Mittels Ergebniskombinationen können unter anderem Umhüllende für Schnittgrößen und Verformungen erzeugt werden. Der Anwender findet somit sehr schnell die Maxima und Minima für die spätere Bemessung.
Für eine Unterspannung sollen die Druckstäbe senkrecht zum schrägen Riegel modelliert werden. Bekannt sind hierbei die Stablänge sowie der Schnittpunkt mit dem Riegel.
RFEM und RSTAB bieten im Zeigen-Navigator viele Darstellungsmöglichkeiten an. Diese können sich entsprechend der Thematik komplett unterscheiden. Für die entsprechenden Änderungen werden oft mehrere Klicks benötigt. Um diese Arbeit zu optimieren, kann der Nutzer benutzerdefinierte Ansichten anlegen. Diese speichern alle getroffenen Einstellungen ab. Folgendes Beispiel soll zur Veranschaulichung dienen.
Nicht alle Strukturelemente des realen Bauwerks werden im statischen Modell herangezogen. Als Beispiel hierfür soll eine Rohrleitung dienen, die auf einem Stahlträgergerüst verläuft.
In den Berechnungsparametern kann die Anzahl der Stabteilungen für Ergebnisverläufe eingestellt werden. Der Effekt dieser Einstellungsmöglichkeit wird in den folgenden Bildern aufgezeigt.
Benutzerdefinierte Sichtbarkeiten erleichtern das Programmhandling. Einmal erstellt, können schnell beliebige Modellgruppen aus- bzw. eingeblendet werden. Dies erleichtert u.a. die Analyse der Ergebnisse in größeren 3D Strukturen aber auch die Erstellung des Protokolls. Bei Änderungen der Geometrie müssen die bestehenden Sichtbarkeiten unter Umständen aktualisiert werden.
Wollte man den Mittelpunkt eines Rechteckes bestimmen, war es bisher notwendig, eine Linie von einem Eckpunkt in den Gegenüberliegenden zu konstruieren. Durch Teilen der Linie hat man den Mittelpunkt erhalten. In RFEM 5 und RSTAB 8 besteht nun die Möglichkeit, einen Knoten zwischen zwei Punkten zu erzeugen. Man würde in diesem Fall nur die Eckpunkte markieren und kann anschließend bestimmen, wie groß der Abstand in Absolut- oder Relativwerten sein soll.
Bei der Querschnittsoptimierung in den Zusatzmodulen können auch beliebig definierte Querschnitts-Favoritenlisten ausgewählt werden - zusätzlich zu den Profilen aus der gleichen Profilreihe wie das ursprüngliche Profil.
"Gutes Werkzeug, halbe Arbeit": Dieses Sprichwort trifft im übertragenen Sinn auch auf die Softwarebranche zu. Je besser ein Programm auf eine Aufgabenstellung zugeschnitten ist, desto effektiver lässt sich diese lösen. Die Vielzahl und Komplexität der heutigen Problemstellungen - speziell in der Tragwerksplanung - bedürfen spezifisch zugeschnittener Lösungen. Die Erstellung eigener Programme mittels textueller Programmierung erfordert ein fundiertes Wissen und große Abstraktionsfähigkeit. Dieser Hürde stellen sich verständlicherweise nur sehr wenige Ingenieurbüros. Aus diesem Grund gibt es zusätzliche Software-Lösungen, welche dem Anwender eine visuelle Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellen.
Für den Nachweis der Tragfähigkeit einer Kehlnaht gibt die EN 1993-1-8 dem Anwender unter 4.5.3.3 ein vereinfachtes Verfahren in die Hand. Hiernach ist der Nachweis erbracht, wenn der Bemessungswert der einwirkenden Kraftresultierenden auf die Kehlnahtfläche kleiner als der Bemessungswert der Tragfähigkeit der Schweißnaht ist. Möchte man nun die Schweißnaht für ein Flächenmodell dimensionieren, wird man aus der Natur der FEM-Berechnungen mit einer Vielzahl von Ergebnissen konfrontiert. Im Folgenden soll daher aufgezeigt werden, wie man die Kraftkomponenten aus dem Modell bestimmen kann.
In RFEM und RSTAB stehen dem Anwender viele Schnittstellen zur Verfügung, welche die Modellierung der Struktur vereinfachen können. Von einer in den Hintergrund gelegten DXF-Folie über den Import von IFC-Objekten, welche sich in Stäbe oder Flächen konvertieren lassen, bis hin zum Import des gesamten statischen Systems aus Revit oder Tekla. Unabhängig von der Leistungsfähigkeit der gewählten Schnittstelle hängt die weitere Verwendbarkeit auch von der Genauigkeit der importierten Daten ab.
Bei der Modellierung mit finiten Elementen stößt man früher oder später auf die Frage, wie zwei aufeinanderliegende Flächen (2D-Elemente) modelliert werden können. Nicht selten wird der Gedanke umgesetzt, beide Flächen in der gleichen Ebene zu modellieren. Welche Folgen dies haben kann und ob es eventuell bessere Lösungsansätze gibt, soll im Folgenden betrachtet werden.
Die Eingabemasken in RF-/STAHL EC3 unterscheiden zwischen dem Biegeknick- und Biegedrillknicknachweis. Im Folgenden sollen die biegedrillknickspezifischen Parameter an einem Beispiel vorgestellt werden.
Sollen Stützen oder Träger aus Stahl bemessen werden, sind in der Regel Querschnitts- sowie Stabilitätsnachweise zu führen. Ist Ersterer meist ohne weitere Eingaben durchführbar, benötigt der Nachweis der Stabilität weitere benutzerdefinierte Angaben. Da der Stab zu einem gewissen Grad aus dem System herausgeschnitten wird, sind die Lagerungsbedingungen näher zu spezifizieren. Vor allem für die Bestimmung des ideellen Biegedrillknickmomentes Mcr spielt dies eine Rolle. Zusätzlich dazu sind auch die korrekten Knicklängen Lcr zu hinterlegen. Diese werden für die interne Berechnung der Schlankheitsgrade benötigt.
RFEM und RSTAB können als Vertreter der allgemeinen Stab- beziehungsweise FEM-Programme eine Vielzahl von Teilgebieten des Bauwesens abdecken. So ist auch die Bemessung von Seiltragwerken in beiden Software-Lösungen möglich. Im Folgenden sollen einige Modellierungs- und Bemessungshilfen vorgestellt werden.
Rohrleitungssysteme sind einer Vielzahl von Belastungen ausgesetzt. Zu den maßgebendsten gehört der Innendruck. Dieser Beitrag wird sich daher mit den Spannungen und Verformungen befassen, die sich aus einer reinen Innendruckbelastung in der Rohrwandung beziehungsweise für das Rohr ergeben.
Mit DUENQ lassen sich Querschnittswerte und Spannungen von beliebigen Profilen berechnen. Sind Flansch oder Steg durch Schraubenlöcher geschwächt, kann dies durch die Verwendung von Nullelementen abgebildet werden. Die Spannungen werden im Anschluss mit den abgeminderten Querschnittswerten neu berechnet. Ein besonderes Augenmerk ist hierfür auf die Schubspannungen zu legen. Diese werden standardmäßig im Bereich der Nullelemente zu Null gesetzt. Berechnet man die Schubspannungen mit den abgeminderten Querschnittswerten und ohne weitere Anpassung erneut, stellt sich heraus, dass das Integral der Schubspannungen nicht mehr gleich der angesetzten Querkraft ist. Wie sich daher die Schubspannung im Detail berechnet, soll im folgenden Beispiel aufgezeigt werden.
Die Zusatzmodule RF-PIPING und RF-PIPING Design ermöglichen die Bemessung von Rohrleitungen nach EN 13480-3 [1], ASME B31.1 und B31.3. Für die Euronorm werden die Spannungen im Rohr basierend auf den Formeln des Kapitels 12.3 Elastizitätsanalyse ermittelt. Je nach Spannungsart sind ein oder mehrere resultierende Momente unabhängig voneinander anzusetzen. Diese Differenzierung kommt beispielsweise bei der Ermittlung der Spannungen aufgrund gelegentlich wirkender Lasten vor.
Im Beitrag Ergebniskombinationen 1 wurden die Grundlagen der Ergebniskombinationen an einfachen Beispielen aufgezeigt. In diesem Beitrag wird ein weiterer Anwendungsfall erläutert, in dem die Definitionsweisen aus Beispiel 1 und 2 kombiniert werden. Ebenso soll der Aufwand vergleichsweise einer Kombination mittels Lastkombinationen gegenüber gestellt werden.
RFEM und RSTAB bieten dem Nutzer zwei unterschiedliche Verfahren für die Überlagerung von Lastfällen an. Mit Lastkombinationen werden die Lasten der einzelnen Lastfälle überlagert und in einem "großen Lastfall" zusammen berechnet. Ergebniskombinationen kombinieren hingegen nur die Ergebnisse der einzelnen Lastfälle. Der Beitrag wird sich nun im Folgenden mit den Grundlagen der Definition von Ergebniskombinationen befassen und diese an zwei Beispielen näher erläutern.
In RF-PIPING können jetzt auch Axialkompensatoren verwendet werden. Diese dienen zur Aufnahme von Ausdehnungs- und Druckbewegungen in Achsenrichtung aufgrund von Wärmedehnungen der Rohrleitung.
RFEM und RSTAB bieten eine Vielzahl von Selektionsmöglichkeiten. Erwähnt wurden unter anderem die Selektion mittels "Selektieren speziell" oder Tabellen.
Sollen Knotenlager nur in bestimmte Richtungen wirken, kann ein Ausfall definiert werden. Als Beispiel soll hier ein Einfeldträger dienen, dessen rechtes Auflager nur positive vertikale Lasten aufnehmen kann. Die Belastung setzt sich aus einer vertikalen Soglast sowie einer horizontalen Last zusammen. Für den Ausfall stehen jedoch 2 Optionen zur Verfügung:
1) "Ausfall, falls PZ' negativ"
2) "Ausfall alle, falls PZ' negativ"
Der Unterschied soll in der Grafik verdeutlicht werden.
Einige Normen verwenden die „Wanddickenbemessung“ zur Spannungsberechnung. Die Wanddicke erhält man, indem man Zuschläge aus Korrosion, Abnutzung, Fertigung (Gewinde, Nuten etc.) und die Walztoleranzen von der Nennwanddicke abzieht. Alle benötigten Werte können im Dialog „Rohrleitungsquerschnitt“, Register „Spannungsanalye-Parameter“ eingegeben werden.
Knotenlager werden standardmäßig bezogen auf das globale Achsensystem definiert. Je nach Situation kann jedoch eine Knotenlagerdrehung erforderlich werden. Als Beispiel soll eine Bodenplatte mit Pfahlgründung dienen. Die Pfähle stehen aus geologischen Gründen nicht senkrecht, sondern schief im Erdreich. Die Endpunkte der Pfähle werden jeweils mit einem Knotenlager versehen, welches nur Kräfte entlang der Bohrpfahlrichtung aufnehmen kann. Hierzu ist eine Drehung der Knotenlager nötig. Die Möglichkeiten hierfür wurden bereits in vorangegangenen Beiträgen erwähnt.
Wie für RFEM steht auch für RF-PIPING die automatische Kombination der Lastfälle zur Verfügung. Dieses Feature wird standardmäßig aktiviert und erzeugt die empfohlenen Last- und Ergebniskombinationen für die Rohrleitungsbemessung. Die entsprechende Einwirkungskategorie muss dabei den Lastfällen zugeordnet werden, um korrekte Kombinationen zu erzeugen. Hier wurden speziell für Lasten auf Rohrleitungen neue Einwirkungskategorien implementiert.
Druck-Temperatur-Bedingungen werden als Sätze mit erstem (zweitem, drittem, ...) Lastfall der Kategorie „Druck“ und als erster (zweiter, dritter, ...) Lastfall der Kateogire „Temperatur“ erzeugt. Standardmäßige Einstellungen können im Dialog „Gruppierung von thermischen und Innendruck-Lastfällen für Betriebskombinationen“ eingesehen bzw. geändert werden. Dieser Dialog ist im Register „Rohrleitungs-Kombinationen“ des Dialogs „Lastfälle und Kombinationen bearbeiten“ zugänglich. Der genannte Dialog wird automatisch angeboten, um jede Änderung eines Lastfalls der Kategorie „Druck“ oder „Temperatur“ zu kontrollieren.