Eigengewicht für vorgespannte Bauteile in Detail

Lastfälle werden in 3 Inkrementen abhängig vom zugewiesenen Lasttyp aufgebracht. Im nachfolgenden Diagramm ist das Spannung-Dehnung-Diagramm für den GZG dargestellt. Inkremente und Änderungen des Elastizitätsmoduls werden angezeigt.

• Lasttyp Vorspannung
• Lasttyp Ständig
• Lasttyp Veränderlich

Das Beispiel, ein einfeldiger nachgespannter Träger, wurde erstellt, um den Unterschied zwischen der Festlegung des Eigengewichts als Lasttyp Ständig oder als Lasttyp Vorspannung aufzuzeigen. 

Die kurzzeitigen Verluste sind als benutzerdefiniert festgelegt. Der Wert nach kurzzeitigen Verlusten beträgt 1225 MPa. Die langzeitigen Verluste für den GZG sind auf 0 % gesetzt.

Eigengewicht ist als Lasttyp Ständig festgelegt

Im ersten Schritt der Berechnung (im ersten Inkrement) wird der Lasttyp Vorspannung (P100%) aufgebracht. Da das Eigengewicht als ständiger Lasttyp festgelegt ist, wird in diesem Schritt nur die Vorspannung aufgebracht. In der nachfolgenden Abbildung ist die resultierende Spannung (nach kurzzeitigen Verlusten) im Spannglied nach der Berechnung dargestellt.

Die Verformung in Z-Richtung ist positiv (kein Eigengewicht aufgebracht).

Im zweiten Schritt der Berechnung (im zweiten Inkrement) wird der Lasttyp Ständig (G100%) aufgebracht, der das Eigengewicht enthält. Die Verformung des Trägers ergibt sich wie folgt:

Die Spannung im Spannglied beträgt im zweiten Inkrement 1365 MPa, was 111 % des festgelegten Wertes entspricht. Dies liegt daran, dass die Spannung im Spannglied erhöht wird durch die Differenz der Dehnung der dem Kabel benachbarten Betonfasern zwischen dem ersten und zweiten Berechnungsschritt (zusätzliche Spannung infolge der Durchbiegung des Trägers).

 Wie lässt sich dies vermeiden? Siehe unten.

Eigengewicht ist als Lasttyp Vorspannung festgelegt

Im gleichen Fall wird nur das Eigengewicht als Lasttyp Vorspannung festgelegt.

Im ersten Schritt der Berechnung wird der Lasttyp Vorspannung aufgebracht. In diesem Fall sind Eigengewicht und Vorspannung als Lasttyp Vorspannung festgelegt. Die Spannung im Kabel beträgt die festgelegten 1225 MPa.

Da das Eigengewicht bereits im ersten Berechnungsschritt berücksichtigt ist, ist die Verformung des Trägers im ersten und zweiten Berechnungsschritt gleich. (Es ist keine weitere Langzeitlast definiert.)

Fazit

Wenn das Eigengewicht im Lasttyp Vorspannung festgelegt ist, entspricht die Spanngliedspannung im Zustand P100%+G100% dem festgelegten Wert. Weitere Langzeitlasten können im Lasttyp Ständig berücksichtigt werden, die zu einem späteren Zeitpunkt auf die Struktur aufgebracht werden und daher die Spanngliedspannung beeinflussen können.

In der Anwendung können für die erste und zweite Berechnungsphase unterschiedliche Kriechbeiwerte festgelegt werden. Dies ermöglicht die Simulation des späteren Aufbringungszeitpunkts weiterer ständiger Lasten.

Es ist zu beachten, dass beide im Beispiel verwendeten Kriechbeiwerte einen Wert von 2,5 hatten.

Die Unterschiede in den Verformungen in der zweiten Berechnungsphase sind erwähnenswert (-50,1 mm gegenüber -58,3 mm). Diese Werte weisen auf eine mögliche Ungenauigkeit hin.

Der empfohlene Arbeitsablauf ist, das Eigengewicht stets als Lasttyp Vorspannung festzulegen.