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Die Windbelastung von rechteckig abgerundeten Bauteilen ist eine komplexe Angelegenheit. Die Ersatzkräfte aus der Windbelastung hängen von der Stärke der umströmenden Windbelastung sowie der Bauteilgeometrie selbst ab.
Tragwerke sind von Natur aus dreidimensional. Weil man aber in der Vergangenheit nicht in der Lage war, Berechnungen an dreidimensionalen Modellen ohne weiteres durchzuführen, wurden die Tragwerke vereinfacht und in ebene Teilsysteme zerlegt. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit von Computern und zugehöriger Software kann man heute oft auf diese Vereinfachungen verzichten.Digitale Trends, wie zum Beispiel Building Information Modeling (BIM) oder neue Möglichkeiten der Erstellung von realitätsnah visualisierten Modellen, verstärken diesen Trend. Aber haben wir von 3D-Modellen wirklich einen Vorteil oder folgen wir nur einem Trend? Nachfolgend einige Argumente für die Arbeit in 3D-Modellen.
Das erste Ergebnis einer FE-Berechnung sind immer die Verformungen der FE-Knoten. Auf Basis dieser Verformungen und der Steifigkeit der Elemente können Dehnungen, Schnittgrößen und Spannungen berechnet werden.
Im nachfolgenden Beispiel wird in RFEM ein Vergleich zwischen einem Schalenmodell und einem einfachen Stabmodell durchgeführt. Dabei handelt es sich bei dem Schalenmodell um einen in Flächen aufgelösten Träger, welcher aufgrund der Randbedingungen als beidseitig eingespannt modelliert ist. Damit handelt es sich um ein statisch unbestimmtes System, welches bei einer Überlast Fließgelenke ausbildet. Der Vergleich wird hier mit einem Stabmodell geführt, welches dieselben Randbedingungen erhält wie das Schalenmodell.
Für die Berechnung der Verformung im gerissenen Zustand stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. In RFEM sind ein analytisches Verfahren nach DIN EN 1992-1-1 7.4.3 und ein physikalisch-nichtlineares Verfahren implementiert. Beide Verfahren haben unterschiedliche Charakteristika und können je nach Anwendungsfall besser oder schlechter geeignet sein. Dieser Beitrag soll einen Überblick über die beiden Berechnungsverfahren geben.
Bei Kontrollrechnungen und Vergleich der Schnittgrößen und der daraus resultierenden erforderlichen Bewehrung von Unterzügen tauchen teilweise große Unterschiede auf. Obwohl dieselben Lastannahmen und Stützweiten angesetzt werden, geben einige Programme beziehungsweise die Handrechnung stark abweichende Schnittgrößen gegenüber dem FEM-Modell aus. Die Unterschiede treten auch bereits beim zentrischen Stab auf und ohne Berücksichtigung der Schnittgrößenanteile aus den gegebenenfalls mitwirkenden Plattenbreiten.
In RF-STANZ Pro kann der Durchstanznachweis an Wandecken und Wandenden geführt werden. Grundlage für die Bemessung ist hierbei die Durchstanzlast, welche aus den RFEM-Schnittgrößen in der angeschlossenen Fläche automatisch ermittelt wird. Da die Flächenschnittgrößen aus der RFEM-Berechnung dem Einfluss von Singularitätsstellen unterliegen können, kann dies auch einen negativen Einfluss auf die ermittelte Durchstanzlast am Wandeck oder -ende haben. In diesem Beitrag sollen mögliche Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, mit denen dieser ungünstige Einfluss minimiert werden kann.
Wenn eine Rippe Teil einer nichtlinearen Bemessung ist oder biegesteif an folgende Wände übergeht, sollte statt eines Stabes eine Fläche für die Modellierung verwendet werden. Damit die Rippe dennoch als Stab bemessen werden kann, wird ein Ergebnisstab mit der richtigen Exzentrizität benötigt, welcher die Flächenschnittgrößen in Stabschnittgrößen transformiert.
Das Add-on Geotechnische Analyse stellt RFEM zusätzliche spezifische Bodenmaterialmodelle zur Verfügung, die in der Lage sind, das komplexe Bodenmaterialverhalten geeignet abzubilden. Der vorliegende Fachbeitrag soll als Einführung dienen und aufzeigen, wie die spannungsabhängige Steifigkeit von Bodenmaterialmodellen ermittelt werden kann.
Windschutzkonstruktionen sind spezielle textile Konstruktionen, die die Umwelt vor schädlichen chemischen Partikeln schützen sowie Winderosion eindämmen sollen, und dabei helfen wertvolle Ressourcen zu erhalten. RFEM und RWIND werden für die Wind-Tragwerk-Analyse zur einseitigen Fluid-Struktur-Kopplung (fluid-structure interaction (FSI)) eingesetzt. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Windschutzkonstruktionen mit RFEM und RWIND statisch bemessen werden können.
In RFEM 5 und RSTAB 8 können Stabendgelenken Nichtlinearitäten zugeordnet werden. Es steht hierbei neben den Nichtlinearitäten "Fest, falls..." und "Teilweise Wirkung..." auch "Diagramm..." zur Verfügung. Wählt man die Option "Diagramm...", sind im zugehörigen Dialog die entsprechenden Einstellungen für die Wirkung des Stabendgelenks einzutragen. Hierbei sind für die einzelnen Definitionspunkte die Abszissen- und Ordinatenwerte (Verformungen beziehungsweise Verdrehungen und zugehörige Schnittgrößen) einzutragen, welche das Gelenk definieren.
Singularitäten zeigen sich in einem begrenzten Bereich durch eine Konzentration der spannungsabhängigen Ergebniswerte. Sie sind bedingt durch die Methodik der FEM. Theoretisch betrachtet konzentrieren sich dabei die Steifigkeit und/oder die Beanspruchung in unendlicher Größe auf einen infinitesimal kleinen Bereich.
Die Randbedingungen der Lagerung einer Platte lassen sich in FEM-Programmen schnell als punktuelle und linienförmige Lagerungen eingeben. Wird jedoch nicht bereits bei der Modellierung auf die Nachgiebigkeit der Lagerungen geachtet, so wird häufig spätestens bei der Bemessung mittels Spannungen beziehungsweise bei der Ermittlung der erforderlichen Bewehrung ein genauerer Blick auf die Lagerdefinitionen nötig.
Mit der Einführung der Norm ACI 318-19 wurden die langjährig angewandten Beziehungen für die Ermittlung des Schubwiderstandes des Betons Vc neu geregelt. Mit dem neuen Verfahren nehmen nun Bauteilhöhe, Längsbewehrungsgrad sowie die Normalspannung Einfluss auf die Schubfestigkeit Vc. Nachfolgend wird auf die Änderungen in der Schubbemessung näher eingegangen und die Anwendung an einem Beispiel gezeigt.
Der kürzlich eingeführte Webservice ermöglicht es Anwendern, mit RFEM 6 in der Programmiersprache ihrer Wahl zu kommunizieren. Zudem wird die Funktionalität durch unsere High-Level Functions (HLF)-Library erweitert. Die Bibliotheken sind für Python, JavaScript und C# verfügbar. Dieser Beitrag behandelt einen praktischen Anwendungsfall zur Programmierung eines 2D-Truss-Generators (Fachwerkträger in 2D) mit Python. Das ist "Learning by doing", wie es so schön heißt.
Die elastischen Verformungen eines Bauteils infolge einer Last basieren auf dem hookeschen Gesetz, das eine lineare Spannungs-Dehnungs-Beziehung beschreibt. Sie sind reversibel: Nach der Entlastung kehrt das Bauteil wieder in seine ursprüngliche Form zurück. Plastische Verformungen hingegen führen zu irreversiblen Formänderungen. Die plastischen Dehnungen sind in der Regel erheblich größer als die elastischen Verformungen. Bei plastischen Beanspruchungen duktiler Materialien wie Stahl treten Fließeffekte auf, bei denen der Verformungszuwachs mit einer Verfestigung einhergeht. Sie führen damit zu bleibenden Formänderungen - und im Extremfall zur Zerstörung des Bauteils.
Die Bemessung von biegesteifen Stirnplattenverbindungen gestaltet sich besonders für vierreihige Anschlussgeometrien und mehrachsige Biegebeanspruchungen komplex, da es an offiziellen Bemessungsverfahren mangelt.
Für die grafische Ausgabe der in RF-BETON Flächen ermittelten Bewehrungsergebnisse stehen in RFEM verschieden Möglichkeiten zur Verfügung. Dieser Beitrag soll einen Überblick über diese Optionen geben.
Der aktuelle Entwicklungsstand der Finite-Elemente-Programme und der Rechentechnik erlaubt die Berechnung immer komplexerer Systeme. Immer häufiger findet eine FE-Berechnung am Gesamtmodell statt. In diesem Zusammenhang sollte sich aber auch bestimmter baupraktischer Probleme angenommen werden. Eine dieser Problemstellungen ist die Berücksichtigung des Bauablaufes im Modell.