Verbundbau (Beton)
Verbundtragwerke, z.B. Fertigteilträger mit Ortbetonergänzung, werden in der Regel durch die Abbildung von Stab- und Flächenelementen mit unterschiedlichen Eigenschaften modelliert. Im Zusammenhang mit den Bauzuständen können so auch die auftretenden Kriechumlagerungen leicht berechnet werden. Bei der Interpretation und Weiterverarbeitung der Ergebnisse besteht das Problem, dass Reaktionen getrennt für die Stab- und Flächenelemente ermittelt werden.
Mit den sog. Bemessungsobjekten können die Reaktionen beliebiger Bauteile an definierten Schnitten zu 'Gesamtquerschnittsgrößen' aufintegriert werden. Diese sind z.B. für die querschnittsbezogenen Nachweise erforderlich.
Die beschriebene Vorgehensweise wird an einem kleinen Beispiel nachfolgend erläutert:
Vorgespannter Fertigteilträger mit Ortbetonergänzung
Die Abbildung zeigt das Tragwerksmodell einer einfachen 1-feldrigen Brücke, aufgebaut mit Fertigteilen und nachträglich aufgebrachter Ortbetonplatte. Die Fertigteile werden durch Stabelemente und die Fahrbahnplatte durch exzentrisch angeschlossene Faltwerkselemente modelliert. So können alle Fahrstreifen und Laststellungen ganz einfach auf der Platte positioniert werden.
Dieses System liefert die Schnittgrößen in den Fertigteilen und in der Ortbetonplatte.
Im ersten Bauzustand existieren lediglich die vorgespannten Fertigteilträger (Stabelemente).
Diese tragen ihr Eigengewicht sowie den Frischbeton der Ortbetonplatte. Nach 50 Tagen Kriechen & Schwinden stellen sich die unten abgebildeten Stabschnittgrößen ein.
Im 2. Bauzustand wird die Ortbetonplatte aktiviert. Diese ist zunächst spannungsfrei. Erst durch die Umlagerungen aus Kriechen und Schwinden werden auch hier Reaktionen eingetragen.
Auf diese Weise können beliebige Kriechabschnitte unterschiedlicher Bauteile untersucht werden.
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Biegemoment My aus Vorspannung -
Normalkraft Nx aus Vorspannung -
Normalkräfte in der Platte aus K&S -
Schnittdarstellung der Normalkräfte
Weitere Lasten wirken auf das Gesamtsystem und führen zu Reaktionen im Fertigteilträger und der Platte.
Für die Nachweise des Verbundträgers sind nun jedoch Schnittgrößen an einem 'Gesamtquerschnitt' aus dem Fertigteilträger und der Platte erforderlich. Dazu wird ein Bemessungsobjekt definiert. Mit dessen Hilfe werden die Spannungen des Trägers und der Platte zu Schnittgrößen aufintegriert und können für die Nachweise normgemäß kombiniert werden.
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Lage und Beschreibung eines Bemessungsobjektes -
Gesamtschnittgröße My am Bemessungsobjekt -
Nx am Bemessungsobjekt -
Qy am Bemessungsobjekt
Diese Vorgehensweise erlaubt die Berechnung beliebiger Verbundkonstruktionen.