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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.
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.
Verformungsberechnungen von ungerissenen / gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II) unter Ansatz der Näherungsverfahren aus den Bemessungsnormen (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3 EN 1992-1-1)
Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
Optionale Berücksichtigung des Kriechens und Schwindens
In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Ausnutzung des Grenzwertes bzw. Verformung oder Durchhang
Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe im Detaildialog
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll
In RFEM besteht die Option zur Kopplung von Flächen mit dem Steifigkeitstypen „Membran“ und „Membran-Orthotrop“ mit den Materialmodellen „Isotrop nichtlinear elastisch 2D/3D“ und „Isotrop plastisch 2D/3D“ (Zusatzmodul RF-MAT NL erforderlich).
Diese Funktionalität erlaubt die Simulation des nichtlinearen Dehnungsverhaltens von z. B. ETFE-Folien.
Die Formfindungsfunktion wird im Dialog Basisangaben, Register Optionen aktiviert. Vorspannungen (oder geometrische Anforderungen für Stäbe) lassen sich in den Parametern für Flächen und Stäbe definieren. Der Formfindungsprozess wird durch die Berechnung des Falls RF-FORMFINDUNG durchgeführt.
Arbeitsschritte:
Erstellung des Modells in RFEM (Flächen, Träger, Seile. Lager, Materialdefinition etc.)
Festlegung der erforderlichen Vorspannung für Membranen und Kraft oder Länge/Durchhang für Stäbe (z. B. Seile)
Optionale Berücksichtigung anderer Lasten für den Formfindungsprozess in speziellen Formfindungslastfällen (Eigengewicht, Druck, Stahlknotengewicht etc.)
Festlegung von Lasten und Lastkombinationen für weitere statische Berechnungen
Mit Berechnungsstart führt das Programm eine Formfindung am Gesamtsystem durch. Die Berechnung berücksichtigt die Interaktion zwischen den Formfindungselementen (Membranen, Seile etc.) und der Tragkonstruktion.
Der Formfindungsprozess wird iterativ als eine spezielle nichtlineare Analyse, inspiriert von URS (Updated Reference Strategy) von Prof. Bletzinger / Prof. Ramm, realisiert. Dadurch erhält man Formen, die sich im Gleichgewicht befinden unter Berücksichtigung der definierten Vorspannung.
Weiterhin besteht mit dieser Variante die Möglichkeit, bei der Formfindung individuelle Lasten wie Eigengewicht oder den Innendruck für pneumatische Modelle zu berücksichtigen. Die Vorspannung für Flächen (z. B. Membranen) kann auf zwei verschiedene Arten definiert werden:
Standardmethode - Vorschreiben der erforderlichen Vorspannung in einer Fläche
Projektionsmethode - Vorschreiben der erforderlichen Vorspannung in der Projektion einer Fläche, Stabilisierung vor allem für konische Formen
In Verbindung mit der Erweiterung EC2 für RSTAB kann die Stahlbetonbemessung gemäß EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2) sowie nachfolgend aufgeführter Nationaler Anhänge durchgeführt werden:
DIN EN 1992-1-1/NA/A1:2015-12 (Deutschland)
ÖNORM B 1992-1-1:2018-01 (Österreich)
NBN EN 1992-1-1 ANB:2010 für Kaltbemessung, EN 1992-1-2 ANB:2010 für Heißbemessung (Belgien)
BDS EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Bulgarien)
EN 1992-1-1 DK NA:2013 (Dänemark)
NF EN 1992-1-1/NA:2016-03 (Frankreich)
SFS EN 1992-1-1/NA:2007-10 (Finnland)
UNI EN 1992-1-1/NA:2007-07 (Italien)
LVS EN 1992-1-1:2005/NA:2014 (Lettland)
LST EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Litauen)
MS EN 1992-1-1:2010 (Malaysia)
NEN-EN 1992-1-1+C2:2011/NB:2016 (Niederlande)
NS EN 1992-1 -1:2004-NA:2008 (Norwegen)
PN EN 1992-1-1/NA:2010 (Polen)
NP EN 1992-1-1/NA:2010-02 (Portugal)
SR EN 1992-1-1:2004/NA:2008 (Rumänien)
SS EN 1992-1-1/NA:2008 (Schweden)
SS EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Singapur)
STN EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Slowakei)
SIST EN 1992-1-1:2005/A101:2006 (Slowenien)
UNE EN 1992-1-1/NA:2013 (Spanien)
CSN EN 1992-1-1/NA:2016-05 (Tschechien)
BS EN 1992-1-1:2004/NA:2005 (Vereinigtes Königreich)
TKP 1992-1-1:2009 (Weißrussland)
CYS EN 1992-1-1:2004/NA:2009 (Zypern)
Zusätzlich zu den oben aufgeführten Nationalen Anhängen (NA) können auch benutzerdefinierte NA mit eigenen Grenzwerten und Parametern definiert werden.
Wählbare Voreinstellungen für Teilsicherheits- und Abminderungsbeiwerte, Druckzonenbegrenzung, Baustoffeigenschaften und Betondeckung
Ermittlung von Längs-, Schub-, Torsionsbewehrung
Bemessung von Voutenstäben
Optimierung von Querschnitten
Ausweisung von Mindest- und Druckbewehrung
Ermittlung eines modifizierbaren Bewehrungsvorschlags
Nachweis der Rissbreitenbegrenzung mit optionaler Erhöhung der erforderlichen Bewehrung zur Einhaltung der definierten Grenzwerte des Rissbreitennachweises
Nichtlineare Berechnung mit Berücksichtigung des gerissenen Querschnitts (für EN 1992-1-1:2004 und DIN 1045-1:2008)
Berücksichtigung von Tension Stiffening
Berücksichtigung von Kriechen und Schwinden
Verformungen im Zustand II
Grafische Darstellung aller Ergebnisverläufe
Brandschutznachweis nach dem vereinfachten Verfahren (Zonenverfahren) gemäß EN 1992-1-2 für Rechteck- und Kreisquerschnitte. Damit ist auch der Brandschutznachweis bzw. die Heißbemessung von Kragstützen möglich.
Ermittlung von Längs-, Schub- und Torsionsbewehrung
Ausweisung von Mindest- und Druckbewehrung
Bestimmung von Druckzonenhöhe, Rand- und Stahldehnungen
Bemessung von 2-achsig biegebeanspruchten Stabquerschnitten
Bemessung von Voutenstäben
Bestimmung der Verformung im Zustand II, z.B. nach EN 1992-1-1, 7.4.3
Berücksichtigung von Tension Stiffening
Berücksichtigung von Kriechen und Schwinden
Präzise Aufschlüsselung von Unbemessbarkeitsursachen
Bemessungsdetails für alle Nachweisstellen zur klaren Nachvollziehbarkeit der Bewehrungsermittlung
Möglichkeiten zur Querschnittsoptimierung
Visualisierung des Betonquerschnitts mit Bewehrung im 3D-Rendering
Ausgabe einer kompletten Stahlliste
Brandschutznachweis für Rechteck- und Kreisquerschnitte nach dem vereinfachten Verfahren (Zonenverfahren) gemäß EN 1992-1-2
Das RFEM-Zusatzmodul RF-BETON Stäbe ist optional um die nichtlineare Berechnung für den Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit erweiterbar. Mit dieser Erweiterung ist u. a. der Nachweis von stabilitätsgefährdeten Bauteilen mittels einer nichtlinearen Berechnung oder eine nichtlineare Verformungsberechnung von 3D-Stabwerken möglich. Nähere Informationen finden sie unter der Produktbeschreibung von RF-BETON NL.
Die nichtlineare Verformungsberechnung erfolgt durch einen iterativen Prozess, bei dem die Steifigkeiten im ungerissen und gerissenen Zustand berücksichtigt werden. Für die nichtlineare Stahlbetonmodellierung müssen Materialeigenschaften erfasst werden, die über die Flächenhöhe variieren. Aus diesem Grund wird zur Erfassung der Querschnittshöhe das finite Element in eine gewisse Anzahl von Stahl- und Betonschichten unterteilt.
Die in der Berechnung verwendeten mittleren Betonstahlfestigkeiten basieren auf dem vom Ausschuss JCSS veröffentlichten 'Probabilistic Model Code'. Dabei bleibt dem Anwender überlassen, ob die Stahlfestigkeit bis zur Bruchzugfestigkeit (ansteigender Ast im plastischen Bereich) angesetzt wird. Bei den Materialeigenschaften des Betons lassen sich die Arbeitslinien für Druck- und Zugfestigkeit steuern. Für den Ansatz der Betondruckfestigkeit kann zwischen parabel- und parabel-rechteckförmigem Spannungs-Dehnungs-Verlauf gewählt werden. Auf der Zugseite des Betons kann die Zugfestigkeit deaktiviert, ein linear elastischer Verlauf, ein Verlauf nach CEB-FIB Model Code 90:1993 und eine Betonrestzugfestigkeit für die Berücksichtigung der Zugversteifung zwischen den Rissen angesetzt werden.
Der Anwender kann wählen, welche Ergebniswerte er nach der nichtlinearen Berechnung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erhalten möchte:
Verformungen (global, lokal bezogen auf das unverformte / verformte System)
Rissbreiten, Risstiefen, Rissabstand für die obere und untere Seite jeweils in Hauptrichtung I und II
Spannungen des Betons (Spannung und Dehnung in Hauptrichtung I und II) und der Bewehrung (Dehnung, Fläche, Profil, Deckung und Richtung in jede Bewehrungsrichtung)
RF-BETON Stäbe:
Die nichtlineare Berechnung von Stabwerken erfolgt durch einen iterativen Prozess, bei dem die Steifigkeiten im ungerissenen bzw. gerissenen Zustand ermittelt werden. Die in der nichtlinearen Berechnung verwendeten Materialkennwerte für Beton und Betonstahl sind je nach Grenzzustand wählbar. Die Mitwirkung der Betonzugfestigkeit zwischen den Rissen (Tension Stiffening) kann entweder mittels einer modifizierten Betonstahlarbeitslinie oder dem Ansatz einer Betonrestzugfestigkeit angesetzt werden.
Verformungsberechnungen von ungerissenen/gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II) unter Ansatz der Näherungsverfahren aus den Bemessungsnormen (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3 EN 1992-1-1)
Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
Optionale Berücksichtigung des Kriechens und Schwindens
In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Verformung oder Durchhang einer Stahlbetonflachdecke
Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit, diese grafisch in der Struktur darzustellen
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll
Iterative nichtlineare Verformungsberechnung von Stahlbetonstab- und -flächentragwerken mittels Bestimmung der jeweiligen Elementsteifigkeit unter der definierten Belastung.
Verformungsberechnungen von gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II)
Allgemeiner nichtlinearer Stabilitätsnachweis von Druckstäben aus Stahlbeton, z. B. nach 5.8.6 EN 1992-1-1
Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
Bei der Berechnung nach EN 1992-1-1:2004 + AC:2010 (EC 2) stehen eine Vielzahl Nationaler Anhänge (NA) zur Verfügung (siehe hierzu EC2 für RFEM).
Optionale Berücksichtigung von Langzeiteinflüssen wie Kriechen und Schwinden
Nichtlineare Berechnung der Spannungen im Betonstahl und Beton
Nichtlineare Berechnung der Rissbreiten
Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z.B. Verformung oder Durchhang einer Stahlbetonflachdecke
Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit diese grafisch in der Struktur darzustellen
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll