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Im Add-On Geotechnische Analyse steht Ihnen das Materialmodell "Hoek-Brown" zur Verfügung. Das Modell zeigt linear-elastisches ideal-plastisches Materialverhalten. Sein nichtlineares Festigkeitskriterium ist das am häufigsten verwendete Versagenskriterium für Gestein und Fels.
Die Eingabe der Materialparameter kann über
die Gesteinsparameter direkt oder alternativ mittels
der GSI-Klassifizierung
erfolgen.
Weiterführende Informationen zu diesem Materialmodell und der Definition der Eingabe in RFEM finden Sie im entsprechenden Kapitel Hoek-Brown Model im Online-Handbuch für das Add-On Geotechnische Analyse.
Für die Berechnungsdiagramme steht Ihnen der Diagrammtyp "2D | Gelenk" zur Verfügung. Diese Gelenkdiagramme zeigen die Gelenkantwort von Lastsituationen für nichtlineare Gelenke an.
Für Berechnungen mit mehreren Lastsituationen, wie dies beispielsweise bei Pushover-Analysen und dem Zeitverlaufsverfahren der Fall ist, können Sie so den Zustand des Gelenkes in jeder Laststufe beurteilen.
Der Stabtyp "Feder" dient der Simulation von linearen und nichtlinearen Federeigenschaften über ein lineares Objekt. Diese Eingabefunktion hilft Ihnen dabei, Steifigkeitsvorgaben in der Einheit Kraft/Weg im Modell umzusetzen.
Mittels der Nichtlinearität "Reibung" im Linienfreigabetyp können Sie Haftreibungseffekte zwischen zwei Tragkomponenten entlang einer Linie simulieren.
Wussten Sie schon? In den Bemessungsauflagern können Sie für den Nachweis "Druck rechtwinklig zur Faser" Vollgewindeschrauben als Querdruck-Verstärkungselemente definieren. Dabei werden die Schrauben auf Hineindrücken und Knicken nachgewiesen.
Zusätzlich erfolgt der Nachweis der Querdrucktragfähigkeit in der Ebene der Schraubenspitze. Den Lastausbreitungswinkel können Sie linear unter 45° oder nichtlinear (nach Bejtka I., Verstärkung von Bauteilen aus Holz mit Vollgewindeschrauben, Universität Karlsruhe (TH), 2005) berücksichtigen.
Berücksichtigung von nichtlinearem Bauteilverhalten durch plastische Normgelenke für Stahl (FEMA 356) und nichtlinearem Materialverhalten (Mauerwerk, Stahl – bilinear, benutzerdefinierte Arbeitskurven)
Direkter Import von Massen aus Lastfällen oder -kombinationen für den Ansatz von konstanten vertikalen Lasten
Benutzerdefinierte Vorgaben zur Berücksichtigung der horizontalen Lasten möglich (auf Eigenform normiert oder gleichmäßig über die Höhe auf die Massen verteilt)
Ermittlung der Kapazitätskurve mit wählbarem Grenzkriterium der Berechnung (Einsturz oder Grenzverformung)
Transformation der Kapazitätskurve in das Kapazitätsspektrum (ADRS-Format, Einmassenschwinger)
Bilinearisierung des Kapazitätsspektrums gemäß EN 1998-1:2010 + A1:2013
Transformation des angesetzten Antwortspektrums in das Bedarfsspektrum (ADRS-Format)
Ermittlung der Zielverschiebung gemäß EC 8 (N2-Methode nach Fajfar 2000)
Grafische Gegenüberstellung von Kapazitätsspektrum und Bedarfsspektrum
Grafische Auswertung der Akzeptanzkriterien der vordefinierten plastischen Gelenke
Ausgabe der in der iterativen Berechnung der Zielverschiebung angesetzten Werte
Zugriff auf sämtliche Ergebnisse der statischen Analyse in den einzelnen Laststufen
Während der Berechnung wird die gewählte horizontale Belastung in Lastschritten gesteigert. Für jeden Lastschritt wird eine statische nichtlineare Analyse durchgeführt, bis die vorgegebene Grenzbedingung erreicht ist.
Die Ergebnisse der Pushover-Analyse sind umfangreich. Zum einen wird das Bauwerk auf sein Verformungsverhalten analysiert. Dies kann durch eine Kraft-Verformungslinie des Systems dargestellt werden (Kapazitätskurve). Zum anderen kann die Einwirkung aus einem Antwortspektrum in der ADRS-Darstellung (Acceleration-Displacement Response Spectrum) angezeigt werden. Aus diesen beiden Ergebnissen wird im Programm automatisch auch die Zielverschiebung bestimmt. Der Vorgang ist dabei grafisch und tabellarisch auswertbar.
Im Anschluss können die einzelnen Akzeptanzkriterien grafisch ausgewertet und beurteilt werden (für den nächsten Lastschritt der Zielverschiebung, aber auch für alle anderen Lastschritte). Auch sind die Ergebnisse der statischen Analyse für die einzelnen Lastschritte verfügbar.
Was Plastische Gelenke sind? Ganz einfach – Plastische Gelenke nach FEMA 356 helfen Ihnen dabei, Pushover-Kurven zu erstellen. Dabei handelt sich um nichtlineare Gelenke mit voreingestellten Fließkennwerten und Akzeptanzkriterien für Stäbe aus Stahl (Kapitel 5 der FEMA 356).
Sie wissen sicher bereits, dass Knoten-, Linien- und Flächenfreigaben der Definition von Übertragungsbedingungen zwischen Objekten dienen. Somit können Sie beispielsweise Stäbe, Flächen und Volumenköper von einer Linie freigeben. Außerdem ist es problemlos möglich, dass die Freigaben auch nichtlineare Eigenschaften wie 'Fest, falls n positiv', 'Fest, falls n negativ' usw. aufweisen.
Sie wollen das Verhalten des Bodenvolumens abbilden und analysieren? Um das zu gewährleisten, wurden in RFEM spezifische geeignete Materialmodelle implementiert. Das modifizierte Mohr-Coulomb-Modell mit linear-elastischer ideal-plastischer sowie ein nichtlinear elastisches Modell mit ödometrischer Spannungs-Dehnungs-Beziehung stehen Ihnen dafür zur Verfügung. Dabei ist das Grenzkriterium, welches den Übergang des elastischen Bereiches in den des plastischen Fließens beschreibt, bereits nach Mohr-Coulomb definiert.
Wussten Sie schon? Um Mauerwerk berechnen zu können, wurde in RFEM ein nichtlineares Materialmodell implementiert. Dieses wurde nach dem Ansatz von Lourenco gewählt, einer zusammengesetzten Fließfläche nach Rankine und Hill. Dieses Modell ermöglicht es Ihnen, das Tragverhalten von Mauerwerk, die unterschiedlichen Bruchmechanismen, zu beschreiben und abzubilden.
Die Grenzparameter wurden dabei so gewählt, dass die verwendeten Bemessungskurven einer normativen Bemessungskurve entsprechen.
Dank RFEM können Sie die speziellen Eigenschaften der Verbindung zwischen Stahlbetondecke und Mauerwerkswand über ein spezielles Liniengelenk abbilden. Dieses begrenzt die übertragbaren Kräfte der Verbindung in Abhängigkeit der vorgegebenen Geometrie. Sie ahnen es vermutlich schon: Dadurch kann keine Überlastung des Materials erfolgen.
Das Programm entwickelt für Sie Interaktionsdiagramme, die automatisch angewendet werden. Diese bilden die verschiedenen geometrischen Situationen ab und Sie können daraus korrekte Steifigkeit ermitteln.
Die Berechnung des Mauerwerks erfolgt unter Einhaltung des nichtlinear-plastischen Materialgesetzes. Wenn die Belastung in einem Punkt höher liegt als die mögliche aufzunehmende Last, erfolgt innerhalb des Systems eine Umlagerung. Dies dient dem einfachen Zweck, das Kräftegleichgewicht wiederherzustellen. Mit einem erfolgreichen Berechnungsende haben Sie den Nachweis der Standsicherheit erbracht.
Kennen Sie bereits das Materialmodell nach Tsai-Wu? Es vereint plastische und orthotrope Eigenschaften, wodurch spezielle Modellierungen von Werkstoffen mit anisotroper Charakteristik, wie faserverstärkter Kunststoff oder Holz, möglich sind.
Beim Plastizieren des Materials bleiben die Spannungen konstant. Es erfolgt eine Umlagerung in Abhängigkeit von den Steifigkeiten, die in die einzelnen Richtungen vorliegen. Der elastische Bereich entspricht dem Materialmodell Orthotrop | Linear elastisch (Volumenkörper). Für den plastischen Bereich gilt die Fließbedingung nach Tsai-Wu.
Sämtliche Festigkeiten werden positiv definiert. Die Fließbedingung können Sie sich in etwa als ellipsenförmige Fläche im sechsdimensionalen Spannungsraum vorstellen. Wird eine der drei Spannungskomponenten als konstanter Wert angesetzt, ist eine Projektion der Fläche auf einen dreidimensionalen Spannungsraum möglich.
Ist der Wert für fy(σ), nach Gleichung Tsai-Wu, ebener Spannungszustand kleiner als 1, so liegen die Spannungen im elastischen Bereich. Der plastische Bereich ist erreicht, sobald fy(σ) = 1. Werte größer als 1 sind unzulässig. Das Modell verhält sich ideal-plastisch, das heißt, es findet keine Versteifung statt.
Wussten Sie schon? Im Unterschied zu anderen Materialmodellen ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm für dieses Materialmodell nicht antimetrisch zum Ursprung. Sie können mit diesem Materialmodell beispielsweise das Verhalten von Stahlfaserbeton abbilden. Ausführliche Hinweise zum Modellieren von Stahlfaserbeton finden Sie im Fachbeitrag Materialeigenschaften von Stahlfaserbeton.
Bei diesem Materialmodell wird die isotrope Steifigkeit mit einem skalaren Schädigungsparameter abgemindert. Dieser Schädigungsparameter bestimmt sich aus dem Verlauf der Spannung, die im Diagramm festgelegt ist. Dabei wird nicht die Richtung der Hauptspannungen berücksichtigt, sondern die Schädigung erfolgt vielmehr in Richtung der Vergleichsdehnung, die auch die dritte Richtung senkrecht zur Ebene erfasst. Der Zug- und Druckbereich des Spannungstensors wird separat behandelt. Dabei gelten jeweils unterschiedliche Schädigungsparameter.
Die 'Referenzelementgröße' steuert, wie die Dehnung im Rissbereich auf die Länge des Elements skaliert wird. Mit dem voreingestellten Wert null erfolgt keine Skalierung. Damit wird das Materialverhalten des Stahlfaserbetons realitätsnah abgebildet.
Nutzen Sie das hilfreiche neue Strukturmodifikations-Objekt, um Steifigkeiten, Nichtlinearitäten sowie Objekte übersichtlich und lastfallabhängig zu modifizieren bzw. zu deaktivieren.
Stein auf Stein zu bauen, hat eine lange Tradition im Bauwesen. Das RFEM-Add-On Mauerwerksbemessung ermöglicht Ihnen die Bemessung von Mauerwerk mittels Finite-Elemente-Methode. Es wurde im Rahmen des Forschungsprojekt DDMaS – Digitizing the design of masonry structures entwickelt. Hierbei bildet das Materialmodell das nichtlineare Verhalten der Ziegel-Mörtelkombination in Form einer Makromodellierung ab. Wollen Sie mehr erfahren?
Nutzen Sie die Spezifikation der Elementtypen für Stäbe, Flächen, Volumen usw., um Ihre Eingabe zu vereinfachen (z. B. Stabnichtlinearitäten, Stabsteifigkeiten, Bemessungsauflager uvm.).
Bemessung von Mauerwerks-Scheibenstrukturen auf Druck und Schub am Gebäudemodell oder Einzelmodell
Automatische Ermittlung der Steifigkeit des Wand-Deckengelenkes
Umfangreiche Materialdatenbank für nahezu alle, auf dem österreichischen Markt erhältlichen Stein-Mörtel-Kombinationen (Produktpalette wird kontinuierlich erweitert, auch für weitere Länder)
Automatische Ermittlung der Materialwerte gemäß Eurocode 6 (ÖN EN 1996-X)
Die Eingabe und Modellierung der Struktur erledigen Sie direkt in RFEM. Dabei können Sie das Materialmodell Mauerwerk mit allen üblichen RFEM-Add-Ons kombinieren. Dadurch ermöglicht es Ihnen eine Bemessung von Gesamtgebäudemodellen in Verbindung mit Mauerwerk.
Aus den eingegebenen Materialdaten ermittelt das Programm für Sie automatisch alle Parameter, die Sie zur Berechnung benötigen. Daraus erzeugt es letztendlich die Spannungs-Dehnungslinien für jedes FE-Element.
Ihre Bemessung war erfolgreich? Dann lehnen Sie sich einfach zurück. Auch hier profitieren Sie wieder von den zahlreichen Funktionen in RFEM. Das Programm gibt Ihnen die maximalen Spannungen der Mauerwerksflächen aus, wobei Sie sich die Ergebnisse in jedem FE-Netzpunkt detailliert darstellen lassen können.
Zudem können Sie Schnitte einfügen, um eine detaillierte Auswertung einzelner Bereiche vorzunehmen. Über die Darstellung der plastizierten Bereiche ist es Ihnen möglich, eine Rissabschätzung im Mauerwerk vorzunehmen.
Sie haben das Add-On Zeitabhängige Analyse (TDA) aktiviert? Sehr schön, nun können Sie Lastfälle mit Zeitangaben versehen. Nachdem Sie Lastbeginn und -ende definiert haben, wird der Einfluss aus Kriechen zum Lastende berücksichtigt. Das Programm ermöglicht es Ihnen, Kriecheinflüsse für Stabwerke aus Stahlbeton abzubilden.
Die Berechnung erfolgt dabei nichtlinear nach dem Rheologischen Modell (Kelvin und Maxwell-Modell).
Die Berechnung war erfolgreich? Nun können Sie die ermittelten Schnittgrößen tabellarisch und grafisch dargestellt sowie bei der Bemessung berücksichtigen.
Einfache Definition von Bauzuständen in der RFEM-Struktur mit Visualisierung
Hinzufügen, Entfernen, Modifizieren und Reaktivieren von Stab-, Flächen- und Volumenelementen und deren Eigenschaften (z. B. Stab- und Liniengelenke, Freiheitsgrade für Lager usw.)
Automatische und manuelle Kombinatorik mit Lastkombinationen in den einzelnen Bauzuständen (z. B. zur Berücksichtigung von Montagelasten, Montagekranen etc.)
Berücksichtigung nichtlinearer Effekte wie Zugstabausfall oder nichtlinearen Lagern
Wenn Geometriedifferenzen zwischen dem idealen System und dem aufgrund des vorhergehenden Bauzustandes verformten System entstehen, werden diese intern ausgeglichen. Dabei setzt das neu hinzugefügte System auf das unter Spannung stehende System der vorherigen Bauphase auf. Diese Berechnung erfolgt nichtlinear.
Die Eingabe der Bodenschichtungen erfolgt für Bodenproben in einem übersichtlichen Dialog. Eine zugehörige grafische Darstellung unterstützt die Anschaulichkeit und gestaltet das Überprüfen der Eingabe benutzerfreundlich.
Der Anwender wird von einer erweiterbaren Datenbank für die Bodenmaterialeigenschaften unterstützt. Es stehen für die realistische Modellierung des Bodenmaterialverhaltens das Mohr-Coulomb-Modell sowie ein nichtlineares Modell mit spannungs- und dehnungsabhängiger Steifigkeit zur Verfügung.
Es können beliebig viele Bodenproben und -schichtungen definiert werden. Aus der Gesamtheit der eingegebenen Proben wird der Boden mittels 3D-Volumenkörper generiert. Die Zuordnung zum Bauwerk erfolgt durch Koordinaten.
Die Berechnung des Bodenkörpers erfolgt nach einem nichtlinearen iterativen Verfahren. Die errechneten Spannungen und Setzungen werden grafisch und tabellarisch ausgegeben.
Wussten Sie schon? Bei der Entlastung eines Bauteils mit einem plastischen Materialmodell bleibt, im Unterschied zum Materialmodell Isotrop | Nichtlinear elastisch, nach der vollständigen Entlastung eine Dehnung zurück.
Sie können jeweils drei verschiedene Definitionsarten wählen:
Standard (Definition einer Vergleichsspannung, bei der das Material plastifiziert)
Bilinear (Definition einer Vergleichsspannung und eines Verfestigungsmoduls)
Spannungs-Dehnungs-Diagramm:Definition von polygonförmigen Spannung-Dehnungs-Verläufen
Entlasten Sie ein Bauteil mit einem nichtlinear elastischen Material wieder, geht die Dehnung auf dem gleichen Pfad zurück. Bei der vollständigen Entlastung bleibt, im Unterschied zum Materialmodell Isotrop | Plastisch, keine Dehnung zurück.
Sie können jeweils drei verschiedene Definitionsarten wählen:
Standard (Definition einer Vergleichsspannung, bei der das Material plastifiziert)
Bilinear (Definition einer Vergleichsspannung und eines Verfestigungsmoduls)
Spannungs-Dehnungs-Diagramm:
Definition von polygonförmigen Spannung-Dehnungs-Verläufen