sensd.04 - Bemessung von Verbundstützen

Das Modul „Bemessung von Stahlbetonverbundstützen EC4“ ist ein Modul für die Bemessung und den Nachweis von Verbundstützen gemäß Norm. Das Modul ermöglicht die Berechnung der Festigkeit, Stabilität und Steifigkeit gemäß EN 1994 für Gebäude.

Mehrere Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit werden ausgeführt: Bauteilwiederstand unter Axialdruck, unter kombiniertem Druck und einaxialem Biegen, unter kombiniertem Druck und zweiaxialem Biegen und Einfluss des Querschubs auf den Biegewiderstand. Außerdem enthält das Modul eine Funktion zur Berechnung des Widerstands einer Verbundstütze im Brandfall.

Verbundstützen aus ausbetonierten Stahlrohren erfreuen sich weltweit einer immer größeren Beliebtheit für Tragwerksanwendungen. Diese Art Stütze bietet viele Vorteile, wie hohe Festigkeit, Duktilität und große Energieaufnahmefähigkeit sowie eine schnelle Konstruktion, positive Sicherheitsaspekte und die mögliche Verwendung einfacher Standardverbinder. Außerdem bieten die heute verfügbaren Betonklassen mit höherer Druckfestigkeit die Möglichkeit, schlankere Stützen zu bemessen, was zu einer größeren Bodenfläche führt.

Verbundstützenquerschnitte

Die Bemessungsnachweise können wie in der Abbildung unten aufgeführt für sechs Arten gewalzter oder geschweißter Verbundquerschnitte ausgeführt werden.

Analysemethoden

Die Verbundbemessungsnachweise können für lineare und nichtlineare LF-Kombinationen ausgeführt werden. Im Nachweis verwendete Parameter, die nur die lineare/nichtlineare Kombination betreffen, werden für beide Berechnungen einbezogen.

Lineare LF-Kombination

• Einwirkungen nach Theorie II. Ordnung: Die Anwendbarkeit wird gemäß Artikel 5.2.1(3) von EC-EN geprüft. Sofern zutreffend werden die Einwirkungen gemäß Artikel 6.7.3.4(5) berücksichtigt.
• Imperfektionsmomente am Bauteil: Die Auswirkung geometrischer und struktureller Imperfektionen wird mithilfe von äquivalenten Bauteilimperfektionen wie in Tabelle 6.5 erwähnt berücksichtigt.
• Modifiziertes Moment: Die Momente aus der linearen statischen Analyse werden basierend auf den Momenten nach Theorie II. Ordnung geändert und die Imperfektionsmomente werden wie oben erwähnt berechnet.

Nichtlineare LF-Kombination

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• Einwirkungen nach Theorie II. Ordnung: Diese werden bei der nichtlinearen Berechnung nicht berücksichtigt.
• Imperfektionen am Bauteil: Wenn die nichtlineare Analyse ohne Berücksichtigung der Imperfektionen ausgeführt wird, werden die Imperfektionen im Bemessungsnachweis gemäß Tabelle 6.5 berücksichtigt. Wenn die nichtlineare Analyse unter Berücksichtigung der Imperfektionen ausgeführt wird, sind die Imperfektionen nicht Bestandteil des Bemessungsnachweises.
• Modifiziertes Moment: Die Momente aus der nichtlinearen Analyse werden durch Hinzufügen der Imperfektionsmomente geändert, sofern diese nicht in die Analyse integriert wurden.
• Axialnachweis: Beachten Sie, dass bei einem Axialnachweis einer nichtlinearen LF-Kombination kein separater Knicknachweis ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass der Axialwiderstand als plastisches Widerstandsmoment des Verbundquerschnitts (Ermittlung wie in Abschnitt 4.1.1 beschrieben) betrachtet wird und die entsprechende Nutzung als Verhältnis von Axialkraft zum plastischen Widerstand gegen Druck definiert wird.

Bemessungsnachweise: Grenzzustand der Tragfähigkeit

Die Nachweise werden gemäß EN 1994-1-1:2004 ausgeführt.

Die Bemessungsnachweise für Verbundstützenquerschnitte basieren auf der vereinfachten Bemessungsmethode, die auf prismatische Stützenquerschnitte mit doppelt symmetrischen Querschnitten anwendbar ist. Verschiedene Nachweise werden ausgeführt.

Bauteilwiderstand unter Axialdruck

Diese Art Nachweis umfasst:

• Plastischer Druckkraftwiderstand des Verbundquerschnitts
• Berechnung der elastischen kritischen Normalkraft
• Berechnung der wirksamen Biegesteifigkeit
• Einfluss von Langzeiteffekten: Reduktion des Elastizitätsmodul des Betons
• Verwendung europäischer Knicklinien
• Berechnung der nichtdimensionalen Schlankheit
• Bewertung des Knickwiderstands auf Druck
• Berechnung des Ausnutzungsgrads unter Axialdruck

Kombinierte Beanspruchung durch Druck und einaxiales Biegen

Der Bauteilwiderstand unter einer Beanspruchung durch Druck und einaxiales Biegen wird mithilfe einer Interaktionskurve bewertet (Artikel 6.7.3.6)

Kombinierte Beanspruchung durch Druck und zweiaxiales Biegen

Der Querschnittwiderstand unter einer Beanspruchung durch Druck und zweiaxiales Biegen wird mithilfe einer Interaktionskurve gemäß Artikel 6.7.3.7, Gleichung 6.47, bewertet.

Einfluss des Querschubs auf den Biegewiderstand

Der Einfluss der Querschubkräfte auf den Biege- und Normalkraftwiderstand wird beim Bestimmen der Interaktionskurve gemäß Artikel 6.7.3.2(3) berücksichtigt

Schubwiderstand

Längsschubwiderstand an der Schnittstelle zwischen Beton und Stahl wird gemäß Artikel 6.7.4.3 überprüft

Bemessungsnachweise: Brandbeanspruchung

Zur Berechnung des Feuerwiderstands siehe EN 1994-1-2:2005.

Die folgenden Berechnungsmodelle werden für den Nachweis der Feuerbeständigkeit einer Stütze verwendet:

• Vollständig mit Beton ummantelte Querschnitte: Nachweis gemäß Tabellendaten in Tabelle 4.4
• Teilweise mit Beton ummantelte Querschnitte: Modell der ausgeglichenen Summierung, wie in Anhang G beschrieben.
• Ausbetonierte kreisförmige und rechteckige (oder quadratische) Hohlprofile: Allgemeines Bemessungsverfahren, wie in Artikel 4.3.5.1 beschrieben, und alternative Bemessungsmethode, wie in Anhang H beschrieben

Erforderliche Module:

• sen.00