Stab- und Flächenkonfigurationen für Spannungs-Dehnungs-Berechnungen

Fachbeitrag zum Thema Statik und Anwendung von Dlubal Software

  • Knowledge Base

Fachbeitrag

Mit dem Add-On Spannungs-Dehnungs-Berechnung in RFEM 6 und RSTAB 9 kann ein allgemeiner Spannungsnachweis geführt werden, bei dem die vorhandenen Spannungen berechnet und mit den Grenzspannungen verglichen werden. Das Add-On ermöglicht auch die Ermittlung von Dehnungen für Flächen und Volumen sowie eine automatische Querschnitts- oder Dickenoptimierung inklusive Aktualisierung der geänderten Querschnitte oder Flächendicken.

Das Add-On Spannungs-Dehnungs-Berechnung kann in den Basisangaben des Modells aktiviert werden (Bild 1). Sobald das Add-On aktiviert ist, werden der Navigator, die Tabellen und die Dialoge um neue Einträge erweitert, die vollständig in die Benutzeroberfläche von RFEM/RSTAB integriert sind.

In diesem Beitrag wird anhand eines praktischen Beispiels gezeigt, wie die Eingabedaten für Stab- und Flächenkonfigurationen verwaltet und die Spannungs-Dehnungs-Berechnung in RFEM 6 durchgeführt werden. Die Spannungs-Dehnungs-Berechnung wird für einen Ausschnitt eines Stadions mit Membrandach geführt, wie in Bild 2 gezeigt. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob die Elemente (die zuvor im Programm modelliert wurden) den Bemessungsanforderungen entsprechen oder ob die Eigenschaften überarbeitet werden müssen (z. B. in Bezug auf Querschnitt, Material, Dicke usw.).

Wie bereits erwähnt, stehen sowohl im Navigator als auch in der Tabelle die Objekte der Kategorie Spannungs-Dehnungs-Berechnung zur Verfügung, um die Eingabedaten für den Nachweis zu definieren. Somit können die zu bemessenden Objekte sowie deren Materialien und Querschnitte kontrolliert werden. Abhängig vom selektierten Objekt können auch spezifische Konfigurationen definiert werden, in denen Grenzwerte und andere Bemessungsoptionen festgelegt werden können.

Da dieses Modell aus Stäben und Flächen besteht, stehen in den Einstellungen für die Spannungs-Dehnungs-Berechnung für jeden dieser Objekttypen eigene Tabellen zur Verfügung. Die Konfigurationseinstellungen sind über das Symbol 'Bearbeitungsdialog öffnen' (Bild 3) zugänglich, wo für jede Bemessungskonfiguration unterschiedliche Typen angelegt und jedem Objekt die passende Konfiguration zugewiesen werden kann.

Zunächst kann eine neue Stabkonfiguration basierend auf den Vorgabewerten der gewählten Bemessungsnorm erzeugt werden. Dazu kann die Schaltfläche 'Neu' unterhalb der Liste verwendet werden, die alle im Modell vorhandenen Konfigurationen dieses Grenzzustandes anzeigt. Da noch keine Konfiguration definiert wurde, ist diese Liste leer (Bild 4). Die Definition der Bemessungskonfiguration kann im Register 'Basis' gestartet werden, indem die zu berechnenden Spannungen selektiert und die Grenzspannungen zum Vergleich festgelegt werden. Beispielsweise kann zwischen Grenznormal-, Grenzschub- oder Grenzvergleichsspannung gewählt sowie eine benutzerdefinierte Grenzspannung vorgegeben werden. In diesem Beispiel soll die Vergleichsspannung von Mises zur Berechnung ausgewählt werden und die zugehörige Formel wird im rechten Teil des Dialogs angezeigt.

Weitere bemessungsrelevante Optionen sind im Register 'Spezielle Optionen' (Bild 5) zu finden. Somit kann die Gewichtung der Normal- und Schubspannungen in der Mises-Vergleichsspannung über die Vorgabe der Faktoren kσx bzw. kτ modifiziert werden. Werden Querlasten auf den Obergurt angesetzt, können die exzentrisch wirkenden Querlasten auch für I-Profile mit einer vereinfachten Methode berücksichtigt werden, bei denen das Biegemoment Mz vollständig auf den Obergurt für jeden gewalzten oder parametrisch symmetrischen I-Querschnitt des Bemessungsfalls angesetzt wird.

Ist die Konfiguration definiert, kann diese über die Schaltfläche 'Individuell auswählen' im Dialog rechts oben oder direkt in der Eingabetabelle der Spannungs-Dehnungs-Berechnung für die entsprechende Konfiguration den jeweiligen Objekten zugewiesen werden (Bild 6). Des Weiteren können Sie mehrere Konfigurationen anlegen und diese verschiedenen Objekten zuweisen. Die Angaben innerhalb einer Konfiguration gelten für alle Objekte, denen diese Konfiguration zugeordnet ist. Wenn einem zu bemessenden Objekt keine Konfiguration zugewiesen ist, werden für dieses Objekt keine Nachweise durchgeführt.

Die Bemessungskonfigurationen gehen auch in den Bearbeitungsdialog der einzelnen Stäbe ein, wie in Bild 7 dargestellt. Die Zuweisung kann im Dialog Bemessungskonfiguration vorgenommen werden. Dort können Sie eine vorhandene Konfiguration aus der Liste auswählen, über die Schaltfläche 'Neu' eine neue Konfiguration erstellen oder über die Schaltfläche 'Mehrfachauswahl' kann grafisch ein anderes Objekt ausgewählt werden, aus dem die jeweilige Konfiguration importiert wird. Über die Schaltfläche 'Bearbeiten' kann das Bearbeitungsmenü der selektierten Konfiguration geöffnet werden.

In gleicher Weise lassen sich Flächenkonfigurationen über die Tabelle Spannungs-Dehnungs-Berechnung oder den Bearbeitungsdialog der einzelnen Flächen definieren. Sie können die zu berechnenden Spannungen auswählen und die Grenzspannungen wie in Bild 8 gezeigt festlegen. Um eine benutzerdefinierte Grenzspannung vorzugeben, ist der Grenzspannungstyp 'Benutzer' zu wählen. Dadurch wird die 'Benutzerdefinierte Grenzspannung' aktiviert, in der Sie die entsprechenden Werte festlegen können.

Weitere Einstellungen für die Spannungs-Dehnungs-Berechnung werden in den kommenden Knowledge Base-Artikeln gezeigt. Führt man die Berechnung jedoch mit den oben definierten Stab- und Flächenkonfigurationen durch, erhält man die Ergebnisse wie in Bild 9.

Die Ergebnisse stehen sowohl in grafischer als auch in tabellarischer Form zur Verfügung. Die einzelnen Ergebnisse, die im Ergebnis-Navigator angezeigt werden sollen, können ausgewählt werden, während die Detailergebnisse für Stäbe und Flächen in der Tabelle Spannungs-Dehnungs-Berechnung zu finden sind. Damit kann überprüft werden, ob die Elemente die Nachweise erfüllen oder hinsichtlich Querschnitt, Material, Dicke etc. nachbearbeitet werden müssen.

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

Spannungs-Dehnungs-Berechnung Bemessungskonfigurationen Stäbe Flächen

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  • Aktualisiert 29. Juli 2022

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RFEM 6
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Basisprogramm

Die Statik-Software RFEM 6 ist die Basis einer modular aufgebauten Programmfamilie. Das Hauptprogramm RFEM 6 dient zur Definition der Strukturen, Materialien und Einwirkungen ebener und räumlicher Platten-, Scheiben-, Schalen- und Stabtragwerke. Mit dem Programm können auch Mischsysteme sowie Volumen- und Kontaktelemente bemessen werden.

Erstlizenzpreis
4.450,00 EUR
RSTAB 9
Stabwerk-Software

Basisprogramm

Das Stabwerksprogramm RSTAB 9 beinhaltet einen ähnlichen Funktionsumfang wie das FEM-Paket RFEM. Durch den speziellen Zuschnitt auf Stabwerke lässt es sich noch leichter bedienen und ist für filigrane Stabwerke aus Stahl, Beton, Holz, Aluminium oder anderen Materialien seit Jahren die erste Wahl.

Erstlizenzpreis
2.850,00 EUR