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Im Folgenden wird hauptsächlich die Ermittlung der Belastungen für einen SE-Balken erläutert. Die Erstellung von Berechnungsmodellen für Einzel-Bauteile, darunter auch Balken, wird im Beitrag Berechnungsmodelle für Einzel-Bauteile beschrieben.
Beim Anlegen eines Berechnungsmodells für Balken kann zwischen zwei Lastermittlungsverfahren gewählt werden. Zum einen dem grafischen, manuellen Verfahren über die freie Definition von Lasteinzugsflächen. Zum anderen kann über eine modifizierte FE-Berechnung der jeweils betroffenen Geschossdecke eine Lastermittlung durchgeführt werden.
Lastermittlung mit Lasteinzugsflächen
Flächenlasten aus angrenzenden Decken
Lastausbreitung für begrenzte Belastungen
Darstellung des Berechnungsmodells
Lastermittlung aus FE-Berechnung
Als Feldlängen werden die Längen der Strukturelemente an die BauStatik übergeben.
Für die Auflagerbreiten werden die entsprechenden Abmessungen der lagernden Strukturelemente übernommen. Bei Wänden wird als Lagerbreite immer die Wanddicke übernommen, auch wenn das Strukturelement Balken an diese nicht in einem 90°-Winkel anschließt. Wenn gewünscht, kann die Auflagerbreite im zugehörigen BauStatik-Bemessungsmodell manuell angepasst werden.
Für die Ermittlung der Belastungen zur Bemessung des Balkens in der BauStatik werden Lasten, bezogen zur Grundlinie des Berechnungsmodells, durch den StrukturEditor erzeugt. Die Grundlinie ist geometrisch deckungsgleich mit den ausgewählten SE-Balken des Berechnungsmodells. Die Belastungen für das Berechnungsmodell gliedern sich in Lasten direkt auf der Grundlinie, Flächenlasten der angrenzenden Decken sowie örtlich begrenzte Belastungen wie Punkt-, Linien- und Flächenlasten.
Flächenlasten aus angrenzenden SE-Decken werden über Lasteinzugsflächen in Form von Linien- bzw. Trapezlasten auf dem SE-Balken berücksichtigt.
Mit der Erstellung eines Berechnungsmodells für die Bemessung eines Durchlaufträgers wird automatisch eine rechteckige Lasteinzugsfläche entlang der Grundlinie erzeugt. Diese Lasteinzugsfläche hat vorerst die Breite von einem Meter (jeweils 0,5m rechts und links der Grundlinie). Da dies in den seltensten Fällen der Realität entspricht, kann die Lasteinzugsfläche anschließend polygonal nachbearbeitet werden. Für die Bearbeitung der Geometrie der Lasteinzugsfläche stehen im Kontextregister Selektion Bearbeiten verschiedene Funktionen zur Verfügung.
Die Bearbeitung der Einzugsflächen erfolgt wahlweise in der Berechnungs- oder in einer Bearbeitungssicht.
Existieren mehrere Berechnungsmodelle für Durchlaufträger in einer Deckenebene, werden diese in der Bearbeitungssicht gleichzeitig angezeigt und können gemeinsam angepasst werden.
Punkt-, Linien- und Flächenlasten, die sich innerhalb der Lasteinzugsflächen befinden, werden bei der Lastverteilung automatisch berücksichtigt. Dafür werden bei allen drei Lastarten der Winkel der Lastausbreitung, die maximale Verteilungslänge und prozentueller Anteil der Last, welcher verteilt werden soll, manuell vorgegeben. Die Eingabe erfolgt in den Eigenschaften des Berechnungsmodells.
Außerhalb liegende Punkt-, Linien- und Flächenlasten können manuell hinzugefügt werden.
Lasten, die sich auf der Grundlinie befinden, werden direkt übernommen. Lasten, welche sich in einem Abstand zur Grundlinie befinden, werden unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren, die in den Eigenschaften des Berechnungsmodells, Kapitel "Belastungen" vorgegeben werden, verteilt.
Die Ausbreitung der Last erfolgt als Rechteck und wird vom Ausbreitungswinkel und der maximalen Verteilungslänge begrenzt. Zusätzlich wird der Anteil der Last, die verteilt werden soll, manuell festgelegt
Liegt ein Teil der Lastverteilung außerhalb des SE-Balkens, bzw. der Grundlinie, reduziert dies die Länge, auf welche die Last verteilt wird. Die Resultierende der Last verändert sich dadurch nicht.
Die Ausbreitung einer Linienlast erfolgt als Rechteck und wird vom Ausbreitungswinkel, der maximalen Verteilungslänge und dem gewünschten Lastanteil begrenzt. Die maximale Verteilungslänge bestimmt nur die Länge der Ausbreitung. Die projizierte Länge der Last selbst bleibt unberücksichtigt.
Die Ausbreitung der Last erfolgt zentrisch zum auf die Grundlinie projizierten Mittelpunkt der Last. Verläuft die Linienlast nicht parallel zur Grundlinie, wird eine zu dieser Grundlinie parallele Ersatzlinie erzeugt, die durch den Mittelpunkt der Last geht.
Liegt ein Teil der Lastverteilung außerhalb des SE-Balkens, bzw. der Grundlinie, reduziert dies die Länge, auf welche die Last verteilt wird. Die Resultierende der Last verändert sich dadurch nicht.
Im Falle einer trapezförmigen Belastung spiegelt die Lastfigur das Verhältnis der Lastordinaten der Linienlast.
Bei einer Flächenlast wird eine Ersatzlinie durch den Mittelpunkt der Fläche erzeugt, die parallel zur Grundlinie verläuft. Im weiteren Verlauf erfolgt die Verteilung der Flächenlast analog zur Linienlast. Die maximale Verteilungslänge bestimmt nur die Länge der Ausbreitung. Die projizierte Länge der Last selbst bleibt unberücksichtigt.
Liegt ein Teil der Lastverteilung außerhalb des SE-Balkens, bzw. der Grundlinie, reduziert dies die Länge, auf welche die Last verteilt wird. Die Resultierende der Last verändert sich dadurch nicht.
In den Berechnungssichten wird das jeweils zugeordnete Berechnungsmodell mit allen zugehörigen Struktur- und Lastelementen dargestellt. Zusätzlich erfolgt bei den Berechnungsmodellen für die Balkenbemessung eine grafische Darstellung der Lastverteilung und Lastausbreitung. Ebenso werden die ermittelten Lastordinaten angezeigt.
Die Darstellung in Form von Linienfarben und -dicken sowie Flächenfüllungen können über die Eigenschaften der Lasteinzugsfläche, Kapitel "Darstellung" individuell gesteuert werden.
Wählt man beim Anlegen eines Berechnungsmodells für Balken die Option "aus FE-Berechnung", muss im Kapitel "Lastabtrag" noch die entsprechende Lastquelle gewählt werden. Hier stehen alle V-Lastmodelle und MicroFe 2D-Deckenplatten zur Auswahl zur Verfügung. In beiden Fällen erfolgt die Ermittlung der Belastungen über eine modifizierte FE-Berechnung, die automatisiert im Hintergrund durchgeführt wird.
Im Rahmen dieser modifizierten FE-Berechnung werden alle Unterzüge des als Lastquelle gewählten Bemessungs- oder Lastverteilungsmodells mechanisch als Linienlager simuliert. Die im Rahmen der FE-Berechnung bestimmten Lagerreaktionen werden als Belastungen für die Bemessung in der BauStatik bereitgestellt und verwendet.
Weiterführende Informationen zum Lastmodell Balken finden Sie hier: Lastmodell Balken
Siehe auch:
Berechnungsmodelle für Einzel-Bauteile