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Die Verwendung von ASCE 7-22 für Windlastberechnungen in RFEM und RWIND umfasst mehrere spezifische Schritte, um sicherzustellen, dass Ihre Tragwerksplanungen den neuesten Normen der American Association of Civil Engineers entsprechen. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie Sie die Windlastermittlungen nach ASCE 7-22 in die RFEM- und RWIND-Simulationen einbinden können:
Der Datenaustausch zwischen RFEM 6 und Allplan kann über verschiedene Dateiformate stattfinden. In diesem Beitrag wird der Datenaustausch der ermittelten Flächenbewehrung über die ASF-Schnittstelle vorgestellt. Damit lassen sich die RFEM-Bewehrungswerte als Höhenlinien oder Bewehrungsfarbbilder in Allplan anzeigen.
Die Modellkontrolle ermöglicht unter anderem das Auffinden überlappender Stäbe. Die gezielte Selektion konnte jedoch leichte Probleme bereiten. Daher wurde nun ein Auswahlfenster implementiert. Dieses erscheint durch einen Klick auf eines der Elemente. Zusätzliche Angaben helfen den richtigen Stab auszuwählen.
Mit der Funktion "Info über Objekt...", welche sich in der Menüleiste unter "Extras" befindet, lassen sich durch das Verweilen mit dem Mauszeiger über einem Objekt sämtliche Informationen dazu anzeigen.
Für die Beurteilung, ob bei einer dynamischen Berechnung auch die Theorie II. Ordnung berücksichtigt werden muss, stellt die EN 1998-1 Abschnitt 2.2.2 und 4.4.2.2 den Empfindlichkeitsbeiwert der gegenseitigen Stockwerksverschiebung θ zur Verfügung. Dieser kann mit RFEM 6 und RSTAB 9 berechnet und untersucht werden.
Das Zeitverlaufsdiagramm zeigt Ergebnisse einer Zeitverlaufsanalyse aus RF-/DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen an. Die Grafik kann mit Hilfe der Einstellungen angepasst werden. Diese finden sich über den Rechtsklick im Kontext-Menu. So kann beispielsweise das Raster ein- oder ausgeblendet werden. Diese Änderungen werden bei Druck in das Ausdruckprotokoll übernommen.
Mit RFEM und RSTAB ist es nun auch möglich, eine Videodatei über die Ergebnisse aller Lastfälle, Lastkombinationen und Ergebniskombinationen zu erzeugen. Somit lässt sich beispielsweise die Überfahrt einer bewegten Last auf einer Brücke visuell sehr leicht präsentieren. Die Funktion befindet sich unter "Extras" -> "Videodatei erzeugen".
RFEM erkennt in der Regel alle Objekte automatisch, die auf einer Fläche liegen und die nicht zur Flächendefinition benutzt werden. Die in die Fläche integrierten Objekte können über das Kontextmenü "Integrierte Objekte selektieren" der betreffenden Fläche im Projekt-Navigator – Daten selektiert werden. Damit lässt sich beispielsweise grafisch leicht herausfinden, welche Objekte bereits in eine Fläche integriert sind.
In RFEM und RSTAB besteht nicht nur die Möglichkeit der Eingabe von Knoten über Koordinaten, sondern auch die der Eingabe von Knoten über vorhandene Knoten. Mit der Funktion "Knoten zwischen zwei Punkten" wird beispielsweise ein Knoten erstellt, welcher sich auf der gedachten Verbindungslinie zweier Knoten befindet. Die Distanz kann über eine Prozentangabe oder über relative Längen angegeben werden.
Die EN 1998-1 Abschnitt 2.2.2 und 4.4.2.2 fordert für den Nachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit die Berechnung unter Berücksichtigung der Theorie II. Ordnung (P-Δ-Effekt). Dieser Einfluss darf nur vernachlässigt werden, wenn der Empfindlichkeitsbeiwert der gegenseitigen Stockwerksverschiebung θ kleiner 0,1 ist.
Im RSTAB-Zusatzmodul DYNAM PRO ist nun möglich, Massen zu vernachlässigen, welche sich negativ auf den Ersatzmassenfaktor bei einer Eigenwertberechnung auswirken können. Dazu können unter [Details] die Massen deaktiviert werden. Hierzu zählen in erster Linie Massepunkte, die sich im Auflager der Strukturen befinden.
Die Formfindung berücksichtigt bei der Suche eines Gleichgewichtszustandes auch die Nachgiebigkeit der Unterkonstruktion. Große Durchbiegungen von stützenden Fachwerkträgern oder die reine Biegeverformung von Randträgern können bei der Ermittlung der Membranform berücksichtig werden.
Mit Version 8.04.0058 besteht nun auch in RSTAB die Möglichkeit, Lasten aus Drehbewegungen zu berücksichtigen. Anwendung findet diese Lastart beispielsweise in der Bemessung von Kranen (vereinfacht im Bild dargestellt).
Ab Programmversion RFEM 5.06 kann nicht nur eine automatische Anordung der Zusatzbewehrung in RF-BETON Flächen stattfinden, sondern die Flächenbewehrung kann auch manuell definiert werden. Hier können zusätzlich zur gleichmäßig verteilten Grundbewehrung verschiedene Flächenbewehrungen (je Fläche, rechteckig, kreisförmig oder polygonal) definiert werden.
Während der Optimierung eines Tragwerkes kann es vorkommen, dass einzelne Querschnitte mehrfach geändert werden müssen. Mit der Funktion "Stäben grafisch zuordnen", welche unter "Querschnitte" im Projekt-Navigator Daten zu finden ist, ist dies sehr schnell möglich.
Bei der Bemessung kaltgeformter Stahlquerschnitte sind häufig Sonderprofile erforderlich. In RFEM 6 kann der benutzerdefinierte Querschnitt mit einem Profil, das in der Bibliothek unter "Dünnwandig" hinterlegt ist, erzeugt werden. Für andere Profile, die keiner der 14 verfügbaren kaltgeformten Formen entsprechen, können die Querschnitte mit dem eigenständigen Programm RSECTION erstellt und importiert werden. Allgemeine Informationen zur Bemessung von AISI-Stahlprofilen in RFEM 6 finden Sie im Knowledge Base Article, der unten am Ende dieses Beitrags aufgeführt ist.
Der Formfindungsprozess mit RF-FORMFINDUNG verschiebt die Eckknoten der FE-Elemente von einer Membranfläche im Raum bis die definierte Oberflächenspannung im Gleichgewicht mit den Randreaktionen steht. Diese Verschiebung erfolgt unabhängig von der Elementgeometrie. Da diese freie Verschiebung bei Elementen mit vier Eckpunkten eine räumliche Drillung der Elementebene hervorrufen kann und dann die Gültigkeitsgrenzen der Berechnung nicht mehr eingehalten sind, sind für Formfindungssysteme generell Dreieckselemente zu empfehlen. Dreieckselemente bleiben unabhängig von der Verschiebung der Eckknoten eben und in den Anwendungsgrenzen der Berechnung.
In der Kategorie H Dächer müssen auch Nutzlasten angesetzt werden. Üblicherweise sind dies Mannlasten zur Montage und Wartung. Da bei Schnee üblicherweise keine Wartung stattfindet, müssen Schnee und Nutzlasten in der Kategorie H nicht gemeinsam angesetzt werden. Dies kann in den Optionen der automatischen Kombinatorik berücksichtigt werden.
Der Formfindungsprozess in RFEM sucht einen Gleichgewichtszustand, bei dem die definierten Vorspannungen der Membranen und die Vorspannungen beziehungsweise Längenänderungen der Seilelemente mit den Randreaktionen im Gleichgewicht stehen. Hierbei gibt das Programm die Möglichkeit, einen isotropen oder einen orthotropen Vorspannungszustand für die Membranen zu definieren.
Soll zum Beispiel für die Schnittgrößenermittlung ein reines Flächenmodell verwendet werden, die Bemessung eines Bauteils aber dennoch am Stabmodell stattfinden, so kann das mit Hilfe des Ergebnisstabes realisiert werden.
Das Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG wird in den Modell-Basisangaben im Register "Optionen" aktiviert. Diese Aktivierung bewirkt, dass im Hauptprogramm die Membran- und Seilelemente ein zusätzliches Menü zur Beschreibung des Vorspannungszustandes erhalten und ein Lastfall RF-FORMFINDUNG angelegt wird.
Mit der Funktion "Flächen aus Zellen erzeugen" lassen sich beispielsweise sehr schnell Gitterroste oder Fassadenelemente mit Flächen versehen. Die unter "Extras" -> "Modell generieren" -> "Flächen" zu findende Funktion erkennt dabei sämtliche Zellen des Gesamtmodells. Über eine Pick-Funktion können die jeweiligen Zellen per Mausklick ausgewählt werden. Neben dem Material und der Dicke kann auch die Steifigkeit sämtlicher zu erzeugender Flächen in der Eingabemaske festgelegt werden.
Befindet man sich im Sichtbarkeitsmodus nach der Definition von zusammengehörigen generierten Lasten, werden diese bei der Darstellung als Flächenlast auch an den ausgeblendeten Strukturteilen angezeigt.
Im früheren Beitrag zu diesem Thema ging es um Instabilitäten, die beim Einsatz von Zugstäben auftreten können. Das gezeigte Beispiel bezog sich vorrangig auf Wandaussteifungen. Nun können sich Instabilitäts-Fehlermeldungen auch auf Knoten im Bereich von Trägern beziehen. Besonders empfindlich sind hierbei Fachwerkbinder oder unterspannte Träger. Was ist hier die Ursache der Instabilität?
Hin und wieder kann es vorkommen, dass während der Arbeit an einem Modell Lücken in der Nummerierung bei den Lastfällen entstehen. Mit der Funktion "Umnummerieren" -> "Verschieben", welche unter den "Extras" zu finden ist, können Lastfälle einfach verschoben und die Lücken geschlossen werden.
Wenn es um Windlasten auf Gebäudetypen nach ASCE 7 geht, finden sich zahlreiche Quellen, die die Berechnungsnormen ergänzen und Ingenieure bei der Aufbringung der seitlichen Lasten unterstützen. Jedoch kann es vorkommen, dass Ingenieure Schwierigkeiten haben, ähnliche Quellen für Windlasten auf Konstruktionen, die keine Gebäude sind, zu finden. Dieser Fachbeitrag erläutert die Schritte, die notwendig sind, um Windlasten nach ASCE 7-22 auf einen runden Stahlbetonbehälter mit Kuppeldach aufzubringen und zu berechnen.
Das Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) ermöglicht die Bemessung von Stab-, Flächen- und Volumentragwerken in RFEM 6 unter Berücksichtigung spezifischer Bauzustände, die mit dem Bauablauf verbunden sind. Dies ist insofern wichtig, da Gebäude nicht auf einmal, sondern durch schrittweises Zusammenfügen einzelner Bauteile errichtet werden. Als Bauzustände bezeichnet man die einzelnen Schritte, in denen das Gebäude mit Strukturelementen versehen und belastet wird, während der gesamte Prozess als Bauprozess bezeichnet wird.
Somit liegt der Endzustand des Bauwerks nach Abschluss des Bauprozesses vor, also alle Bauzustände. Bei einigen Bauwerken könnte der Einfluss des Bauprozesses (also aller einzelnen Bauphasen) erheblich sein und sollte berücksichtigt werden, damit Fehler in der Berechnung vermieden werden. Ein allgemeiner Überblick zum Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) findet sich im Knowledge Base-Artikel "Berücksichtigung von Bauzuständen in RFEM 6".
Das direkte Verschieben und Kopieren von Objekten im Ansichtsfenster kann eine sinnvolle Möglichkeit sein, um effektiver zu arbeiten. Da es Anwender gibt, die diese Funktion bewusst nicht wünschen, kann sie auch deaktiviert werden. Dazu klickt man im Ansichtsfenster auf die rechte Maustaste und findet den Eintrag "Drag & Drop ermöglichen" in der Liste.
Mittels Ergebniskombinationen können unter anderem Umhüllende für Schnittgrößen und Verformungen erzeugt werden. Der Anwender findet somit sehr schnell die Maxima und Minima für die spätere Bemessung.