Keine mühevolle Verankerungsbemessung mehr

Laut einer in der Zeitschrift New Civil Engineer veröffentlichten Studie, bei 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 aufwenden. Das ist eine ganze Menge, wenn man bedenkt, was bei dem Projekt alles berücksichtigt werden muss.

Wenn Sie zu denjenigen gehören, die sich mit Details schwer tun, dann sollten Sie aufpassen. IDEA StatiCa ist der Überbringer der guten Nachricht. Dieser Kampf ist nun vorbei, denn wir stellen die kombinierte Kraft von IDEA StatiCa Detail und IDEA StatiCa Connection vor, das ultimative Werkzeug für die Verankerungsbemessung. Dies macht das Verankerungsdesign einfach und benötigt nur noch einen Bruchteil der Zeit, die früher benötigt wurde.

Warum ist die Verankerungsbemessung für die meisten von uns eine solche Qual?

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":

1. Die Bemessung selbst einfacherer Verankerungen kann relativ viel Zeit in Anspruch nehmen.
2. Ein konservativer Ansatz kann zu einer ziemlichen Herausforderung werden (falls möglich), wenn es um weniger typische oder völlig untypische Verankerungen geht.
3. 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?

IDEA StatiCa als Komplettlösung für ein komplexes Problem

IDEA StatiCa entwickelt sich mit der Weiterentwicklung der Anwendungen weiter und beginnt, fast alle Fälle von Details abzudecken. Es besteht nicht mehr die Notwendigkeit, ein Werkzeug für Stahlverbindungen zu haben, oder ein anderes Werkzeug für Beton. Wir können jetzt alles abdecken und den Arbeitsablauf effizient verbinden. Und wie?

Vor der Version 24.1 konnten wir in IDEA StatiCa Connection Stahlteile mit einigen Einschränkungen und grundlegende Beurteilungen von Betonfundamenten (nur unbewehrter Beton) bewerten. Zusätzliche manuelle Berechnungen waren notwendig, ebenso wie vollständige Berechnungen bei Stahlbeton. Unbefriedigende Beurteilungen sind vor allem auf den Betonblock zurückzuführen und bereiten mehr als einem Ingenieur Kopfzerbrechen.

Dies ändert sich mit der Veröffentlichung der Vollversion von IDEA StatiCa 3D Detail, die speziell für Verankerungsfälle mit allen Funktionen, wie z.B. Schubkraftübertragung durch Anker oder Scherlaschen, aktualisiert wurde. Für alle, die mit Problemen wie Herausziehen oder Betonausbruch konfrontiert sind und frustriert waren, weil es nicht möglich war, die Bewehrung in Connection einzubeziehen, können Sie jetzt die Bewehrung einfach modellieren und eine Analyse in 3D Detail durchführen. Die Verwendung von Bewehrung deckt diese Versagensarten ab, die sonst bei unbewehrtem Beton auftreten würden. Aus 3D Detail können wir Ergebnisse für einen Nachweis der Tragsicherheit von Beton, Bewehrung und Ankern auf Zug erhalten.

Abbildung 4: Abgedeckte Versagensarten in IDEA StatiCa Connection und 3D Detail

In Connection können Sie dann weiterhin Anker, Scherlaschen, Fußplatte usw. bewerten, also einfach alle Stahlkomponenten wie zuvor. Auch wenn beide Anwendungen unabhängig voneinander arbeiten, ist der wirkliche Vorteil derjenige, der die Leistungsfähigkeit von Connection und Detail kombiniert. Die Anwendungen ergänzen sich gegenseitig, und nur zusammen bieten sie ein umfassendes Paket von Nachweisen.

Eine ganz neue Palette von Möglichkeiten

Aber genug geredet. Werfen wir einen Blick auf einige praktische Beispiele, die für unsere Lösung geeignet sind, und entdecken wir, was jetzt möglich ist:

Abbildung 5: (1) Stahlträger auf Betonträger (2) Stahlsäule auf Betonsäule (3) Schwere Verankerung mit Scherlaschen (4) Verankerung in bewehrten Wänden

Das Beste aus beiden Welten

Großartige Werkzeuge wären ohne einen einfachen Arbeitsablauf nutzlos. Niemand möchte Zeit damit verbringen, dasselbe Detail zweimal zu modellieren. Daher war die Verknüpfung von Detail und Connection für uns eine absolute Notwendigkeit. Mit nur einem Klick ist der Modellimport, einschließlich der Lasten, abgeschlossen. Der einzige zusätzliche Schritt, der durchgeführt werden muss, ist das Hinzufügen von Bewehrung, und das Modell ist für die Berechnung vorbereitet. Der gesamte Prozess kann in nur wenigen Minuten abgeschlossen werden, überzeugen Sie sich selbst:

Mehr über den Import selbst finden Sie im Artikel: Import von Verankerungen aus dem Anschluss an das Detail.

Fazit

Was soll ich in dieser Schlussfolgerung sagen? Wenn das Entwerfen von Verbindungen für Sie ein Kampf ist und unverhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt, könnte jetzt der richtige Zeitpunkt sein, etwas dagegen zu tun. Laden Sie die neue Version herunter, probieren Sie sie aus, und lassen Sie uns wissen, ob wir auf dem richtigen Weg sind. Irgendetwas sagt uns - vielleicht die Tausenden von zufriedenen Kunden - dass wir es bereits sind.

Anmerkung: Für ein richtiges Verständnis empfehle ich, die bekannten Einschränkungen für 3D Detailzu lesen , sowie sich mit dem theoretischen Hintergrund oder einer praktischeren Beschreibung der Funktionalitäten zu befassen , um einen tieferen Einblick zu erhalten.