RYTEİE2019 a (Risikogebäude-Verordnung) – Lösbare Tragwerksysteme

Das StatiCAD-Programm kann bei der Risikogebäude-Erkennung gemäß RYTEİE2019 a die folgenden Tragwerksysteme lösen:

1-Mauerwerk (mit Stahlbetondecke) (Interne Analyse) (Wände als Stab-Finite-Elemente, Decken als Schalen-FE): Für die dreidimensionale Analyse des Bauwerks wird ein Finite-Elemente-Modell erstellt. Mauerwerkswände werden mit Stab-Finiten-Elementen im Schwerpunkt des Querschnitts modelliert, Decken hingegen mit Schalen-Finiten-Elementen. Die von den Decken auf die Wände und andere tragende Elemente übertragenen Lasten werden nach der Finite-Elemente-Methode berechnet.

Im Programm werden Wände, Balken-Ringbalken und vertikale Ringbalken (die Beteiligung vertikaler Ringbalken an der Systemsteifigkeit ist optional) mit Stab-Finiten-Elementen berechnet. Decken werden in Dreiecknetze unterteilt. Für das Dreiecksnetz können zwei verschiedene Methoden verwendet werden. Die bevorzugte Methode (standardmäßig) teilt die Decke mit der Option „Nur Deckenknoten in das Dreiecksnetz der Decke einbeziehen" in 8 Abschnitte (Maschen) auf. Als weitere Methode steht das Triangulated Irregular Network (TIN) (Unregelmäßiges Dreiecksnetz-Verfahren) zur Verfügung. Bei der TIN-Methode können Lasten von auf der Decke aufliegenden Wänden auch ohne Balken auf die unteren Geschosse übertragen werden. Allerdings erfordert die Anwendung dieser Methode (aus Sicht des Programmbenutzers) mehr Zeit und Sorgfalt.

Bei der Übertragung der Lasten von den Decken auf die Wände über die Finiten Elemente werden die Deckenlasten bei Lastfall 0 als G-Last (ständige Last) und bei Lastfall 1 als Q-Last (veränderliche Last) auf die Deckenknoten aufgebracht. Wenn die Steifigkeitsmatrix-Elemente der Deckenelemente an ihre Positionen in der globalen Steifigkeitsmatrix eingeschrieben werden, erfolgt die Lastübertragung im System automatisch. Das Programm meldet dem Benutzer, ob bei der Lastübertragung von Decken auf Wände Fehler aufgetreten sind, indem es die übertragenen Lasten mit den zugewiesenen Lasten vergleicht.

Die Lastfälle 2 und 4 sind Erdbebenbelastungen in X- und Y-Richtung. Da in der RYTEİE2019-Norm keine zusätzliche Ausmitte angewendet wird, werden die Lastfälle 3 und 5 (Belastungen bezogen auf den verschobenen Massenschwerpunkt) nicht durchgeführt.

Wenn RYTEİE2019 ausgewählt wird, stellt das Programm die Lösungsoptionen mit Finiten Elementen automatisch ein und beschränkt den Benutzereingriff bei den Analysemethoden auf die von der Norm vorgeschriebenen Optionen, ohne deren Änderung zu erlauben. Bei Auswahl der TBDY2018-Methode können Projekte jedoch mit klassischen Methoden oder der Finite-Elemente-Methode gelöst und verschiedene Werte sowie Ergebnisse problemlos getestet werden.

2-Gemischte Gebäude: (Wenn der Mauerwerksanteil risikofrei ist, muss die Kontrolle nach Gleichung 8.1 im technischen Bericht gesondert durchgeführt werden) (Interne Analyse): Stahlbetonelemente werden auch in der Stab-Finite-Elemente-Lösung berücksichtigt. Die auf Stützen und Wände wirkenden Kräfte werden vom Programm getrennt. Da der Mauerwerksanteil risikobehaftet ist, kann ein intakter Stahlbetonanteil das Gebäude nicht risikofrei machen gemäß Formel 8.1. Ist der Mauerwerksanteil jedoch risikofrei, muss die Risikoanalyse des Stahlbetonanteils mit einem auf Stahlbeton ausgelegten Programm durchgeführt und die Risikoüberprüfung gemäß Formel 8.1 unter zusätzlicher Berücksichtigung der Mängelverhältnisse im Mauerwerksanteil gesondert vorgenommen werden.

3-Mauerwerk mit Holzdecken oder Starres DIAPHRAGMAloses Mauerwerksgebäude (mit Schalen-Finiten-Elementen in SAP2000): StatiCAD führt in seinen internen Finite-Elemente-Lösungen und modalen Analyselösungen eine Starr-Diaphragma-Zuweisung durch (in der aktuellen Version). Bei Systemen mit Holzdecken ist gemäß RYTEİE2019 eine Lösung ohne starres Diaphragma erforderlich (RYTEİE2019 Anhang C.4 und 7.2.5).

Bei einer Analyse ohne starres Diaphragma in einem statischen Analyseprogramm kann mit der Gleichung Modenanzahl = Geschossanzahl × 3 kein 100%iger modaler Massenanteil erreicht werden; daher wird die Berechnung unter Berücksichtigung einer wesentlich höheren Modenanzahl durchgeführt. Beispielsweise wird bei einem eingeschossigen Projekt anstatt mit 3 Moden mit 300 Moden gerechnet. Falls erforderlich, wird die Modenanzahl so erhöht, dass das Verhältnis der effektiven Massen zur Geschossmasse 90 % überschreitet.

Ob ein Softwarepaket bei der modalen Analyse ein starres Diaphragma verwendet, lässt sich daran erkennen, ob mehr Modi als das Dreifache der Geschossanzahl des Projekts verwendet werden. Auch bei anderen Softwareprodukten, die behaupten, eine Mauerwerksanalyse mit Holzdecken durchzuführen, sollte überprüft werden, ob die Modenanzahl das Dreifache der Geschossanzahl des Projekts überschreitet.

StatiCAD benötigt für eine Analyse ohne starres Diaphragma das Finite-Elemente-Programm SAP2000. Auf einem Computer mit installiertem SAP2000 öffnet StatiCAD das SAP2000-Programm, überträgt das Systemmodell mit Schalen-Finiten-Elementen. In SAP2000 wird die Erdbebenspektrum-Kurve über den Befehl Define > Functions > Response Spectrum unter Berücksichtigung von SS, S1 und der Bodengruppe übertragen. Das Gebäude wird von SAP2000 ohne jegliche Starr-Diaphragma-Zuweisung analysiert.

StatiCAD erstellt automatisch Sectioncuts in SAP2000, unter Berücksichtigung des in StatiCAD eingegebenen Wandmodells und seiner Abschnitte. Die Sectioncut-Funktion in SAP2000 ermöglicht es, die in Maschen unterteilten Flächenelemente (Schalen) zu gruppieren und die Schnittgrößen (Normalkraft, Querkraft (V2, V3), Moment (M1, M2, M3)) für jede einzelne Wand getrennt zu ermitteln. Wären keine Sectioncut-Zuweisungen vorgenommen worden, müssten die Ergebnisse für jede Schalenmasche und jeden Knoten einzeln entnommen und zusammengeführt werden. Der Sectioncut-Vorgang ermöglicht, dass dieser Schritt vom SAP2000-Programm übernommen wird.

Wenn in StatiCAD die Schaltfläche „SAP2000-Ergebnisse übernehmen" gedrückt wird, werden die P-, V2-, V3-, T-, M2-, M3-Ergebnisse der in SAP2000 ohne starres Diaphragma durchgeführten Analyse (Antwortspektrum, Reaktionsspektrum) automatisch in den StatiCAD-Speicher übernommen. Anschließend wird die Risikoanalyse des Gebäudes gemäß den RYTEİE2019-Bemessungskriterien und den statischen SAP2000-Analyseergebnissen abgeschlossen.

Aus den StatiCAD-Berechnungsberichten können die Ergebnisse der SAP2000-Modalanalyse ohne starres Diaphragma, die von SAP2000 berechneten Wandschnittgrößen sowie die Nachweisberechnungen mit den Risikogebäude-Formeln entnommen werden.

4-Mauerwerk mit Stahlbetondecke (mit Schalen-Finiten-Elementen in SAP2000, mit starrem Diaphragma): Bei dieser Methode werden die modale Analyse und die Erdbebenlasten in StatiCAD ermittelt. Das Systemmodell wird nach SAP2000 übertragen, und nach der Zuweisung des starren Diaphragmas werden die Erdbebenlasten auf das starre Diaphragma aufgebracht. Die SAP2000-Analyseergebnisse werden automatisch in den StatiCAD-Speicher übernommen und die Risikoanalyse durchgeführt.

5-Gebäude mit teils Stahlbeton-, teils Holzdecken (SAP2000 Diaphragma erstellen, ausgewählte Elemente an Diaphragma binden, Antwortspektrum-Lösung durchführen): StatiCAD überträgt die Erdbebenspektrum-Kurve in SAP2000 über den Befehl Define > Functions > Response Spectrum unter Berücksichtigung von SS, S1 und der Bodengruppe. Bei der Antwortspektrum-Analysemethode kann das System mit oder ohne starres Diaphragma gelöst werden. Durch die Definition eines starren Diaphragmas im Modell können einige Elemente an das starre Diaphragma gebunden werden, während andere nicht gebunden werden. Vom Benutzer ausgewählte Wände, Decken und vertikale Ringbalken werden an das starre Diaphragma gebunden. Die Anbindung von Ringbalken und Wandabschnitten über Tür- und Fensteröffnungen an das starre Diaphragma erfolgt entsprechend dem Anbindungsstatus der benachbarten Wand. StatiCAD führt die Risikoermittlung anhand der SAP2000-Schnittgrößenergebnisse und gemäß den Vorschriften der RYTEİE2019 durch.