RFEM 6 ermöglicht durch die Vernetzung der Add-ons die Berücksichtigung einiger Interaktionsphänomene, die oft nur durch vereinfachende Annahmen abgebildet werden. Die Grundlage und Referenz bildet eine kleine Stahlhalle von knapp 6m Firsthöhe und einer Grundfläche von 6m x 12m. Sie ist durch Eigengewicht, Schnee und Wind belastet. Die Lagerung der Stützenfüße wird als Einspannung und die Verbindung zwischen Pfetten und Rahmen als gelenkig angenommen. Es werden also weder eine Interaktion mit dem Boden, noch der Einfluss der Anschlusssteifigkeit berücksichtigt. Unter diesen Umständen werden die Stützen zu 97% ausgelastet. Die globale Verformung des Giebels beträgt knapp 270 mm.
Anschluss-Bauwerk-Interaktion
Zur Feststellung der Anschlussteifigkeiten werden alle Verbindungen in ihrer exakten Ausführung modelliert, die Anschluss-Bauwerk-Interaktion aktiviert und die Steifgkeitsanalyse für die axiale Verschiebung unter Normalkraft sowie die Rotation infolge eines Biegemomentes um die Starke bzw. schwache Achse durchgeführt. Es sollen die Anfangssteifigkeiten genügen.
Der Anschluss der Pfetten wird zwar als gelenkig klassifiziert, wodurch die vereinfachte Annahme des Referenzmodells bestätigt wird, allerdings ist die betrachtete Rotationssteifigkeit mit 0,2 MNm/rad ungleich 0. Gleichermaßen wird die Stützenfußsteifigkeit um die schwache Achse zwar als biegesteif eingestuft, ist aber mit 5,2 MNm/rad keiner Einspannung gleichzusetzen. Die Rotationssteifigkeit um die starke Achse wird dagegen nach der Analyse als nachgiebig eingestuft. Im Tragwerksmodell werden entsprechende Gelenksteifigkeiten generiert.
Der Einfluss auf die Bemessungswerte ist signifikant. Die Auslastung der Stützen sinkt auf 82% während die maximale Verformung des Giebels auf 66 mm reduziert wird.
Boden-Bauwerk-Interaktion
In einem weiteren Schritt wird der Boden unter der Halle modelliert und unter Nutzung des Steifemodulverfahrens in der statischen Analyse berücksichtigt. Dieses berechnet die Koeffizienten der elastischen Bettung infolge des Bodenaufbaus. Beispielhaft wird ein Bodenprofil aus Sand und zwei Kieslagen abgebildet. Diese variieren in der Dicke im Fundamentbereich, wodurch sich eine unterschiedliche elastische Bettung der Stützenfüße ausbildet.
Da davon auszugehen ist, dass die veränderte Lagerung einen Einfluss auf die gesamte Struktur hat, werden die gleichen Kennwerte verglichen: Es ergibt sich eine globale Auslastung der Stützen von 81,4% und eine maximale Giebelverformung von 63 mm. Hier ist der Einfluss nicht so signifikant, wobei dieser selbstverständlich vom jeweiligen Bodenprofil abhängig ist. Die Ausnutzung an den Fußpunkten kann (je nach betrachteter Stütze) zwischen 1,3 und 3% reduziert werden.
Fazit
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Berücksichtigung der Interaktionsphänomene immer der Genauigkeit der Berechnung zugute kommt. Je nach Qualität der ansonsten getroffenen Annahmen ist auch der wirtschaftliche Aspekt ausschlaggebend. Oftmals muss aber am konkreten Anwendungsfall entschieden werden, welcher Modellierungs- und Berechnungsaufwand zielführend ist.