Der Beitrag soll einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik zur Bemessung von tragenden Bauteilen aus Glas und in der Bemessungspraxis geben. Es werden Beispiele für Nur-Glas-Konstruktionen und solche, bei denen Glas als tragende Elemente verwendet wird, vorgestellt.
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Autor
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Loran Nermend
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In RFEM 5 wurde ein Berechnungsmodell mit einem Zusatzmodul zur Dimensionierung von Glaselementen erstellt. Otrzymane wyniki z analizy w programie porównano do teoretycznej wytrzymałości elementu w oparciu o różne normy. Pracę zakończono wnioskami na temat obecnych możliwości projektowania konstrukcji szklanych oraz dokumentacją rysunkową obiektu, a także opisem technicznym.
Veranstaltung
Die Berechnung des Gebäudemodells läuft in zwei Berechnungsphasen ab:
Die Ergebnisse der Stützen und Wände aus der 3D-Berechnung und die Ergebnisse der Decken aus der 2D-Berechnung werden nach der Berechnung in einem einzigen Modell zusammengefasst. Dadurch muss zwischen dem 3D-Modell und der einzelnen 2D-Modellen der Decken nicht gewechselt werden. Der Anwender arbeitet nur mit einem Model, spart wertvolle Zeit und vermeidet eventuelle Fehler beim händischen Datenaustausch zwischen dem 3D-Modell und der einzelnen 2D-Decken-Modelle.
Die vertikalen Flächen im Modell können vom Nutzer in Schubwände (Shear Walls) und Öffnungsstürze (Sprandels) geteilt werden. Aus diesen Wandobjekten erzeugt das Programm automatisch interne Ergebnisstäbe, so dass diese dann nach der gewünschten Norm im Add-On Betonbemessung als Stäbe bemessen werden können.
Für Elemente in Gebäudemodellen stehen Ihnen mehrere Modellierungswerkzeuge zur Verfügung:
Dieses Feature erlaubt Ihnen die Elementdefinition auf der Grundebene (z. B. eine Hintergrundfolie) mit einer damit verbundenen multiplen Elementerzeugung im Raum.
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.
Bei der globalen Berechnung wird die Steifigkeit, die anhand eines ausgesuchten Schichtaufbaus sowie einer bestimmten Glasgeometrie berechnet wird, jeder Fläche zugewiesen. Anschließend wird die Berechnung mit der Plattentheorie fortgesetzt. Dabei kann gewählt werden, ob der Schubverbund der Schichten berücksichtigt werden soll oder nicht.
Ist die lokale Berechnung eingestellt, kann eine 2D- oder 3D-Berechnung angegeben werden. Zweidimensionale Berechnung heißt, dass die Einscheiben- oder Verbundscheibenverglasung wie eine Fläche modelliert wird, deren Dicke basierend auf einer ausgewählten Aufbau- und Glasgeometrie berechnet wird (anhand der Plattentheorie). Der Schubverbund kann hier wie für die globale Berechnung optional berücksichtigt werden.
Während der dreidimensionalen Berechnung werden Volumen im Modell verwendet, die jeweils die Aufbauschichten ersetzen. Die Ergebnisse sind in diesem Fall genauer, aber die Berechnung kann auch zeitaufwendiger sein.
Isolierglas kann nur modelliert werden, wenn die lokale Berechnung ausgewählt wurde. Die Gasschicht wird immer wie ein Volumenelement modelliert, daher ist es notwendig, einzelne Isolierglasteile unabhängig von der umgebenden Struktur zu bemessen. Das ideale Gasgesetz (thermische Zustandsgleichung idealer Gase) wird für die Berechnung berücksichtigt und die Theorie III. Ordnung angewandt.
Hauptprogramm
Statiksoftware für die Finite-Elemente-Berechnung (FEM) von ebenen und räumlichen Tragwerken aus Platten, Wänden, Schalen, Stäben (Balken), Volumenkörpern und Kontaktelementen
Hauptprogramm
Die neue Generation der 3D-FEM-Software dient der statischen Berechnung von Stäben, Flächen und Volumen.
Zusatzmodul
Bemessung von Einscheiben-, Verbund- und Isolierverglasung
Add-On
Das Add-On Gebäudemodell für RFEM ermöglicht die Definition und Manipulation eines Gebäudes mittels Geschossen. Dabei können die Geschosse im Nachhinein vielseitig angepasst werden. Die Informationen über Geschosse und Gesamtmodell (Schwerpunkt) werden tabellarisch und grafisch ausgegeben.
Add-On
Das Add-On Betonbemessung ermöglicht verschiedene Nachweise nach internationalen Normen. Es lassen sich Stäbe, Flächen und Stützen bemessen sowie Durchstanz- und Verformungsnachweise führen.
Add-On
Das RFEM-Add-On Mauerwerksbemessung ermöglicht Ihnen die Bemessung von Mauerwerk mittels Finite-Elemente-Methode. Es wurde im Rahmen des Forschungsprojektes DDMaS (Digitizing the design of masonry structures) entwickelt. Das Materialmodell bildet hierbei das nichtlineare Verhalten der Ziegel-Mörtelkombination in Form einer Makromodellierung ab.
Add-On
Das Add-On Stahlbemessung führt die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Stäben aus Stahl nach verschiedenen Normen.
Add-On
Das Add-On Holzbemessung führt die Tragfähigkeits-, Gebrauchstauglichkeits- und Brandschutznachweise für Holzstäbe nach verschiedenen Normen.
Add-On
Das Add-On Nichtlineares Materialverhalten ermöglicht die Berücksichtigung von Materialnichtlinearitäten in RFEM (z.B. isotrop plastisch, orthotrop plastisch, isotrope Beschädigung).
Add-On
Mit dem Add-On Strukturstabilität werden Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Es ermittelt kritische Lastfaktoren und die dazugehörigen Stabilitätsfiguren.
Add-On
Mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) kann in RFEM der Bauablauf von Strukturen (Stab-, Flächen- und Volumentragwerke) berücksichtigt werden.
Add-On
Das Add-On Geotechnische Analyse ermittelt in RFEM anhand der Kennwerte aus Bodenproben den zu analysierenden Bodenkörper. Die genaue Erfassung der Baugrundverhältnisse beeinflusst die Qualität der statischen Analyse von Bauwerken maßgeblich.
Add-On
Mit dem Add-On Modalanalyse können Eigenwerte, Eigenfrequenzen und Eigenperioden für Stab-, Flächen- und Volumenmodelle berechnet werden.
Add-On
Im Add-On ist eine umfangreiche Bibliothek von Akzelerogrammen aus Erdbebengebieten enthalten, die zur Generierung von Antwortspektren genutzt werden können.
Add-On
Mit Hilfe des Add-Ons Pushover-Analyse haben Sie somit die Möglichkeit, die Auswirkungen eines Erdbebens auf Ihr spezielles Gebäude zu analysieren und damit zu beurteilen, ob das Gebäude dem Erdbeben standhält.
Add-On
Das zweiteilige Add-On Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung findet für parametrisierte Modelle und Blöcke über die Künstliche-Intelligenz-Technik (KI) der Partikelschwarmoptimierung (PSO) passende Parameter zur Einhaltung üblicher Optimierungskriterien. Außerdem schätzt dieses Add-On die Modellkosten bzw. CO2-Emissionen durch Vorgabe von Stückkosten bzw. -emissionen je Materialdefinition für das Strukturmodell ab.
Hauptprogramm
Das moderne 3D-Statikprogramm eignet sich für die statische und dynamische Berechnung von Stabtragwerken und die Bemessung von Beton, Stahl, Holz usw.
Add-On
Mit dem Add-On Pushover-Analyse haben Sie die Möglichkeit, die Auswirkungen eines Erdbebens auf Ihr spezielles Gebäude zu analysieren und damit zu beurteilen, ob das Gebäude dem Erdbeben standhält.
Add-On
Im Add-On ist eine umfangreiche Bibliothek von Akzelerogrammen aus Erdbebengebieten enthalten, die zur Generierung von Antwortspektren genutzt werden können.
Add-On
Mit dem Add-On Modalanalyse können Eigenwerte, Eigenfrequenzen und Eigenperioden für Stab-, Flächen- und Volumenmodelle berechnet werden.
Add-On
Das Add-On Betonbemessung ermöglicht die Bemessung von Stäben und Stützen nach internationalen Normen.
Add-On
Das Add-On Stahlbemessung führt für Sie die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit für Stäbe nach unterschiedlichen Normen.
Add-On
Das Add-On Holzbemessung führt Tragfähigkeits-, Gebrauchstauglichkeits- und Brandschutznachweise für Holzstäbe nach unterschiedlichen Normen.
Add-On
Das Add-On Aluminiumbemessung führt die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Stäben aus Aluminium nach verschiedenen Normen.
Add-On
Zum anderen schätzt dieses Add-On die Modellkosten bzw. CO2-Emissionen durch Vorgabe von Stückkosten bzw. -emissionen je Materialdefinition für das Strukturmodell ab.
Add-On
Das Add-On Spannungs-Dehnungs-Berechnung führt einen allgemeinen Spannungsnachweis, indem vorhandene Spannungen berechnet und mit den Grenzspannungen verglichen werden.
