Bemessung nach Ausnutzungsgrad – bis zu 15% Materialersparnis

Die aktuelle Problematik

Das Stabilitätsverhalten von einem Bauteil wird durch die Eigenschaften entlang seiner gesamten Länge beeinflusst. Deswegen wird die höchste Querschnittsklasse innerhalb des Bauteils in den Stabilitätsnachweisen eingesetzt. Diese Vorgehensweise ist sehr konservativ, da die Position des maßgebenden Querschnitts nicht immer von Bedeutung ist. In der Version 21 wurde die Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten (SEMI-COMP+ n° RFS2-CT-2010-00023 ) durch die Implementierung des Ausnutzungsfaktor η eingeführt. Dies ermöglicht den Einsatz weniger konservativer Querschnittsklassen für die EC3-Stabilitätsnachweise, was zu erheblichen Materialeinsparungen führen kann.

Was ist der Ausnutzungsfaktor?

Der Ausnutzungsfaktor ist ein Verhältnis, der die Auslastungskapazität eines Querschnitts ausdruckt. Er wird ermittelt, indem der Bemessungswert der Beanspruchung durch den Bemessungswert der Beanspruchbarkeit geteilt wird.

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Einstufung durch der Ausnutzungsfaktor

Anstatt einfach die höchste Querschnittsklasse entlang des Bauteils einzusetzen, die Berechnungsrichtlinie SEMI-COMP+ schlägt vor, dass die Querschnittsklasse vom Querschnitt mit dem höchsten Ausnutzungsfaktor entlang des Elements als maßgebend betrachtet wird.

Im folgenden Beispiel, die höchste Querschnittsklasse der Stütze wird am Gelenk ermittelt, wo der Querschnittsteil rein auf Druck beansprucht wird. Nach der alten Methode sollten die Stabilitätsnachweise unter Berücksichtigung der Querschnittsklasse 4 durchgeführt werden (siehe Bild 1).

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Bild 1 – Querschnittsklasse entlang der Stütze

Wenn wir den Ausnutzungsgrad bezogen auf die Stütze darstellen lassen (siehe Bild 2), stellen wir fest, dass die Beanspruchungen im Bereich des Gelenks sehr klein im Vergleich zum maximalen Bemessungswert der Beanspruchbarkeit sind. Somit kann man sich auf diesen Anteil der Stützte mit Querschnittsklasse 4 vernachlässigen, wenn es sich um die Stabilitätsnachweise handelt.

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Bild 2 – Ausnutzungsfaktor η entlang der Stütze

Durch das Einsetzen dieser Methode wird diese Stütze anhand der Querschnittsklasse 1 nachgewiesen. Was in diesem Fall zu einer Materialeinsparung von ca. 10 % führt (siehe Bild 3).

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Bild 3 – UF (η) - Querschnittsklasse 1 X Max. Class (alte Methode) - Querschnittsklasse 4

Einstellungen - SCIA Engineer

Die bevorzugte Methode für die Einstufung der Querschnittsklasse kann in den Stahl-Einstellungen ausgewählt werden (siehe Bild 4).

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Bild 4 – Stahl-Einstellungen - Methode für die Einstufung der Querschnittsklasse

Beim Einstellen des Ausnutzungsfaktors zeigt die Ausgabe des Stahlcodenachweises den maßgeblichen Ausnutzungsgrad und dessen Lage entlang der Stütze (siehe Bild 5).

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Bild 5 – Kritische Lage und dessen Ausnutzungsgrad

Die Ausnutzungsfaktoren in jedem Abschnitt des Bauteils können durch das Aktivieren der tabellarischen Ausgabe dargestellt werden (siehe Bild 6).

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Bild 6 - Tabellarische Ausgabe - Ausnutzungsfaktoren je Stützenabschnitt

Die Vorteile

Nutzen Sie die gründlich recherchierten und zertifizierten SEMI-COMP+-Richtlinien, um nach EC3 zu bemessen. Halten Sie sich von alten, konservativen Methoden fern und lassen Sie den Ausnutzungsfaktor zu, um Ihnen wirtschaftliche Tragwerke zu ermöglichen, Material zu sparen und Ihrer Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein!

 

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