Normanforderungen, Verankerung und Fundament bei Leichtstahlgebäuden

Dieser Artikel beschreibt die Normregeln, die Paneel- und Ständernachweise bei Leichtstahlgebäuden ergänzen: Berechnung und Verteilung der Erdbebenlast, Anteil der Paneele mit Gipsplatten, bauliche Anforderungen, Paneelverankerungen und Fundamente. Zur Paneel- und Ständerbemessung siehe den Artikel Bemessung von Leichtstahl-Paneelen und -Ständern.

1. Erdbebenlast: Ersatzkraftverfahren und T = 0,2 s (TBDY 10.2.6.1)

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Nach TBDY 10.2.6.1 wird bei Leichtstahlgebäuden für die Erdbebenberechnung das Ersatzkraftverfahren verwendet, und die elastische Bemessungsspektralbeschleunigung wird mit T = 0,2 s ermittelt. Ist der Gebäudetyp „Leichtstahl“ gewählt, berechnet das Programm Spektralbeschleunigung, Erdbebenlast-Abminderungsbeiwert und die zugehörigen Größen mit T = 0,2 s; die berechnete Periode dient nur zur Information.

• Wird als Erdbebenberechnungsverfahren ein Verfahren auf Basis der Modenüberlagerung gewählt, werden die Warnung „TBDY 10.2.6.1“ und ein Fehler in der Projekt-Checkliste ausgegeben (die Moden werden mit ihren eigenen Perioden berechnet). Dieselbe Warnung erscheint auch bei Verwendung von modalen SAP2000-Ergebnissen.
• Die Berechnung des Erdbebenlast-Abminderungsbeiwerts ebenfalls mit T = 0,2 s liegt auf der sicheren Seite: Ist die berechnete Periode größer als 0,2 s, fällt der Abminderungsbeiwert kleiner aus und die Erdbebenlast größer.

2. Paneelsteifigkeit proportional zur Tragfähigkeit (TBDY 10.2.6.1)

Nach der Norm wird die Erdbebenlast entsprechend ihrer Tragfähigkeit und ihrer Lage im Grundriss auf die Leichtstahl-Paneele verteilt. Erfolgt die Querkraftverteilung mit der Finite-Elemente-Methode, setzt das Programm die Steifigkeit in der Wandebene jeder Leichtstahlwand proportional zur Paneelschubtragfähigkeit: Paneele mit OSB-, Sperrholz- oder Blechbeplankung erhalten mehr Querkraft als Paneele mit Gipsplatten. Die gesamte Leichtstahlsteifigkeit des Geschosses ändert sich nicht (Fußpunkt- und Geschossquerkraft bleiben gleich).

• Wann wird dies angewendet? Wenn in den Allgemeinen Projekteinstellungen der Paneelsteifigkeitstyp „Tragfähigkeit“ (Standard) gewählt ist und die Wände mit Stabelementen modelliert werden. Bei der klassischen Querkraftverteilung wird die Querkraft ohnehin tragfähigkeitsproportional verteilt.
• Es ändert sich nur die seitliche Steifigkeit in der Wandebene; Normalsteifigkeit, Steifigkeit quer zur Wandebene und die Aufteilung der vertikalen Last bleiben gleich. In einem Geschoss mit einheitlicher Beplankung ist der Faktor ≈ 1.
• Ein Paneel, das nicht am Schubabtrag teilnehmen kann (h/l > 4 oder l < 0,30 m), erhält praktisch keine Querkraft; beträgt die Analysequerkraft weniger als ein Tausendstel der Paneelquerkraft des Geschosses in derselben Richtung, gilt das Paneel nicht als „unzureichend“, und im Bericht steht „ihmal edildi, panel yalnız düşey yük için tasarlandı“ (vernachlässigt, Paneel nur für vertikale Last bemessen).
• Kurze Paneele zwischen Türen/Fenstern können in der Analyse weniger Querkraft als ihren Tragfähigkeitsanteil erhalten. Das Programm erhöht in den Beanspruchungen von Paneel, Randständer und Verankerung die Erdbebenquerkraft und das Moment jedes Paneels mindestens auf den Tragfähigkeitsanteil; im Bericht steht „kapasite payı tabanıyla ×r büyütüldü“ (mit der Untergrenze des Tragfähigkeitsanteils um ×r vergrößert) (sichere Seite).
• Beim Schalenwandmodell erfolgt diese Skalierung nicht; verwenden Sie für die tragfähigkeitsbezogene Verteilung das Stabwandmodell oder die klassische Querkraftverteilung.

3. Erdbebenanteil der Paneele mit Gipsplatten (TBDY 10.2.7.2)

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Nach der Norm können Paneele mit Gipsplatten die Erdbebenbeanspruchung nicht allein aufnehmen. Das Programm berechnet für jedes Leichtstahlgeschoss und jede Richtung (X/Y) den Anteil der Gipsplatte an der Paneelschubtragfähigkeit und vergleicht ihn mit der Grenze der TBDY Tabelle 10.3: bei 1-geschossigen Gebäuden 80 %; bei 2-geschossigen im oberen Geschoss 80 %, im unteren 60 %; bei 3-geschossigen von oben nach unten 80 % / 60 % / 40 %.

• Welche Seite gilt als Gips? Ist die Beplankungsart im Register Leichtstahl-Paneel „Alçı levha“ (Gipsplatte), gilt sie als Gips; bei OSB, Kontrplak (Sperrholz) oder Kullanıcı kφ ist sie kein Gips. Ist die Art „Tanımsız“ (nicht definiert), gilt eine Seite mit Schubfestigkeit vc ≤ 3,4 kN/m als Gips. Standard bei neuen Wänden ist OSB 11 mm (vc = 10,2 kN/m); Paneele aus älteren Projekten mit nicht definierter Art und 2,7 kN/m gelten als Gipsplatte.
• Gemischte Beplankung: Wirken beide Seiten zusammen (2·kleinerer ≥ größerer), trägt jede Seite die Hälfte der Kraft; ist die größere Seite allein maßgebend, hat die Gipsplatte keinen Anteil.
• Bei Überschreitung der Grenze: In den Analysewarnungen und in der Projekt-Checkliste erscheint der Fehler „alçı levha payı“ (Gipsplattenanteil). Abhilfe: bei einem Teil der Paneele in dieser Richtung OSB, Sperrholz oder Blechbeplankung verwenden (durch Eingabe von vc und Beplankungsart).

4. Bauliche Anforderungen nach HCBTİE Kapitel 6 und Tabelle 1.2

Nach der Analyse werden bei den Leichtstahl-Paneelen folgende Bedingungen geprüft; Verstöße werden in den Analysewarnungen (mit den Namen der betroffenen Wände), in der Projekt-Checkliste und in der Fußnote des Ständerberichts angezeigt. Die Tragfähigkeitsberechnung ändert sich nicht.

• Ständerabstand ≤ 625 mm (bei Überschreitung gilt die Beplankung nicht als tragend: Paneelschubtragfähigkeit und kφ sind ungültig).
• Tragender Ständer: C/Σ-Querschnitt, Wanddicke ≥ 0,9 mm (bei Gebäudehöhe über 10,5 m ≥ 2 mm), Steg ≥ 70 mm, Randlippe ≥ 9 mm.
• Ist Ständerhöhe / Stegtiefe > 50, muss auf halber Höhe eine Reihe Gurtung ausgeführt werden (Warnung).
• Paneel mit h/l > 4 oder l < 30 cm: trägt nicht zur Paneelschubtragfähigkeit bei; 2 ≤ h/l ≤ 4: Abminderung mit 2l/h (Information).
• Beim Gebäudetyp Leichtstahl darf R bei begrenzter Duktilität 3 und bei hoher Duktilität 4 nicht überschreiten; D = 2; die Gebäudehöhe darf je nach Erdbebenbemessungsklasse und Duktilitätsniveau die Grenze von 7 / 10,5 / 14 m nicht überschreiten (HCBTİE Tabelle 1.2).
• Die Berichtsnotiz erinnert zudem daran, dass die Paneelkopfplatten U/C und t ≥ 0,8 mm sein müssen und dass die Lasten von an der Wand hängenden Schränken mit mindestens 0,5 kN/m anzusetzen sind.

5. Paneelverankerung und Anschlüsse (HCBTİE Kapitel 8, TBDY 10.4.1.1)

Im Fenster Wandeigenschaften befindet sich neben dem Register Leichtstahl-Paneel das Register Hafif Çelik Ankraj (Leichtstahl-Verankerung) (nur bei Leichtstahl-Paneelwänden sichtbar).

• Zuganker (Abhebeanker): Bemessungstragfähigkeit des Geräts und Tragfähigkeit der Verbindung Ankerstange/Beton/Geschoss (Werte des Herstellers oder der ETA), Anzahl der Schrauben Gerät–Ständer (0 = Programm berechnet die erforderliche Anzahl), Schraubendurchmesser, Blechdicke und Bruchfestigkeit des Geräts, Abscherfestigkeit des Schraubenschafts.
• Schubanker: Verbindungsart (Bolzen: Fundament/Beton; Schraube: Geschossdecke), Anzahl (0 = aus dem Abstand) und Abstand, Durchmesser, Bolzenfestigkeitsklasse (4.6–10.9), Tragfähigkeit des Betons oder des darunterliegenden Elements je Anker, Dicke des unteren Flansches und bei Schraubverbindung die Dicke des darunterliegenden Elements.

Nach der Analyse werden für jedes Paneel die Abhebekraft je Ende (mit D vergrößert, mit maßgebender Kombination), die Ausnutzungen von Gerät / Ankerstange–Beton / Schraube / Ständerzug, die Querkraft je Anker und die Ausnutzungen für Bolzen / Lochleibung / Beton sowie die Paneelschub-Ausnutzung (TBDY 10.3.2.1) berechnet. Die Gerätetragfähigkeit ist der Bemessungswert des gewählten Bemessungsverfahrens; die Tragfähigkeiten für Ankerstange/Beton und Betonschub werden bei beiden Verfahren als YDKT-Bemessungswerte eingegeben. Defizite werden in den Analysewarnungen und in der Projekt-Checkliste angezeigt, nicht eingegebene Tragfähigkeiten in einer gesammelten Informationswarnung. Im Ständerbericht stehen Zeilen zur Zugankerbeanspruchung, zu den Zugtragfähigkeiten, zum Schubanker, zum Paneelschub und zu den Annahmen.

6. Fundamente: mit D vergrößerte Schnittgrößen (TBDY 10.4.1.2)

Bei Leichtstahlgebäuden werden die Fundamente mit den durch den Überfestigkeitsbeiwert D (bei Leichtstahl 2) vergrößerten Erdbebenschnittgrößen bemessen. Das Programm wendet dies in der Option „Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz“ (Finite Elemente – gekoppelte Analyse von Bauwerk und Fundament) an:

• auf die Biege-, Normalkraft-, Querkraft- und Torsionsbemessung der Streifenfundamente,
• auf die Bodenpressung der Streifenfundamente,
• auf die Fundamentplatte (Radye).

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Ist „Rijit Kabul-Klasik analiz“ (Starre Annahme – klassische Analyse) gewählt, erfolgt die Fundamentberechnung nur mit vertikalen Lasten, und die Analyse gibt einen Fehler aus; wählen Sie in den Allgemeinen Projekteinstellungen „Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz“. Bei benutzerdefinierten Lastkombinationen wird D nur auf Querkraft und Torsion angewendet und eine Warnung ausgegeben; verwenden Sie die Programmkombinationen. In der Projekt-Checkliste erscheint die Informationszeile „TBDY2018 M.10.4.1.2“.

7. Häufig gestellte Fragen

In jedem Leichtstahlgeschoss erscheint der Fehler „alçı levha payı“. Die Beplankung der Paneele gilt als Gipsplatte. Nach TBDY 10.2.7.2 können Paneele mit Gipsplatten die Erdbebenbeanspruchung nicht allein aufnehmen; geben Sie in jeder Richtung für einen Teil der Paneele eine OSB-, Sperrholz- oder Blechbeplankung ein (vc und Beplankungsart).

In der Finite-Elemente-Lösung hat die Querkraft der OSB-Paneele zugenommen und die der Gipsplatten-Paneele abgenommen. Nach TBDY 10.2.6.1 werden die Paneelsteifigkeiten proportional zur Tragfähigkeit angesetzt; die gesamte Geschossquerkraft ändert sich nicht. Ist die Schub-Ausnutzung des OSB-Paneels unzureichend, verringern Sie den Schraubenabstand oder verstärken Sie die Beplankung.

Die Fundamentbewehrung oder die Bodenpressung bei einem Leichtstahlgebäude ist größer als erwartet. Nach TBDY 10.4.1.2 werden die Fundamentschnittgrößen mit D (2) vergrößert; diese Vergrößerung wird bei Streifenfundament und Fundamentplatte auf Biegung, Normalkraft, Querkraft, Torsion und Bodenpressung angewendet.

Ich erhalte den Fehler „TBDY 10.4.1.2 (temel)“ (Fundament). Die Fundamentberechnung erfolgt über „Rijit Kabul-Klasik analiz“ und enthält kein Erdbeben. Wählen Sie in den Allgemeinen Projekteinstellungen „Sonlu Elemanlar - Yapı Temel Birlikte Analiz“.

Warum ist die Erdbebenlast bei einem Leichtstahlgebäude unabhängig von der berechneten Periode? Nach TBDY 10.2.6.1 wird die Spektralbeschleunigung mit T = 0,2 s berechnet. Das Erdbebenberechnungsverfahren muss das Ersatzkraftverfahren sein; ist die Modenüberlagerung gewählt, wird eine Warnung ausgegeben.