Ermittlung der Lastverzweigungsfaktoren mit dem Add-on Strukturstabilität in RFEM 6

Fachbeitrag zum Thema Statik und Anwendung von Dlubal Software

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Fachbeitrag

Für Stabilitätsanalysen nach dem Eigenwert- und Inkrementalverfahren ist in RFEM 6 das Add-On Strukturstabilität verfügbar. Mit diesem Add-On können die Stabilität von Tragwerken analysiert und Verzweigungslastfaktoren sowie die entsprechenden Stabilitätsmodi ermittelt werden. In diesem Beitrag wird anhand eines praktischen Beispiels gezeigt, wie das mit Verzweigungslastfaktoren und zugehörigen Eigenformen für eine Stahlhalle (Bild 1) funktioniert. Zudem wird der Stabilitätsnachweis unter Berücksichtigung aller Bauteile durchgeführt; so müssen beispielsweise Federsteifigkeiten für Stäbe wie Verbände usw. nicht berücksichtigt werden, da diese Elemente im 3D-Modell mit der entsprechenden Steifigkeit berücksichtigt werden.

Vorausgesetzt, dass das Add-On Strukturstabilität in den Basisangaben aktiviert ist (Bild 2), können die Stabilitätsanalyse-Einstellungen im Daten-Navigator wie in Bild 3 gezeigt, vorgenommen werden. In diesem Beispiel wird für den Stabilitätsnachweis die Lanczos-Eigenwertmethode gewählt und die Anzahl der kleinsten Eigenwerte auf 4 gesetzt. Wie Bild 3 zeigt, können auch andere Optionen in den Stabilitätsanalyse-Einstellungen berücksichtigt werden.

In RFEM 6 kann der Stabilitätsnachweis im Hinblick auf Lastfälle, Lastkombinationen und Bemessungssituationen berücksichtigt werden. Wichtig zu wissen ist, dass das Programm den Kombinationsassistenten (aktivierbar im Register Basis des Dialogs Lastfälle und Kombinationen) anbietet, der Sie beim Zusammenfassen von Lastfällen zu Lastkombinationen und Bemessungssituationen gemäß der bevorzugten Normvorgabe unterstützt. Somit können mit diesem Assistenten automatisch die in Bild 4 aufgeführten Lastkombinationen erzeugt werden. Bei mehreren Lastkombinationen wie in diesem Beispiel kann diejenige ausgewählt werden, die voraussichtlich maßgebend ist (z. B. LK5) und die Option „Verzweigungslast berechnen | Add-On Strukturstabilität" aktiviert werden. An dieser Stelle können Sie die bereits definierten Stabilitätsanalyse-Einstellungen auswählen, bearbeiten oder neu erstellen.

Für den Stabilitätsnachweis, der in diesem Beitrag vorgestellt wird, ist es sinnvoller, nicht nur eine, sondern alle Lastkombinationen zu betrachten. Dies ist einfach möglich, wenn Sie die Berechnung der Verzweigungslast direkt in der Bemessungssituation aktivieren. Vorausgesetzt, der Kombinationsassistent wurde bereits aktiviert und ist in der betreffenden Bemessungssituation vorhanden (Bild 5), kann wie in Bild 6 gezeigt die Option "Stabilitätsnanalyse" aktiviert werden. Dadurch wird der Stabilitätsnachweis automatisch für alle Lastkombinationen aktiviert, die mit diesem Kombinationsassistenten erstellt wurden.

Nach der Berechnung der relevanten Bemessungssituation stehen die Ergebnisse aller Lastkombinationen sowohl grafisch als auch tabellarisch zur Verfügung. Der kritischste Lastfaktor aller Lastkombinationen wird automatisch für die gewählte Bemessungssituation ermittelt und in der Zusammenfassung der Tabelle Statische Analyse angezeigt (Bild 7). Die maßgebende Lastkombination, der der Verzweigungslastfaktor zugeordnet ist, ist ebenfalls verfügbar, sodass Sie die Stabilitätsanalyseergebnisse für diese Lastkombination öffnen und die zugehörige Eigenform anzeigen können (Bild 8). Auf diese Weise wird deutlich, dass das kritischste Stabilitätsproblem für die in der betreffenden Bemessungssituation vorliegenden Lastkombinationen das Biegeknicken in der Ebene ist.

An dieser Stelle ist zu beachten, dass in der RFEM/RSTAB-Standardberechnung der Solver mit 6 Freiheitsgraden implementiert ist und die Ergebnisse die oben diskutierten sind (d. h. Biegeknicken in der Ebene ist das kritischste Stabilitätsproblem für die vorliegende Bemessungssituation). Die Ergebnisse der statischen Analyse in Bild 9 zeigen jedoch, dass die aufgebrachten Lasten zu Biegemomenten My führen, sodass auch ein Biegedrillknicken des Hauptträgers zu erwarten ist. Dieses Problem kann mit dem Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) behoben werden, das es ermöglicht, die Querschnittswölbung als zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Berechnung von Stäben in RFEM und RSTAB zu berücksichtigen. Wie das geht, wird in einem der nächsten Beiträge in der Knowledge Base erläutert.

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

Strukturstabilität Verzweigungslastfaktor Stahlhalle

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  • Aktualisiert 27. Juli 2022

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Mit dem Add-On Strukturstabilität werden Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt.
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RFEM 6
Halle mit Bogendach

Basisprogramm

Die Statiksoftware RFEM 6 ist die Basis einer modularen Software.
Das Hauptprogramm RFEM 5 dient zur Definition der Struktur, Materialien und Einwirkungen ebener und räumlicher Platten-, Scheiben-, Schalen- und Stabtragwerke.
Das Programm kann auch Mischstrukturen sowie Volumen- und Kontaktelemente bemessen.

Erstlizenzpreis
3.990,00 USD
RSTAB 9
Stabwerk-Software

Basisprogramm

Das Stabwerksprogramm RSTAB 9 enthält einen ähnlichen Funktionsumfang wie die FEM-Software RFEM, wobei den Rahmenbereichen besondere Beachtung geschenkt wird.
Dadurch lässt es sich sehr leicht bedienen und ist seit Jahren die erste Wahl für die statische Berechnung von Stabtragwerken aus Stahl, Beton, Holz, Aluminium usw.

Erstlizenzpreis
2.550,00 USD