Wenn Sie dem Programm einen Lastfall oder eine Lastkombination vorlegen, wird die Stabilitätsberechnung aktiviert. Sie können einen weiteren Lastfall festlegen, um z. B. eine Anfangsvorspannung zu berücksichtigen.
Dabei müssen Sie angeben, ob eine lineare oder eine nichtlineare Analyse erfolgen soll. Je nach Anwendungsfall können Sie eine direkte Berechnungsmethode, wie z. B. nach Lanczos, oder aber die ICG-Iterationsmethode auswählen. Stäbe, die nicht in Flächen integriert sind, werden in der Regel als Stabelemente mit zwei FE-Knoten abgebildet. Mit solchen Elementen kann das Programm das lokale Knicken des Einzelstabes nicht erfassen. Aus diesem Grund haben Sie die Möglichkeit, Stäbe automatisch teilen zu lassen.
Für die Eigenwertermittlung stehen Ihnen mehrere Methoden zur Auswahl:
- Direkte Methoden
- Die direkten Methoden (Lanczos (RFEM), Wurzeln des charakteristischen Polynoms (RFEM), Unterraum-Iterationsmethode (RFEM/RSTAB), Inverse Iteration mit Shift (RSTAB)) sind für kleine bis mittlere Modelle geeignet. Diese schnellen Methoden für Gleichungslöser sollten Sie nur verwenden, wenn Ihr Computer über eine höhere Zahl an Arbeitsspeicher (RAM) verfügt.
- ICG-Iterationsmethode (Incomplete Conjugate Gradient (RFEM))
- Diese Methode benötigt dagegen nur wenig Arbeitsspeicher. Die Eigenwerte werden nacheinander ermittelt. Sie kann eingesetzt werden, um sehr große Systeme mit wenigen Eigenwerten zu berechnen.
Mit dem Add-On Strukturstabilität können Sie auch das Inkrementalverfahren nutzen, um eine nichtlineare Stabilitätsanalyse durchzuführen. Diese Analyse liefert auch bei nichtlinearen Systemen wirklichkeitsnahe Ergebnisse. Der kritische Lastfaktor wird ermittelt, indem die Lasten des zugrunde liegenden Lastfalls schrittweise bis zur Instabilität gesteigert werden. Bei der Laststeigerung werden Nichtlinearitäten wie z. B. ausfallende Stäbe, Lager und Bettungen sowie Materialnichtlinearitäten berücksichtigt. Nach der Laststeigerung können Sie optional am letzten stabilen Zustand eine lineare Stabilitätsanalyse durchführen, um die Stabilitätsfigur zu ermitteln.
Als erste Ergebnisse präsentiert Ihnen das Programm die kritischen Lastfaktoren. Anschließend können Sie eine Beurteilung der Stabilitätsgefährdung durchführen. Bei Modellen mit Stäben werden Ihnen die Knicklängen und kritischen Lasten der Stäbe tabellarisch ausgegeben.
Sie können weitere Ergebnismasken nutzen, um die normierten Eigenformen knoten-, stab- und flächenweise zu überprüfen. Die grafische Ausgabe der Eigenwerte macht Ihnen eine Beurteilung des Knick- bzw. Beulverhaltens möglich. Sie erleichtert es Ihnen, Gegenmaßnahmen einzubringen.
- Berechnung von Modellen aus Stab-, Schalen- und Volumenelementen
- Nichtlineare Stabilitätsanalyse
- Wahlweise Berücksichtigung von Normalkräften aus Anfangsvorspannung
- Vier Gleichungslöser für effektive Berechnung verschiedenster Modelle
- Optionale Berücksichtigung der Steifigkeitsänderungen von RFEM/RSTAB
- Ermittlung der Stabilitätsfigur ab benutzerdefiniertem Laststeigerungsfaktor (Shift-Methode)
- Optionale Ermittlung der Eigenform von instabilen Modellen (um Ursache der Instabilität zu erkennen)
- Visualisierung der Stabilitätsfigur
- Grundlage für die Ermittlung der Imperfektion
- Berücksichtigung von 7 lokalen Verformungsrichtungen (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) bzw. 8 Schnittgrößen (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) bei der Berechnung von Stabelementen
- Nutzbar in Kombination mit einer statischen Berechnung nach Theorie I., II. und III. Ordnung (dabei können auch Imperfektionen berücksichtigt werden)
- Ermöglicht in Kombination mit dem Add-on Stabilitätsanalyse die Ermittlung von kritischen Lastfaktoren und Eigenformen von Stabilitätsproblemen wie Drillknicken und Biegedrillknicken
- Berücksichtigung von Stirnplatten und Quersteifen als Wölbfedern bei der Berechnung von I-Profilen mit automatischer Ermittlung und grafischer Anzeige der Wölbfedersteifigkeit
- Grafische Darstellung der Querschnittsverwölbung von Stäben in der Verformungsfigur
- Vollständige Integration in RFEM und RSTAB
Die Berechnung der Wölbkrafttorsion führen Sie am Gesamtsystem durch. Dabei berücksichtigen Sie den zusätzlichen 7. Freiheitsgrad für die Stabberechnung. Die Steifigkeiten der angeschlossenen Strukturelemente werden dadurch automatisch berücksichtigt. Dadurch müssen Sie keine Ersatzfedersteifigkeiten oder Lagerungsbedingungen für ein herausgelöstes System definieren.
Die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion können Sie anschließend in den Add-Ons zur Bemessung nutzen. Berücksichtigen Sie das Wölbbimoment und sekundäre Torsionsmoment abhängig von Material sowie der gewählten Norm. Ein typischer Anwendungsfall ist hier der Stabilitätsnachweis nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen im Stahlbau.
Wussten Sie schon? Die Anwendung ist nicht nur auf dünnwandige Stahlquerschnitte beschränkt. Dadurch ermöglicht sie beispielsweise auch eine Berechnung des ideellen Kippmomentes von Balken mit massiven Holzquerschnitten.
- Sie können die Nutzung des Bemessungsmoduls im Register Add-Ons der Basisangaben des Modells aktivieren oder deaktivieren
- Nach Aktivierung des Add-Ons erweitert sich die Benutzeroberfläche in RFEM um neue Einträge im Navigator, den Tabellen und den Dialogen
- Große Auswahl an verfügbaren Profilen wie z.B. gewalzte I-Profile, U-Profile, T-Profile, Winkel, rechteckige und runde Hohlprofile, Rundstähle, symmetrische und unsymmetrische, parametrische I-, T- und Winkelprofile, Zusammengesetzte Querschnitte (Eignung für Nachweisverfahren abhängig von gewählter Norm)
- Nachweise für allgemeine RSECTION-Querschnitte möglich (in Abhängigkeit der in der jeweiligen Norm zur Verfügung stehenden Nachweisformate), bspw. Vergleichsspannungsnachweis
- Bemessung von gevouteten Stäben (Nachweisverfahren je nach Norm)
- Anpassung der wesentlichen Nachweisbeiwerte und Normparameter möglich
- Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
- Schnelle und übersichtliche Ergebnisausgabe für einen sofortigen Überblick über den Verlauf der Nachweise nach der Bemessung
- Detaillierte Ausgabe der Bemessungsergebnisse und der wesentlichen Formeln (nachvollziehbarer und prüfbarer Ergebnisweg)
- Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit, diese grafisch in der Struktur darzustellen
- Integration der Ausgabe in das RFEM-/RSTAB-Ausdruckprotokoll
- Bemessung auf Zug, Druck, Biegung, Schub, Torsion und kombinierte Schnittgrößen
- Zugnachweis unter Berücksichtigung einer reduzierten Querschnittsfläche (z. B. Lochschwächung) möglich
- Automatische Klassifizierung der Querschnitte zur Überprüfung lokalen Beulens
- Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) werden über den Vergleichspannungsnachweis berücksichtigt (aktuell noch nicht für die Bemessungsnormen AISC 360-16 und GB 50017 verfügbar)
- Bemessung von Querschnitten der Klasse 4 mit effektiven Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 sowie kaltgeformten Profilen nach EN 1993-1-3, AISI S100 oder CSA S136 (für RSECTION-Querschnitte sind Lizenzen für RSECTION und Effektive Querschnitte erforderlich)
- Schubbeulnachweis nach EN 1993-1-5 unter Berücksichtigung von Quersteifen möglich
- Bemessung von Bauteilen aus nichtrostendem Stahl nach EN 1993-1-4
- Stabilitätsnachweise für Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken unter Druckbeanspruchung
- Übernahme von Knicklängen aus der Berechnung mit dem Add-On Strukturstabilität möglich
- Grafische Eingabe und Kontrolle von definierten Knotenlagern und Knicklängen für den Stabilitätsnachweis
- Biegedrillknicknachweise für Bauteile mit Momentenbeanspruchung
- Je nach Norm Auswahl zwischen benutzerdefinierter Eingabe von Mcr, analytischer Methode aus der Norm und Nutzung des internen Eigenwertlösers
- Berücksichtigung von Schubfeld und Drehbettung bei Nutzung des Eigenwertlösers
- Grafische Darstellung der Eigenform, wenn der Eigenwertlöser genutzt wurde
- Stabilitätsnachweise für Bauteile mit kombinierter Druck- und Biegebeanspruchung je nach Bemessungsnorm
- Nachvollziehbare Berechnung sämtlicher benötigten Beiwerte wie Faktoren für die Berücksichtigung des Momentenverlaufs oder Interaktionsfaktoren
- Alternative Berücksichtigung aller Effekte für den Stabilitätsnachweis bereits bei der Schnittgrößenermittlung in RFEM/RSTAB (Theorie II. Ordnung, Imperfektionen, Steifigkeitsreduktion, ggf. in Kombination mit dem Add-On Wölbkrafttorsion)
Die System-Eingabe und die Berechnung der Schnittgrößen führen Sie in den Programmen RFEM und RSTAB durch. Dabei haben Sie vollen Zugriff auf die umfangreichen Material- und Querschnittsbibliotheken. Wussten Sie schon? Mithilfe des Programms RSECTION können Sie auch allgemeine Querschnitte erzeugen.
Die Stahlbemessung finden Sie vollständig in den Hauptprogrammen integriert. Diese berücksichtigen automatisch die Struktur und Ihre vorhandenen Berechnungsergebnisse. Weitere Eingaben für die Stahlbemessung wie Knicklängen, Querschnittsreduzierungen oder Bemessungsparameter können Sie den zu bemessenden Objekten zuordnen. An vielen Stellen im Programm ist es Ihnen möglich, einfach die [Pick]-Funktion zur grafischen Auswahl zu nutzen.
- Für die Bemessung nach Eurocode 3 sind die Parameter der Nationalen Anhänge (NA) für folgende Länder integriert:
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DIN EN 1993-1-1/NA:2016-04 (Deutschland)
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ÖNORM EN 1993-1-1/NA:2015-12 (Österreich)
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SN EN 1993-1-1/NA:2016-07 (Schweiz)
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BDS EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Bulgarien)
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BS EN 1993-1-1/NA:2016-07 (Vereinigtes Königreich)
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CEN EN 1993-1-1/2015-06 (Europäische Union)
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CYS EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Zypern)
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CZE EN 1993-1-1/NA:2016-06 (Tschechische Republik)
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DS EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Dänemark)
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ELOT EN 1993-1-1/NA:2017-01 (Griechenland)
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EVS EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Estland)
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HRN EN 1993-1-1/NA:2016-03 (Kroatien)
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I.S. EN 1993-1-1/NA:2016-03 (Irland)
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ILNAS EN 1993-1-1/NA:2015-06 (Luxemburg)
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IST EN 1993-1-1/NA:2015-11 (Island)
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LST EN 1993-1-1/NA:2017-01 (Litauen)
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LVS EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Lettland)
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MS EN 1993-1-1/NA:2010-01 (Malaysia)
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MSZ EN 1993-1-1/NA:2015-11 (Ungarn)
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NBN EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Belgien)
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NEN EN 1993-1-1/NA:2016-12 (Niederlande)
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NF EN 1993-1-1/NA:2016-02 (Frankreich)
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NP EN 1993-1-1/NA:2009-03 (Portugal)
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NS EN 1993-1-1/NA:2015-09 (Norwegen)
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PN EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Polen)
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SFS EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Finnland)
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SIST EN 1993-1-1/NA:2016-09 (Slowenien)
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SR EN 1993-1-1/NA:2016-04 (Rumänien)
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SS EN 1993-1-1/NA:2019-05 (Singapur)
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SS EN 1993-1-1/NA:2015-06 (Schweden)
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STN EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Slowakei)
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TKP EN 1993-1-1/NA:2015-04 (Weißrussland)
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UNE EN 1993-1-1/NA:2016-02 (Spanien)
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UNI EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Italien)
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- Die Bemessung nach der US-Norm AISC 360 beinhaltet die Nachweisverfahren nach:
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Load and Resistance Factor Design (LRFD)
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Allowable Stress Design (ASD)
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Ihre Bemessung war erfolgreich? Lehnen Sie sich einfach zurück. Das Programm gibt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch aus. Sämtliche Ergebnisdetails werden Ihnen angezeigt und anhand der übersichtlich präsentierten Nachweisformeln können Sie diese problemlos nachvollziehen.
Die Nachweise werden an allen maßgebenden Stellen der Stäbe geführt. Die Darstellung als Ergebnisverlauf erfolgt grafisch. Zudem haben Sie in der Ergebnisausgabe Zugriff auf weitere Detailgrafiken, wie einen Spannungsverlauf am Querschnitt oder die maßgebende Eigenform.
Alle Eingabe- und Ergebnisdaten sind Teil des RFEM-/RSTAB Ausdruckprotokolls. Den Inhalt des Protokolls und die gewünschte Tiefe der Ausgabe für die einzelnen Nachweise können Sie gezielt selektieren.
- Berücksichtigung und Darstellung der Geschossmassen
- Auflistung von Strukturelementen und deren Informationen
- Automatisiertes Anlegen von Ergebnisschnitten an Schubwänden
- Ausgabe von Schnittresultierenden in globaler Richtung zur Bestimmung von Schubkräften
- Optionale geschossweise Definition starrer Ebenen (Geschossmodellierung)
- Steifigkeitstyp Deckenplatte - Starre Ebene
- Definition von Deckensätzen
- Bspw. Berechnung von Decken als 2D-Position innerhalb des 3D-Modells
- Wandscheiben: Automatische Definition von Ergebnisstäben mit beliebigen Querschnitten
- Bemessung von Rechteckquerschnitten mit dem Add-On Betonbemessung
- Definition wandartiger Träger
- Bemessung mit dem Add-On Betonbemessung möglich
- Tabellarische Ausgabe von Geschosseinwirkungen, Stockwerksverschiebungen, Mittelpunkten von Masse und Steifigkeit sowie den Kräften in Schubwänden
- Getrennte Darstellung der Ergebnisse zur Decken- und Aussteifungsbemessung
- Optionale Vernachlässigung von Öffnungen mit einer bestimmten Größe
Beim Gebäudemodell haben Sie zwei Möglichkeiten. Sie können es bereits zu Beginn der Modellierung der Struktur anlegen oder erst im Nachhinein aktivieren. Im Gebäudemodell können Sie dann direkt Stockwerke definieren und diese manipulieren.
Bei der Manipulation der Stockwerke haben Sie die Wahl, ob Sie die inbegriffenen Strukturelemente anhand verschiedener Optionen modifizieren oder beibehalten wollen.
RFEM nimmt Ihnen einiges an Arbeit ab. Beispielsweise erzeugt es automatisch Ergebnisschnitte, sodass Sie sich viele Berechnungen ganz einfach sparen können.
Wie gewohnt werden Ihnen die Ergebnisse über den Ergebnis-Navigator ausgegeben. Zusätzlich werden Ihnen die Informationen über die einzelnen Stockwerke im Dialogfenster des Add-Ons aufgezeigt. So haben Sie immer einen guten Überblick.
Wenn Sie das Add-On Formfindung in den Basisangaben aktivieren, wird den Lastfällen mit der Lastfallkategorie „Vorspannung“ in Verbindung mit den Formfindungslasten aus dem Stab-, Flächen- und Volumenlastkatalog eine formgebende Wirkung zugewiesen. Dabei handelt es sich um einen Vorspannungslastfall. Dieser mutiert damit zu einer Formfindungsanalyse für das Gesamtmodell mit allen darin definierten Stab, Flächen- und Volumenelementen. Die Formgebung der relevanten Stab- und Membranelemente inmitten des Gesamtmodells erreichen Sie durch spezielle Formfindungslasten und reguläre Lastdefinitionen. Diese Formfindungslasten beschreiben hierbei den erwarteten Verformungs- bzw. Kraftzustand nach der Formfindung in den Elementen. Die regulären Lasten beschreiben die externe Belastung des Gesamtsystems.
Wissen Sie genau, wie eine Formfindung berechnet wird? Zunächst verschiebt der Formfindungsprozess der Lastfälle mit der Lastfallkategorie „Vorspannung“ die anfängliche Netzgeometrie mittels iterativen Berechnungsschleifen an eine Position, die optimal im Gleichgewicht steht. Für diese Aufgabe verwendet das Programm die Updated Reference Strategy (URS) Methode von Prof. Bletzinger und Prof. Ramm. Diese Technologie zeichnet sich durch Gleichgewichtsformen aus, die nach der Berechnung annähernd genau die initial vorgegebenen Formfindungsrandbedingungen (Durchhang, Kraft und Vorspannung) einhalten.
Durch den integralen Ansatz der URS wird Ihnen neben der reinen Beschreibung der zu erwartenden Kräfte oder Durchhänge auf den zu formenden Elementen auch eine Berücksichtigung von regulären Kräften ermöglicht. Das erlaubt Ihnen im gesamtheitlichen Prozess z. B. eine Beschreibung des Eigengewichts bzw. eines pneumatischen Drucks durch entsprechende Elementlasten.
Mit all diesen Optionen erhält der Berechnungskern das Potential, antiklastische und synklastische im Kräftegleichgewicht stehende Formen für flächige oder rotationssymmetrische Geometrien zu errechnen. Um beide Typen einzeln oder zusammen in einer Umgebung praxisnah umsetzen zu können, haben Sie in der Berechnung zwei Arten der Beschreibung von Formfindungskraftvektoren zur Auswahl:
- Zugmethode – Beschreibung der Formfindungskraftvektoren im Raum für flächige Geometrien
- Projektionsmethode – Beschreibung der Formfindungskraftvektoren auf einer Projektionsebene mit Fixierung der horizontalen Lage für konische Geometrien
Im „Vorspannungslastfall“ gibt Ihnen der Formfindungsprozess ein Strukturmodell mit eingeprägten Kräften aus. Dieser Lastfall zeigt in den Verformungsergebnissen die Verschiebung von der initialen Eingabeposition zur formgefundenen Geometrie. In den kraft- bzw. spannungsbasierten Ergebnissen (Stab- und Flächenschnittgrößen, Volumenspannungen, Gasdrücke, etc.) verdeutlicht er den Zustand zur Aufrechterhaltung der gefundenen Form. Für die Analyse der Formgeometrie bietet Ihnen das Programm einen flächigen Umrisslinienplot mit Ausgabe der absoluten Höhe und einen Neigungsplot zur Visualisierung der Gefällesituation an.
Nun kommt es zur Weiterrechnung und statischen Analyse des Gesamtmodells. Zu diesem Zweck transferiert das Programm die formgefundene Geometrie inklusive der elementweisen Dehnungen in einen universell einsetzbaren Anfangszustand. Nun kann sie in den Lastfällen und Lastkombinationen von Ihnen genutzt werden.
Im Vergleich zu den Zusatzmodulen RF-STABIL (RFEM 5) und RSKNICK (RSTAB 8) sind im Add-On Strukturstabilität für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
- Aktivierung als Eigenschaft eines Lastfalls oder einer Lastkombination
- Automatisierte Aktivierung der Stabilitätsberechnung über Kombinationsassistenten für mehrere Lastsituationen in einem Schritt
- Inkrementelle Laststeigerung mit benutzerdefinierten Abbruchkriterien
- Veränderung der Eigenformnormierung ohne Neuberechnung
- Ergebnistabellen mit Filteroption