Wie wird mit RFEM effektiv die Form eines rein druckbeanspruchten gekrümmten Flächentragwerks (Druckschale) ermittelt?

Antwort

Die Effektivität eines druckbeanspruchten Flächentragwerks hängt von dessen Form ab. Hier gibt es für jede Belastungsverteilung eine zugehörige optimale Form, die die Lasten unter Einsatz eines möglichst kleinen Materialeinsatzes zu den Fundamenten abträgt. 

Bild 01 - Formfindung eines druckbelasteten Flächentragwerks

Da die Nutzung eines Tragwerks meist mehrere Belastungszustände vorgibt, sollte man aus rein strategischen Gründen die optimale Form an der Hauptbelastung (ständige Last) des Modells ausrichten. 

Das Programm RFEM hilft in Verbindung mit dem Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG diese Modellformen zu finden. Der dahinterliegende Formfindungsprozess verschiebt auf Basis einer vorgegebenen Belastung die Lage der FE-Netzknoten im Raum so, damit die neue Lage der Elemente die Belastung hauptsächlich über die membrane Tragfähigkeit abträgt. Durch die explizite Nutzung der Normalkrafttragfähigkeit von Stäben und der Membrankrafttragfähigkeit der Flächenelemente ergeben sich konstante Spannungszustände in den Querschnitten. Dieser biegespannungsfreie Zustand nutzt die Querschnitte optimal aus und ermöglicht mit minimalem Materialeinsatz ein sehr effektives Tragwerk.

Dieser Prozess kann sowohl für die üblichen unter Zug stehenden Seil- und Membrantragwerke aus biegeschlaffen Elementen als auch für druckbelastete biegesteife Balken- und Schalentragwerke angewendet werden.

Zur Entwicklung einer optimalen Druckschalenform in RFEM gehen Sie wie folgt vor:


  1. Aktivierung des Moduls RF-FORMFINDUNG in den "Basisangaben" unter dem Register "Optionen"
    Bild 02 - Aktivierung der Formfindungsoptionen

  2. Spezifikation der Formfindungseinstellungen bei den Tragelementen
    Bild 03 - Formfindungseinstellung für Balkenstab
    Bild 04 - Formfindungseinstellung für Flächenelement

  3. Festlegung der Hauptbelastung für die Formgebung
    Bild 05 - Festlegung der äußeren Formfindungsbelastung

  4. Formfindungsanalyse
Die final entwickelte Form kann dann in RFEM für die Strukturanalyse hinsichtlich der weiteren veränderlichen Belastungen verwendet werden.

Schlüsselwörter

FF Eierschale Formfindung Gewölbe Materialeinsatz

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Das FEM-Programm RFEM ermöglicht die schnelle und einfache Modellierung und Berechnung von Tragkonstruktionen mit Stab-, Platten-, Scheiben-, Faltwerk-, Schalen- und Volumen-Elementen aus verschiedenen Materialien.

Erstlizenzpreis
3.540,00 USD
RFEM Membran- und Textilbau
RF-FORMFINDUNG 5.xx

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Formfindung von Membran- und Seilkonstruktionen

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