Optimale Berechnung von Hallenrahmen

„S7+“ versetzt Tragwerksplaner in die Lage, einschiffige Hallenrahmen aus Stahl unkompliziert zu berechnen. Es ist auf die speziellen Anforderungen beim Hallenbau zugeschnitten und trägt dazu bei, den Zeit- und Arbeitsaufwand bei der Bemessung von Rahmentragwerken zu reduzieren. Im Programm können Hallenrahmen mit horizontal liegenden, schräg liegenden sowie geknickten Rahmenriegeln bemessen werden. Diese große Bandbreite birgt den Vorteil, dass sich neben Satteldächern auch Pult- und Flachdächer berechnen lassen. Dachüberstände und unsymmetrische Rahmen lassen sich auch berücksichtigen. Seit dem jüngsten Release 2021-2 können unterschiedliche Stahlgüten für Stützen, Träger und Riegel gewählt werden. Eine Besonderheit des Programms liegt in der Übergabeoption für die Bemessung von Anschlussdetails nach der Berechnung des Rahmens. Zu diesem Zweck wurde eine Schnittstelle zu den Programmen „SRE+“ sowie „SPS+“ für Detailnachweise eingebaut. 

Beide Programme sind direkt an „S7+“ angebunden, für die Nachweise der Anschlussdetails erfolgen allerdings unterschiedliche Übergaben. Das Programm „Rahmenecken Stahl SRE+“ ermöglicht Tragwerksplanern, geschraubte oder geschweißte biegesteife Rahmenknoten in Stahltragwerken zu bemessen. Dabei werden die erforderlichen Nachweise zu Tragsicherheit und Schweißverbindungen geführt. Bei der Übergabe einer geschweißten Rahmenecke an „SRE+“ lässt sich zusätzlich ein Montagestoß als biegesteife Stirnplattenverbindung anordnen und bemessen. Das Programm erlaubt außerdem um 90° gedrehte Systeme. Der Träger kann entweder an eine durchgehende Stütze anschließen (T-Eck) oder über der Stütze endend (K-Eck) bzw. durchgehend (gedrehtes T-Eck) geführt werden. Doppel-T Profile stehen zur Auswahl.

Mit „Stirnplattenstoß SPS+“ lassen sich hingegen Stirnplattenstöße im Stahlbau bemessen.  Beim Stirnplattenstoß werden zwei Träger mittels angeschweißter bündiger oder überstehender Stirnplatten mit zwei oder vier vertikalen Schraubenreihen momententragfähig verbunden. Als Profiltypen sind I-förmige Profile zugelassen.

Workflow an der Schnittstelle

In der alltäglichen Praxis werden biegesteife Anschlüsse bei der Berechnung des Tragwerks häufig ohne Prüfung als starr angenommen. Die Momenten-Rotations-Charakteristik des Anschlusses bleibt somit bei der Ermittlung der Schnittgrößen unberücksichtigt. Um diese aber bei der Tragwerksberechnung einzukalkulieren, werden die Anschlüssen nach der Übergabe im jeweiligen Programm auf Grundlage der Komponentenmethode nach DIN EN 1993-1-8 bemessen. Dabei werden die Momententragfähigkeit Mj,Rd sowie der Rotationssteifigkeit Sj der Anschlüsse ermittelt. Mit Hilfe der Rotationssteifigkeit können Verbindungen in den Rahmenecken und im First als gelenkig, starr oder verformbar klassifiziert werden. Bei einer gelenkigen Verbindung wird vorausgesetzt, dass keine Biegemomente übertragen werden. Während bei einem starren Anschluss die Momenten-Rotations-Charakteristik bei der Berechnung des Rahmentragwerks vernachlässigt werden kann, muss sie bei einem Anschluss, der als verformbar eingestuft wird, berücksichtigt werden.

Die zuvor ermittelte Rotationssteifigkeit kann nach der Berechnung des Anschlusses von „SRE+“ bzw. „SPS+“ an „S7+“ zurückgegeben werden. Anschließend wird die Rotationssteifigkeit mittels Drehfeder im statischen System des Rahmens erfasst. Darüber hinaus können Änderungen des Materials oder der Querschnitte im „S7+“ automatisch übernommen werden. Der Fokus des gesamten Workflows liegt also auf einer wirtschaftlichen Bemessung und der damit verbundene Materialersparnis momententragfähiger Anschlüsse unter wirklichkeitsnaher Berücksichtigung des tatsächlichen Tragverhaltens. Die Schnittstelle zwischen den Programmen lässt iterative Berechnungen zu und macht somit die Gesamtoptimierung der Rahmenkonstruktion möglich.