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sencd.05 - Betonbemessung – Nachweis der Feuerwiderstandsfähigkeit

sencd.05

Highlights

 Vollständige Integration in das Modul für die Bemessung von Betonstrukturen
 Grafische und tabellarische Ausgabe

 Drei Arten des Nachweises:

  • Konstruktive Auflagen
  • Vereinfachtes Berechnungsverfahren
  • Erweitertes Berechnungsverfahren

 

Nachweis des Feuerwiderstands von Trägern, Stützen und Hohlkammerplatten gemäß konstruktiven Auflagen und der vereinfachten Methode nach EN 1992-1-2.

Das Modul „Feuerwiderstandsfähigkeit EN 1992-1-2“ ist ein SCIA Engineer-Modul zum Erbringen von Nachweisen für bewehrte und vorgespannte 1D-Bauteile aus Beton (Träger und Stützen) gemäß EN 1992-1-2. Das Programm ist vollständig mit den SCIA Engineer-Modulen für die Strukturanalyse und den Modulen für den Nachweis für Bauteile aus Stahlbeton oder vorgespanntem Beton gemäß EN 1992-1-1 integriert.

Verwendung des Moduls „Feuerwiderstand EN 1992-1-2“

Concrete fire resistance design

Das SCIA Engineer-System bietet eine grafische Umgebung, in der Nachweise des Feuerwiderstands von Querschnitten aus Stahlbeton oder vorgespanntem Beton auf ähnliche Weise wie normale Nachweise der Betontragfähigkeit ausgeführt werden können. Die Bauteile, für die ein Nachweis ausgeführt werden soll, werden grafisch mit der Maus ausgewählt. Grafische Funktionen zum Schwenken, Ein- und Auszoomen, Festlegen eines benutzerdefinierten Blickpunkts, Auswählen über Schnittlinien usw. erleichtern die Arbeit selbst bei komplexen Strukturen. Der Integritätsnachweis wird in einer 3D-Strukturansicht grafisch dargestellt. Überdimensionierte oder unzureichende Teile der Struktur werden farbig hervorgehoben. Das Modul kann folgende Ausgaben bereitstellen:

  • Automatische Suche nach Extremwerten: kritischer Lastfall/Lastfallkombination, kritischer Träger
  • Hervorhebung unzureichender Träger
  • Erklärung der Warnungen und Fehler, die während des Nachweises aufgetreten sind

Mit der Funktion „Einzelnachweis“ können das Spannungs-Dehnungs-Diagramm, die Dehnungen und Spannungen über die Querschnitthöhe, die Temperaturverteilung und ein 3D-Interaktionsdiagramm angezeigt werden.

Eingabe

Concrete fire resistance design

Vor dem Ausführen eines Feuerwiderstandsnachweises müssen Temperaturverteilungskurven in der Temperaturkurvenbibliothek erstellt werden. Ein Bibliothekselement kann mehrere Temperaturkurven enthalten. Zwischen den Kurven kann eine Interpolation ausgeführt werden.

Die Temperaturkurve dient der Definition der zufälligen thermischen Last mit den folgenden Grundeigenschaften:

  •  Brandbeanspruchte Querschnittseite (+Z, -Z, +Y, -Y)
  •  Temperaturverteilungskurve
  • Anzahl der Querschnittschichten für die Integration der Temperaturverteilungskurve, mit der die äquivalente lineare Temperaturlast ermittelt und das Abplatzen des Querschnitts berechnet wird

Das Programm stellt alle wesentlichen Feuerwiderstandsbeiwerte und -koeffizienten bereit, die anschließend bearbeitet werden können:

Basiseinstellungen für Feuerwiderstand gemäß EN 1992-1-2:

  • Art der Berechnung für die Bewertung des Zeitwiderstands R und der kritischen Temperatur Theta_cr für die konstruktiven Auflagen
  • Abminderungsbeiwert mu_fi für Stützen und konstruktive Auflagen
  • Abminderungsbeiwert für die Bemessung der Lastintensität im vereinfachten Verfahren
  • Tabellarische Darstellung der Mindestabmessungen der Querschnitte und Mindestachsmaß der Bewehrung vom brandbeanspruchten Rand für Basisbauteile (Träger, Stützen, Platten und Hohlkammerplatten)
  • Feuerwiderstands-Sicherheitsbeiwerte

Concrete fire resistance design

In den Betonbauteildaten können für jedes Bauteil die folgenden Feuerwiderstandseigenschaften definiert werden:

  • Trägerart für Bauteile vom Typ „Träger“ (frei aufliegende Bauteile und Durchlaufträger)
  • Expositionsbedingungen für den Typ „Stütze“ (eine Seite oder mehrere Seiten)
  • Art der Berechnung des Feuerzeitwiderstands R und der kritischen Temperatur Theta_cr für die konstruktiven Auflagen
  • Art des Bauteils für vorgespannte Bauteile (Nachweis kann nur für statisch ermittelte Strukturen ohne Umverteilung der durch die feuerbedingte Vorspannung verursachten Sekundärkräfte ausgeführt werden)

Nachweise

Für 1D-Bauteile stehen drei Arten des Nachweises zur Verfügung:

  • Konstruktive Auflagen (tabellarische Daten), Kapitel 5
  • Vereinfachtes Berechnungsverfahren (Zonenverfahren), Anhang B.2
  • Erweitertes Berechnungsverfahren

Konstruktive Auflagen

Diese Art Nachweis wird mit tabellarischen Werten ausgeführt, die in den Vorschriften für die Basistypen der Bauteile vorgeschrieben sind. Der Nachweis prüft die Abmessungen des Querschnitts und den Abstand der Bewehrung vom brandbeanspruchten Rand des Querschnitts. Annahmen für dieses Verfahren:

  • Die Höhe des Querschnitts ist nicht reduziert.
  • Die Werkstoffeigenschaften der Bewehrung und des Betons bleiben unverändert.
  • Die Temperatur entlang der Höhe des Querschnitts kann aus der Temperaturkurve abgelesen, nach Vorschrift berechnet oder eingegeben werden.

Vereinfachtes Berechnungsverfahren

Concrete fire resistance design

Mit diesem Berechnungsverfahren können die folgenden Nachweise ausgeführt werden:

  • Verfahren der Grenzdehnungen
  • Interaktionsdiagramm (Widerstandsnachweis)

Annahmen:

  • Bei der Berechnung der Schnittgrößen wird Folgendes angenommen bzw. nicht berücksichtigt:
  • Die Temperaturdehnzahl des Betons variiert je nach Temperatur (Art. 3.3.1(1)).
  • Die Höhe des Querschnitts ist abhängig von der Temperatur nicht reduziert.
  • Die Werkstoffeigenschaften der Bewehrung und des Betons ändern sich nicht mit der Temperatur.
  • Die Spannungs-Dehnungs-Diagramme des Betons und der Bewehrung hängen nicht von der Temperatur ab.

Folgendes wird im Feuerwiderstandsnachweis berücksichtigt:

  • Die Höhe des Querschnitts ist reduziert (Zonenmethode), Anhang B2 in EN 1992-1-2.
  • Die Werkstoffeigenschaften der Bewehrung (Tabelle 3.2(a), 3.3) und des Betons (Tabelle 3.1) sind temperaturabhängig.
  • Die Spannungs-Dehnungs-Diagramme des Betons (Abbildung 3.1) und der Bewehrung (Abbildung 3.3) sind temperaturabhängig.

Erweitertes Berechnungsverfahren

 Concrete fire resistance design Dieses Verfahren stellt eine physikalisch und geometrisch nichtlineare Berechnung dar, die folgende Eingabewerte verwendet:

  • Reduzierte Querschnitthöhe (Zonenmethode); Spannungs-Dehnungs-Diagramme von Beton (Abbildung 3.1) und Bewehrung (Abbildung 3.3) variieren mit der Temperatur.
  • Die Werkstoffeigenschaften von Bewehrung (Tabelle 3.2(a), 3.3) und Beton (Tabelle 3.1) sind temperaturabhängig.
  • Der Wärmedehnungskoeffizient des Betons wird für die gegebene Temperatur im Schwerpunkt des Querschnitts berechnet (Art. 3.3.1(1)).

Unterstützte Querschnitte und Bauteile

Der Nachweis kann für alle 1D-Betonbauteilarten (Träger, Stützen, Platten, Hohlkammerplatten) und Betonquerschnittarten mit den konstruktiven Auflagen und der automatischen Berechnung gemäß Vorschrift oder Benutzereingabe ausgeführt werden. Die Berechnung auf Grundlage der Temperaturkurve gilt nur für Rechteckquerschnitte. Das vereinfachte Berechnungsverfahren unterstützt alle vorgespannten Strukturbauteile mit Rechteckquerschnitten und statisch ermittelten vorgespannten Strukturen. Die erweiterte Berechnung wird nur für nicht vorgespannte Bauteile mit Rechteckquerschnitt ausgeführt.

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