Gebäudemodell GEO und Programm SCN – Scheiben mit finiten Elementen

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Während mit dem Grundmodul GEO die vertikale Lastabtragung berechnet werden kann, bietet die Ergänzung GEO-HL die Möglichkeit, die Verteilung der Horizontallasten zu berechnen. Mit dem Zusatzmodul GEO-EB können die Erdbebenlasten nach dem vereinfachten Antwortspektrenverfahren berechnet werden. Das FRILO-Gebäudemodell basiert auf Bauteilen, die alle ihre eigenen Eigenschaften haben. Gemischte Konstruktionen aus Stahlbeton, Mauerwerk, Stahl und Holz sind damit sehr gut erfassbar. Ein pragmatischer und überschaubarer Ansatz für die Verteilung der Horizontallasten auf die aussteifenden Bauteile rundet das Gesamtpaket ab – der Ingenieur wird von Rechenarbeit entlastet und kann wieder mehr im konstruktiven Bereich tätig sein.

Bedienungskonzeption

Alle Funktionen sind direkt über kontextsensitive Menüs mit der rechten Maustaste einblendbar sowie als Submenüs in der Hauptauswahl erreichbar.

Vorgehensweise

• Bauwerke des üblichen Hochbaus in Massivbauweise werden als Gesamttragwerk betrachtet.
• geschossweise Erfassung aller tragenden Bauteile
• Kopieren vorhandener Geschosse
• unabhängige Änderungen je Geschoss
• grafische Eingabe aller Bauteile und deren Eigenschaften, z. B. Decke mit unterschiedlichen Bereichen (Tragrichtung, Dicke etc.); weitere Bauteile sind Wände, Stützen, Unterzüge und Brüstungen.

Die Vorteile

• schnelle Lastermittlung für die Fundamente
• Dimensionierung von Fundamenten durch Vorgabe von zulässigen Bodenpressungen sowie Mindestabmessungen und Mindestüberständen
• übersichtliche Darstellung der Lastabtragung, auch bei komplexen Bauwerken
• prüffähige Ausgabe der Lastabtragung, Lasten je Geschoss und Bauteil getrennt in G, P und Volllast
• interaktive Kontrolle der vertikalen Lastabtragung – Definition der Einwirkungen nach DIN 1055-100
• Berücksichtigung von Horizontallasten aus Wind, Schiefstellung und Erdbeben
• Bauteilbemessung erfolgt in den einzelnen Bemessungsprogrammen, diese beinhalten die aktuellen Normen DIN und DIN-EN
• CAD-Anbindung: Übernahme einzelner Geschosse aus ALLPLAN als Bauteilemodell, Grundrisse aus CAD-Programmen über die DXF-Schnittstelle als Hilfsfolie geschossweise einlesbar.

Zusatzoption Erdbeben

Im FRILO-Gebäudemodell werden die Erdbebenlasten nach dem vereinfachten Antwortspektrenverfahren gemäß DIN 4149, 6.2.2 ermittelt. Dieses Verfahren darf bei regelmäßig aufgebauten Tragwerken, die gewisse Anforderungen an die Regelmäßigkeit in Grundriss und Aufriss und an die Grundschwingzeit erfüllen, angewendet werden. Dabei werden in Abhängigkeit vom Bauwerksstandort die Erdbebenzone, die Grundwerte der Bodenbeschleunigung und die Untergrundverhältnisse vorgegeben. Die Erdbebenzone und die geologischen Untergrundklassen können aus einer Karte oder, falls vorliegend, aus einer Gemeindeauswahl entnommen oder vom Anwender direkt definiert werden. Außerdem muss die Bedeutungskategorie des Bauwerks festgelegt werden. Daraus werden die Spektralwerte aus den untergrundabhängigen elastischen Antwortspektren bestimmt. Zur Ermittlung der Bemessungswerte der Beschleunigung werden die ermittelten elastischen Spektralwerte noch durch die von der Duktilitätsklasse abhängigen Verhaltensbeiwerte dividiert. Nun werden nach dem vereinfachten Antwortspektrenverfahren aus der Gesamtmasse des Bauwerks die horizontalen Erdbebenersatzkräfte ermittelt. Im Unterschied zum allgemeinen Antwortspektrenverfahren wird dabei nur die erste Eigenform berücksichtigt. Beim Ansatz der Erdbebenkräfte auf das Gebäude kann die Torsionswirkung der Erdbebenlast durch den vereinfachten Ansatz nach Norm berücksichtigt werden.

Das neue FRILO-Programm SCN – Scheiben mit finiten Elementen

Das neu entwickelte Programm SCN berechnet beliebige Scheibentragwerke und wandartige Träger nach der Methode der finiten Elemente. Es ersetzt damit das bisherige Scheibenprogramm SC7. In SCN kommt die bekanntermaßen leistungsfähige grafische Bedienung aus den Programmen "GEO – Gebäudemodell" und "PLT – Platten mit finiten Elementen" zum Einsatz, die durch zahlreiche Funktionen eine schnelle und effiziente Bearbeitung von komplexen Rechenmodellen ermöglicht.

Leistungen von SCN

• beliebige Umrisse mit geraden und gekrümmten Kanten sowie Aussparungen
• automatische FE-Vernetzung
• freie Lagerbedingungen mit Punkt- und Linienlagern
• beliebige Punkt- und Linienlasten
• umfangreiche Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten der Ergebnisse nach Bedarf in einem vom FE-Netz unabhängigen Ausgaberaster sowie durch ISO-Linien oder entlang von Ergebnis-Schnitten.

Grafische Oberfläche

• objektorientierte Eingabe mit Bauteilen
• Steuerung über Menü, Hauptauswahl oder Kontext-Menü
• schnelle Eingabe selbst von komplizierten Umrissen und beliebiges Ändern
• umfangreiche Funktionen (Verschieben, Kopieren, Spiegeln, etc.).

Normen

Zur Bemessung stehen die europäische Norm EN 1992 1-1 nach den nationalen Anwendungsdokumenten aus Deutschland, Österreich und Großbritannien sowie die Normen DIN 1045-1 (2001 und 2008), EC2 Italien, ÖNORM B 4700 und DIN 1045 (7.88) zur Verfügung. Für den Nachweis des Grenzzustands der Tragfähigkeit werden je nach Erfordernis die Kombinationen für ständige oder veränderliche, außergewöhnliche und seismische Einwirkungen berücksichtigt. Für den Nachweis des Grenzzustands der Gebrauchsfähigkeit wird je nach Anforderung die quasi-ständige Kombination berücksichtigt.