Vorschau | 3muri-Einführung - IngWare GmbH

INHALT
EINLEITUNG..........................................................5
BEISPIELGEBÄUDE UND GRUNDLAGEN..........................6
Einsatzgebiet von 3muri...............................................6
Grundlagen für eine Berechnung mit 3muri.................6
Generelle Angaben zum Projekt........................................6
Geometrie..........................................................................7
Materialkennwerte.............................................................7
Grundlegende Arbeitsweise.........................................8
Wände...............................................................................8
Tragwerk............................................................................8
Eingabe- und Berechnungsmodell....................................9
Dateiverwaltung.................................................................9
Beschrieb des Beispielgebäudes...............................10
Grundsätzliche Angaben zum Beispiel............................10
Lasten..............................................................................11
ERSTELLEN EINES NEUEN PROJEKTS.........................14
Projekt erstellen und Modell-Parameter..........................14
Einheiten und Formate....................................................14
Ansicht ändern.................................................................14
EINGABE WÄNDE.................................................15
DXF-Grundlage..........................................................15
Eingabe Wände..........................................................16
Knotentypen....................................................................17
EINGABE TRAGWERK.............................................18
Ebene 1......................................................................18
Mauerscheibe..................................................................18
Wandscheibe STB...........................................................20
Visuelle Kontrolle des Modells........................................21
Öffnungen........................................................................22
Abgestufter Einspannhorizont.........................................23
Geschossdecke...............................................................24
Ebene 2......................................................................25
Wandsegmente Ändern...................................................25
Wandscheibe STB...........................................................28
Öffnungen........................................................................28
Träger STB......................................................................29
Balkon..............................................................................31
Geschossdecke...............................................................32
Ebene 3......................................................................33
Mauerscheibe..................................................................33
Öffnungen........................................................................33
Stütze...............................................................................34
Träger STB......................................................................35
Geschossdecke...............................................................36
Eingegebenes Modell.................................................36
Weitere Hinweise zur Eingabe...................................37
Dach................................................................................37
Deckenabsätze und -Aussparungen...............................37
Ersatzbalken....................................................................37
Kontrolle des Modells und automatische Korrekturen....37
Manuelle Überprüfung des Modells.................................38
BERECHNUNG......................................................39
Grundprinzip PushOver..............................................39
Berechnungsablauf..........................................................39
Fallunterscheidung..........................................................39
Beurteilung der Erdbebensicherheit................................40
Mesh...........................................................................40
Mesh einzelner Wände....................................................41
Mesh des Gesamtmodells...............................................41
Seismische Belastung................................................41
Berechnung................................................................42
Auswahl der Analysen.....................................................42
Kontrollknoten..................................................................42
Berechnungsparameter...................................................43
Auswahl der Analysen.....................................................43
AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE UND INTERPRETATION...44
Auswahl der Analysen................................................44
Ergebnisskomponenten..............................................44
PushOver-Kurve..............................................................45
Beschädigungsdiagramm................................................47
Grundriss.........................................................................48
Ergebnis-Abfrage.............................................................48
Nachweis-Details.............................................................48
Vorgehen bei der Auswerung.....................................49
Schrittweise Kontrolle der Beschädigung........................49
Iteratives Vorgehen..........................................................49
Zusammenstellung der Ergebnisse und Auswertung......50
STRATEGIEN ZUR ERTÜCHTIGUNG GEGEN ERDBEBEN.....51
Verstärkung des Tragwerks........................................51
Erhöhen der Duktilität.................................................51
Reduktion der Masse.................................................51
Weitere Strategien......................................................51
INDEX................................................................52
WEITERE HINWEISE UND INFORMATIONEN ZU 3MURI......55
Weitere Aspekte der Erdbebensicherheit...................55
Verhalten von Mauerwerk aus der Ebene.......................55
Nichttragende Bauteile....................................................55
Konstruktive Aspekte.......................................................55
Materialuntersuchung......................................................55
Forum.........................................................................55
Online-Hilfe.................................................................55
Hilfsmittel und Berichterstellung.................................55
ERDBEBENBERECHNUNG NACH PUSHOVER-VERFAHREN
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LASTEN
Statische Lasten
Ständige Lasten auf Geschossdecken Gk = 5.00 kN/m²
Veränderliche Lasten auf Geschossdecken Qk = 2.00 kN/m², Kombinationsbeiwert ψ 2 = 0.30
Erdbebeneinwirkung
Zone Z3a
Baugrundklasse D
a gd = 1.30 m/s²
S = 1.35, T B = 0.2 s, T C = 0.8 s, T D = 2.0 s
Bauwerksklasse 1 γ f = 1.0
Die Definition eines Verhaltensbeiwerts analog wie bei Anwendung des Antwortspektren-Verfahrens (oder
bei der Ersatzkraft-Methode) ist nicht erforderlich, da dieser Wert eine Spezialität von kraftbasierten
Berechnungsverfahren darstellt (vgl. 'Grundprinzip PushOver', S. 39).
Bild -
Bild -
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ERDBEBENBERECHNUNG NACH PUSHOVER-VERFAHREN
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ABGESTUFTER EINSPANNHORIZONT
In viele Fällen wird ein horizontaler Einspannhorizont angenommen (z.B. OK Decke über UG). Die
Modellierung des Einspannhorizonts erfolgt nahezu automatisch, durch die Option "Gründung", welche für
alle Wandsegmente als Vorgabe in der untersten Ebene aktiv ist.
Liegt ein Gebäude jedoch am Hang, kann
es notwendig werden, den
Einspannhorizont auf verschiedenen Koten
abzubilden. in 3muri kann dies durch das
Setzen, resp. Ausschalten der Option
"Gründung" grundsätzlich abgebildet
werden.
Einspannhorizonte mit veränderlicher Kote
innerhalb eines Geschosses erfordern,
dass die Höhe der Wandsegemente
entsprechend angepasst wird. Dabei ist
eine abschnittsweise konstante Kote des
Einspannhorizonts anzunehmen.
Die Eigenschaft "Höhe" der Wandsegmente (vgl. 'Mauerscheibe', S. 18 / 'Wandscheibe STB.', S. 20) ändert
die Lage der Unterkante der Bauteile, die Oberkante bleibt unverändert.
Um Bauteile zu ändern, kann die Funktion "Segmentattribute Wand" (analog der Definition der
Elemente) verwendet werden, oder der Befehl "Ändern" aus dem Kontextmenü (rechte Maustaste auf
das zu bearbeitende Wandsegment, "Ändern").
Um die Abstufung des Einspannhorizonts
gemäss der obigen Abbildung
vorzunehmen, müssen die bereits
eingegebenen Wandsegmente zusätzlich
unterteilt werden (rechte Maustaste,
"Teilen").
Am Punkt 1 gemäss der nebenstehenden
Abbildung kann der Mittelpunkt des
Wandsegments direkt mit der Maus
gefunden werden (Cursor-Icon ).
Für die Unterteilung in den Drittelspunkten
2 bis 5, kann die Funktion "Abstand
eingeben", wie unten beschrieben
eingesetzt werden.
Die Anpassung der jeweiligen Kote des
Einspannhorizonts erfolgt durch Änderung
der Höhe der einzelnen Wandsegmente
(rechte Maustaste / "Ändern") gemäss der
nebenstehenden Abbildung.
Für die Wandsegmente 1 bis 3 soll die
Höhe auf 200 cm, für die Wandsegmente
4 bis 9 auf 100 cm geändert werden.
Die Änderung der Option "Gründung" ist in
diesem Fall nicht notwendig, da die
Gründung in der ersten Ebene ohnehin als
Vorgabe aktiv ist.
Abstand eingeben / Distanz
Durch das setzen eines Knotens auf ein bestehendes Wandsegment wird dieses geteilt (analog der
bisher verwendeten Vorgehensweise, rechte Maustaste / "Teilen").
Über das Auswahlmenü der Funktion "Knoten" kann der
Distanz-Dialog aufgerufen werden. Nachdem der gewünschte
Abstand eingegeben wurde kann das zu teilende
Wandsegment angeklickt werden. Der Abstand wird immer ausgehend vom Endpunkt des Wandsegments
gemessen, welches näher am Mausklick liegt.
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ERDBEBENBERECHNUNG NACH PUSHOVER-VERFAHREN
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BERECHNUNG
GRUNDPRINZIP PUSHOVER
Das PushOver-Verfahren ist ein
nichtlineares statisches Berechnungsverfahren.
Das heisst, dass die
Erdbebeneinwirkung durch eine statische
Ersatzlast abgebildet wird. Das PushOver-
Verfahren wird als 'verformungsbasiertes'
Berechnungsverfahren bezeichnet, da die
Erdbebenersatzlasten nicht konstant
angesetzt werden (wie bei kraftbasierten
Verfahren, z.B. Antwortspektren-Verfahren),
sondern so variiert werden, das bestimmte Verformungszustände erreicht werden. Der Zusammenhang
zwischen Kraft und Verformung wird in der PushOver-Kurve (siehe nebenstehende Abbildung) dargestellt.
BERECHNUNGSABLAUF
Währen der Berechnung wird die Ersatzlast so festgelegt, dass ein bestimmter Punkt des Gebäudes (siehe
'Kontrollknoten', S. 42) in konstanten Inkrementen verschoben wird. Dabei wird für jeden Berechnungsschritt
der Zustand aller Bauteile (vgl. 'Beschädigungsdiagramm', S. 47) bestimmt und das statische System für den
nächsten Berechnungsschritt entsprechend angepasst (Plastifizierung, Versagen von Bauteilen).
FALLUNTERSCHEIDUNG
Bei der Anwendung des PushOver-Verfahren ist die Berücksichtigung mehrerer Fälle erforderlich. Diese
unterscheiden sich durch folgende Kriterien. Die Kombination dieser Kriterien (4 Richtungen × 2
Lastverteilungen × 3 Exzentrizitätszustände) ergeben die in 3muri abgebildeten 24 Analysen (vgl. 'Auswahl
der Analysen', S. 42).
Richtung der Ersatzlast
Die Lasten wirken innerhalb einer Analyse immer in die selbe Richtung.
Um das gesamte Verhalten des Gebäudes zu erfassen ist die
Untersuchung von vier Richtungen (X+, X-, Y+, Y-) erforderlich.
Verteilung der Ersatzlast
Für die Ersatzlasten muss eine bestimmte Verteilung angenommen
werden. Für das PushOver-Verfahren werden üblicherweise zwei
Verteilungen berücksichtigt.
Die Verteilung proportional zur linearisierten ersten Eigenform entspricht
der Lastverteilung, wie sie bei Anwendung der Ersatzkraft-Methode
üblicherweise verwendet wird. Sie berücksichtigt einen vergleichsweise
hoch liegenden Schwerpunkt der angesetzten Lasten und bildet so ein
Kippen des Gebäudes ab.
F d, i
1° Mode = F d
⋅
∑
j
z i ⋅G k ∑ 2 ⋅Q k i
z j
⋅G k
∑ 2
⋅Q k
j
Die Lastverteilung proportional zu den angesetzten Massen führt in
den meisten Fällen zu einer maximalen totalen Horizontalkraft.
Schubprobleme, wie der Soft-Storey-Effekt (Versagen eines
weichen Geschosses) können durch diese Lastverteilung berücksichtigt werden.
F d, i
Massen = F d
⋅ G ∑ k 2 ⋅Q k i
G k
∑ 2
⋅Q k
j
Exzentrizität
Die 'zufällige' (oder unplanmässige) Exzentrizität berücksichtigt sowohl Bau- und Modellungenauigkeiten, als
auch eine ungleichmässige Verteilung der Nutzlasten im Gebäude. Sie verursacht einen zusäztlichen
Torsionseffekt. Dabei wird zwischen drei Verschiedenen Zuständen (positive und negative Exzentrizität, ohne
Exzentrizität) unterschieden.
∑
j
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