Stahlbetonstütze - Numerisches Verfahren (Bsp.): Unterschied zwischen den Versionen

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<math>\begin{array}{l}{{e}_{0}}=\frac{{{M}_{Ed}}}{{{N}_{Ed}}}=\frac{90}{200}=0,45m\\{{e}_{i}}={{\Theta }_{i}}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot {{\alpha }_{h}}}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot 1}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot 1}\cdot \frac{6}{2}=0,015m\end{array}</math>
<math>\begin{array}{l}{{e}_{0}}=\frac{{{M}_{Ed}}}{{{N}_{Ed}}}=\frac{90}{200}=0,45m\\{{e}_{i}}={{\Theta }_{i}}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot {{\alpha }_{h}}}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot 1}\cdot \frac{{{l}_{0}}}{2}=\frac{1}{200\cdot 1}\cdot \frac{6}{2}=0,015m\end{array}</math>


Vorgehensweise zur Bestimmung der Kopfverschiebung durch numerische Integration, entlehnt aus einem Berechnungsbeispiel von [4]:
Vorgehensweise zur Bestimmung der Kopfverschiebung durch numerische Integration, entlehnt aus einem Berechnungsbeispiel von <ref>Bolle, G.: Skript Stahlbetonbau III/Spannbetonbau, Wismar 2012</ref>:
=== Mittlere Betondruckfestigkeit ===
=== Mittlere Betondruckfestigkeit ===



Version vom 20. September 2015, 17:14 Uhr

Handrechnung

Einwirkungen

Baustatik-Wiki

Betongüte: C25/30
Querschnittsabmessungen: b/h = 30/30cm
statische Nutzhöhe: d = 25cm
Bewehrung bereits nach Theorie I. Ordnung vorbemessen und etwas erhöht:
je 6ø14 auf den momentenbeanspruchten gegenüberliegenden Seiten, As,vorh=18,47cm2

Planmäßige und ungewollte Ausmitte

e0=MEdNEd=90200=0,45mei=Θi⋅l02=1200⋅αh⋅l02=1200⋅1⋅l02=1200⋅1⋅62=0,015m

Vorgehensweise zur Bestimmung der Kopfverschiebung durch numerische Integration, entlehnt aus einem Berechnungsbeispiel von [1]:

Mittlere Betondruckfestigkeit

fcd=085⋅αcc⋅fck=0,85⋅0,85⋅25=18,06N/mm2

Mittlere Stahlzugfestigkeit und –streckgrenze

fyR=1,1⋅fyk=1,1⋅500=550N/mm2ftR=1,08⋅fyR=1,08⋅550=594N/mm2

Rissbildungsmoment unter Ansetzung der mittleren Betonzugfestigkeit

Mcr=fctm⋅W=0,26⋅30⋅3026=1170kNcm

Dehnungen im ungerissenen Zustand

εc,cr1=fctmEcm=−0,263100⋅1000=0,0839o╱oo

εs,cr1=zs1h/2⋅fctmEcm=(1015⋅0,263100)⋅1000=0,0559o╱oo

Baustatik-Wiki

Resultierende Krümmung im Zustand I

κI,II=|εc,cr1|+|εs,cr1|d=0,0839+0,05590,25⋅10−3=0,559⋅10−3m−1

Verhältnis der E-Moduln

αe=EsEcm=20000031000=6,4516

Längsbewehrungsgrad (nur Zugbewehrung)

ρl=Asb⋅d=18,47⋅0,530⋅25=0,0123

Anteil der Betondruckzone

ξ=−αe⋅ρl+(αe⋅ρl)2+2⋅αe⋅ρl   =−6,4516⋅0,0123+(6,4516⋅0,0123)2+2⋅6,4516⋅0,0123=0,3269

Betondruckspannung unter dem Rissbildungsmoment

−σc2=Mcrξ2⋅(1−ξ3)⋅b⋅d2=11700,32692⋅(1−0,32693)⋅30⋅252=0,4285kN/cm2

Betonstauchung im Zustand II

εc,cr2=σc2Ecm=−4,28531000⋅1000=−0,1382o╱oo

Stahlspannung unter dem Rissbildungsmoment

σs=1−ξξ⋅(−σc2)⋅αe=1−0,32690,3269⋅0,4285⋅6,4516=5,6922kN/cm2

Stahldehnung im Zustand II

εs,cr2=σsEs=56,92200000⋅1000=0,2846o╱oo

mechanischer Bewehrungsgrad (nur Zugbewehrung)

ωII=Asb⋅d⋅fyRfcd=18,47⋅0,530⋅25⋅55018,06=0,375

Stahldehnung bei Erreichen der Streckgrenze

εs=fyREs=550200000⋅1000=2,75o╱oo

Verwendung der Tafeln nach Schmitz zur Ermittlung der Betonstauchung bei Erreichen der Streckgrenze und des zugehörigen inneren Hebelarms

Baustatik-Wiki


εc=−2,4o╱ooς=0,81z=ς⋅d=0,81⋅25=20,25cm

Fließmoment

My=Fsd⋅z=As⋅fyR⋅z=18,47⋅0,5⋅55⋅20,25=102,85kNm

Stahldehnung reduziert um den Anteil der Zugversteifung

εsmy=εsy−βt⋅(εsr2−εsr1)=2,75−0,4⋅(0,2846−0,0559)=2,66o╱oo

zugehörige Mittlere Krümmung

κy=εsmy+|εc|d=2,66+2,40,25⋅10−3=20,23⋅10−3m−1

Wertepaare:

MI,II=11,7kNmκI,II=0,4659⋅10−3m−1My=102,85kNmκy=20,23⋅10−3m−1

Momenten-Krümmungs-Diagramm

Baustatik-Wiki

Numerische Integration

Teilung in 10 gleich große Abschnitte Δx = 0,3m
Beschreibung der Simpson-Formel:

w(3m)=Δx3⋅(y0+4y1+2y2+4y3+2y4+4y5+2y6+4y7+2y8+4y9+y10)yi=κi⋅M‾i

Baustatik-Wiki

w(3m)=0,33⋅0,4926=0,04926m=e2

Gesamtausmitte

etot=e1+ei+e2=0,45+0,015+0,04926=0,51m

resultierendes Moment nach Theorie II. Ordnung

MEd,2=NEd⋅etot=200⋅0,51=102kNm

Bemessung erfolgt nun wie Vorbemessung nach Theorie I. Ordnung mithilfe des Interaktionsdiagramms. Bei Übereinstimmung mit vorgewählter Bewehrung ist der Nachweis beendet, andernfalls erfolgt der nächste Iterationsschritt.

mb-Berechnung

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Quellen

  1. ↑ Bolle, G.: Skript Stahlbetonbau III/Spannbetonbau, Wismar 2012


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