Spannbetonbau

Faulbehälter mit Spannsträngen
Faulbehälter mit Spannsträngen

Der Spannbetonmodul wurden für alle Anwendungen von Vorspannung mit nachträglichem und ohne Verbund, insbesondere also zur Berechnung von Spannbetonbrücken, Behältern und Deckenplatten entwickelt. Hierbei wird von einer räumlichen Spanngliedführung ausgegangen, welche bei allen Stab-, Schalen- und Volumenmodellen eingesetzt werden kann. Die Funktionen sind gegliedert in die Eingabe der Spannstränge, die Lastaufbereitung im FEM-Berechnungsteil und die Nachweise nach DIN 1045-1, DIN-Fachbericht,  ÖNORM, SIA sowie EN 1992-1-1 und EN 1992-2 mit den jeweiligen nationalen Anhängen.

Vorspannung von Stab-, Flächen- und Volumentragwerken:

  • Räumliche elementunabhängige Spannstrangführung
  • Kubische Splinefunktion
  • Spannstrangbearbeitung am System und in beliebigen Schnitten
  • Reibung, ungewollte Umlenkung und Schlupf
  • Berücksichtigung des Vorhaltemaßes κ
  • Interaktive Darstellung des Spannkraftverlaufes und der Spannstrangradien
  • Ermittlung der Systemreaktionen aus Vorspannung
  • Berechnung der Kriech- und Schwindbeiwerte
  • Kriechen und Schwinden mit Spannstahlumlagerungen
  • Bemessung und Nachweise nach DIN 1045-1, DIN-Fachbericht, SIA, ÖNORM sowie EN 1992-1-1 und EN 1992-2 mit nationalen Anhängen.

Einwirkungen aus Vorspannung

Spannstränge werden interaktiv am vorhandenen Tragmodell eingegeben. Dabei ist deren Definition  elementunabhängig, sodass diese beliebig durch das Tragwerk verlaufen und ebenso kopiert oder verschoben werden können.
Für den Entwurf der Spannstranggeometrie stehen vielfältige Hilfsmöglichkeiten wie die Bearbeitung in Längs- oder Querschnittsdarstellung zur Verfügung. Dabei kann z.B. direkt der Spannkraftverlauf unter Berücksichtigung von Anspannen, Nachlassen, Ankerschlupf und Reibung beurteilt werden. Die maximal zulässige Höchstspannkraft wird unter Verwendung des Vorhaltemaßes k  bestimmt.
Die sich aus der Spannstranggeometrie und dem Spannkraftverlauf ergebenden Kräfte werden auf das  System aufgebracht. Die berechneten Schnittgrößen, Verformungen etc. stehen im Anschluss für weitere Nachweise zur Verfügung.

Kriechen und Schwinden

Berechnungsgrundlage für die im Programm verwendeten Ansätze zur Erfassung von Betonkriechen und Schwinden ist ein zeitabhängiges Spannungs-Dehnungs-Gesetz nach Trost.
Hierzu werden die Spannstahleinlagen bei der Berechnung des Lastfalls Kriechen und Schwinden während der Aufbereitung der Gesamtsteifigkeitsmatrix mit berücksichtigt. Somit werden Verbundelemente realisiert, über deren Dehnungszustand der jeweilige Schnittgrößenanteil der Verbundkomponenten angegeben werden kann. Diese Vorgehensweise ist für alle Elementtypen implementiert. Kriechumlagerungen können somit auch für Flächen- und
Volumenmodelle ermittelt werden.
Die erforderlichen Kriech- und Schwindbeiwerte können optional  berechnet werden.

Spannbetonnachweise

Für die normgerechten Nachweise sind innerhalb des Tragwerkmodells verschiedenartige Bauteile kombinierbar:

  • nicht vorgespannte Bauteile
  • vorgespannte Bauteile mit nachträglichem Verbund
  • vorgespannte Bauteile ohne Verbund
  • Bauteile mit externer Vorspannung
  • Bauteile in Mischbauweise

Zusätzlich zu den schon im Abschnitt Stahlbetonbau beschriebenen Nachweisen werden in Verbindung mit der Vorspannung die Ermüdung der Spannglieder und deren zulässige Spannungen sowie die Dekompression nachgewiesen.
Die für vorgespannte Bauteile geltenden Zusatzregelungen, wie z.B. die Berücksichtigung von Streufaktoren für die Wirkung aus innerer Vorspannung beim Bau- und Endzustand oder der Verbundbeiwert ξ kommen dabei zur Anwendung.