Keine mühevolle Verankerungsbemessung mehr
Laut einer in der Zeitschrift New Civil Engineer veröffentlichten Studie, in der über 100 Bauingenieure befragt wurden, gaben 55 % an, dass sie bis zu 4 Stunden für die Bemessung einer typischen Stahl-Beton-Verbindung und die Erstellung des entsprechenden Berichts benötigen. Das ist eine ganze Menge, wenn man bedenkt, was bei einem Projekt alles berücksichtigt werden muss.
Warum ist die Verankerungsbemessung so anspruchsvoll
Bevor wir uns unsere Möglichkeiten genauer ansehen, sollten wir definieren, wie die Dinge bisher gelaufen sind. Und denken Sie einen Moment darüber nach.
Unabhängig davon, ob wir uns auf den Eurocode, AISC oder eine andere Norm oder Spezifikation für die Bemessung von Verankerungen konzentrieren, stimmen sie alle in Bezug auf einige Schlüsselprinzipien für den Umgang mit Stahl-Beton-Verbindungen überein.
- Erstens geben sie mehrere Versagensarten für Anker und Beton an, die nach der Art der Belastung kategorisiert werden. Jede Versagensart wird separat bewertet.
Abbildung 1: Schema der Versagensarten - Bild aus Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
- Anschließend wird eine Lösung nach der Komponentenmethode vorgeschlagen, bei der die Verbindung in einzelne Konfigurationen und Komponenten unterteilt und einzeln bewertet werden muss.
Abbildung 2: Bauteilmodelle - Bild aus Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
- Um die Sache noch komplizierter zu machen, fehlt in einigen Normen entweder ein richtiges Verfahren zur Bewertung von Beton oder es wird eine zu konservative Bemessung empfohlen, bei der Bügel und zusätzliche Bewehrung vorgeschlagen werden, ohne sich auf eine genaue Berechnung für die jeweilige Verbindung zu stützen. Stattdessen wird sie oft durch eine Reihe von Detailregeln ersetzt.
Gegen den oben erwähnten Ansatz ist nichts einzuwenden. Er hat sich in jahrelanger Praxis bewährt, aber es gibt ein paar "Abers":
- Die Bemessung selbst einfacherer Verankerungen kann relativ viel Zeit in Anspruch nehmen.
- Ein konservativer Ansatz kann zu einer ziemlichen Herausforderung werden (falls möglich), wenn es um weniger typische oder völlig untypische Verankerungen geht.
- Das Gleiche gilt für Spezialfälle wie randnahe Verankerungen oder Übertragung der Scherkraft mit Scherlasche usw.
Abbildung 3: Fallstudie - Verankerungsbemessung von Stahlkugeltanks, Kanada
Dies führt zu übermäßiger Materialverschwendung oder erheblichem Zeitverlust. Aber warum, wenn es nicht unbedingt notwendig ist? FE-Methoden gibt es bei uns schon seit ein paar Jahren, und ihre Entwicklung schreitet immer weiter voran. Bei IDEA StatiCa verwenden wir CBFEM- und CSFM-Methoden, die manche vielleicht als innovativ bezeichnen, aber in Wirklichkeit gibt es sie schon seit einiger Zeit und sie basieren auf Annahmen oder Methoden, die sich seit Jahrzehnten bewährt haben.
Wenn wir sie in der heutigen schnelllebigen Umgebung, in der der Entwurfsprozess unter Druck steht, einsetzen, können wir einen unglaublichen Vorteil erzielen. Wir können Zeit sparen und gleichzeitig genauere Ergebnisse erzielen. Das gibt uns nicht nur Sicherheit, sondern ermöglicht uns auch eine deutliche Optimierung der Materialien, was zu Kosteneinsparungen führt. Was bieten uns also die neuesten Tools?
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