Tragwerksplanung von Stahlhallen à la Frilo

(3.9.2021) Mit S7+ bietet Frilo ein Programm an, das speziell zur Berechnung von einschiffigen Hallenrahmen aus Stahl entwickelt wurde. Insbesondere die Schnittstelle zu SRE+ (Rahmenecken Stahl) und SPS+ (Stirnplattenstoß) verspricht hinsichtlich der Berechnung von Anschlussdetails einen Mehrwert.

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Mit S7+ können Hallenrahmen mit horizontal liegenden, schräg liegenden sowie geknickten Rahmenriegeln bemessen werden. So lassen sich neben Satteldächern auch Pult- und Flachdächer berechnen. Dachüberstände und unsymmetrische Rahmen können dabei berücksichtigt werden. Zudem besteht seit dem Release 2021-2 die Möglichkeit, unterschiedliche Stahlgüten für Stützen, Träger und Riegel zu auszuwählen.

Zusammenarbeit mit SRE+ und SPS+

Die beiden Programme zur Auslegung von Rahmenecken und Stirnplattenstößen sind direkt an das S7+ angebunden. Für die Nachweise der Anschlussdetails erfolgen allerdings unterschiedliche Übergaben:

Das Programm 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 das Programm SRE+ lässt sich zusätzlich ein Montagestoß als biegesteife Stirnplattenverbindung anordnen und bemessen. Das SRE+ erlaubt außerdem seit kurzem 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.

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Bei SPS+ werden zwei Träger mittels angeschweißter bündiger oder überstehender Stirnplatten mit zwei oder vier vertikalen Schraubenreihen momententragfähig verbunden. Als Profiltypen sind I-förmige Profile zugelassen.

Der 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 (Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten) bemessen. Dabei werden die Momententragfähigkeit Mj,Rd sowie die Rotationssteifigkeit Sj der Anschlüsse ermittelt. Mit Hilfe der Rotationssteifigkeit können Verbindungen in den Rahmenecken und im First als gelenkig, starr oder verformbar klassifiziert werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass ...

• bei einer gelenkigen Verbindung keine Biegemomente übertragen werden,
• bei einem starren Anschluss die Momenten-Rotations-Charakteristik bei der Berechnung des Rahmentragwerks vernachlässigt werden kann, und dass
• bei einem Anschluss, der als verformbar eingestuft wird, die Momente zu berücksichtigen sind.

Die zuvor ermittelte Rotationssteifigkeit kann nach der Berechnung des Anschlusses von den Programmen SRE+ bzw. SPS+ an das 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 verbundenen 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.

Weitere Informationen zur Tragwerksplanung von Stahlhallen mit S7+ können per E-Mail an Frilo angefordert werden.