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0005-E-VDI 6201-Reinforced concrete wall panel with openings

An example by the working group VDI 6201 Softwaregestützte Tragwerksberechnung

Reproduced with permission of the Association of German Engineers (Verein Deutscher Ingenieure e.V.) - This example is taken from standard VDI 6201 Part 2 - Annex.

The example was created by

VDI 6201

and published on 28.06.2017 on

published. You can find it at https://evadat.com/en/bsp/0005/.

It was qualified on 14.03.2018.

Developed by VDI 6201

Published on: 28.06.2017 | Qualified on: 14.03.2018

E0Classification

ClassE · Systemic validation example
Structural system typeSurface structure - wall/disc
MechanicsStatics - first-order theory
Material lawLinear elastic
MaterialConcrete/reinforced concrete/prestressed concrete
Verification formatUltimate limit state verification
StandardDIN EN 1992

Reproduced with permission of the Association of German Engineers (Verein Deutscher Ingenieure e.V.) - This example is taken from standard VDI 6201 Part 2 - Annex.

E1Problem description

This section was machine-translated by DeepL.

The building slab shown in Fig. E1-1 is a typical reinforced concrete structural element designed to carry heavy loads within a building. The building slab has a thickness of t = 24 cm. It has two door openings, a small recess and three supports.

E1.1Static system and load

The columns S1 and S2 are fully fixed at supports A and B. Support C is restrained in the x-direction and the z-direction.

The structural slab is subjected to a constant distributed load of p = 150 kN/m and three point loads P₁ = 300 kN, P2 = 210 kN and _P3= 440 kN at its upper surface. Only one load case is considered. The dead weight of the structure is not taken into account due to its negligible contribution to the total load.

E1.2System properties

The properties of the structural and design models are given in Tab. E1-1.

Tab. E1-1: Geometry, material and design parameters
Geometry	Material	Design parameters
L = 14.40 m H = 6.00 m t = 0.24 m	C20/25 E = 30 × 10⁵ MPa , ν = 0.20 , y = 25 kN/m³	Design standard: DIN EN 1992-1-1/NA Design situation: permanent Exposure class: XC1 Reinforcing steel: B500S (B) without hardening Edge distances of the reinforcement: d1_,xupper / d1_,yupper = 3 cm / 3.5 cm d1_,xlower/ d1_,ylower= 3 cm / 3.5 cm

E1.3Aspects of modelling

The wall slab is modelled using slab elements with a thickness of t = 24 cm, and the columns are modelled using beam elements with a rectangular cross-section of 30 cm by 24 cm, which are fixed and supported at their lower ends. To keep the structural system simple, any reinforced concrete slabs that may be connected laterally and which provide additional stiffness to the structure are not taken into account.

Rigid body elements are used to model the connections between the columns and the wall panel, and at support point C, to represent the column and support widths (Fig. E1-1). The load-bearing behaviour in these areas is modelled either by node couplings or by finite beam elements between the connection nodes, which are assumed to be sufficiently rigid.

Die in Abb. E1-1 dargestellte Hochbauscheibe ist ein typisches Bauteil aus Stahlbeton zur Abtragung von hohen Lasten in einem Gebäude. Die Hochbauscheibe hat eine Dicke von t = 24 cm. Sie hat zwei Türöffnungen, eine kleine Aussparung und drei Auflager.

E1.1Statisches System und Belastung

Die Stützen S₁ und S₂ sind an den Lagern A und B voll eingespannt. Das Lager C ist in x-Richtung und in z-Richtung gehalten.

An der Oberseite ist die Hochbauscheibe mit einer konstanten Gleichlast von p = 150 kN/m und drei Einzellasten P₁ = 300 kN, P₂ = 210 kN und P₃= 440 kN belastet. Es wird nur ein Lastfall betrachtet. Das Eigengewicht der Struktur wird wegen des geringen Lastanteils nicht berücksichtigt.

E1.2Systemeigenschaften

Die Eigenschaften des Struktur- und des Bemessungsmodells sind in Tab. E1-1 angegeben.

Tab. E1-1: Geometrie, Material und Bemessungsparameter
Geometrie	Material	Bemessungsparameter
L = 14,40 m H = 6,00 m t = 0,24 m	C20/25 E = 30 · 10⁵ MPa \nu = 0,20 y = 25 kN/m³	Bemessungsnorm: DIN EN 1992-1-1/NA Bemessungssituation: ständig Expositionsklasse: XC1 Bewehrungsstahl: B500S (B) ohne Verfestigung Randabstände der Bewehrung: d_1,xupper / d_1,yupper = 3 cm / 3,5 cm d_1,xlower/ d_1,ylower= 3 cm / 3,5 cm

E1.3Aspekte der Modellierung

Die Wandscheibe wird mit Scheibenelementen der Dicke t = 24 cm und die Stützen werden durch Balkenelemente mit einem Rechteckquerschnitt von 30 cm/24 cm abgebildet, die am unteren Ende unverschieblich gelagert und eingespannt sind. Um das statische System einfach zu halten, werden die möglicherweise seitlich anschließenden Stahlbetondecken, die die Struktur zusätzlich versteifen, nicht berücksichtigt.

Für die Verbindung zwischen Stützen und Wandscheibe und am Lagerpunkt C werden zur Abbildung der Stützen- und Lagerbreiten (Abb. E1-1) Starrkörperelemente verwendet. Das Tragverhalten in diesen Bereichen wird entweder durch Knotenkopplungen oder durch ausreichend steif angenommene finite Balkenelemente zwischen der Anschlussknoten abgebildet.

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E5References

[1] RIB Software AG: Version 16.0. Stuttgart: RIB Software AG. 2016.
[2] SOFiSTiK AG: Version 16.02. Oberschleißheim: SOFiSTiK AG. 2016.
[3] Inter-CAD Kft.: AxisVM 13. 1075 Budapest, Károly krt. 9: Inter-CAD Kft.. 2016.
[4] Dlubal Software GmbH: Räumliche Tragwerke nach der Finite-Elemente-Methode. 93464 Tiefenbach, Germany: Dlubal Software GmbH. 2016.
[5] Baumann, T.: Zur Frage der Netzbewehrung von Flächentragwerken. In: Bauingenieur, 1972.

Additional literature

Kuyt, B.: Zur Frage der Netzbewehrung von Flächentragwerken. In: Beton- und Stahlbetonbau 59, 1964.

Editors

VDI 6201 Verein Deutscher Ingenieure e.V. (Düsseldorf, Germany)

–

Creator

VDI 6201 Verein Deutscher Ingenieure e.V. (Düsseldorf, Germany)

Diverse

Editor 1

VDI 6201 Creator, Editor 1

Verein Deutscher Ingenieure e.V. (Düsseldorf, Germany)

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