Knickende Stütze

Eine ausknickende Stütze (BRB) ist eine strukturelle Sicherung für Gebäude. Es nimmt die Axialkraft eines Erdbebens auf und leitet sie durch stabiles Nachgeben eines Stahlkerns ab, dessen Knickung durch eine Außenhülle verhindert wird. Da sich die Orthese bei Zug und Druck nahezu identisch verhält, können Ingenieure vorhersagen, wie sie sich verhält und wo der Schaden auftreten wird.

Yangzhou Tianshun produziert diese Streben sowohl für neue Stahlrahmen als auch für seismische Nachrüstungen. Unser Engagement in der Dämpfungstechnologie reicht mehr als zwanzig Jahre zurück und die Zahnspangen werden nach einem ISO 9001:2015-zertifizierten System in einer speziellen Produktionsanlage in Jiangsu, China, hergestellt.

Wie die drei Komponenten zusammenarbeiten

Der Stahlkern

Die gesamte Axiallast geht durch den Kern. Der mittlere Abschnitt ist so dimensioniert, dass er bei einem Erdbeben auf Auslegungsebene nachgibt, während die Endzonen einen größeren Querschnitt haben, der elastisch bleibt. Dadurch wird die inelastische Verformung in einen bekannten Bereich gezwungen, was dem Statiker ein hohes Maß an Vertrauen in den Versagensmodus gibt. Die Kernstahlsorten sind typischerweise LY100, LY160 oder LY225 und werden entsprechend der erforderlichen Streckgrenze ausgewählt.

Die Debonding-Schicht

Zwischen dem Stahlkern und der Außenhülle befindet sich ein Material, das Haftung und Reibung verhindert. Diese Schicht stellt sicher, dass das Gehäuse keine axiale Belastung trägt und ermöglicht dem Kern, sich frei auszudehnen und zusammenzuziehen. Ohne sie würde das Gehäuse Kraft aufnehmen und das symmetrische Hystereseverhalten der Zahnspange beeinträchtigen.

Das Gehäuse

Meist handelt es sich um ein mit Beton gefülltes Stahlrohr, das lediglich eine seitliche Sicherung bietet. Seine Biegesteifigkeit verhindert, dass der schlanke Kern unter Druck einknickt, wodurch die Orthese in beide Richtungen ihre volle Elastizität erreicht, ohne dass die Festigkeit nachlässt.

Praktische Vorteile gegenüber herkömmlichen Zahnspangen

Knickbewehrte Rahmen (BRBFs) bieten im Vergleich zu speziellen konzentrisch verstrebten Rahmen (SCBFs) mehrere praktische Vorteile. Da der BRB Energie durch stabile, wiederholbare Zyklen abbauen kann, schreiben Bauvorschriften in vielen Bestimmungen häufig einen höheren Verhaltensfaktor vor – R=8. Die daraus resultierende Reduzierung der seismischen Belastungen kann zu kleineren Säulen und Trägern, leichteren Verbindungen und geringeren Anforderungen an das Fundament führen.

Vor Ort lassen sich BRBs in der Regel schneller aufbauen. Verbindungen sind in der Regel einfacher und die Orthese wird als einzelne zusammengebaute Einheit geliefert und nicht als mehrere Teile, die in der Luft zusammengenäht werden.

Nach einem schweren Erdbeben konzentrieren sich die Schäden auf den austauschbaren Kern. Die Überprüfung und der Austausch einer Zahnspange ist ein festgelegter Vorgang, der weitaus einfacher ist als die Reparatur einer beschädigten herkömmlichen Zahnspange. Diese Austauschbarkeit macht BRBs auch für die Nachrüstung älterer Gebäude attraktiv, bei denen die Streben in bestehende Rahmen eingeschraubt werden können, um die Erdbebensicherheit zu erhöhen, ohne dass ein kompletter Umbau erforderlich ist.

Unabhängige Studien haben Einsparungen von bis zu 5 US-Dollar pro Quadratfuß festgestellt, wenn BRBFs andere seismische Systeme ersetzen, was auf den kombinierten Effekt einer leichteren Struktur, einer schnelleren Errichtung und einfacheren Verbindungen zurückzuführen ist.

Technischer Umfang

Jede Strebe ist auf die projektspezifischen Kräfte und Driftgrenzen dimensioniert. Unsere Ingenieursgruppe arbeitet mit dem zuständigen Bauingenieur zusammen, um Kernfläche, Steifigkeit und Verbindungsgeometrie festzulegen.

Prüfung und Dokumentation

Bevor ein BRB das Werk verlässt, durchläuft er einen zyklischen Abnahmetest mit zunehmend zunehmendem Hubraum. Wir überprüfen die maximalen Zug- und Druckkräfte, bestätigen die Stabilität der Hystereseschleifen und prüfen, ob die kumulative inelastische Verformung den Projektanforderungen entspricht. Ein vollständiger Testbericht ist Teil der Dokumentation, die mit der Zahnspange geliefert wird.

Die Materialrückverfolgbarkeit umfasst jede Stahlplatte bis zu ihrer Schmelzennummer. Aufzeichnungen über Gehäusematerialien und Schweißnahtprüfberichte sind standardmäßig enthalten. Wenn für ein Projekt Prototypenqualifizierungstests in einem unabhängigen Labor erforderlich sind, verwalten wir auch diesen Prozess.

Wo BRBs installiert sind

Hochhäuser – Stahl- und Verbundtürme in seismischen Regionen, in denen Abdriftkontrolle und architektonische Flexibilität gleichermaßen wichtig sind.

Flughäfen und Verkehrsknotenpunkte – Bauwerke mit großer Spannweite, die eine Energieableitung erfordern, ohne dass schwere Aussteifungselemente offene Räume verstopfen.

Schulen und Krankenhäuser – Einrichtungen, von denen erwartet wird, dass sie auch nach einem Erdbeben funktionieren, wobei der Austausch der Zahnspange als einfache Wartungsmaßnahme geplant ist.

Kongresszentren und Ausstellungshallen – große stützenfreie Volumen, in denen Streben in verschiedenen Konfigurationen angeordnet werden können, um sie an die Architektur anzupassen.

Industriebauten – schweres Gerät erhöht die seismische Masse; BRBs bieten seitlichen Widerstand, ohne übermäßige Bodenfläche zu beanspruchen.

Retrofit-Projekte – bestehende Beton- oder Stahlrahmen können durch das Hinzufügen von extern montierten BRBs aufgerüstet werden, während das Gebäude teilweise betriebsbereit bleibt.

Häufig gestellte Fragen

Wie unterscheidet sich eine BRB von einer Standard-Stahlstrebe?

Eine Standardorthese knickt unter Druck ein und verliert an Festigkeit, was zu einer asymmetrischen Reaktion führt. Ein BRB gibt in beide Richtungen nach, ohne zu knicken, sodass die Energiedissipation pro Zyklus stabil und vorhersehbar ist.

Können BRBs in Betonkonstruktionen verwendet werden?

Ja. Sie kommen am häufigsten in Stahlrahmen vor, können aber auch für neue Hybridkonstruktionen oder seismische Nachrüstungen mit Betongebäuden verbunden werden. Die Enddetails werden von Fall zu Fall festgelegt.

Was passiert mit der Zahnspange nach einem starken Erdbeben?

Der Kern kann eine bleibende Dehnung aufweisen und die Hülle bleibt intakt. Die beschädigte Strebe wird gelöst und ersetzt. Das Verfahren wird in der Regel im Inspektions- und Reaktionsplan des Projekts nach dem Erdbeben beschrieben.

Liefern Sie nur die Strebe oder auch die Anschlüsse?

Wir liefern die komplette Strebenbaugruppe – Kern, Gehäuse, Endzonen und Verbindungsplatten. Die Schnittstelle zum Rahmen wird mit dem Projektstatiker abgestimmt.

Welche Dokumentation liegt jeder Bestellung bei?

Werkszertifikate, Aufzeichnungen über Gehäusematerialien, Beschichtungs- oder Brandschutzzertifikate, sofern erforderlich, Schweißberichte und der Werksabnahmetestbericht für jede Strebe. Für AISC 341- oder EN 15129-Projekte bieten wir das komplette Compliance-Paket.

Mit welchen Vorlaufzeiten müssen wir rechnen?

Die Lieferzeiten hängen von der Menge und der Komplexität der Endverbindungen ab. Als Richtwert gilt: Die Standardproduktion läuft zwischen acht und zwölf Wochen nach Zeichnungsfreigabe. Wir halten Sie über den Fortschritt bei jedem wichtigen Meilenstein auf dem Laufenden.

Zusammenarbeit mit Tianshun

Senden Sie uns die Designkräfte, Story-Drift-Grenzen und den bevorzugten Verbindungstyp. Ein Techniker, nicht nur ein Vertriebskoordinator, prüft die Eingaben und antwortet innerhalb eines Arbeitstages mit einer vorläufigen Zahnspangenkonfiguration und einem Testplan.

Maßgeschneiderte Kernmaterialien, spezielle Brandschutzausrüstungen und projektspezifische Qualifizierungsprogramme gehören bei uns zum Alltag und sind keine Ausnahmen. Auch nach der Lieferung stehen wir für Installationsunterstützung und Anleitung zur Inspektion nach Erdbeben zur Verfügung.

Knickstabile Streben, die die Struktur durch kontrolliertes Nachgeben schützen und leicht zu überprüfen und auszutauschen sind, wenn die Erschütterungen aufhören.