Vorteile

Warum bietet es bei Holzbauprojekten einen stärker lokalisierten und sichereren Ansatz?

Im Holzbau liegt der wahre Unterschied nicht allein darin, ein Modell aufbauen zu können; er liegt darin, die Berechnungen im Einklang mit der lokalen Normlogik durchführen und die Elemente innerhalb der Wandscheiben im Detail nachweisen zu können.

• Der ABTHYE-konforme Berechnungsansatz (Norm für Holzgebäude) bietet eine stärker lokale Grundlage als generische Lösungen ausländischer Herkunft.
• Der detaillierte Nachweis der Zwischenträger und Ständer innerhalb der Wandscheiben macht schlanke und unsichere Ausführungen bereits im Vorfeld besser sichtbar.
• Die Analyseoptionen ohne Deckenscheibe und mit halbstarrer Deckenscheibe erleichtern eine realistischere Erfassung des Systemverhaltens.

In der Software können Holzbauelemente, Mauerwerkselemente und Stahlbetonelemente innerhalb desselben Projekts und desselben Datensatzes integriert gelöst werden. Dies verleiht dem Programm eine einzigartige Flexibilität.

Eine der größten Stärken der Software gegenüber Holzbau-Berechnungsprogrammen ausländischer Herkunft ist ihre Fähigkeit, die Berechnungen von Holzgebäuden gemäß der Verordnung „Grundsätze für Entwurf, Berechnung und Ausführung von Holzgebäuden" (ABTHYE) durchzuführen, die im türkischen Amtsblatt vom 24.03.2024 unter der Nr. 32499 veröffentlicht wurde. Obwohl unsere Norm eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Eurocode 5 aufweist, weicht sie in vielen Punkten davon ab. Folglich ist von ausländischen Programmen kaum zu erwarten, dass sie Ergebnisse liefern, die unserer Norm entsprechen.

In StatiCAD werden alle Nachweise jedes Stabs innerhalb der Holzwandscheibe – einschließlich der schwachen Achse, des Stabilitätsversagens (Kippen) und der Torsion – geführt. Dies vermeidet übermäßig schlanke und unsichere Bemessungen bei Holzkonstruktionen und verbessert unserer Auffassung nach das Gebrauchs- und Erdbebenverhalten des Gebäudes erheblich.

In StatiCAD lässt sich dank der Analyseoptionen ohne Deckenscheibe und mit halbstarrer Deckenscheibe das realistischere Verhalten aller Bauteile des Tragwerks berücksichtigen, wodurch die Notwendigkeit zusätzlicher Nachweise im Zusammenhang mit der Annahme der starren Deckenscheibe (die manuell nur sehr schwer durchzuführen sind) entfällt.

Warum ist für Mauerwerksprojekte spezialisiertes Fachwissen erforderlich?

Mauerwerksbauten können wirtschaftlich sein; sie erfordern jedoch aufgrund des seismischen Verhaltens, der Spannungen in den Wänden und der konstruktiven Regeln eine besondere Disziplin. Die Besonderheit von StatiCAD besteht darin, diese Disziplin in einen praxisnahen Projektablauf zu überführen.

• Führt automatisch die von der Mauerwerksnorm vorgeschriebenen Schub- und Drucknachweise sowie die konstruktiven Detailprüfungen durch.
• Behandelt den Entwurf von Mauerwerksneubauten und die Vulnerabilitätsanalyse bestehender Gebäude innerhalb derselben Produktfamilie.
• Ermöglicht dank der grafischen Oberfläche, der Berichte und der Zeichnungserstellung ein schnelleres Erkennen von Mängeln.

Mauerwerksgebäude sind der älteste und traditionellste Bautyp. Da in ihnen die vertikalen Lasten und die horizontalen Lasten wie das Erdbeben von den Wänden aufgenommen werden, lassen sich deutlich wirtschaftlichere Gebäude errichten als solche aus Stahlbeton oder Stahl. Da Mauerwerkswände weniger duktil sind als Stahlbeton- oder Stahlelemente, ist ihre Fähigkeit zur Dissipation der seismischen Energie geringer. Dennoch können sie sich, wenn sie normgerecht entworfen werden, als weniger empfindlich gegenüber Ausführungsfehlern erweisen.

Das Modellieren mit StatiCAD ist so einfach wie das Starten einer Deckenberechnung in einem Programm zur Berechnung und Zeichnung von Stahlbeton. Liegt am Gebäude ein Mangel vor, werden die unzureichenden Tragwerkselemente in der grafischen Oberfläche je nach Art des Mangels in unterschiedlichen Farben dargestellt.

In der Software wird die Lastübertragung von den Decken auf die horizontalen Ringbalken und die Wände sowie von den oberen auf die unteren Geschosse präzise nach der Methode der finiten Elemente oder nach der klassischen Methode ausgeführt. Die auf die Geschosse einwirkenden horizontalen Kräfte werden unter Berücksichtigung der Torsion proportional zu ihrer Steifigkeit auf die Tragwerkselemente verteilt.

Der Nachweis, dass die Druckspannung der Wände die Druckfestigkeit und die Schubbeanspruchung die Schubfestigkeit nicht überschreitet, wird für jede Wand einzeln geführt.

Die Lasten werden von den Wänden auf die Fundamente übertragen, und auf Fundamentebene werden die Bodenpressung und die Tragfähigkeit des Fundamentquerschnitts nachgewiesen.

Die Software kann die Projektzeichnungen einschließlich des Deckblatts in einem einzigen Schritt nebeneinander erstellen.

Wenn die Analyse für ein bestehendes Gebäude unter Eingabe der tatsächlichen Materialeigenschaften durchgeführt wird, wird das seismische Leistungsniveau des Gebäudes berechnet. Die Verstärkung kann mittels elektrogeschweißtem Bewehrungsnetz und Spritzbeton oder mit FRP erfolgen. Die Eignung der Verstärkung lässt sich über die Vulnerabilitätsanalyse im verstärkten Zustand, durch den Nachweis der Schubfestigkeit der Ummantelungsschicht oder unter Verwendung der Formel 15C.4 der Erdbebennorm überprüfen.

Damit ein Mauerwerksgebäude erdbebensicher ist, müssen alle von der Erdbebennorm für Mauerwerk vorgeschriebenen Berechnungen durchgeführt werden und die Gesamtheit der vorgesehenen Nachweise (Schubspannung, Druckspannung, konstruktive Regeln) erfüllt sein. StatiCAD führt diese automatisch und sehr detailliert aus.

Der entscheidende Unterschied zwischen einem normgerecht berechneten und einem nicht berechneten Mauerwerksgebäude

Dieses Thema unterstreicht, dass der Unterschied zwischen „einem korrekt berechneten Projekt" und „einer ohne Beachtung der Regeln errichteten Konstruktion" keine bloße Formsache ist, sondern unmittelbar die Sicherheit von Menschen betrifft.

• Die Schubspannungen und die Tragfähigkeit der Wände sind während eines Erdbebens maßgebende Faktoren.
• Die normgerechte Berechnung hindert das Gebäude nicht daran, wirtschaftlich zu bleiben; im Gegenteil, sie hilft, eine zugleich sichere und wirtschaftliche Lösung zu schaffen.
• Ein mit einer echten Ingenieurleistung errichtetes Mauerwerksgebäude macht einen konkreten Unterschied bei der Sicherheit der Bewohner aus.

Mauerwerksgebäude müssen, wie die anderen Bautypen, bei ihrer Errichtung eine Ingenieurleistung erfahren und nach den von der Erdbebennorm vorgeschriebenen Regeln gebaut werden. Die Aufgabe unseres Berufsstandes ist es, Gebäude zu entwerfen, die während und nach einem Erdbeben sicher bleiben.

Die Schubspannungen zu berechnen, denen die Wände während eines Erdbebens ausgesetzt sein werden, und die Wände von Mauerwerksgebäuden so zu entwerfen, dass sie diesen Lasten im Einklang mit den anderen von der Erdbebennorm vorgeschriebenen Regeln standhalten, ist in der Lage, das Leben der Bewohner zu retten.

Warum ist es schneller und zuverlässiger als manuelle oder Excel-basierte Abläufe?

Es ist nicht nur eine Frage der Geschwindigkeit. Auch die Genauigkeit der Lastübertragung, die Notwendigkeit einer Neuberechnung und die Fähigkeit, bei komplexen Geometrien akzeptable Ergebnisse zu liefern, sind Teil der Gleichung.

• Der Ansatz über Schalenelemente und dreieckige/trapezförmige Lastverteilung liefert realistischere Ergebnisse als mittlere Annahmen.
• In Fällen, in denen eine Überarbeitung erforderlich ist, können neue Lösungen in wenigen Stunden statt in mehreren Wochen erzielt werden.
• Bei nicht orthogonalen und komplexen Systemen schafft es dort eine besser vertretbare Analysesprache, wo der manuelle Ansatz an seine Grenzen stößt.

StatiCAD führt je nach Wahl des Anwenders die Analyse der Lastübertragung von den Decken auf die übrigen Elemente mittels finiter Schalenelemente oder dreieckiger/trapezförmiger Verteilungen durch. Diese Methoden liefern deutlich realistischere Ergebnisse als eine auf mittleren Spannungen beruhende Lastübertragung, wie sie sich in Excel umsetzen lässt.

Bei der manuellen Berechnung erfordert die Lastanalyse über dreieckige/trapezförmige Verteilung so viel Zeit, und die Übertragung über Schalenelemente ist nahezu unmöglich, dass man sich im Allgemeinen mit Mittelwerten begnügt. Dennoch beeinflusst bei Mauerwerksgebäuden die Verteilung der vertikalen Lasten auf die Wände das System erheblich.

Bei nicht orthogonalen Systemen wird die Erstellung einer realistischen und akzeptablen Berechnung mittels Excel-Tabellen wesentlich aufwendiger.

Da die Analyseergebnisse von StatiCAD vielfach von den Entwicklern und Anwendern überprüft wurden, ist das Fehlerrisiko bei den Berechnungen erheblich reduziert.

Der Ansatz von StatiCAD im Vergleich zu anderen Lösungen

Der wesentliche Unterschied betrifft nicht nur schnelle Ergebnisse, die die Bemessung der Querschnitte erleichtern, sondern eine Projektsprache, in der die Normkonformität vertreten, dokumentiert und in Produktion überführt werden kann.

• Behandelt die Berechnungen so, dass die Normlogik gewahrt bleibt, anstatt die Anforderungen an die Querschnitte zu lockern.
• Die Verknüpfung der Ebenen Berechnung, Berichte und Zeichnungen stärkt die Qualität der Ausführung.
• Liefert besser vertretbare Ergebnisse, insbesondere in Nischenbereichen wie Mauerwerk, Holz und gekrümmten Tragwerken.

Es ist zu beobachten, dass manche Programme die Berechnungen nicht korrekt durchführen, um das Bestehen der Querschnittsnachweise zu erleichtern. In StatiCAD wird die Weiterentwicklung unter Voranstellung der Normkonformität fortgesetzt.