Plastische Gelenke in RFEM 6

Definition von plastischen Gelenken in RFEM 6

Plastische Gelenke sind für die Pushover-Analyse (POA) als nichtlinear-statisches Verfahren zur Erdbebenberechnung von Tragwerken unabdingbar. Bei der vorliegenden Untersuchung wird ein vorher festgelegter seitlicher Lastansatz auf das Tragwerk aufgebracht und stetig erhöht, um Fließen und plastische Gelenkausbildungen sowie die Last, bei der ein Versagen der verschiedenen Bauteile auftritt, zu identifizieren.

Das nichtlineare Verhalten des Tragwerks wird durch die sogenannte Kapazitätskurve bzw. Pushover-Kurve als Last-Verformungslinie der Gesamterdbebenkraft im Vergleich zur horizontalen Dachverschiebung des Gebäudes dargestellt.

Pushover-Kurven können mit Hilfe von plastischen Gelenken erzeugt werden. In RFEM 6 können plastische Gelenke als Stabendgelenke definiert werden, die im Navigator unter "Typen für Stäbe" zu finden sind (Bild 1).

Stabendgelenke in RFEM 6

Bei einer nichtlinear wirkenden Gelenkkomponente stehen vier Möglichkeiten zur Auswahl (Bild 2):

• Bilinear

• Diagramm

• FEMA 356 | Starr

• FEMA 356 | Elastisch

Gelenke gemäß EN 1998-3 befinden sich derzeit in Entwicklung und werden in Kürze verfügbar sein.

Nichtlinearität des Gelenkes auswählen

Als Beispiel wird hier ein plastisches Gelenk mit der Option "Plastisch | Bilinear" beschrieben. Bei Auswahl dieser Option steht Ihnen ein neues Register zur Verfügung, in dem Sie die Eigenschaften der plastischen Bereiche festlegen können (Bild 3). Die Eigenschaften in den negativen und positiven Bereichen sind gleich, daher ist das Kontrollfeld "Antimetrisch" angehakt. Es ist jedoch auch möglich, unterschiedliche Eigenschaften im negativen und positiven Bereich zuzuweisen, indem Sie das Kontrollfeld deaktivieren.

Plastisches Gelenk mit bilinearen Eigenschaften definieren

Die Eigenschaften der plastischen Bereiche sind mit den Werten folgender Ausnutzungen verknüpft: "M_y/M_y,fließ" und "φ_y/φ_y,fließ" (Bild 3). Bei einem Wert für M_y/M_y,fließ von beispielsweise 1 beginnt der Querschnitt ab Erreichen des plastischen Moments zu fließen.

An dieser Stelle ist zu beachten, dass auch eine angemessene Definition der Stablänge wichtig ist, da diese die Steifigkeitsberechnung des plastischen Gelenks beeinflusst. Obwohl die Stablänge automatisch aus den Längen der Stäbe erkannt wird, denen das Gelenk zugeordnet ist, besteht die Möglichkeit, über das zugehörige Kontrollfeld eine benutzerdefinierte Stablänge für das Gelenk vorzugeben.

Im Abschnitt "Akzeptanzkriterien" des Dialogs können dann als nächstes die Grenzwerte der Fließkriterien festgelegt werden, die für die Sicherheit des Gebäudes anzusetzen sind (Bild 3). Die Akzeptanzkriterien sind in den Normen beschrieben.

Zum Beispiel bedeutet ein Wert von 6.000 für φ/φ_fließ, dass der kritische Wert für die "Sicherheit von Leben" erreicht ist, sobald die plastischen Verformungen sechsmal größer sind als diejenigen, die sich beim Erreichen der Fließgrenze einstellen.

Im Abschnitt "Plastisches Diagramm" rechts oben im Dialog werden schließlich die zugewiesenen Eigenschaften des plastischen Gelenks sowie die Bereiche der Akzeptanzkriterien abgebildet (Bild 3).