Seite überarbeitet Dezember 2023 Kontakt Programmübersicht Bestelltext Infos auf dieser Seite ... als pdf  Eingabeoberfläche ............... Belastung ............................. System ................................. Lastfalldialog ........................ Nachweiseinstellungen .......... Querschnitt ........................... Einzellastdialog .................... Nationale Anhänge ................   Streckenlastdialog ................. Druckdokument ..................... Das Haupteingabefenster ist in die gekennzeichneten Bereiche unterteilt. Standardmäßig befindet sich am oberen Bildschirmrand die Steuerbuttonleiste mit den Hauptfunktionen des Programms. Über die Einstellungen der Bildschirmdarstellung kann die Steuerbuttonleiste auch seitlich angeordnet werden. Steuerbuttons Nachfolgend werden die Funktionen der Steuerbuttons beschrieben. öffnet das Fenster zur Drucklistenvorschau (DTE® - Viewer) Bild vergrößern öffnet den Druckdialog zur Bestimmung des Ausgabegeräts (DTE® - Druckmanager) und den damit zusammenhängenden Einstellungen Bild vergrößern öffnet den Dialog zur Gestaltung des Druckdokuments Hier können Elemente aus Eingabe- und Ergebnisprotokoll für die Druckliste deaktiviert und die Höhen der grafischen Elemente angepasst werden. Wird die Option für den Detailnachweispunkt aktiviert, erweitert sich das Druckdokument um den Abschnitt Detailnachweispunkt. Für die mit der Koordinate x definierte Stelle werden dort für alle geführten Nachweise die Ergebnisse aller Lastkombinationen aufgeführt. Der Detailnachweispunkt dient damit der Nachvollziehbarkeit von punktuellen Nachweisergebnissen. Das reguläre Ergebnisprotokoll enthält demgegenüber nur extremale Ergebnisse. ruft den Dialog zur Einstellung der Eigenschaften der Bildschirmdarstellung auf Sicherung der aktuellen Einstellungen ruft die Online-Hilfe auf Verlassen des Programms Registerreiter Über die Registerreiter erreicht man die vier Registerblätter System, Querschnitt, Belastung und Nachweise. In den Registern können alle rechenrelevanten Parameter angepasst werden. Die Darstellung des Registerblattinhalts nimmt den größten Teil des Fensters ein. Ergebnisfenster Im Ergebnisfenster im unteren Bereich der Oberfläche wird die Ausnutzung der aktivierten Nachweise angezeigt. Ein grüner Balken (≤ 100%) bedeutet, der Nachweis wurde erfüllt; ein roter Balken (>100%), dass der Nachweis nicht erfüllt wurde. Wenn sich an den rechenrelevanten Daten etwas geändert hat, werden die Balken grau dargestellt, zeigen aber weiterhin das Ergebnis des letzten Rechengangs an. Dafür ist dann der Berechnungsbutton wieder farbig und aktiv. Berechnungsbutton Mit dem Berechnungsbutton wird die Berechnung gestartet. Während der Berechnung wird ein zusätzliches Fenster geöffnet, in dem der Rechenfortschritt und eventuelle Fehler oder Warnungen darstellt werden. Im ersten Registerblatt wird das statische System definiert. Bild vergrößern Die Angaben zum System beschränken sich auf die Höhe und die Lagerangaben an Kopf und Fuß der Stütze. Über eine Auswahlbox können die Lagerbedingungen direkt für eine Pendel- oder eine Kragstütze festgelegt werden; die Buttongruppen für die Lagerbedingungen im Kopf- und Fußbereich sind inaktiv. Ist die Option frei ausgewählt, sind die Buttongruppen aktiv und individuelle Lagerbedingungen können eingestellt werden. Am Kopf kann je Achsrichtung eine Verschiebungs- und Verdrehungsbehinderung definiert werden. Am Fußpunkt kann nur die Verdrehungsbehinderung manipuliert werden. Hierzu werden jeweils drei Schalter (Buttongruppe) angeboten, mit denen die zugeordnete Verformung gänzlich unterbunden (starres Lager, linker Schalter), von einer Feder gedämpft (mittlerer Schalter) oder als uneingeschränkt verformbar (rechter Schalter) festgelegt werden kann. Im Falle einer elastischen Lagerung muss die der Feder zugeordnete Federkonstante im Eingabefeld rechts neben der Schaltergruppe mit einem Wert > 0 angegeben werden. Ist die Option System räumlich betrachten deaktiviert, werden die Eingabemöglichkeiten zur X-Y-Ebene deaktiviert. Die Lasteingabe wird dann gleichfalls reduziert. Im zweiten Registerblatt sind Form, Abmessungen und Material des Stützenquerschnitts festzulegen. Bild vergrößern Material Die Materialeigenschaften für Berechnung und Nachweise können über Auswahlboxen für Holzart und -güte festgelegt werden. Zur Auswahl stehen die gängigen Güten entspr. Eurocode 5. Bei Laubholz ist eine zusätzlich Option aktiv, mit der bestätigt wird, ob es sich um Buche handelt. Form und Abmessungen Als Querschnittsform kann zwischen Rechteck und Kreis gewählt werden. Die zugehörigen Abmessungen in den entsprechenden Achsrichtungen bestimmen sich aus den Angaben zu by bzw. bz. Im dritten Registerblatt sind die Belastungen festzulegen, für die die Stütze bemessen werden soll. Bild vergrößern Allgemeines Einwirkungen und zugehörige Lastfälle werden in einer Baumstruktur angeordnet. Anders als in anderen pcae-Programmen müssen die Einwirkungen nicht vom Anwender angelegt werden. Für alle vom Eurocode vorgesehenen Einwirkungsarten ist bereits je ein Eintrag vorhanden, der nicht gelöscht werden kann. Optional können die Einwirkungen - mit Ausnahme der ständigen Einwirkung - über das Häkchen in der zweiten Spalte deaktiviert werden. Die Einwirkungen bestimmen die Eigenschaften der ihnen zugeordneten Lastfälle. Diese Eigenschaften haben Einfluss auf die Bildung der Extremalbildungsvorschriften und Lastkollektive der zu berechnenden Nachweise. Die Symbole in der Baumstruktur haben folgende Bedeutungen Einwirkung Lastfall Einzellast Streckenlast Die Buttons neuer Lastfall, neue Einzellast und neue Streckenlast sind selbsterläuternd. Ein ganzer Lastfall oder einzelne Lastbilder können über den löschen-Button entfernt werden. Gelöscht wird dabei immer die farbig unterlegte Zeile im Baum. Bei Löschen von Lastfällen werden alle untergeordneten Lastbilder ebenfalls entfernt. Durch einfachen Klick auf eine Zeile wird der Eintrag durch eine blaue Unterlegung markiert. Durch Doppelklicken einer Zeile erscheint ein Dialog zur Bearbeitung von Lastfall, Einzellast oder Streckenlast. Eigengewicht Das Eigengewicht kann automatisch aus den Abmessungen des Querschnitts und dem Wert γ für das Raumgewicht ermittelt oder direkt als Linienlast vorgegeben werden. Lastorientierung Wenn der markierte Eintrag im Baum ein Lastbild (Einzel- oder Linienlast) ist, wird im Bereich unten rechts die Orientierung der Lastbildkomponenten dargestellt. Die Pfeile zeigen dabei nur die Richtung an, die Größe der Symbole ist unabhängig von den Lastbildordinaten. Sind die Pfeile rot, bedeutet dies, dass die Ordinate negativ definiert ist. Bild vergrößern Mit diesem Dialog werden die Eigenschaften eines Lastfalls festgelegt. Wird dieser Dialog über die Funktion neuer Lastfall aufgerufen, kann hier im oberen Bereich die Zuordnung zu einer gegebenen Einwirkung ausgewählt werden. Bei einem späteren Aufruf über Doppelklick auf den Eintrag des Lastfalls in der Baumstruktur kann die zugeordnete Einwirkung nicht mehr verändert werden. Der Lastfalltyp unterscheidet zwischen additiven und alternativen Lastfällen. Ein additiver Lastfall wirkt (günstig oder ungünstig) immer unabhängig von anderen Lastfällen. Als Beispiel für additive Verkehrslasten können Lastfälle genannt werden, die feldweise Nutzlasten enthalten, die jeder für sich aber auch alle gemeinsam (jedes Feld belastet) vorkommen können. Alternative Lastfälle werden zu Gruppen zusammengefasst. Hierbei gilt die Regel, dass immer nur der Lastfall einer Gruppe mit der ungünstigsten Auswirkung auf den betrachteten Nachweispunkt zur Anwendung kommt. Die Lastfälle ein und derselben alternativen Gruppe schließen einander aus. Als Beispiel für alternative Verkehrslasten sind Windlastfälle zu nennen, die unterschiedliche Windrichtungen untersuchen. In diesem Dialog werden die Eigenschaften einer Einzellast festgelegt. Im Kopfbereich erfolgt über zwei Auswahlboxen die Zuordnung zu Einwirkung und Lastfall. Als Ort der Lasteinleitung kann der Stützenkopf oder eine freie Höhe gewählt werden. Das Lastbild selbst setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen senkrechte Kraft (positive Wirkungsrichtung nach unten) horizontale Kraft in y- und z-Richtung Momentenbelastung um y- und z-Achse (positiv rechtsdrehend um die jeweilige Achse) In diesem Dialog werden die Eigenschaften einer Streckenlast festgelegt. Im Kopfbereich erfolgt über zwei Auswahlboxen die Zuordnung zu Einwirkung und Lastfall. Als Lastformen stehen konstante, linear veränderliche und Teilstrecken- oder Streckenlasten über die gesamte Höhe zur Auswahl. Je nach Lastform sind die Ordinaten für obere und untere Einleitungshöhe sowie die Lastgröße anzugeben. Streckenlasten wirken immer horizontal in y- oder z-Richtung. Im vierten Registerblatt werden die zu führenden Nachweise ausgewählt. Bild vergrößern Nationaler Anhang Ein Klick auf das Flaggensymbol führt zu einem separaten Eigenschaftsblatt zur Änderung der Parameter des Nationalen Anhangs. Nutzungsklasse und Standorthöhe Die Nutzungsklasse ist vom Anwender gemäß EC5, Abs. 2.3.1.3, zu ermitteln und im Programm festzulegen. Die Nutzungsklasse hat Auswirkung auf die Modifikationsbeiwerte kmod und damit die Bildung der Lastkombinationen für die Tragfähigkeitsnachweise sowie den Verformungsbeiwert kdef zur Ermittlung der Verformungen im Gebrauchstauglichkeitsnachweis. Bei der Standorthöhe ist nur zwischen Geländehöhen unter bzw. über 1.000 m zu unterscheiden. Biegedrillknicken Durch Aktivierung der Option Biegedrillknicken berücksichtigen wird bei allen Tragfähigkeitsnachweisen (inkl. Brandschutz) Biegdrillknicken entspr. dem Ersatzstabverfahren EC5, Abs. 6.3.3, berücksichtigt. Um den zugehörigen Beiwert kcrit ermitteln zu können, ist die Angabe der wirksamen Länge lef erforderlich, die als Vielfaches der Stützenhöhe anzugeben ist. Dabei sind die Art des statischen Systems, das Maß der Belastungsverteilung sowie die Kraftrichtung zu berücksichtigen (s. Tab. 6.1 von EC5, Abs. 6.3.3). Für übliche Stützen im Holzbau ist ein Nachweis gegen Biegedrillknicken nicht erforderlich. Die Option ist standardmäßig deaktiviert, da der Nachweis nur bei ungewöhnlichen Abmessungen (starke Differenz zwischen schwacher und starker Achse oder sehr hohen schlanken Stützen) maßgebend werden kann. Tragfähigkeitsnachweise Für den Nachweis der Tragfähigkeit im Kaltzustand kann die Berechnung entweder nach Th. I. Ord. oder Th. II. Ord. erfolgen. Nachweis Th. I. Ord. Beim Nachweis n. Th. I. Ord. erfolgt die Schnittgrößenermittlung linear am unverformten System. Der Nachweis der Stabilität erfolgt nach dem Ersatzstabverfahren entspr. Abs. 6.3. Die effektive Länge (bzw. Knicklänge) zur Ermittlung der Knicksicherheitsbeiwerte wird dabei vom Programm automatisch ermittelt. Als Ersatz für Imperfektion und Zusatzverformungen, wie bei der nichtlinearen Betrachtung, werden die Festigkeiten durch die ermittelten Beiwerte abgemindert. Nachweis Th. II. Ord. Beim Nachweis n. Th. II. Ord. erfolgt die Schnittgrößenermittlung nichtlinear unter Berücksichtigung der Systemverformung. Zusätzlich werden die Imperfektionen (bzw. Vorverformungen) n. EC5, Abs. 5.4.4, automatisch berücksichtigt. Knicksicherheitsbeiwerte werden hier nicht ermittelt, da die Sicherheit gegen Biegeknicken durch das nichtlineare Berechnungsverfahren gewährleistet wird. Falls der Nachweis gg. Biegdrillknicken berücksichtigt werden soll, wird hierfür anlog zur Berechnung n. Th. I. Ord. ein Beiwert für den Spannungsnachweis angesetzt. automatische Imperfektion bei Th. II. Ord. Ist das System am Kopf horizontal gehalten, hat die Imperfektion die Form einer Durchbiegung, andernfalls einer Schiefstellung. Für jede Achsrichtung wird eine Imperfektionsfigur ermittelt. Zur Berücksichtigung der ungünstigsten Wirkungsrichtung werden diese Imperfektionsfiguren anteilig kombiniert. Zur Ermittlung der maßgebenden Richtung der Imperfektion wird für jede Achsrichtung unabhängig die Knicklast NKi = (π/sk)2 · EI ermittelt. Ist die Knicklast einer Richtung dreimal größer als für die andere (z.B. NKi,z ≥ 3 · NKi,y), wird die Imperfektion ausschließlich in der schwachen Richtung angesetzt. Sind die Knicklasten beider Richtungen gleich groß (NKi,z = NKi,y) wird die Imperfektion immer in Richtung der größten Verformung aus Last angesetzt. In allen anderen Fällen wird interpoliert. Der Vorteil des Nachweises n. Th. I. Ord. liegt in der besseren Nachvollziehbarkeit. Bei einfachen statischen Systemen ist dies leicht durch eine Handrechnung möglich. Der Nachweis n. Th. II. Ord. ist dagegen in den meisten Fällen der wirtschaftlichere. Gebrauchstauglichkeitsnachweise Mit dem Gebrauchstauglichkeitsnachweis wird die zulässige Endverformung n. EC5, Abs. 7.2, nachgewiesen, die in Abhängigkeit des statischen Systems entspr. Tab. 7.2 ermittelt wird. Die maßgebende vorhandene Verformung wird linear berechnet. Die Belastung wird ermittelt aus der quasi-ständigen Kombination der Einwirkungen n. EC0, Abs. 6.5.3.(2)c), unter Berücksichtigung von EC5, Abs. 2.2.3. Brandschutz Die Feuerwiderstandsdauer ist in Minuten anzugeben (maximal 240 min). Bei der Brandbeanspruchung kann durch die Auswahlbox entweder eine allseitige Beflammung oder ein Schutz für jede der vier Seiten gewählt werden. Aus der Dauer der Brandbeanspruchung und der gewählten Holzgüte wird n. EC5, Teil 1-2, Abs. 3.4, der Bemessungswert der Abbrandtiefe ermittelt. Der weitere Nachweis erfolgt n. EC5, Teil 1-2., Abs. 4.2. Hierzu stehen zwei Berechnungsmethoden zur Auswahl. Bei der Methode mit reduziertem Querschnitt (Abs. 4.2.2), wird der um die Abbrandtiefe reduzierte Restquerschnitt nochmals auf einen ideellen Querschnitt verkleinert. Bei der Methode mit reduzierten Eigenschaften (Abs. 4.2.3) werden Reduktionsfaktoren für die Festigkeiten ermittelt. Mit den reduzierten Querschnittswerten bzw. Festigkeiten wird das System dann analog zum gewählten Tragfähigkeitsnachweis berechnet und nachgewiesen (s.o.); bei Th. I. Ord. dementsprechend mit dem Ersatzstabverfahren und bei Th. II. Ord. unter Berücksichtigung von Imperfektionen. Nach EC5, Teil 1-2, Abs. 4.3.3(2), dürfen im Brandabschnitt günstigere Lagerungsbedingungen als unter Normaltemperatur angenommen werden. In Zwischengeschossen können an beiden Enden Volleinspannungen angenommen werden; im obersten Stockwerk gilt dies nur für das untere Ende (s. auch EC5, Teil 1-2, Bild 4.4). Über das untere Stockwerk trifft die Norm leider keine Aussage, aber im Programm wird diese Regel dahingehend erweitert, dass auch für das untere Geschoss eine Volleinspannung, hier nun am oberen Ende, angenommen werden kann. Wenn dieser Effekt berücksichtigt werden soll, ist die Option Einspannungen im Brandfall berücksichtigen zu aktivieren. Die Lage der Stütze kann durch die zugehörige Auswahlbox angegeben werden. Die Eurocode-Normen gelten nur in Verbindung mit ihren nationalen Anhängen in dem jeweiligen Land, in dem das Bauwerk erstellt werden soll. Für ausgewählte Parameter können abweichend von den Eurocode-Empfehlungen (im Eurocode-Dokument mit 'ANMERKUNG' gekennzeichnet) landeseigene Werte bzw. Vorgehensweisen angegeben werden. In pcae-Programmen können die veränderbaren Parameter in einem separaten Eigenschaftsblatt eingesehen und ggf. modifiziert werden. Dieses Eigenschaftsblatt dient dazu, dem nach Eurocode zu bemessenden Bauteil ein nationales Anwendungsdokument (NA) zuzuordnen. NAe enthalten die Parameter der nationalen Anhänge der verschiedenen Eurocodes (EC 0, EC 1, EC 2 ...) und ermöglichen den pcae-Programmen das Führen normengerechter Nachweise, obwohl sie von Land zu Land unterschiedlich gehandhabt werden. Die EC-Standardparameter (Empfehlungen ohne nationalen Bezug) wie auch die Parameter des deutschen nationalen Anhangs (NA-DE) sind grundsätzlich Teil der pcae-Software. Darüber hinaus stellt pcae ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem weitere NAe aus Kopien der bestehenden NAe erstellt werden können. Dieses Werkzeug, das über ein eigenes Hilfedokument verfügt, wird normalerweise aus der Schublade des DTE®-Schreibtischs heraus aufgerufen. Einen direkten Zugang zu diesem Werkzeug liefert die kleine Schaltfläche hinter dem Schraubenziehersymbol. Bei jeder Berechnung erstellt das Programm ein Druckdokument, das über den DTE®-Viewer am Bildschirm eingesehen oder über den DTE®-Druckmanager an ein Ausgabegerät gesendet werden kann. Im Druckdokument werden alle rechenrelevanten Parameter protokolliert. Die extremalen Ergebnisse der geführten Nachweise werden sowohl grafisch als auch tabellarisch dargestellt. Zusätzlich wird jeweils die maßgebende Stelle im System mit Angabe der z-Koordinate und zugehörigen Schnittgrößen ausgegeben. Nacheinander werden die Nachweise für Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Brandschutz aufgelistet. Am Ende des Druckdokuments steht der Abschnitt Zusammenfassung. Nachfolgend werden die Komponenten des vollständigen Druckdokuments mit allen Nachweisen gezeigt. Die Ausgabe beginnt mit dem Systemprotokoll, das Angaben zu statischem System, Querschnitt und Materialgüten enthält. Darauf folgt das Protokoll der Belastung mit der Struktur von Einwirkungen und Lastfalleigenschaften sowie einer tabellarischen und grafischen Darstellung der Lastbilder. Das Eigengewicht, das entweder als Raum- oder Liniengewicht definiert werden kann (s. Belastung), ist immer dem ständigen Lastfall zugeordnet. Zum Abschluss werden die vertikalen und horizontalen Lastsummen protokolliert (wenn diese als Option bei den Druckeinstellungen ausgewählt wurde). Die Ergebnisausgabe beginnt mit dem Tragfähigkeitsnachweis, hier der in der Variante nach Theroie II. Ordnung. Alternativ stünde auch ein Nachweis mit Berücksichtigung der Stabilität über das Ersatzstabverfahren zur Verfügung (s. Nachweiseinstellungen). Hier wird vor Ausgabe der eigentlichen Ergebnisse der vom Programm automatisch gewählte Ansatz der baulichen Imperfektionen protokolliert. Dies ist zum einen die gewählte Form und Größe der Imperfektionsfigur je Achsrichtung und zum anderen wie die maßgebende Richtung je Lastkollektiv ermittelt wird. Dann folgt eine Liste der berechneten Lastkollektive mit den Faktoren der Lastfälle, aus denen sie gebildet werden. Dort sind unter den Nachweisen nach Theorie II. Ordnung auch die Anteile der Imperfektionsfiguren enthalten, die sich aus der gewählten Richtung ergeben (bezeichnet mit Iy bzw. Iz). Da hier im Beispiel alle Lastkollektive eine resultierende Belastung in Achsrichtung aufweisen, sind die Faktoren immer 1.0. Bei einer schiefen Belastung könnte das auch 0.89·Iy und 0.45·Iz lauten. Die resultierende Vektorlänge der beiden Anteile beträgt aber immer 1 ((0,892 + 0.452) 0.5 = 1.0 ). Die eigentlichen Ergebnisse folgen in Form von grafischen und tabellarischen Darstellungen der extremalen Schnittgrößen und des Bemessungsergebnisses über die Stützenhöhe. Abschließend wird protokolliert, an welcher Stelle und für welche Lastkombination das maßgebende Bemessungsergebnis ermittelt wurde. Der Nachweis der Querkraft erfolgt mit den gleichen Lastkombinationen. Die extremalen Ergebnisse über die Stützenhöhe und die Informationen zur maßgebenden Querkraftausnutzung werden an diesen Abschnitt angehängt. Darauf folgt der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit. Schnittgrößen und Verformungen werden linear nach Th. I. Ordnung ermittelt. Der Nachweis wird für jede Achsrichtung separat geführt. Als letzter Nachweis folgt der Brandschutz, hier ebenfalls in der Variante nach Theroie II. Ordnung (richtet sich nach der Variante des Tragfähigkeitsnachweises, s. oben). Hier wird protokolliert, welche Änderung der Lagerung gemäß EC5, Teil 1-2, Abschnitt 4.3.3(2), für die Berechnung im Brandfall angenommen wurde. Bei Zwischengeschossen, wie hier im Beispiel, ist dies eine zusätzliche Einspannung oben und unten. Entsprechend der Nachweismethode und der Branddauer ergeben sich geringere Querschnittsabmessungen. Bei Berechnung nach Th. II. Ordnung werden die Knickbeiwerte immer zu 1.0 angenommen. Sollte die Berechnung (anders als im Beispiel) mit dem Ersatzstabverfahren geführt werden, sind diese Werte i.d.R. kleiner. Der Kippnachweis dagegen wird auch bei der nichtlinearen Berechnung über den Beiwert geführt (ist aber hier im Beispiel 1.0 und damit nicht relevant). Auf Grund der Berechnung n. Theorie II. Ordnung werden auch hier Imperfektionen angesetzt. Die Vorgehensweise ist analog zum Nachweis der Tragfähigkeit (s. oben). An den Ergebnissen ist zu erkennen, dass im Vergleich zum Tragfähigkeitsnachweis die Lagerbedingungen geändert wurden. Wenn in den Druckeinstellungen angewählt, werden nach den Nachweisen noch die Auflagerkräfte für Stützenkopf und/oder Stützenfuß protokolliert, die für den eigentlichen Nachweis der Stütze nicht relevant sind. Es erleichtert aber die Kontrolle der Berechnung und kann zur Bemessung von Anschlüssen genutzt werden. Zuerst werden die charakteristischen Lagerreaktionen der Lastfälle protokolliert. Danach werden die Bemessungswerte aus dem Nachweis der Tragfähigkeit ausgegeben. Zum Abschluss der Druckliste wird eine Zusammenfassung mit einem Überblick der maximalen Ausnutzungsgrade aller geführten Nachweise ausgegeben. zur Hauptseite 4H-HOST, Holzeinzelstütze