Die von uns entworfenen Tragwerke sind verschiedenen Belastungen ausgesetzt, zu denen auch Horizontalkräfte wie Wind, Erdbeben und andere horizontale Einwirkungen gehören, die vor allem bei hohen Gebäuden eine Herausforderung sind. Diese horizontal wirkenden Kräfte testen die Stabilität und Unversehrtheit von Strukturen, daher muss sichergestellt werden, dass Gebäude ihnen ohne übermäßige Bewegung oder Schäden standhalten. In dieser Hinsicht ist die seitliche Berechnung ein entscheidender Aspekt im Bauwesen, der sich auf die Vorhersage seitlicher Verschiebungen, Schnittgrößen und der gesamten Gebäudeleistung unter solchen Lasten konzentriert.
Um Querkräften wie Wind und Erdbeben standzuhalten, sind bestimmte Elemente erforderlich, die auf Stabilität, Beanspruchbarkeit und Nachgiebigkeit ausgelegt sind. Diese Bauteile wirken zusammen, um die Unversehrtheit des Gebäudes zu erhalten', Schwankungen kontrollieren und Schäden begrenzen. Wandscheiben gehören zu den wichtigsten Elementen zur Aufnahme von Querkräften. In diesem Beitrag wird am Beispiel der Wände eines mehrstöckigen Gebäudes (Bild 1) gezeigt, wie die Wandscheiben in RFEM 6 bemessen werden.
Bemessung von Wandscheiben in RFEM 6 im Add-On Gebäudemodell
Bei dem im Bild 1 dargestellten Gebäude handelt es sich um ein mehrgeschossiges Gebäude mit Schubwänden. Für die Bemessung solcher Gebäude steht in RFEM 6 das Add-On Gebäudemodell zur Verfügung. Mit diesem leistungsstarken Tool können Sie Ihr Gebäude Geschoss für Geschoss definieren und nach Bedarf verschiedene Anpassungen an den Geschossen vornehmen. Es unterstützt auch die Integration von Schubwand- und Bogenelementen und ermöglicht die Zuweisung von Scheiben zu Geschossen, wobei mehrere Scheibentypen zur Verfügung stehen. Diese Elemente sind für die seitliche Berechnung von entscheidender Bedeutung, da sie ein zusammenhängendes System bilden, das darauf ausgelegt ist, Querkräfte wirksam aufzunehmen.
In diesem Text wird hauptsächlich die Bemessung von Schubwänden behandelt, speziell die in Bild 1 dargestellten. Die drei Wände spannen sich vom Erdgeschoß bis zum obersten Geschoss, wobei zwei davon (Wand 1 und Wand 2) durch Bogenelemente verbunden sind. Die Aktivierung von Flächenzellen als spezielle Objekte im Navigator kann in solchen Szenarien von großem Vorteil sein. Mit dieser Funktion erkennt das Programm automatisch Flächenzellen und erleichtert so die Unterscheidung zwischen den Schubwänden und den sie verbindenden Bogenelementen, wie in Bild 2 dargestellt.
Die Definition der Wandscheiben kann gestartet werden, indem im Navigator mit einem Rechtsklick auf den Ordner "Wandscheibe" das entsprechende Fenster geöffnet wird (siehe Bild 3). Zunächst werden die Flächen oder Flächenzellen über die Eingabe rechts oben im Fenster ausgewählt, was auch grafisch erfolgen kann. Für die erste Wand sind die vier Flächenzellen links von den Öffnungen zu wählen, um eine durchgehende Wandscheibe zu definieren, die vom Fußpunkt bis zur Spitze der Struktur reicht (siehe Bild 2). Wiederholen Sie diesen Vorgang für die Wandscheibe auf der rechten Seite der Öffnung (Wand 2) und für Wand 3, wie oben in Bild 1 gezeigt. Beachten Sie, dass die Wand 3 nur über Flächen definiert ist, da sie keine Öffnungen hat.
Nachdem die Wände definiert wurden, können die Bemessungsparameter für jede Wand einzeln eingestellt oder alle Wände ausgewählt werden, um für alle gleichzeitig die gleichen Einstellungen vorzunehmen. Aktivieren Sie zunächst die Option "Ergebnisschnitte generieren" (siehe Bild 3), mit der Sie horizontale Schnitte innerhalb der Wandscheibe erstellen und die Ergebnisse, wie z. B. summierte Schnittgrößen, in einem Tabellenformat ausgeben lassen können. Da Sie sich auf die Wandbemessung fokussieren, sollten Sie auch die "Bemessungseigenschaften" auswählen, wo Sie die notwendigen Bemessungseingaben vornehmen können.
Mit dem Aktivieren der "Bemessungseigenschaften" werden zusätzliche Register im Fenster verfügbar. In diesen Registern können Details wie z. B. die Betondeckung der Wandscheiben (siehe Bild 4) festgelegt oder die Längsbewehrung (siehe Bild 5) definiert werden.
Für die Längsbewehrung stehen verschiedene Typen von Bewehrungsstäben zur Verfügung, darunter symmetrische, unsymmetrische, gleichmäßig umlaufende, Linien- und Einzelstäbe. Für dieses Beispiel wird der Typ "Gleichmäßig umlaufend" gewählt, bei dem 22 Stäbe der Nr. 7 gleichmäßig um die Wände 1 und 2 angeordnet werden (siehe Bild 5). Für Wand 3 hingegen werden aufgrund der größeren Breite 40 Stäbe der Nr. 7 verwendet.
Für die Wandscheiben kann analog zur Längsbewehrung eine Schubbewehrung definiert werden. Sie haben die Kontrolle über Parameter wie Bügeltyp, Material, Stabgröße, -durchmesser, -anzahl und -abstand (Bild 6). Zusätzlich können Sie durch Anhaken des entsprechenden Kontrollfeldes die Schwellen aktivieren, wodurch diese quer zu den Längsstäben positioniert werden. Falls Sie eine Schwelle an einer bestimmten Stelle lieber ausschließen möchten, klicken Sie einfach auf den Längsstab, um sie zu deaktivieren. Sie können die Schwelle auch wieder aktivieren, indem Sie den Längsbalken erneut anklicken.
An den Stellen, an denen die Wandscheibe an die Decken/Boden anschließt, können Bemessungsauflager hinzugefügt werden (siehe Bild 7). Diese Lager können in der zugehörigen Maske konfiguriert werden (wie in Bild 8 dargestellt). In diesem Beispiel sind das Anfangs- und das Endlager der Wandscheibe vom Typ Beton mit einer Breite von 10 inches, die der Plattendicke entsprechen, die quer in die Wand einrahmt ist. Das Bemessungsauflager an den inneren Knoten sollte den gleichen Typ und die gleiche Dicke haben, aber stellen Sie sicher, dass die Option "Innenlager" ausgewählt ist, um anzugeben, dass es sich in diesem Fall nicht um ein Endauflager handelt (siehe Bild 8).
Sobald die Bemessungsparameter konfiguriert sind, können die Eingabedaten für die Berechnung im Add-On Betonbemessung ausgewählt werden (Bild 9). Dabei werden die zu berücksichtigenden Bemessungssituationen ausgewählt, der jeweilige Grenzzustandstyp festgelegt, die zu bemessenden Objekte festgelegt usw.
Die Ergebnisse werden einschließlich Bewehrungsdetails und Ausnutzungen für die Wandscheiben sowohl tabellarisch als auch grafisch dargestellt, wie in Bild 10 dargestellt. So können z. B. die Vorhandene Bewehrung und die Erforderliche Bewehrung grafisch überlagert werden, um zu überprüfen, ob die vorhandene Bewehrung die erforderliche Menge überschreitet. Ist dies nicht der Fall, kann auch die Nicht abgedeckte Bewehrung zur weiteren Beurteilung visualisiert werden.
Für Nachweiskriterien sind neben der tabellarischen und grafischen Darstellung über die entsprechende Schaltfläche auch Detailangaben zu jedem Nachweis verfügbar, die einen detaillierten Einblick in die Nachweisberechnungen ermöglichen (Bild 11).
