Smarter Workflow für eine optimale Berechnung von Hallenrahmen

Stuttgart, 17. August 2021: Mit dem Programm S7+ ist FRILO den speziellen Anforderungen an die Berechnung von einschiffigen Hallenrahmen aus Stahl gerecht geworden. Insbesondere die Schnittstelle mit den Lösungen SRE+ und SPS+ für die Berechnung von Anschlussdetails stiftet dem Anwender einen großen Mehrwert. Die smarten Übergabeoptionen lassen Tragwerksplanern spürbar effizienter arbeiten und verhelfen ihnen zu einer wirtschaftlichen Planung der Gesamtkonstruktion.

Das FRILO-Programm S7+ versetzt Tragwerksplaner in die Lage, einschiffige Hallenrahmen aus Stahl zuverlässig und unkompliziert zu berechnen. Es ist auf die speziellen Anforderungen beim Hallenbau zugeschnitten und trägt deshalb merklich dazu bei, den Zeit- und Arbeitsaufwand bei der Bemessung von Rahmentragwerken zu reduzieren. Im Programm können Hallenrahmen mit horizontal liegenden, schräg liegenden sowie geknickten Rahmenriegeln bemessen werden. Diese Bandbreite birgt den großen Vorteil, dass sich neben Satteldächern auch Pult- und Flachdächer berechnen lassen. Dachüberstände und unsymmetrische Rahmen lassen sich ebenfalls berücksichtigen. Seit dem jüngsten Release 2021-2 können nun unterschiedliche Stahlgüten für Stützen, Träger und Riegel gewählt werden. Eine Besonderheit, die das S7+ anbietet, liegt in der Übergabeoption für die effektive und schnelle Bemessung von Anschlussdetails nach der Berechnung des Rahmens. Zu diesem Zweck wurde in das S7+ eine Schnittstelle mit den FRILO-Programmen SRE+ sowie SPS+ für Detailnachweise eingebaut. Während im SRE+ Rahmenecken geschweißt oder geschraubt bemessen werden können, dient das SPS+ der Bemessung des Firstpunkts.

Die Funktionen von SRE+ und SPS+

Beide Programme sind direkt an das S7+ angebunden, für die Nachweise der Anschlussdetails erfolgen allerdings unterschiedliche Übergaben. Das Programm Rahmenecken Stahl SRE+ ermöglicht Tragwerksplanern, geschraubte oder geschweißte biegesteife Rahmenknoten in Stahltragwerken zu bemessen. Dabei werden die erforderlichen Nachweise zu Tragsicherheit und Schweißverbindungen geführt. Bei der Übergabe einer geschweißten Rahmenecke an das Programm SRE+ lässt sich zusätzlich ein Montagestoß als biegesteife Stirnplattenverbindung anordnen und bemessen. Das SRE+ erlaubt außerdem seit kurzem um 90° gedrehte Systeme. Der Träger kann entweder an eine durchgehende Stütze anschließen (T-Eck) oder über der Stütze endend (K-Eck) bzw. durchgehend (gedrehtes T-Eck) geführt werden. Doppel-T Profile stehen zur Auswahl. Mit der FRILO-Lösung Stirnplattenstoß SPS+ lassen sich hingegen Stirnplattenstöße im Stahlbau bemessen. Beim Stirnplattenstoß werden zwei Träger mittels angeschweißter bündiger oder überstehender Stirnplatten mit zwei oder vier vertikalen Schraubenreihen momententragfähig verbunden. Als Profiltypen sind I-förmige Profile zugelassen.

Der Workflow an der Schnittstelle

In der alltäglichen Praxis werden biegesteife Anschlüsse bei der Berechnung des Tragwerks häufig ohne Prüfung als starr angenommen. Die Momenten-Rotations-Charakteristik des Anschlusses bleibt somit bei der Ermittlung der Schnittgrößen unberücksichtigt. Um diese aber bei der Tragwerksberechnung einzukalkulieren, werden die Anschlüssen nach der Übergabe im jeweiligen Programm auf Grundlage der Komponentenmethode nach DIN EN 1993-1-8 bemessen. Dabei werden die Momententragfähigkeit Mj,Rd sowie der Rotationssteifigkeit Sj der Anschlüsse ermittelt. Mit Hilfe der Rotationssteifigkeit können Verbindungen in den Rahmenecken und im First als gelenkig, starr oder verformbar klassifiziert werden. Bei einer gelenkigen Verbindung wird vorausgesetzt, dass keine Biegemomente übertragen werden. Während bei einem starren Anschluss die Momenten-Rotations-Charakteristik bei der Berechnung des Rahmentragwerks vernachlässigt werden kann, muss sie bei einem Anschluss, der als verformbar eingestuft wird, berücksichtigt werden. Die zuvor ermittelte Rotationssteifigkeit kann nach der Berechnung des Anschlusses von den Programmen SRE+ bzw. SPS+ an das S7+ zurückgegeben werden. Anschließend wird die Rotationssteifigkeit mittels Drehfeder im statischen System des Rahmens erfasst. Darüber hinaus können Änderungen des Materials oder der Querschnitte im S7+ automatisch übernommen werden. Der Fokus des gesamten Workflows liegt also auf einer wirtschaftlichen Bemessung und der damit verbundene Materialersparnis momententragfähiger Anschlüsse unter wirklichkeitsnaher Berücksichtigung des tatsächlichen Tragverhaltens. Die Schnittstelle zwischen den Programmen lässt iterative Berechnungen zu und macht somit die Gesamtoptimierung der Rahmenkonstruktion möglich.