Berücksichtigung von Bauzuständen in RFEM 6

Fachbeitrag zum Thema Statik und Anwendung von Dlubal Software

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Fachbeitrag

Die Berechnung komplexer Strukturen mittels Finite-Elemente-Software erfolgt in der Regel am Gesamtmodell. Der Bau solcher Bauwerke ist jedoch ein mehrstufiger Prozess, bei dem der Endzustand des Gebäudes durch die Kombination der einzelnen Bauteile erreicht wird. Um Fehler bei der Berechnung von Gesamtmodellen zu vermeiden, muss der Einfluss des Bauablaufs berücksichtigt werden. In RFEM 6 ist dies mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) möglich.

Der Bauablauf

Der Endzustand der Konstruktion wird durch das Hinzufügen von Strukturelementen in nachfolgenden Bauabschnitten erreicht. Dieser sogenannte Bauablauf ermittelt, welche Bauteile in welchem Bauzustand aktiv sind.

Neben dem im jeweiligen Bauzustand wirksamen Eigengewicht einzelner Bauteile können auch die Struktur oder einzelne Teile eine Belastung aufgrund von Umweltbedingungen und der Bauweise an sich erfahren. Somit sollten sowohl das Eigengewicht als auch zeitlich begrenzte Lasten berücksichtigt und in den Baugrund implementiert werden. Darüber hinaus ergeben sich durch die mit dem Bauablauf verbundenen Beanspruchungen des Tragwerks beziehungsweise seiner einzelnen Bauteile Verformungen, die ebenfalls berücksichtigt werden sollten. Durch die Vernachlässigung des Einflusses des Bauablaufs können Fehler in der Berechnung von Gesamtmodellen entstehen.

Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) in RFEM 6

Zur Berücksichtigung des Bauablaufs von Tragwerken (Stab-, Flächen- und Volumentragwerke) steht in RFEM 6 das Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) zur Verfügung. Es eignet sich hervorragend, um einzelne Bauzustände abzubilden und die Struktur bis zur statischen Bemessung zu analysieren (Bild 1).

Die Definition der Bauzustände erfolgt komfortabel über die Zuordnung der einzelnen Bauteile und Lastfälle zu den entsprechenden Bauzuständen (Bild 2). Stab-, Flächen- und Volumenelemente sowie deren Eigenschaften (z. B. Stab- und Liniengelenke, Freiheitsgrade für Lager etc.) können hinzugefügt, entfernt, modifiziert und wieder aktiviert werden. Somit können statische Veränderungen, wie sie beim sukzessiven Verpressen von Brückenträgern oder bei Stützensenkungen auftreten, mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) einfach in RFEM 6 modelliert werden. Mit diesem Add-On lassen sich auch nichtlineare Effekte wie Zugstabausfall und nichtlineare Lager berücksichtigen.

Das Add-On Analyse von Bauzuständen ermöglicht dem Benutzer, spezifische Analyseoptionen einzustellen, wie in Bild 3 dargestellt. Mittels der Kombinatorik können ständige und nicht-ständige Lasten in Lastkombinationen überlagert werden. So ist es z. B. möglich, die maximalen Schnittgrößen aus verschiedenen Kranstellungen zu ermitteln oder nur in einem Bauzustand vorhandene Montagelasten zu berücksichtigen.

Die Berechnung basiert auf dem Vergleich zwischen entstehenden Geometriedifferenzen des idealen Systems und dem aufgrund des vorhergehenden Bauzustandes verformten Systems. Damit baut der nachfolgende Bauzustand auf dem statischen System des vorhergehenden Bauzustandes auf.

Ergebnisse

Abschließend stehen Ergebnisse in Form der einzelnen Bauzustände numerisch und grafisch zur Verfügung (Bild 4). Die Bauzustände können in der Kombinatorik berücksichtigt und auch in die Bemessung einbezogen werden. Zudem lassen sich sämtliche Struktur- und Belastungsdaten für jeden Bauzustand dokumentieren und in das Ausdruckprotokoll exportieren.

Schlussbemerkungen

Für die Erfassung der einzelnen Bauzustände und die Analyse bis hin zur Tragwerksplanung beinhaltet RFEM 6 das Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA). Bauteile, aber auch Lastfälle lassen sich einfach dem entsprechenden Zustand zuordnen. Tatsächlich können Strukturänderungen modelliert werden, indem Elemente und deren Eigenschaften hinzugefügt, entfernt, modifiziert und wieder aktiviert werden.

Die automatische und manuelle Kombinatorik mit Lastkombinationen in den einzelnen Bauzuständen erlaubt die Berücksichtigung von Montagelasten, Montage von Kranen etc.). Das Add-On ermöglicht auch die Berücksichtigung von nichtlinearen Effekten (z.B. nichtlineare Lager, Zugstabausfall etc.) sowie die Interaktion mit anderen Add-Ons.

Die Ergebnisse der einzelnen Bauzustände lassen sich sowohl grafisch als auch tabellarisch darstellen und in das Ausdruckprotokoll exportieren. Die Bauzustände können in der Kombinatorik berücksichtigt und darüber auch bei der Bemessung mit einbezogen werden.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing & Customer Support

Frau Kirova ist bei Dlubal zuständig für die Erstellung von technischen Fachbeiträgen und unterstützt unsere Anwender im Kundensupport.

Schlüsselwörter

Bauzustand Construction Stage Analysis

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  • Aktualisiert 14. Dezember 2021

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Die Statiksoftware RFEM 6 ist die Basis einer modular aufgebauten Programmfamilie.
Das Hauptprogramm RFEM 6 dient zur Definition der Struktur, Materialien und Einwirkungen ebener und räumlicher Platten-, Scheiben-, Schalen- und Stabtragwerke.
Mischsysteme sind ebenso möglich wie das Einsetzen von Volumen- und Kontakt-Elementen.

Erstlizenzpreis
3.990,00 USD