Soll diese zusätzliche Auslenkung der Membranlagerungen nicht auftreten, kann auf die betroffenen Ränder ein Lager mit der Nichtlinearität "Nur Formfindung-Bauzustand" definiert werden. Diese Lager haben dann nur eine Auswirkung für den Formfindungsprozess. In diesem Schritt werden alle betroffenen Punkte und Linien in die ausgewählte Richtung gestützt. Für alle weiteren Berechnungen mit der neuen Membranform haben diese Festhaltungen keine Wirkung mehr.
Bauzustände bei der Formfindung
Die Formfindung berücksichtigt bei der Suche eines Gleichgewichtszustandes auch die Nachgiebigkeit der Unterkonstruktion. Große Durchbiegungen von stützenden Fachwerkträgern oder die reine Biegeverformung von Randträgern können bei der Ermittlung der Membranform berücksichtig werden.
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Herr Niemeier ist für die Entwicklung von RSTAB, RFEM, RWIND Simulation und den Bereich Membranbau zuständig. Zudem beschäftigt er sich mit Qualitätssicherung und Kundensupport.
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Windschutzkonstruktionen sind spezielle textile Konstruktionen, die die Umwelt vor schädlichen chemischen Partikeln schützen sowie Winderosion eindämmen sollen, und dabei helfen wertvolle Ressourcen zu erhalten. RFEM und RWIND werden für die Wind-Tragwerk-Analyse zur einseitigen Fluid-Struktur-Kopplung (fluid-structure interaction (FSI)) eingesetzt.
In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Windschutzkonstruktionen mit RFEM und RWIND statisch bemessen werden können.
In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Windschutzkonstruktionen mit RFEM und RWIND statisch bemessen werden können.
RFEM und RSTAB können als Vertreter der allgemeinen Stab- beziehungsweise FEM-Programme eine Vielzahl von Teilgebieten des Bauwesens abdecken. So ist auch die Bemessung von Seiltragwerken in beiden Software-Lösungen möglich. Im Folgenden sollen einige Modellierungs- und Bemessungshilfen vorgestellt werden.
Seil- und Membrankonstruktionen gelten als sehr schlanke und ästhetische Baukonstruktionen. Die teils sehr komplexen doppelt gekrümmten Formen können über geeignete Formfindungsalgorithmen gefunden werden. Ein möglicher Lösungsansatz ist hier zum Beispiel die Formensuche über das Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung (vorgegebene Vorspannung und zusätzliche Last wie Eigengewicht, Druck etc.) und den gegebenen Randbedingungen.
![Grundformen von Membrankonstruktionen [1]](/de/webimage/009595/2267898/01.png?mw=512&hash=cf6341ab051e7b5d63b2a035f430245c5cc92b11)
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Durch die aktivierte Option 'Topologie auf der Formfindungsform' im Projekt-Navigator - Zeigen erfolgt eine optimierte Modelldarstellung auf Basis der Formfindungsgeometrie. Dabei werden bspw. die Lasten auf das verformte System bezogen angezeigt.
In RFEM besteht die Option zur Kopplung von Flächen mit dem Steifigkeitstypen „Membran“ und „Membran-Orthotrop“ mit den Materialmodellen „Isotrop nichtlinear elastisch 2D/3D“ und „Isotrop plastisch 2D/3D“ (Zusatzmodul RF-MAT NL erforderlich).
Diese Funktionalität erlaubt die Simulation des nichtlinearen Dehnungsverhaltens von z. B. ETFE-Folien.
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- Formfindung von:
- zugbelasteten Membran- und Seilkonstruktionen
- druckbelasteten Schalen und Stabtragwerken
- druck- und zugbelasteten Konstruktionen
- Berücksichtigung von Gasvolumen zwischen Flächen
- Interaktion mit der Tragkonstruktion (Bemessung der Unterkonstruktion nach zahlreichen Normen)
- Flächen als 2D- und Stäbe als 1D-Element
- Definition von verschiedenen Vorspannungsbedingungen für Flächen (Membranen und Schalen)
- Definition von Kräften oder geometrischen Anforderungen für Stäbe (Seile und Balkenstäbe)
- Berücksichtigung sämtlicher Lasten (Eigengewicht, Innendruck, etc.) bei der Formfindung
- Temporäre Lagerdefinitionen für den Formfindungsprozess
- Automatische vorläufige Formfindung von Membranflächen (weitere Informationen...)
- Definition von isotropem oder orthotropem Material für die statische Berechnung
- Optionale Definition von freien Polygonlasten
- Transformation der gefundenen Form in NURBS-Flächenelemente
- Möglichkeit der kombinierten Formfindung über die Integration der vorläufigen Formfindung
- Grafische Auswertung der neuen Form über farbige Koordinaten- und Neigungsplots
- Volle Dokumentation der Berechnung mit benutzerdefinierten adaptiven Auswertungsbildern
- Exportmöglichkeit des FE-Netzes als dxf- oder Excel-Datei
Die Ergebnisse des Formfindungsprozesses sind eine neue Form und dazugehörige innere Kräfte. Übliche Ergebnisse wie Verformungen, Kräfte, Spannungen etc. können im RF‑FORMFINDUNGS-Fall angezeigt werden.
Diese vorgespannte Form ist als Anfangszustand für alle anderen Lastfälle und Lastkombinationen bei der statischen Berechnung verfügbar.
Zur Erleichterung der Definition von Lastfällen kann die NURBS-Transformation verwendet werden (Berechnungsparameter/Formfindung). Dieses Leistungsmerkmal verschiebt die ursprünglichen Flächen und Seile in die Position nach der Formfindung.
Wenn die Rasterpunkte der Flächen oder die Definitionsknoten der NURBS-Flächen verwendet werden, können freie Lasten an ausgewählten Teilen der Struktur liegen.
Obwohl ich zwei identische Systeme modelliert habe, bekomme ich eine unterschiedliche Form. Woran liegt das?
Es scheint, dass die Stäbe nach meiner Berechnung mit RF-FORMFINDUNG unverformt bleiben. Was habe ich falsch gemacht?
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