Für die Erstellung des Standsicherheitsnachweises eines Gebäudes ist die Verwendung eines FEM-Programms seitens des Tragwerksplaners geläufige Praxis. Um Korrektheit zu garantieren, muss der Ingenieur die Grenzen der verwendeten Software kennen und deren Ergebnisse stets mit den Grundlagen der Statik abgleichen. Am Beispiel des Hochbauprojekts Kohlbruck sollen in dieser Arbeit die Ergebnisse aus der Finite-Elemente-Methode mit den Ergebnissen aus herkömmlichen Verfahren verglichen und analysiert werden. Es soll erarbeitet werden, ob beim Einsatz der FEM-Berechnung bereichsweise herkömmliche Zusatznachweise geführt werden müssen. Ziel der Arbeit ist, den Umgang mit FEM-Programmen in der Praxis zu untersuchen und die Bedeutung von Plausibilitätskontrollen zu bewerten.
Vorab wird der Tragwerksentwurf über eine Vorbemessung erstellt. Diese wird mit einfachen empfohlenen Bemessungsregeln geführt. Die Gesamtlastabtragung wird als FE-Berechnung über das Programm Gebäudemodell GEO der Software FRILO ermittelt. Aus dem Gebäudemodell können Einzelbauteile durch Übergabe in die entsprechenden Bemessungsprogramme berechnet werden. Für die Beurteilung der Gesamtstabilität wird die Translationssteifigkeit nachgewiesen. Im Hauptteil werden ausgewählte Bauteile über die FE-Methode und zum Vergleich bzw. zur Beurteilung der Ergebnisse über herkömmliche Verfahren berechnet. Im Schlussteil werden die Erkenntnisse der Bachelorarbeit nochmals kurz zusammengefasst und es werden Empfehlungen zur jeweiligen Anwendung der Berechnungsverfahren angemerkt. Abschließend sollen potentielle Fehlerquellen hinsichtlich der Verwendung von FEM-Programmen bei der Modellbildung und Ergebnisinterpretation aufgeführt werden.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Problemstellung
- 1.2 Zielstellung
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 2. Definition der Finite-Elemente-Methode (FEM)
- 3. Vorbemessung des Tragwerksentwurfs
- 3.1 Vorbemessung des Erdgeschosses bis zweites Obergeschoss
- 3.2 Vorbemessung der Tiefgarage/des Kellergeschosses
- 4. Gebäudemodell
- 4.1 Programmbeschreibung des Gebäudemodells GEO von FRILO
- 4.2 Zweites Obergeschoss
- 4.3 Erstes Obergeschoss
- 4.4 Erdgeschoss
- 4.5 Kellergeschoss/Tiefgarage
- 5. Nachweis der Translationssteifigkeit
- 6. Massivdecke über Kellergeschoss/Tiefgarage
- 6.1 Berechnung mit dem Programm PLT (FEM-Berechnung)
- 6.2 Berechnung mit dem Programm PL5 (Durchlaufplatten)
- 6.3 Berechnung der Balkoneckplatte als Fertigteil (Schöck-Software)
- 6.4 Durchstanznachweis bei Eckstütze im nicht überbauten Bereich
- 6.5 Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit (GZG)
- 6.6 Vergleich der Ergebnisse aus FEM und herkömmlicher Berechnung
- 7. Wandartiger Träger (Wand im Erdgeschoss)
- 7.1 Herkömmliche Berechnung als einfeldriger wandartiger Träger
- 7.2 Berechnung mit dem Programm SCN (Scheiben mit finiten Elementen)
- 7.3 Vergleich der Ergebnisse aus FEM und herkömmlicher Berechnung
- 7.4 Bewehrungsskizze
- 8. Unter-/Überzug (Kellergeschoss/Tiefgarage)
- 8.1 Berechnung mit herkömmlicher Lastaufstellung
- 8.2 Berechnung mit Import aus dem Programm Gebäudemodell (GEO)
- 8.3 Vergleich der Ergebnisse aus Import GEO und herkömmlicher Berechnung
- 8.4 Bewehrungswahl
- 8.5 Bewehrungsskizze
- 9. Stütze (Tiefgarage)
- 9.1 Lastaufstellung
- 9.2 Vergleich der Belastungen aus Gebäudemodell bzw. herkömmlicher Berechnung
- 9.3 Bemessung der Stütze mit dem Programm B5 (Stahlbetonstütze)
- 9.4 Bewehrungsskizze
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit einem Hochbauprojekt in Passau/Kohlbruck und hat zum Ziel, die Ergebnisse einer FEM-Berechnung mit den Resultaten herkömmlicher Berechnungsverfahren zu vergleichen. Der Fokus liegt dabei auf der Analyse von verschiedenen Bauteilen des Gebäudes, wie z.B. der Massivdecke über dem Kellergeschoss, einem wandartigen Träger im Erdgeschoss sowie Unterzügen und Stützen im Kellergeschoss.
- Anwendung der FEM-Methode im Hochbau
- Vergleich von FEM-Berechnung und herkömmlichen Berechnungsverfahren
- Analyse von Tragwerkselementen im Hochbauprojekt Kohlbruck
- Bewertung der Ergebnisse und Potentieller Fehlerquellen bei der Modellbildung
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung: Die Einleitung stellt das Hochbauprojekt Kohlbruck vor und beschreibt die Problemstellung, die Zielsetzung und den Aufbau der Arbeit.
- Kapitel 2: Definition der Finite-Elemente-Methode (FEM): Dieses Kapitel liefert eine grundlegende Definition der FEM-Methode und erklärt ihre Funktionsweise im Kontext des Tragwerkbaus.
- Kapitel 3: Vorbemessung des Tragwerksentwurfs: In diesem Kapitel wird die Vorbemessung des Tragwerksentwurfs für das Erdgeschoss bis zum zweiten Obergeschoss und für die Tiefgarage/das Kellergeschoss erläutert.
- Kapitel 4: Gebäudemodell: Dieses Kapitel beschreibt das Gebäudemodell, das im Rahmen der FEM-Berechnung verwendet wird, und erläutert die Funktionsweise des Programms GEO von FRILO.
- Kapitel 5: Nachweis der Translationssteifigkeit: Dieses Kapitel behandelt den Nachweis der Translationssteifigkeit des Tragwerks.
- Kapitel 6: Massivdecke über Kellergeschoss/Tiefgarage: Hier werden die Berechnungsergebnisse der Massivdecke mit dem Programm PLT (FEM) und PL5 (Durchlaufplatten) sowie die Berechnung der Balkoneckplatte als Fertigteil und der Durchstanznachweis bei der Eckstütze im nicht überbauten Bereich vorgestellt.
- Kapitel 7: Wandartiger Träger (Wand im Erdgeschoss): Dieses Kapitel behandelt die herkömmliche Berechnung eines wandartigen Trägers sowie die Berechnung mit dem Programm SCN (Scheiben mit finiten Elementen).
- Kapitel 8: Unter-/Überzug (Kellergeschoss/Tiefgarage): Hier werden die Berechnungsergebnisse für den Unterzug mit herkömmlicher Lastaufstellung sowie mit Import aus dem Programm Gebäudemodell (GEO) verglichen.
- Kapitel 9: Stütze (Tiefgarage): Dieses Kapitel behandelt die Lastaufstellung, den Vergleich der Belastungen aus Gebäudemodell und herkömmlicher Berechnung sowie die Bemessung der Stütze mit dem Programm B5 (Stahlbetonstütze).
Schlüsselwörter
Hochbauprojekt Kohlbruck, Finite-Elemente-Methode (FEM), Tragwerksentwurf, Berechnung, Vergleich, Stahlbeton, Massivdecke, Wandartiger Träger, Unterzug, Stütze, Gebäudemodell, Programmbeschreibung, Lastaufstellung, Bewehrungsskizze.
- Quote paper
- Thomas Göbl (Author), 2018, Vergleich der Berechnungsergebnisse der FEM-Berechnung mit herkömmlichen Berechnungsverfahren am Beispiel eines Hochbauprojektes, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/451447
