RFEM-/RSTAB-Zusatzmodul RF-/FE-BGDK

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Biegedrillknicknachweise für Stäbe nach Theorie II. Ordnung (FEM)

Mit dem Zusatzmodul RF-/FE-BGDK können ebene Teilsysteme aus räumlichen RFEM/RSTAB-Systemen herausgelöst und nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung mit Berücksichtigung der Verwölbung berechnet werden. Dabei werden Geometrie-, Lager- und Belastungsdaten automatisch in das RF-/FE-BGDK Modell übernommen. Nach der Berechnung werden die Verformungen, Schnittgrößen, Auflagerkräfte und Spannungen ausgegeben. Da mit Wölbkrafttorsion gerechnet wird, erhält man auch den Bimoment-Verlauf sowie die Verläufe von primärer und sekundärer Torsion. 

Sie brauchen keine zusätzliche Literatur aufschlagen, denn die benötigten Tabellen, Knickspannungslinien oder Trapezblechprofilkennwerte sind im Programm enthalten.
So ist beispielsweise die gesamte Methodik der Ermittlung von Drehbettungen nach DIN 18800 in RF-/FE-BGDK aufbereitet.

  1. Leistungsmerkmale

    • Volle Integration in RFEM/RSTAB mit Übernahme aller relevanten Belastungen
    • Allgemeiner Spannungsnachweis mit Wölbkrafttorsion nach Verfahren elastisch/elastisch
    • Stabilitätsnachweise für Knicken und Biegedrillknicken von ebenen Stabzügen
    • Ermittlung des kritischen Lastfaktors und somit von MKi oder NKi (dieser kann in RF-/BGDK für den el/pl-Nachweis verwendet werden)
    • Biegedrillknicknachweis für beliebige Profile (auch DUENQ-Profile)
    • Nachweis von Stäben und Stabsätzen mit planmäßiger Torsion (z. B. Kranbahnträger)
    • Optionale Ermittlung des Traglastfaktors (Verzweigungslastfaktor)
    • Darstellung von Eigenformen und Drillfiguren am gerenderten Profil
    • Umfangreiche Hilfsmittel zur Ermittlung von Schubfeldern und Drehbettungen (z. B. aus Trapezblechen, Pfetten, Verbänden)
    • Komfortable Ermittlung von diskreten Federn wie z. B. Wölbfedern aus Stirnplatten oder Drehfedern aus Stützen
    • Grafische Auswahl des Lastangriffspunkts am Querschnitt (Obergurt, Schwerpunkt, Untergurt oder beliebig)
    • Freie Anordnung von exzentrischen Punkt- und Linienlagern am Profil
    • Ermittlung der Größe einer Vorverdrehung oder Vorkrümmung mittels Eigenwertanalyse
    • Spezielle Wölbgelenke zur Definition der Wölbbedingungen an Übergängen
  2. Querschnittsbibliothek

    Eingabe

    Nach Eingabe des Modells in RFEM/RSTAB wird das Zusatzmodul RF-/FE-BGDK aufgerufen. Dort sind in einem Bemessungsfall die zu untersuchenden Stabzüge und Lastfälle oder Lastkombinationen festzulegen. 

    Die Stabzüge lassen sich auch grafisch auswählen. Die in RFEM/RSTAB verwendeten Materialien und Querschnitte sind voreingestellt, können jedoch bei Bedarf angepasst werden. Hierzu stehen umfangreiche Bibliotheken zur Verfügung.

  3. Ermittlung der Weg- und Drehfederung aus Schubfeld

    Eingabeoptionen

    Umfangreiche und komfortable Optionen in den Eingabemasken erleichtern die Abbildung des statischen Systems:

    Knotenlager
    • Die Lagerungsart jedes Knotens kann explizit bearbeitet werden.
    • Eine Wölbversteifung lässt sich an jedem Knoten definieren. Die resultierende Wölbfeder wird automatisch über die Eingabeparameter ermittelt.
    Elastische Stabbettung
    • Liegt eine elastische Stabbettung vor, können die Federkonstanten manuell eingegeben werden.
    • Alternativ werden die vielfältigen Möglichkeiten zur Definition der Dreh- und Wegfeder aus einem Schubfeld genutzt.
    Stabendfedern
    • RF-/FE-BGDK berechnet die Federkonstanten automatisch. Über Dialoge mit Detailbildern lassen die Kennwerte einer Wegfeder durch ein anschließendes Bauteil, einer Drehfeder durch eine anschließende Stütze oder einer Wölbversteifung (Typauswahl zwischen Stirnplatte, U-Profil, Winkel, angeschlossene Stütze, Trägerüberstend) vom Programm ermitteln.
    Stabendgelenke
    • Wurden in RFEM/RSTAB noch keine Stabendgelenke für den Stabsatz definiert, kann man diese explizit für RF-/FE-BGDK festlegen.
    Lastangaben
    • Die Knoten- und Stablasten für die ausgewählten Lastfälle und Lastkombinationen werden in separaten Masken verwaltet. Dort können sie einzeln bearbeitet, gelöscht oder ergänzt werden.
    Imperfektionen
    • Die Imperfektionen werden automatisch von RF-/FE-BGDK durch eine Skalierung der niedrigsten Eigenform angesetzt.
  4. Detaileinstellungen

    Bemessung

    Nach DIN 18800 Teil 2 werden vereinfachend die Nachweise für Biegeknicken und Biegedrillknicken getrennt geführt. In der Regel wird der Nachweis des Biegeknickens in der Tragwerksebene durch eine Berechnung des ebenen Tragwerks nach Theorie II. Ordnung als Spannungsnachweis unter den Bemessungslasten und unter Ansatz von Vorverformungen geführt.

    Der Biegedrillknicknachweis wird an einem aus dem Gesamtsystem herausgelösten Einzelstab mit definierten Randbedingungen und Lasten nach dem Verfahren elastisch-elastisch geführt. 

    In RF-/FE-BGDK wird der maßgebende Versagensmechanismus über den kritischen Lastfaktor gesucht, der je nach Modell und Belastung Biegeknicken, Drillknicken, Biegedrillknicken oder eine Kombination aus allen Versagensarten beschreibt. Anschließend erfolgt eine Rückrechnung auf die erforderlichen Rechengrößen. 

    In den Detaileinstellungen kann definiert werden, ob der kritische Lastfaktor nur infolge Stabilitätsverlust berechnet (mit der Annahme, dass das Material unendlich elastisch ist) oder ob die Grenzspannung berücksichtigt werden soll. 

    Bei Bedarf lässt sich die Größe der finiten Elemente anpassen. Auch der Teilsicherheitsbeiwert γM kann geändert werden. In RF-/FE-BGDK sind die Iterationsangaben zur Berechnung der gängigsten Systeme sinnvoll voreingestellt, können jedoch individuell angepasst werden.

  5. Grafische Darstellung der Ergebnisse

    Ergebnisse

    Nach der Berechnung werden die Verformungen, Schnittgrößen, Lagerkräfte und Spannungen ausgegeben. Da die Wölbkrafttorsion berücksichtigt wird, sind auch die Verläufe des Wölbbimoments sowie des primären und sekundären Torsionsmoments verfügbar. Für Stabilitätsnachweise wird mit Imperfektionen gerechnet und der kritische Lastfaktor bestimmt, der zur Ermittlung von Mki und Nki benutzt werden kann.

    Neben den tabellarischen Ergebniswerten wird die zugehörige Querschnittsgrafik angezeigt. In RFEM/RSTAB sind die diversen Ergebnisse im Stabmodell durch verschiedene Farben gekennzeichnet. Die Farb- und Wertezuweisungen sind modifizierbar. 

    Über die Darstellung der Ergebnisverläufe im Stabsatz ist eine gezielte Auswertung gewährleistet. Jeder Zwischenwert kann abgegriffen werden. Alle Tabellen können nach MS Excel, OpenOffice.org Calc oder in eine CSV-Datei exportiert werden. Ein Dialog regelt die notwendigen Exportangaben.

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