Was ist die Fertigteilberechnung?

Stahlbetonfertigteilbauten entstehen, indem im Werk gefertigte Stützen, Träger, Pfetten und Plattenelemente auf der Baustelle zusammengefügt werden. Bei eingeschossigen Industriebauten mit großen Spannweiten werden die Dachträger meist gelenkig an die Stützen angeschlossen, es kommen Binder mit über die Höhe veränderlichem Querschnitt zum Einsatz, und die Dachhaut verhält sich unter Umständen nicht wie eine starre Decke.

TBDY 2018 Kapitel 8 regelt bei diesen Bauwerken die Bemessung der Anschlüsse, EK 8B die Modellierung der Dachebene mit äquivalenten Diagonalen, und 4.3.6 die unterschiedlichen Tragsystembeiwerte für den oberen und unteren Bereich bei Gebäuden mit Zwischengeschoss. Bei Gebäuden mit Laufkran gehören auch die Kranlasten, bei Fassadenplatten die Erdbebenkräfte nach Kapitel 6 und das Gleiten im Fundament zur Bemessung.

StatiCAD bindet diese Anforderungen mit speziell für Fertigteilbauten entwickelten Werkzeugen in den allgemeinen Berechnungsablauf ein: Anschlüsse werden mit den Kräften aus der Berechnung bemessen, und jede Berechnung erzeugt einen Eintrag, der in den Berechnungsbericht übernommen wird.

Was leistet StatiCAD bei Fertigteilbauten?

Der gesamte Ablauf für Fertigteil-Industriebauten, von der Modellierung bis zur Anschlussbemessung.

Veränderliche Querschnitte und Fertigteilquerschnitte

  • Träger mit veränderlichem Querschnitt (nonprismatic): der über die Länge veränderliche Querschnitt in einem einzigen Stab, mit tatsächlichem Steifigkeitsverlauf
  • Linearer, parabolischer und kubischer Steifigkeitsverlauf; Satteldachträger mit doppeltem Gefälle
  • Parametrische Querschnittsvorlagen: Precast I, Precast T, Precast U, Kasten und Trapez
  • Übertragung nach SAP2000 mit Fertigteilquerschnittsdefinitionen

Gelenkige Anschlüsse und Dachscheibe

  • Enden gewählter Träger mit einem Befehl gelenkig machen (M2 + M3)
  • TBDY EK 8B: Modellierung eines Daches aus Trapezblech oder Sandwichpaneelen mit äquivalenten Diagonalenpaaren
  • Äquivalente Dehnsteifigkeit, Diagonalenkraft-Tragfähigkeit und Anwendbarkeitsbedingungen
  • Optionen für starre oder halbstarre Scheibe; bei Dächern mit Tausenden von Knoten die exakte Lösung der starren Scheibe

Laufkran und zusätzliche Massen

  • Bemessungskräfte des Kranträgers aus den Radlasten
  • Automatisches Aufbringen von Vertikalkraft, Horizontalkraft und Exzentrizitätsmoment auf die Stützen
  • Automatische Definition der vier Kranlastfälle (X+, X−, Y+, Y−)
  • Eingabe der Massen von Fassadenplatten und Kranbrücke ausschließlich als seismische Masse

Unterschiedliche R und D (TBDY 4.3.6)

  • Unterschiedliche Verhaltens- und Überfestigkeitsbeiwerte für den unteren Bereich bei Gebäuden mit Zwischengeschoss
  • Automatische Berechnung des Beiwerts ν aus den Geschossgewichten oder manuelle Eingabe
  • Schnittgrößen des unteren Bereichs, Querkraftberechnungen und relative Geschossverschiebungen mit den Korrekturen der Norm

Anschlussbemessung (TBDY Kapitel 8)

  • Gelenkiger Anschluss mit Bolzen: Kippen, Anschlussbewehrung (Dübel) und Bolzenabscherung
  • Momentenübertragender Anschluss, oben nass, unten geschweißt: Durchlaufbewehrung, Schweißnaht und Momententragfähigkeit
  • Pfetten- und Rinnenanschlüsse: Bolzen-Scher-Reibung, Kehlnaht und Pfettenknicken
  • Die Beanspruchungen werden per Tastendruck aus den Berechnungsergebnissen des gewählten Trägers übernommen

Fassadenplatte, Fundamentgleiten und Trägerbewehrung

  • Äquivalente Erdbebenlast der Fassadenplatte (TBDY Kapitel 6)
  • Nachweis des Gleitens im Fundament (TBDY 16.8.4)
  • Automatische Bewehrungsberechnung bei Stahlbetonträgern mit Polygon-, Fertigteil- und veränderlichem Querschnitt
  • In den Trägerquerschnittszeichnungen tatsächlicher Querschnittsumriss, Betondeckung und Bewehrungsanordnung

So funktioniert es

  1. Definieren Sie die Querschnitte: rechteckige Stützen, Fertigteilvorlagen und Dachträger mit veränderlichem Querschnitt.
  2. Zeichnen Sie Stützen und Träger; machen Sie Dachträger, Pfetten und Rinnen mit einem Befehl gelenkig.
  3. Legen Sie die Dachscheibe fest; erzeugen Sie bei Trapezblech- oder Sandwichpaneel-Eindeckung die äquivalenten Diagonalen nach EK 8B.
  4. Geben Sie Laufkranlasten sowie die Massen von Fassadenplatten und Kran ein; stellen Sie bei Gebäuden mit Zwischengeschoss die unterschiedlichen R und D ein.
  5. Führen Sie die Berechnung aus, bemessen Sie die Anschlüsse mit den Berechnungskräften und erstellen Sie den Bericht.

Berichte

Fertigteilberechnungen werden dem allgemeinen Berechnungsbericht hinzugefügt:

  • Seite „Fertigteil-Anschlussbemessung (TBDY Kapitel 8)“: für jeden Anschluss Beanspruchung, Tragfähigkeit, Ausnutzungsgrad und Ergebnis
  • Zusammenfassung der Eingaben und Zwischenergebnisse für jeden Eintrag, Quellen von Beanspruchung und Tragfähigkeit
  • Definitionen veränderlicher Querschnitte in den Querschnittsberichten
  • Bewehrung von Trägern mit Polygon- und veränderlichem Querschnitt in Abwicklungszeichnungen und Mengenermittlung
  • Bericht auf Türkisch oder Englisch

Verifizierung

Die Fertigteilfunktionen wurden am Beispielgebäude (40×75 m, mit Zwischengeschoss, Laufkran 200 kN) aus dem Buch „Önüretimli Betonarme Örnek Bir Sanayi Binasının TBDY-2018’e Göre Analiz ve Tasarımı“ des Türkischen Fertigteilverbands (Türkiye Prefabrik Birliği) entwickelt und verglichen.

Die Berechnungen zu EK 8B, Laufkran, unterschiedlichen R und D, Anschlüssen, Fassadenplatte und Fundamentgleiten wurden mit den Zahlenbeispielen des Buches verglichen; abgesehen von den Stellen, an denen das Programm die Norm auf der sicheren Seite anwendet, stimmen die Ergebnisse exakt überein. Als dasselbe Finite-Elemente-Modell unabhängig in SAP2000 v27 aufgebaut wurde, stimmten die Perioden innerhalb von 1 % überein.

Details der Verifizierungsarbeiten (Wissensdatenbank)

Normen

TBDY 2018 Kapitel 8 TBDY 2018 EK 8B TBDY 2018 4.3.6 TBDY 2018 Kapitel 6 TBDY 2018 16.8.4 TS 500
In welcher Version? Die Fertigteilwerkzeuge (Anschlussbemessung, Diagonalen nach EK 8B, Laufkranlasten, unterschiedliche R und D, Fertigteilvorlagen) sind in StatiCAD Ultimate enthalten. Die Definition veränderlicher Querschnitte gibt es in allen Versionen.

Häufig gestellte Fragen

Wie wird ein Dachträger mit veränderlichem Querschnitt modelliert?

Der Träger wird als ein einziger Stab mit über die Länge veränderlichem Querschnitt definiert: Anfangs- und Endquerschnitt, Teillängen und Art des Steifigkeitsverlaufs (linear, parabolisch, kubisch) werden eingegeben. Ein Satteldachträger mit doppeltem Gefälle wird mit zwei Teilstücken definiert. Berechnung, SAP2000-Übertragung und Bewehrungsberechnung verwenden den veränderlichen Querschnitt automatisch.

Sollte die Dachscheibe als starr angenommen werden?

Standardannahme ist die starre Scheibe. Bei Dächern mit Trapezblech- oder Sandwichpaneel-Eindeckung kann die Schubsteifigkeit der Dachebene nach TBDY EK 8B mit äquivalenten Diagonalenpaaren modelliert werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, zum Vergleich auch die Lösung mit starrer Scheibe auszuführen.

Wie werden Laufkranlasten definiert?

Eingegeben werden die Radlasten aus der Herstellertabelle, der Radabstand, der dynamische Beiwert und die Spannweite des Kranträgers. Das Programm berechnet die Bemessungskräfte des Kranträgers, definiert die vier Kranlastfälle und schreibt Vertikal-, Horizontal- und Exzentrizitätslasten auf die gewählten Stützen. Lastkombinationen mit Kran werden vom Benutzer definiert.

Muss ich die Kräfte für die Anschlussberechnung von Hand eingeben?

Nicht erforderlich. Nach der Berechnung wählen Sie einen einzelnen Träger und übertragen mit der Schaltfläche „Vom gewählten Träger übernehmen“ die Kräfte am jeweiligen Trägerende in das Anschlussfenster. Jede Berechnung erzeugt einen Anschlusseintrag und geht in den Bericht ein.

In welcher StatiCAD-Version ist es enthalten?

Die Fertigteilwerkzeuge sind in StatiCAD Ultimate enthalten; die Definition veränderlicher Querschnitte gibt es in allen Versionen. Die Fertigteildaten eines in Ultimate erstellten Projekts bleiben in der Datei erhalten.

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