Platten mit Finiten Elementen

PLT

SCN

Das Programm PLT berechnet beliebige Plattentragwerke nach der Methode der finiten Elemente. Die leistungsfähige grafische Bedienung ermöglicht durch zahlreiche Funktionen eine schnelle und effiziente Bearbeitung des komplexen Rechenmodells. Beliebige Grundrisse mit geraden und gekrümmten Kanten sowie Aussparungen können modelliert werden. Decken des üblichen Hochbaus in Massivbauweise werden als Platten mit allen statisch relevanten materialbezogenen Bauteilen und Lasten erfasst. Dabei können Bodenplatten, Decken und eine Mischung beider Bauteile vorgesehen werden. Die Berechnung von Bodenplatten wird nach dem Bettungsmodulverfahren durchgeführt.

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Eingabe

Die Eingabe erfolgt vorrangig grafisch interaktiv und bauteilbezogen. Unterstützend können DXF-Folien eingelesen und selbstdefinierte Hilfskonstruktionen bzw. Hilfsraster eingesetzt werden. Dank eines lokal definierbaren Koordinatensystems und richtungsorientierter Eingaben lassen sich Punkte/Bauteile einfach und exakt per grafischer Eingabe sowie numerischer Koordinateneingabe anlegen.

 

Über die Undo- und die Redo-Funktion können Arbeitsschritte zurückgenommen und wiederhergestellt werden, was zu einer sicheren und effizienten Arbeitsweise führt. Verschiedene Importmöglichkeiten –  zum Beispiel über den FRILO BIM-Connector® – runden die Eingabe ab.

System

Das Tragverhalten der Platte wird beeinflusst durch:

  • global einstellbare Grundparameter wie
    • Normen
    • Beton- und Stahlgüten
    • Vorgaben zur Dauerhaftigkeit durch Definition von Betoneigenschaften, Expositionsklassen, zulässigen Rissbreiten und Grenzdurchmessern 
    • Bewehrungslage zur Definition des Schwerpunktes der oberen und unteren Bewehrung 
    • Vorgaben zu Drillsteifigkeiten für die Definition von drillweichen oder drillsteifen Platten 
    • Vorgabe des Bettungmoduls zur Definition von Federn für das Bettungsmodulfahren zur Berechnung von Bodenpatten 

 

  • Bereichsdefinitionen wie
    • Tragrichtungsbereiche zur Definition von einachsig tragenden Bereichen 
    • Bettungsbereiche für elastische Bettung, für die optional auch Bettungsausfall definiert sein kann 
    • Bewehrungsbereiche zur Definition einer Grundbewehrung und zur Vorgabe von gedrehten Richtungen der Bewehrung 
    • Dickenbereiche zur Beschreibung von Teilbereichen der Platte mit unterschiedlichen Plattendicken, Betoneigenschaften und einstellbarem Drillsteifigkeitsverhalten.

 

  • Linien- und punktförmige Elemente wie
    • Wände und Stützen zur Definition von Auflagerfedern (siehe Lagerbedingungen)
    • Gelenke zur Definition von verschiedenen linienförmigen Freiheitsgraden 
    • Unterzüge zur Definition von linienförmigen Versteifungen in der Platte
Belastung

Lasten werden in verschiedenen Lastfällen definiert, denen immer eine eindeutige Einwirkungsgruppe zugewiesen wird. Die Lasten in einem Lastenfall werden immer als zusammenwirkend angesetzt. Durch die Zuordnung einzelner Lastfälle zu einer Alternativgruppe können diese auch so definiert werden, dass sie sich gegenseitig ausschließen. Eine Berücksichtigung aller möglichen Kombinationen findet bei der Berechnung automatisch statt. Der Anwender kann bestimmte Lastfälle auch von der Überlagerung ausschließen. Eine Ausnahme ergibt sich bei der nicht linearen Berechnung mit Zugfederausfall, welche es erforderlich macht, dass die Kombinationen vom Benutzer eindeutig vorgegeben werden (siehe Bemessung).

 

Lastarten: 

  • Als Belastung können Punkt-, Linien- und Flächenlasten eingegeben werden. Für Linien- und Flächenlasten kann zwischen konstanter und nichtkonstanter Belastung unterschieden werden. 
  • Außerdem lassen sich Temperaturlasten eingeben, bei denen die Temperaturdifferenz zwischen der Ober- und Unterseite der Platte berücksichtigt wird. 
Lagerbedingungen

Punkt- oder Linienlager werden über die Bauteile Stütze oder Wand erzeugt und können starr oder elastisch angesetzt werden. Die elastische Lagerung kann dabei frei definiert werden oder automatisch aus der Geometrie und den Materialeigenschaften ermittelt werden. Durch die Funktion “Lagerbedingung global” kann die Lagerbedingung getrennt nach Wänden und Stützen für alle Lager global umgestellt werden. Die Berechnung mit Zugfederausfall für Stützen und Wände ist möglich. 

Netzeigenschaften

Mit dem automatischen Netzgenerator können Netze mit Dreiecks- und Viereckselementen und auch gemischte Netze erzeugt werden. Welche Elemente mit welchen Bemessungspunkten berechnet werden sollen, kann der Anwender frei definieren. Dabei können auch Vorgaben für die Größe der Elemente gemacht werden. Durch die Eingabe von Zwangsgeometrien lässt sich die Netzgenerierung noch weiter beeinflussen. Frei definierbare Linien, Punkte und Kreise, aber auch automatische Zwangsgeometrien für Wandenden, Wandecken, Wände und Stützen stehen zur Verfügung.

FE-Berechnung

Für die Berechnung dünner Platten stehen schubstarre, hybride Elemente nach Kirchhoff-Love zur Verfügung. Durch die Kombination von Verschiebungs- und Spannungsansätzen wird eine hohe Genauigkeit der berechneten Schnittkräfte erzielt. Alternativ können Elemente nach Reissner-Mindlin gewählt werden, mit denen die Schubverformungen berücksichtigt werden. 

Biegebemessung Stahlbeton

Für die Bemessung der Bewehrung wird das Verfahren nach Baumann eingesetzt. Als Modell dient ein gerissenes Plattenelement. Im Bemessungsansatz wird orthogonale Netzbewehrung vorausgesetzt. Die Bewehrungsrichtung kann beliebig definiert sein.

Schubbemessung Stahlbeton

Die Schubbemessung erfolgt über ein Stabwerkmodell. Dabei wird zur Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit ohne Schubbewehrung die Längsbewehrung berücksichtigt.

Tragsicherheit
  • Biege- und Schubbemessung der Platte und der Unterzüge 
  • Verformungen Zustand I der Platte 
  • Ermittlung der Bodenpressungen 
Gebrauchstauglichkeit

Verformungen Zustand II:

Durch Setzen der Option „Durchbiegung ermitteln“ wird der Nachweis der Durchbiegung im Zustand II aktiviert. Die Durchbiegung im Zustand II wird für die quasi-ständige Kombination berechnet. Es wird eine genaue Berechnung der Verformungen durch numerische Integration der Krümmungen durchgeführt. Die Basis bilden die Momentenkennlinien (Mk), die unter Berücksichtigung der Rissbildung und der Mitwirkung des Betons auf Zug für einen bestimmten Querschnitt erstellt werden. 

 

Da die Berechnung von der vorhandenen Bewehrung abhängig ist, kann die geplante Bewehrung über die Eingabe einer globalen oder lokalen Bewehrung bereits bei der Berechnung berücksichtigt werden. Die Einflüsse aus Kriechen und Schwinden können optional vorgegeben oder vom Programm berechnet werden.

 

Rissbreiten, zulässiger Grenzdurchmesser 

Die vorhandene Rissbreite bzw. der zulässige Grenzdurchmesser der Längsbewehrung berechnet sich in Abhängigkeit vom Bewehrungsgrad der Biegezugbewehrung (Abschnitt 11.2.3 und 11.2.4) nach EN 1992-1-1. 

Spezielle Nachweisverfahren

ISO-Element (Schöck und Halfen) 

Allgemein

Es wird eine umfangreiche grafische und tabellarische Ausgabe für Statik-Dokumente im A4-Format geboten. Darüber hinaus können sämtliche Grafiken auch im sogenannten Planformat ausgegeben werden. Dabei lassen sich verschiedene Planköpfe definieren/verwenden.

Ausgabe

Das Ausgabeprofil bietet eine Vielzahl an variablen Einstellungsmöglichkeiten, um ein individuelles Statik-Dokument zu erstellen. Die Maßstäbe sind frei wählbar.

Übergabemöglichkeiten
  • Durchlaufträger DLT+ (Übergabe der Knotenlasten aus der FE-Berechnung)
  • Durchstanzen B6+ 
Importmöglichkeiten
  • Aus verschiedenen CAD-Programmen können Daten ins PLT importiert werden. 
  • Über eine direkte Schnittstelle zu GLASER ISBCAD können CAD-Daten eingelesen werden. 
  • Aus ALLPLAN können Daten übernommen werden. Voraussetzung dafür ist ein bauteilgerechtes Arbeiten in Allplan.
  • Über eine DXF-Schnittstelle können Geometriedaten in Form von Hilfskonstruktionen aus allen gängigen CAD Programmen importiert werden. Diese Daten lassen sich im Programm über eine Fangfunktion zur einfachen Eingabe der Geometrie verwenden.
Exportmöglichkeiten
  • Per DXF-Datei können grafische Darstellungen und Ergebnisse exportiert werden.
  • Bewehrungsdaten werden in einem offenen Datenformat mit der Bezeichnung ASF übergeben. Die Verwendung dieser Daten im Zielsystem ist abhängig von den dort verfügbaren Funktionen. Das ASF-Format ermöglicht die Übergabe aller Daten aus der FEM-Berechnung. Mit diesen Daten können im CAD-System ALLPLAN alle Ergebnisse visualisiert und interaktiv bei der Erstellung der Bewehrungsplanung verwendet werden.
  • Für die Software GLASER ISBCAD wurde eine spezielle Schnittstelle eingerichtet, die für die Erstellung der Bewehrungs herangezogen werden kann.
Stahlbeton
  • DIN EN 1992, DIN 1045 / DIN 1045-1
  • ÖNORM EN 1992, ÖNORM B 4700
  • UNI EN / NTC 1992
  • BS EN 1992
  • PN EN 1992
Mauerwerk
  • DIN EN 1996, DIN 1053-1/-100
  • ÖNORM EN 1996
  • BS EN 1996
Materialien für Stahlstützen nach
  • DIN EN 1993, DIN 18800
  • ÖNORM EN 1993
  • BS EN 1993
Platte

Die Geschossdecken werden ausschließlich als Stahlbetonplatten definiert. Es können unterschiedliche Dicken, Betongüten, Tragrichtungen (ein- und zweiachsig) sowie drillweiche und drillsteife Elemente angesetzt werden. Die Lagerung erfolgt auf Wänden und Stützen oder bei Bodenplatten auf elastischen Federn. Mit Plattengelenken, Tragrichtungsbereichen, Bewehrungsbereichen und Bettungsbereichen werden zusätzliche Eigenschaften vordefiniert, welche die Bemessung beeinflussen. 

Wände

Wände dienen als linienförmige Auflager der Platte. Als Material stehen Mauerwerk und Beton zur Verfügung. Wände können wahlweise als einzelne Wände oder als zusammenhängender Wandpfeiler definiert werden.

Stützen

Stützen dienen als punktförmige Auflager der Platte. Als Material stehen Mauerwerk, Beton, Stahl und Holz zur Verfügung. 

Unterzüge

Unterzüge dienen als linienförmige Versteifungen der Platte. Es können Unter- und Überzüge definiert werden. Die Betongüte lässt sich abweichend von der Plattenbetongüte bestimmen. Neben Unter- und Überzügen aus Stahlbeton ist die Defintion von Stahlträgern möglich.

Brüstungen

Brüstungen dienen im Gegensatz zu Unter- und Überzügen nur der Ergänzung des Eigengewichtes. Als Material stehen Mauerwerk und Beton zur Verfügung. Betonbrüstungen können auch als tragend angesetzt werden. Intern werden diese dann wie Unterzüge behandelt.  

Hilfsmittel