Modellierung von BSH-Gebäuden

In diesem Beitrag wird der Nachweis mit dem Ersatzstabverfahren nach [1] Kapitel 6.3.2 am Beispiel der in Teil 1 vorgestellten knickgefährdeten Brettsperrholzwand durchgeführt. Dabei wird der Knicknachweis als Druckspannungsnachweis mit einer abgeminderten Druckfestigkeit geführt. Dazu wird ein Knickbeiwert k_c ermittelt, welcher vor allem von der Schlankheit des Bauteils und der Lagerungsart abhängig ist.

Alternativ zum Ersatzstabverfahren wird in diesem Beitrag die Möglichkeit erläutert, die Schnittgrößen der knickgefährdeten Wand nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung von Imperfektionen zu ermitteln und anschließend eine Bemessung des Querschnitts für Biegung und Druck durchzuführen.

Neben der Bestimmung der Lasten gibt es für die Bemessung im Holzbau hinsichtlich der Lastkombinatorik ein paar Besonderheiten, die berücksichtigt werden müssen. Anders als zum Beispiel im Stahlbau, bei dem die größte Beanspruchung aus allen ungünstigen Einwirkungen resultiert, sind im Holzbau die Festigkeitswerte abhängig von der Lasteinwirkungsdauer und der Holzfeuchte. Auch für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit gilt es, besondere Merkmale zu berücksichtigen. Welche Auswirkungen dies auf die Bemessung der Holzbauteile hat und wie dies in RSTAB und RFEM umgesetzt werden kann, wird nachfolgend erläutert.

Lastfälle, Last- und Ergebniskombinationen lassen sich zum Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit auswählen. Sind die zu bemessenden Flächen über die Pick-Funktion ausgewählt, ist das geeignete Materialmodell festzulegen.

Der Schichtenaufbau, aus dem die Steifigkeit der Fläche berechnet wird, kann beliebig variiert werden. Die durch die Wahl des Materialmodells festgelegten Parameter können beliebig angepasst werden. Die 3*3 Matrix der Schichten kann ebenfalls beliebig verändert werden. Somit besteht eine vollkommen freie Wahl bei der Generierung der Steifigkeiten. 

Die Grenzspannungen jeder Schicht werden durch das gewählte Material festgelegt. Auch diese Werte lassen sich benutzerdefiniert anpassen.

Nach der Bemessung werden die maximalen Spannungen, Ausnutzungen und Verschiebungen nach Lastfällen, Flächen oder Rasterpunkten geordnet ausgegeben. Der Ausnutzungsgrad kann auf jede beliebige Spannungsart bezogen werden. Die aktuelle Stelle wird im RFEM-Strukturmodell farblich hervorgehoben.

Neben der tabellarischen Auswertung im Modul können die Spannungen und Ausnutzungen grafisch im RFEM-Arbeitsfenster dargestellt werden. Dabei lassen sich die Farb- und Wertezuweisungen des Panels anpassen.

• Allgemeine Spannungsnachweise
• Vollständig in RFEM integrierte grafische und numerische Ausgabe der Spannungen und Ausnutzungen
• Flexible Bemessung mit unterschiedlichen Schichtenanordnungen
• Hohe Effektivität wegen des sehr geringen Umfangs an notwendigen Eingabedaten
• Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
• Auf Basis des gewählten Materialmodells und der beinhaltenden Schichten wird eine lokale Gesamtsteifigkeitsmatrix der Fläche in RFEM generiert. Folgende Materialmodelle stehen hierbei zur Verfügung:
  • Orthotrop
  • Isotrop
  • Benutzerdefiniert
  • Hybrid (hierbei sind auch Kombinationen der Materialmodelle möglich)
• Speichermöglichkeit für häufig verwendete Schichtenaufbauten in einer Datenbank
• Ermittlung von Grundspannungen, Schubspannungen und Vergleichsspannungen
• Zusätzlich zu den Grundspannungen stehen auch die nach DIN EN 1995-1-1 geforderten Spannungen sowie die Interaktion dieser Spannungen als Ausgabe zur Verfügung.
• Spannungsnachweis für nahezu beliebig geformte Strukturteile
• Vergleichsspannungen nach verschiedenen Hypothesen:
  • Gestaltänderungsenergiehypothese (von Mises)
  • Schubspannungshypothese (Tresca)
  • Normalspannungshypothese (Rankine)
  • Hauptdehnungshypothese (Bach)
• Berechnung der Querschubspannungen nach Mindlin, Kirchhoff oder mit freier Eingabe
• Gebrauchstauglichkeitsnachweis durch Überprüfung der Flächenverschiebungen
• Benutzerdefinierte Einstellung der Grenzdurchbiegungen
• Optionale Berücksichtigung des Schichtenverbunds
• Differenzierte Ausgabe der einzelnen Spannungskomponenten und -ausnutzungen in Tabellen und Grafik
• Ausgabe der Spannungen für jede Schicht des Modells
• Stückliste der bemessenen Flächen
• Komplett schubweicher Verbund möglich