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Wie modelliert man eine einachsige Platte SCIA Engineer?

Eine einachsige Platte ist eine Platte, die die Last hauptsächlich in eine Richtung trägt. Es kann sich dabei um eine Platte handeln, die nur an zwei Kanten unterstützt wird, oder um eine Platte, die an vier Kanten getragen wird, wobei die größere Spannweite Ly mindestens das Doppelte der kleineren Spannweite Lx ist. Die Konstruktion einer einachsigen Platte führt hauptsächlich in Lagerrichtung zu Bewehrung.

Wenn in einer Finite-Elemente-Software wie SCIA Engineer die Platte an ihren vier Kanten unterstützt wird, wird sie von der Software standardmäßig als zweiachsige Platte betrachtet. Da es keine vordefinierte Hauptrichtung für die Lagerung der Last gibt, nimmt die Biegesteifigkeit der Platte sowohl in x- als auch in y-Richtung teil. In SCIA Engineer kann der Anwender leicht eine einachsige Platte definieren.  

model a one-way slab in SCIA Engineer
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Bild 1: Biegemomente in einer zweichachsigen Platte  (links) und einer einachsigen Platte (rechts)

In SCIA Engineer kann die Eingabe einer einachsigen Platte mit Orthotropie-Eigenschaften erfolgen. Zwei Typen können verwendet werden und werden im Folgenden erklärt. 

 

Einachsige Platte mit Orthotropietyp „Zwei Höhen“

Das Beispiel besteht aus einer Platte, die von Balken und Stützen getragen wird. Ändern Sie in den Platteneigenschaften das FEM-Modell in "Orthotropy", bearbeiten Sie die Eigenschaft "Orthotropie" und wählen Sie den Typ der Orthotropie "zwei Höhen" aus. Die Eingangsdaten sind die Dicke der Platte für die Berechnung der Biegesteifigkeit in x-Richtung d1 und der y-Richtung d2. Für eine Platte, die hauptsächlich in x-Richtung lagert (kleinere Spannweite im Beispiel), sollte d1 der tatsächlichen Plattendicke (180 mm) entsprechen und d2 (Dicke in y-Richtung) sollte reduziert werden.  

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Bild 2: Parameter für eine einachsige Platte mit "zwei Höhen" Orthotropie Typ

Es gibt keine spezifische Regel bezüglich des Wertes von d2. Bei kleineren Werten von d2 liegen die Ergebnisse nahe an der folgenden Lastverteilung:

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Bild 3: Biegemomente in den tragenden Trägern einer einachsige Platte (links) und einem einachsigen Lastenfeld (rechts)

Das resultierende Moment mx in der Platte liegt dann nahe an einem 1 m breiten, Einfeldträger:

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Bild 4: Biegemoment mx in einer einachsigen Platte

 

Einachsige PLatte mit „Eine Richtung“ Orthotropietyp

Diese Art der Orthotropie erfordert drei Eingabeparameter und kann auch zur Modellierung von Hohlkernplatten verwendet werden: der äquivalente Balkenquerschnitt CSS, der Abstand L zur Berechnung der Biegesteifigkeit in Richtung 1 (oder x) und der Betonbelag Höhe h zur Berechnung der Biegesteifigkeit in Richtung 2 (oder y). Um eine Einwegplatte zu modellieren, kann ein kleiner Wert von h verwendet werden. Beachten Sie jedoch, dass h auch zur Berechnung des Eigengewichts der Platte verwendet wird.

Für den äquivalenten Querschnitt wird eine plattenäquivalente Form verwendet: "Dicke der Platte" x "Breite des Balkens", z.B. 180 x 1000 mm. Für den Abstandsparameter wird, da die Platte eben ist, der gleiche Wert wie für die Breite des Balkens verwendet, z.B. 1000 mm.  

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Bild 5: Parameter für eine einachsige Platte mit "eine Richtung" Orthotropie Typ

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Bild 6: Biegemomente in den tragenden Trägern und in der einachsigen Platte mit Typ "eine Richtung"

Bei kleinen Werten von d2 oder h geben beide Typen die gleichen Ergebnisse für das Biegemoment in Lagerrichtung und die auf die tragenden Träger übertragene Last an.
Es gibt einige Unterschiede zwischen den beiden Orthotropietypen. Erstens führt die Verwendung des Typs "eine Richtung" zu einem höheren Biegemoment der Sekundärträger (parallel zur Lagerrichtung). Dies liegt an der Torsionsmomentkomponente der Platte (D33), die bei beiden Typen unterschiedlich ist. Zweitens wird bei der eine Richtung Orthotropie das Eigengewicht der Platte nur auf der Grundlage der Betonoberflächendicke h berechnet. Die Gesamthöhe der Platte wird somit nicht berücksichtigt und der Benutzer muss den fehlenden Teil des Eigengewichts in einem permanenten Lastfall manuell hinzufügen.  

Weitere Informationen zu Orthotropietypen finden Sie in diesem Artikel