Das Statikprogramm RFEM bietet die Möglichkeit, Membranen gemeinsam mit der tragenden Struktur (z. B. Seile) zu rechnen.
Die Membranen können dabei als allgemeine Flächen sowie als Quadrangel-Flächen modelliert werden. Quadrangelflächen sind allgemeine vierseitige Flächen, deren Begrenzungslinien nicht in einer Ebene liegen müssen. Hiermit lassen sich, für den Membranbau bedeutende, Flächen mit antiklastischer und synklastischer Krümmung modellieren.
Für die Bemessung stehen die Flächentypen Membran und Membran-Orthotrop zur Verfügung. Beim Typ Membran-Orthotrop lassen sich richtungsabhängig (in Kett- und Schussrichtung) unterschiedliche Steifigkeitseigenschaften definieren.
RFEM bietet außerdem die Möglichkeit, Anschlussbleche, Fittinge usw. zu modellieren und zu bemessen.
Mit dem Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG lässt sich die Form von Membran- und Seilkonstruktionen suchen. Die Form wird dabei über das Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung (Vorspannung) und den natürlichen bzw. geometrischen Randreaktionen ermittelt. Das vorverformte Modell dient dann als Grundlage für alle weiteren Berechnungen.
Das Modul RF-ZUSCHNITT errechnet und organisiert Schnittmuster für Membrankonstruktionen. Die Randbedingungen der Zuschnittmuster auf der gekrümmten Geometrie werden über die Randlinien und unabhängige ebene oder geodätische Schnittlinien erfasst. Der Ebnungsprozess erfolgt über die Theorie der minimalen Energie.
Im Stabwerksprogramm RSTAB lässt sich die Primärkonstruktion von Membran- bzw. Seiltragwerken bemessen. Die Formfindung und der Tragwerksentwurf erfolgt hier beispielsweise in Easy von Technet. Das modulare Programmsystem Easy ist speziell auf die geometrisch nichtlineare Berechnung von Membranen und pneumatischen Kissen zugeschnitten. Zu diesem Design-Programm für leichte Tragwerke besitzt RSTAB eine spezielle Anbindung.
In Easy von Technet werden die Schnittgrößen ermittelt sowie die Membran dimensioniert. Nach der Übergabe an die Dlubal Statik-Software RSTAB wird hier die Bemessung und ggf. die Stabilitätsanalyse durchgeführt.
Da die Steifigkeiten einen erheblichen Einfluss auf die Kräfte in der Membran haben können, werden in einem iterativen Vorgang die in RSTAB optimierten Querschnitte an Easy zur erneuten Berechnung übergeben. Das Stabwerksprogramm RSTAB dient nach erfolgreicher Bemessung auch als Werkzeug zur grafischen und tabellarischen Dokumentation der Statik.
Für die Berechnung von Seil- und Membrankonstruktionen sind neben den RFEM-Modulen RF-FORMFINDUNG und RF-ZUSCHNITT die Zusatzmodule der Branche Stahlbau zu empfehlen.
Eine einzigartige Bushofüberdachung steht seit Ende 2013 im Schweizer Aarau.
Die Konstruktion in Form einer Wolke beinhaltet das weltgrößte Einkammer-Folienkissen. Es hat ein Volumen von 1810 m³ und überdacht eine Fläche von 1070 m².
Die Allianz-Arena im Münchner Norden ist Schauplatz des Eröffnungsspiels der Fußballweltmeisterschaft 2006.
Die transluzente Außenfassade verleiht der Arena durch unterschiedliche Einfärbungen eine ganz besondere Ausstrahlung.
Das Eden Project in Cornwall ist eine Anlage mit botanischen Gärten und zwei Gewächshäusern, die aus mehreren miteinander verschnittenen geodätischen Kuppeln bestehen.
Es geht um eine Stahlkonstruktion mit der Eindeckung von ETFE‑Luftkissen.
![Bild 01 - Grundformen von Membrankonstruktionen [1]](/-/media/Images/website/pages/support-and-learning/support/knowledge-base/001437/01-de-png.png)
Für den Entwurf der Membrankonstruktionen ist ein spezifisches Verfahren notwendig, welches im Unterschied zu den meisten konventionellen Tragwerken beachtet werden muss. Die Suche nach geeigneten vorgespannten Formen und die Erstellung von Schnittmustern sind zu einem unerläßlichen Teil der Planung von Membrantragwerken geworden. Der Beitrag wird nun im Folgenden die zwei Hauptprozesse der Planung von Membrankonstruktionen kurz behandeln. Er hat zum Ziel, die physikalischen Eigenschaften der Membrantragwerke näher zu erläutern und die einzelnen Thesen an Beispielen zu verdeutlichen.
Das Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG ermittelt in RFEM Gleichgewichtsformen von Membran- und Seilelementen. In diesem Berechnungsprozess sucht das Programm für die Membran- und Seilelemente eine geometrische Lage, in der die Oberflächenspannung/Vorspannung der Membranen und Seile im Gleichgewicht mit den natürlichen und geometrischen Randreaktionen steht. Dieser Prozess heißt Formfindung (nachfolgend FF genannt). Die FF-Berechnung wird in RFEM global in den "Basisangaben" eines Modells im Register "Optionen" aktiviert. Nach Aktivierung werden in RFEM ein Lastfall beziehungsweise ein Berechnungsprozess mit dem Namen RF-FORMFINDUNG angelegt und für die Seil- und Membraneingabe zusätzlich FF-Parameter zur Definition der Oberflächenspannung und Vorspannung freigeschaltet. Die Aktivierung der FF-Option bedeutet für das Programm, dass vor der reinen strukturellen Berechnung der Schnittgrößen, Verformung, Eigenwerte etc. immer zuerst der Formfindungsprozess gestartet und für die Folgeberechnung ein entsprechend vorgespanntes Modell vorgegeben wird.
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Video: Zusatzmodule RF-FORMFINDUNG & RF-ZUSCHNITT
Dlubal-Webinar: Formfindung und Zuschnitt von Membrankonstruktionen in RFEM
„RFEM ist das Beste, das ich verwendet habe. Ich habe Erfahrung unter anderem mit RISA, STAAD, ETABS, Visual Analysis. Im Bereich der Seilnetz-/Gewebekonstruktion habe ich NDN, Forten etc. getestet. Wenn man einmal mit der Oberfläche von RFEM vertraut ist, möchte man mit keinem anderen Programm mehr arbeiten. Sogar mit gewöhnlichen Strukturen ist es viel leichter.“
Fernando Peña, P.E.
20. Oktober 2016
Dlubal Software ist Mitglied der TensiNet Association.
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