Zusammenfassung von abhängigen Lastfällen
In Beispiel 1 wurde die Überlagerung von mehreren veränderlichen Lastfälle
gezeigt. Zur Ermittlung des Maximalwertes ist es erforderlich, jede unabhängige
veränderliche Einwirkungen einmal als Leiteinwirkung zu berücksichtigen.
Veränderliche Einwirkungen, die abhängig voneinander sind, müssen hingegen
nicht einzeln als Leiteinwirkung berücksichtigt werden.
Lastfälle werden 'tendenziell' dann in einer 'abhängigen' Gruppe
zusammengefasst, wenn sie zwar im Rahmen der Untersuchung einzeln betrachtet
werden sollen (Min/Max Berechnung), aber von ihrer Art oder Anordnung her
prinzipiell auch gleichzeitig wirken können. Als groben Anhaltspunkt, welche
Lastfälle zu Gruppen zusammengefasst werden sollten, kann man deren
Einwirkungsart verwenden. Alle Lastfälle mit der gleichen Einwirkungsart,
würden jeweils zu einer abhängigen Gruppe zusammengefasst.
Beispiel: Deckenbelastung
Die Norm schreibt den Ansatz einer Nutzlast auf der Decke von beispielsweise
3.5 kN/m2 vor. Diese nicht näher spezifizierte Nutzlast wird feldweise, jeweils
in einem anderen Lastfall, auf die Decke aufgebracht. Durch diese
'schachbrettartige' Belastung kann eine physikalisch korrekte Min/Max
Ermittlung der Schnittgrößen erfolgen. Um nun die Sicherheit bei der Berechnung
zu erhöhen, können die einzelnen Lastfälle zu einer abhängigen Gruppe
zusammengefasst werden.
Eine Analogie hierzu finden sich in der DIN 18800, die vorschreibt, dass alle
vertikalen Nutzlasten nach DIN 1055 Teil 3 als eine Einwirkung zu
behandeln sind. Auch das führt zu einem höherem Sicherheitsfaktor.
Ausgangslage
Dieses Beispiel ist fast identisch mit Beispiel 1: Hier werden aber die
Nutzlasten (Lastfälle 2 bis 4) in einer 'abhängigen' Gruppe zusammengefasst.
Das bedeutet, dass sie bei der zyklischen Vertauschung nicht einzeln als
Leiteinwirkung auftreten. Dies hat zwei Konsequenzen:
- Vergrößerung des Endergebnisses (Der Sicherheit).
Das Ergebnis vergrößert sich aus folgendem Grund: Sind alle drei Lastfälle
gleichzeitig Leiteinwirkung, so erhalten Sie auch gleichzeitig den
Kombinationsbeiwert von 1.0. Es gibt also
[ 3 Lastfälle * 1.0 ] statt [ (1 Lastfall * 1.0) + (2 Lastfälle * Psi,0) ].
- Verkleinerung der Anzahl an Berechnungen innerhalb der zyklischen Vertauschung.
Dadurch wird die Berechnung beschleunigt.
Visualisierung im Programm
Die Regel stellt sich wie folgt dar:
In der graphischen Darstellung der Regel ist die abhängige Gruppe (Gruppe A)
deutlich zu erkennen:
Die Berechnungen
Gruppe A wird in diesem Beispiel komplett als Leiteinwirkung berücksichtigt.
Diese geht als ganzes in die zyklische Vertauschung ein. Somit verbleiben nur
2 Berechnungen die durchgeführt werden müssen. Dies sind:
Leiteinwirkung ist Gruppe A:
|
| min | 1.00 * 70.0 | 1.0 * 0.0 * 80.0 | 1.0 * 0.0 * 40.0 | 1.0 * 1.5 * -50.0 | 0.6 * 0.0 * 60.0 | -5.00 |
| max | 1.35 * 70.0 | 1.0 * 1.5 * 80.0 | 1.0 * 1.5 * 40.0 | 1.0 * 0.0 * -50.0 | 0.6 * 1.5 * 60.0 | 328.50 |
Leiteinwirkung ist Lastfall 5:
|
| min | 1.00 * 70.0 | 0.7 * 0.0 * 80.0 | 0.7 * 0.0 * 40.0 | 0.7 * 1.5 * -50.0 | 1.0 * 0.0 * 60.0 | 17.50 |
| max | 1.35 * 70.0 | 0.7 * 1.5 * 80.0 | 0.7 * 1.5 * 40.0 | 0.7 * 0.0 * -50.0 | 1.0 * 1.5 * 60.0 | 310.50 |
Das Endergebnis ist das Minimum bzw. das Maximum aus allen Berechnungen.
|
| min | -5.00 | 17.50 | -5.00 |
| max | 328.50 | 310.50 | 328.50 |
Resultat
Aufgrund der Definition der abhängigen Gruppe, ergibt sich in diesem Beispiel ein größerer
Maximalwert als im Beispiel 1, in dem die gleichen Lastfälle als Ausgangsdaten vorlagen.