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Die Bemessung von fünf Arten von Erdbebenkraftresistenzsystemen (Seismic Force-Resisting Systems - SFRS) umfasst den Special Moment Frame (SMF), den Intermediate Moment Frame (IMF), den Ordinary Moment Frame (OMF), den Ordinary Concentrically Braced Frame (OCBF) und den Special Concentrically Braced Frame (SCBF)
Duktilitätsnachweis der Breiten-Dicken-Verhältnisse für Stege und Flansche
Berechnung der erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit für Stabilitätsverbände von Trägern
Berechnung des maximalen Abstands für Stabilitätsverbände von Trägern
Berechnung der erforderlichen Festigkeit an Gelenkstellen für Stabilitätsverbände von Trägern
Berechnung der erforderlichen Stützenfestigkeit mit der Option, alle Biegemomente, Schub und Torsion für den Grenzzustand der Überfestigkeit zu vernachlässigen
Nachweis der Schlankheitsgrade von Stützen und Verbänden
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.
Im Add-On Stahlanschüsse können Sie die Steifigkeiten der Anschlüsse klassifizieren.
Für die gewählten Schnittgrößen N, My und/oder Mz werden neben der Anfangssteifigkeit auch die Grenzwerte für gelenkige und starre Anschlüsse ausgegeben. Die sich daraus ergebene Klassifizierung wird anschließend mit "gelenkig", "nachgiebig" oder "starr" tabellarisch dargestellt.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" haben Sie die Möglichkeit, in sämtlichen Komponenten die Vorspannung von Schrauben bei der Berechnung zu berücksichtigen. Die Vorspannung lässt sich einfach bei den Schraubenparametern mittels einer Checkbox aktivieren und hat Auswirkungen sowohl auf die Spannungs-Dehnungsberechnung als auch auf die Steifigkeitsanalyse.
Vorgespannte Schrauben sind spezielle Schrauben, die im Stahlbau verwendet werden, um eine hohe Klemmkraft zwischen den verbundenen Bauteilen zu erzeugen. Diese Klemmkraft bewirkt eine Reibung zwischen den Bauteilen, die die Übertragung von Kräften ermöglicht.
Funktionsweise Vorgespannte Schrauben werden mit einem bestimmten Drehmoment angezogen, wodurch sie sich dehnen und eine Zugkraft erzeugen. Diese Zugkraft wird auf die verbundenen Bauteile übertragen und führt zu einer hohen Klemmkraft. Die Klemmkraft verhindert ein Lösen der Verbindung und sorgt für eine sichere Kraftübertragung.
Vorteile
Hohe Tragfähigkeit: Vorgespannte Schrauben können hohe Kräfte übertragen.
Geringe Verformung: Sie minimieren die Verformung der Verbindung.
Ermüdungsfestigkeit: Sie sind widerstandsfähig gegen Ermüdung.
Einfache Montage: Sie sind relativ einfach zu montieren und demontieren.
Berechnung und Bemessung Die Berechnung von vorgespannten Schrauben erfolgt in RFEM mittels des durch das Add-On "Stahlanschlüsse" generierten Analyse-FE-Modells. Dabei werden Klemmkraft, Reibung zwischen den Bauteilen, Scherfestigkeit der Schrauben und Tragfähigkeit der Bauteile berücksichtigt. Die Bemessung erfolgt nach DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) oder der US-Norm ANSI/AISC 360-16. Das erstellte Analysemodell inklusive Ergebnisse kann als eigenständiges RFEM-Modell gespeichert und verwendet werden.
Mit Hilfe des Geschosstyps "Nur Lastübertragung" können Sie im Add-On Gebäudemodell Decken ohne Steifigkeitseffekt in und aus der Ebene berücksichtigen. Dieser Elementtyp sammelt die Lasten auf der Decke und gibt diese an die Stützelemente des 3D-Modells weiter. Somit haben Sie die Möglichkeit, Sekundärbauteile wie z. B. Gitterroste und ähnliche Lastverteilungselemente ohne weiteren Effekt im 3D-Modell simulieren.
Die Anfangssteifigkeit Sj,ini ist ein entscheidender Parameter zur Beurteilung, ob eine Verbindung als starr, verformbar oder gelenkig charakterisiert werden kann.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" können Sie die Anfangssteifigkeiten Sj,ini nach Eurocode (EN 1993-1-8 Abschnitt 5.2.2) und AISC (AISC 360-16 Cl. B3.4) ermitteln, bezogen auf die Schnittgrößen N, My und/oder Mz.
Die optionale automatische Übertragung der Anfangssteifigkeiten ermöglicht deren direkte Übermittlung als Stabend-Gelenksteifigkeiten in RFEM. Danach wird die Gesamtstruktur neu berechnet und die resultierenden Schnittgrößen werden automatisch als Lasten in die Berechnung und Bemessung der Verbindungsmodelle übernommen.
Dieser automatisierte Iterationsprozess eliminiert die Notwendigkeit eines manuellen Exports und Imports von Daten, was den Arbeitsaufwand reduziert und potenzielle Fehlerquellen minimiert.
In RFEM ist eine Bibliothek für Brettsperrholzflächen implementiert, von der Sie die Herstelleraufbauten (z. B. Binderholz, KLH, Piveteaubois, Södra, Züblin Timber, Schilliger, Stora Enso) laden können. Dabei werden neben den Schichtdicken und Materialien auch Informationen über die Steifigkeitsreduktionen sowie über die Verklebung der Schmalseiten mit übertragen.
Haben Sie das Add-On Gebäudemodell aktiviert? Sehr gut! Dann können Sie sich den Steifigkeitsmittelpunkt tabellarisch und grafisch ausgeben lassen. Verwenden Sie ihn beispielsweise für Ihre dynamische Analysen.
Während Sie die Eingabedaten für den Lastfall Modalanalyse definieren, können Sie einen Lastfall berücksichtigen, dessen Steifigkeiten die Ausgangslage für die Modalanalyse sind. Wie Sie das erreichen? Wählen Sie, wie im Bild, die dort gezeigte Option 'Anfangszustand berücksichtigen aus'. Öffnen Sie nun den Dialog 'Anfangszustands-Einstellungen' und definieren als Anfangszustand den Typ Steifigkeit. In diesem Lastfall, ab dem der Anfangszustand betrachtet wird, können Sie die Steifigkeit des Systems nun beim Ausfall von Zugstäben berücksichtigen. Das Ziel des Ganzen: Die Steifigkeit aus diesem Lastfall wird in der Modalanalyse berücksichtigt. So erhalten Sie ein eindeutig flexibleres System.
Wussten Sie schon? Sie können Strukturmodifikationen komfortabel in Lastfällen des Typs Modalanalyse definieren. Dadurch wird es Ihnen möglich, beispielsweise die Steifigkeiten von Materialien, Querschnitten, Stäben, Flächen, Gelenken und Lagern individuell anzupassen. Für einige Bemessungs-Add-Ons können Sie außerdem Steifigkeiten modifizieren. Sobald Sie mit Ihrer Auswahl fertig sind, werden die Steifigkeitseigenschaften der Objekte an den Objekttyp angepasst. So können diese in separaten Registern definiert werden.
Sie wollen das Versagen eines Objekts (zum Beispiel einer Stütze) in der Modalanalyse untersuchen? Auch das ist problemlos möglich. Wechseln Sie ganz einfach zum Fenster Strukturmodifikation, in dem Sie die betreffenden Objekte deaktivieren.
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.
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
Ermittlung von Ersatzstablängen für gevoutete Stäbe
Berücksichtigung der Lage der Kippaussteifungen
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 (7 Freiheitsgrade))
Mithilfe von Stabquerschnittsreduzierungen können Sie Anfangs-, Innen- oder Endausklinkungen eines Trägers berücksichtigen. Die Reduzierung des Trägers wird dabei in der Berechnung der Tragfähigkeit berücksichtigt. Für die Steifigkeit gilt das allerdings nicht.
Berechnung von Durchbiegungen und Vergleich mit normativen oder manuell angepassten Grenzwerten
Berücksichtigung von Überhöhungen bei der Berechnung der Durchbiegungen
Unterschiedliche Grenzwerte je nach Typ der Bemessungssituation möglich
Manuelle Anpassung von Bezugslängen und Segmentierung je nach Richtung
Berechnung von Durchbiegungen bezogen auf das Ausgangssystem oder auf das verformte System
Automatische Berücksichtigung zeitabhängiger Verformungen durch Erhöhung der Last mit Kriechfaktor (benutzerdefiniert auch auf der Steifigkeitsseite möglich)
Vereinfachter Schwingungsnachweis
In RFEM/RSTAB integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Ausnutzung des Grenzwertes bzw. Verformung oder Durchhang
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-/RSTAB-Ausdruckprotokoll
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.
Die Verformung ermitteln Sie für Stäbe und Flächen unter Berücksichtigung des gerissenen (Zustand II) bzw. ungerissenen (Zustand I) Stahlbetonquerschnittes. Bei der Steifigkeitsermittlung können Sie die Zugversteifung zwischen den Rissen, das sogenannte 'Tension Stiffening', entsprechend der verwendeten Bemessungsnorm berücksichtigen.
Sie können in Abhängigkeit der Normalkraft N eine Moment-Krümmungs-Linie für einen beliebigen Momentenvektor generieren. Die Wertepaare des dargestellten Diagrammes werden Ihnen vom Programm zusätzlich tabellarisch ausgegeben. Außerdem können Sie die zum Momenten-Krümmungs-Diagramm gehörige Sekantensteifigkeit und Tangentensteifigkeit des Stahlbetonquerschnittes als zusätzliches Diagramm aktivieren.
Nutzen Sie das hilfreiche neue Strukturmodifikations-Objekt, um Steifigkeiten, Nichtlinearitäten sowie Objekte übersichtlich und lastfallabhängig zu modifizieren bzw. zu deaktivieren.
Sie fürchten, Ihr Projekt endet im digitalen Turmbau zu Babel? Damit Ihr mehrgeschossiges Bauprojekt sicher steht, unterstützt Sie das RFEM-Add-On Gebäudemodell bei der Arbeit. Es ermöglicht Ihnen die Definition und Manipulation eines Gebäudes mittels Geschosse. Dabei können Sie die Geschosse im Nachhinein vielseitig anpassen und auch die Geschossdeckensteifigkeit auswählen. Informationen über die Geschosse und auch das Gesamtmodell (Schwerpunkt, Steifigkeitszentrum) werden Ihnen dabei tabellarisch und grafisch ausgegeben.
Nutzen Sie die Spezifikation der Elementtypen für Stäbe, Flächen, Volumen usw., um Ihre Eingabe zu vereinfachen (z. B. Stabnichtlinearitäten, Stabsteifigkeiten, Bemessungsauflager uvm.).
Behalten Sie alle Flächen im Blick. Die Fläche mit dem Steifigkeitstyp 'Lastübertragung' hat keine statische Wirkung. Mit ihr können Sie Lasten aus Flächen berücksichtigen, die nicht mit modelliert wurden, zum Beispiel Fassadenkonstruktionen, Glasflächen, Dachtrapezprofile usw.
Auch hier wird RSTAB Sie zweifellos überzeugen. Mit dem leistungsfähigen Rechenkern, seiner optimierten Vernetzung und Unterstützung von Mehrprozessortechnik ist das Dlubal-Statikprogramm weit vorne. Dadurch können Sie linearere Lastfälle und Lastkombinationen durch mehrere Prozessoren ohne zusätzliche Beanspruchung des Arbeitsspeichers parallel berechnen. Die Steifigkeitsmatrix muss nur einmal aufgebaut werden. So ist es Ihnen möglich, selbst große Systeme mit dem schnellen und direkten Gleichungslöser zu berechnen.
Müssen bei Ihren Modellen viele Lastkombinationen berechnet werden? Dann startet das Programm mehrere Solver parallel (einen pro Kern). Jeder Solver rechnet Ihnen dann eine Lastkombination. Dies führt zu einer besseren Auslastung der Kerne.
Sie können die Entwicklung der Verformung bei Ihrer Berechnung in einem Diagramm gezielt verfolgen und dadurch das Konvergenzverhalten genau beurteilen.
Das Add-On Betonbemessung vereint sämtliche BETON-Zusatzmodule von RFEM 5 / RSTAB 8. Im Vergleich zu diesen Zusatzmodulen sind im Add-On Betonbemessung für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
Eingabe der bemessungsrelevanten Vorgaben (Knicklängen, Dauerhaftigkeit, Bewehrungsrichtungen, Flächenbewehrung) direkt im RFEM- bzw. RSTAB-Modell
Umfangreiche Eingabemöglichkeiten für Längs- und Querbewehrung von Stäben
Detaillierte Zwischenergebnisse für die Bemessung mit Angabe der Gleichungen der angesetzten Norm zur besseren Nachvollziehbarkeit der Berechnung
Neues Interaktionsdiagramm mit interaktiver Grafik für N, M und M + N aus der Querschnittsbemessung inkl. Ausgabe der Sekanten- und Tangentensteifigkeit
Nachweis der definierten Bewehrung im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit inkl. grafischer Ausgabe der Ausnutzung für das jeweilige Bauteil
Automatische Überprüfung der definierten Bewehrung im Hinblick auf die Konstruktions- bzw. allgemeinen Bewehrungsregeln für bewehrte Stab- und Flächenbauteile
Querschnittsbemessung optional mit Nettowerten des Betonquerschnittes
Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-/STAHL Wölbkrafttorsion (RFEM 5 / RSTAB 8) sind im Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
Vollständige Integration in die Umgebung von RFEM 6 und RSTAB 9
7. Freiheitsgrad wird direkt in der Berechnung von Stäben in RFEM/RSTAB am Gesamtsystem berücksichtigt
Keine Definition von Lagerungsbedingungen oder Federsteifigkeiten für die Berechnung am vereinfachten Ersatzsystem mehr notwendig
Kombination mit anderen Add-Ons möglich, bspw. zur Berechnung von Verzweigungslasten für Drillknicken und Biegedrillknicken mit der Stabilitätsanalyse
Keine Beschränkung auf dünnwandige Stahlquerschnitte (es ist bspw. ebenso die Berechnung von ideellen Kippmomenten für Balken mit massiven Holzquerschnitten möglich)
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)
Automatische Berücksichtigung von Massen aus Eigengewicht
Direkter Import von Massen aus Lastfällen oder -kombinationen möglich
Optionale Definition von Zusatzmassen (Knoten-, Linien-, Flächenmassen sowie Trägheitsmassen) direkt in den Lastfällen
Optionales Vernachlässigen von Massen (z. B. Masse von Fundamenten)
Kombination von Massen in verschiedenen Lastfällen und Lastkombinationen
Voreingestellte Kombinationsbeiwerte für diverse Normen (EC 8, SIA 261, ASCE 7,…)
Optionaler Import von Anfangszuständen (z. B. zur Berücksichtigung von Vorspannung und Imperfektion)
Strukturmodifikation
Berücksichtigung von ausfallenden Lagern oder Stäben/ Flächen/ Volumenkörpern möglich
Mehrere Modalanalysen definierbar (z. B., um unterschiedliche Massen oder Steifigkeitsänderungen zu untersuchen)
Wahl des Massenmatrix Typs (Diagonalmatrix, Konsistente Matrix, Einheitsmatrix) inklusive benutzerdefinierter Festlegung der translatorischen und rotatorischen Freiheitsgrade
Methoden zur Ermittlung der Anzahl an Eigenformen (benutzerdefiniert, automatisch – um effektive Modalmassenfaktoren zu erreichen, automatisch – um die maximale Eigenfrequenz zu erreichen - nur in RSTAB verfügbar)
Ermittlung von Eigenformen und Massen in Knoten bzw. FE-Netz-Punkten
Ausgabe von Eigenwert, Kreisfrequenz, Eigenfrequenz und -periode
Ausgabe von modalen Massen, effektiven modalen Massen, modalen Massenfaktoren und Beteiligungsfaktoren
Tabellarische und grafische Ausgabe von Massen in Netzpunkten
Darstellung und Animation von Eigenformen
Verschiedene Skalierungsoptionen für Eigenformen
Dokumentation von numerischen und grafischen Ergebnissen im Ausdruckprotokoll
In den Modalanalyse-Einstellungen müssen Sie alle Angaben treffen, welche für die Ermittlung der Eigenfrequenzen notwendig sind. Dazu gehören beispielsweise Massenansätze und Eigenwertlöser.
Das Add-On Modalanalyse bestimmt die niedrigsten Eigenwerte der Struktur. Entweder Sie passen die Anzahl der Eigenwerte selbst an, oder sie wird automatisch ermittelt. Damit sollen Sie entweder effektive Modalmassenfaktoren oder maximale Eigenfrequenzen erreichen. Massen werden direkt aus Lastfällen oder Lastkombinationen importiert. Dabei haben Sie die Option, die Gesamtmasse, Lastanteile in globale Z-Richtung oder nur den Lastanteil in Richtung der Schwerkraft zu berücksichtigen.
Zusätzliche Massen können Sie manuell an Knoten, Linien, Stäben oder Flächen definieren. Darüber hinaus können Sie die Steifigkeitsmatrix beeinflussen, indem Sie Normalkräfte oder Steifigkeitsänderungen eines Lastfalls oder einer Lastkombination importieren.