RFEM Version 5

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4.18 Rippen

Allgemeine Beschreibung

Rippen sind ein besonderer Stabtyp − die Voraussetzung für eine Rippe ist somit ein Stab. Mit Rippen können Plattenbalken im FEM-Modell durch die Erfassung der Exzentrizitäten und mitwirkenden Breiten abgebildet werden.

Rippen eignen sich in erster Linie für Modelle mit Stahlbetonelementen: Im Zusatzmodul RF-BETON Stäbe können die Rippenschnittgrößen und -querschnitte für die Bemessung verwendet werden. Ein Stahlblech mit aufgeschweißter „Rippe“ hingegen sollte als Fläche mit einem exzentrisch angeschlossenen Stab modelliert werden.

Eine Rippe kann direkt über das Navigator-Kontextmenü Rippen oder die Dialogeingabe definiert werden. Wird beim Anlegen eines neuen Stabes der Stabtyp Rippe gewählt (siehe Kapitel 4.17), können über die Schaltfläche [Bearbeiten] die Parameter festgelegt werden. Der folgende Dialog ist auch über das Navigator-Kontextmenü oder im Menü zugänglich.

Bild 4.172 Dialog Neue Rippe (bei Modelltyp 2D - XY)
Bild 4.173 Tabelle 1.18 Rippen
Lage der Rippe

Eine Rippe ist im Regelfall ein exzentrisch angeordneter Stab. Die Exzentrizität wird automatisch aus der halben Flächendicke und der halben Stabhöhe ermittelt (die Tabelle 1.15 Stabexzentrizitäten wird dadurch nicht berührt) oder kann manuell definiert werden. Durch die Exzentrizität der Rippe wird die Steifigkeit des Modells erhöht.

Folgende Anordnungsmöglichkeiten stehen zur Verfügung:

Am +/-z-Rand der Fläche

Die Exzentrizität als Summe von halber Flächendicke und halber Steghöhe wird automatisch in Richtung der positiven bzw. negativen Flächenachse z angesetzt. Zur Kontrolle lassen sich die xyz-Flächenachsen über den Zeigen-Navigator einblenden (siehe Bild 4.121).

Bild 4.174 Rippe am positiven z-Rand (links) und am negativen z-Rand (rechts) der Flächen
Zentrisch

Die Rippe wird ohne Exzentrizität modelliert, die Schwerachse liegt in der Flächenmitte.

Benutzerdefiniert durch Stabexzentrizität

Im Dialog Neue Stabexzentrizität bzw. Tabelle 1.15 (siehe Kapitel 4.15) ist die Exzentrizität rechtwinklig zur Plattenebene zu definieren. Sie kann dann dem Stab zugewiesen werden.

Die Rippenlage lässt sich gut im Renderingmodus kontrollieren: Wählen Sie hierzu im Zeigen-Navigator die beiden Vollmodell-Darstellungen Stäbe → Querschnitte und Flächen → Gefüllt einschließlich Dicke.

Bild 4.175 Zeigen-Navigator: Rendering - Vollmodell
Mitwirkende Breite

Die mitwirkende Breite hat bei 3D-Modellen keinen Einfluss auf die Steifigkeit, denn die erhöhte Steifigkeit wird bereits durch den exzentrischen Stab berücksichtigt. Die mitwirkende Breite beeinflusst nur die Schnittgrößen. Bei 2D-Modellen hingegen (Modelltyp 2D - XY ) wird die Steifigkeit von den Einstellungen gesteuert, die für die Steifigkeitsreduzierung gelten (siehe Abschnitt unten).

Wird statt einer Rippe ein exzentrisch angeschlossener Balken verwendet, so liefert das FEM-Modell Schnittgrößen im Stab und in der Deckenplatte. In der Stahlbetonbemessung wird jedoch der Stab und ein Teil der Deckenplatte als Einheit betrachtet – als Plattenbalken. Um die Schnittgrößen für diesen Plattenbalken zu erhalten, ist das Biegemoment im Stab um das Produkt aus der Normalkraft in der Platte und der Exzentrizität zu vergrößern. Zur Bestimmung der Platten-Normalkraft muss bekannt sein, in welchem Bereich die Normalkräfte summiert werden sollen. Daher sind die mitwirkenden Breiten und die Flächen anzugeben.

Angeschlossene Fläche

Die mitwirkenden Breiten der Rippe sind getrennt für die linke und für die rechte Seite zu definieren. Meist kann im Dialog Neue Rippe in der Liste Angeschlossene Fläche die Einstellung Automatisch finden beibehalten werden. Nur wenn an der Linie der Rippe mehr als zwei Flächen zusammentreffen, müssen die angeschlossenen Flächen explizit festgelegt werden.

Mitwirkende Breite

Die mitwirkende Breite b1 bzw. b2 kann im Eingabefeld entweder direkt eingegeben oder mit den Optionen L/6 und L/8 automatisch aus der Stablänge berechnet werden. Beim Bestätigen des Dialogs ermittelt RFEM die mitwirkenden Breiten und trägt die Werte ein.

Achtung: Wenn die Stablänge im Nachhinein geändert wird, erfolgt keine automatische Anpassung der mitwirkenden Breiten!

Nach der Berechnung können die mitwirkenden Anteile der Flächen für die Stab-Ergebnisse im Zeigen-Navigator berücksichtigt werden: Ergebnisse → Rippen - Effektive Mitwirkung auf Fläche/Stab. Die Stab-Ergebnisverläufe ermöglichen ebenfalls die gezielte Auswertung der Rippenschnittgrößen (siehe Kapitel 9.5).

Steifigkeitsreduzierung

Dieser Abschnitt bzw. diese Tabellenspalten werden angezeigt, wenn bei den Basisangaben (siehe Bild 12.23) der Modelltyp 2D - XY eingestellt ist. Hier wird für Plattenbalken ein anderer Berechnungsansatz verwendet als bei räumlich definierten Modellen, in denen die Rippe ohnehin als exzentrisch angeordneter Stab in der FE-Analyse berücksichtigt werden kann.

Ohne Plattenanteil

Für die Berechnung wird ein Ersatzquerschnitt angesetzt, dessen Steifigkeit aus dem Stabquerschnitt und dem mitwirkenden Plattenanteil der Flächen ermittelt wird. Bei exzentrisch angeordneten Rippen wird somit die Steifigkeit der Platte doppelt erfasst, da diese sowohl im Ersatzquerschnitt als auch direkt über die Flächenelemente wirksam ist. Wird das Kontrollfeld Ohne Plattenanteil aktiviert, bleibt der Platten-Steifigkeitsanteil im Ersatzquerschnitt unberücksichtigt.

Wirksame Torsionssteifigkeit

Über dieses Eingabefeld kann die Torsionssteifigkeit der Rippe abgemindert werden.