die Berechnung, indem Sie im Menüband auf Berechnen klicken. Das Berechnungsmodell wird automatisch generiert, die Berechnungen werden durchgeführt, und Sie sehen die Zusammenfassung der Nachweise zusammen mit den Ergebniswerten.

Auf der Registerkarte Zusammenfassung finden Sie die Tabelle mit den maßgebenden Nachweisen. Werfen wir einen Blick darauf:

In der ersten Zeile der Tabelle ist zu erkennen, dass der maßgebende GZT-Nachweis die Tragfähigkeit der Bewehrung in der Kombination C1 ist.

Sie können auch die Spalte „Inkrement" beachten. Die Werte P100 %, V100 % zeigen an, dass die Berechnung erfolgreich abgeschlossen wurde und alle ständigen und veränderlichen Lasten auf die Struktur aufgebracht wurden.

Wenn Sie auf die Zeile mit der GZG-Zusammenfassung klicken, erscheint die folgende Tabelle:

Hinsichtlich der GZG-Nachweise ist der Nachweis für die Stütze in der Kombination C3 maßgebend. Sie können erkennen, dass die Struktur auch diesen Nachweis erfüllt.

Beachten Sie die Abkürzungen (LT) nach den Kombinationsnamen. IDEA StatiCa Detail rechnet mit unterschiedlichen Elastizitätsmoduln für Kurzzeiteffekte (ST) und Langzeiteffekte (LT).

6 Bericht

Abschließend wechseln wir zur Berichtsvorschau/Drucken. IDEA StatiCa bietet einen vollständig anpassbaren Bericht zum Ausdrucken oder Speichern in einem bearbeitbaren Format.

Sie haben einen Rahmenknoten gemäß Eurocode bemessen, optimiert und den Normnachweis geführt.