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In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) in Kombination mit dem Add-On Strukturstabilität verwendet wird, um die Querschnittsverwölbung als zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Stabilitätsanalyse zu berücksichtigen.
In diesem Fachbeitrag werden einige Grundlagen zur Nutzung des Add-Ons Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) vorgestellt. Dieses ist vollständig in das Hauptprogramm integriert und ermöglicht die Berücksichtigung der Querschnittsverwölbung bei der Berechnung von Stabelementen. Im Zusammenspiel mit den Add-Ons Stabilitätsanalyse und Stahlbemessung ist ein Biegedrillknicknachweis mit Schnittgrößen nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung von Imperfektionen möglich.
Häufig verhindern sehr kleine Torsionsmomente in den zu bemessenden Stäben bestimmte Nachweisformate. Um diese zu vernachlässigen und die Nachweise dennoch zu führen, kann man in RF-/STAHL EC3 einen Grenzwert definieren, ab dem Torsionsschubspannungen berücksichtigt werden.
Bei offenen Querschnitten erfolgt der Abtrag von Torsionsbelastung vor allem über sekundäre Torsion, da die St. Venantsche Torsionssteifigkeit gegenüber der Wölbsteifigkeit gering ist. Besonders für den Biegedrillknicknachweis sind daher Wölbversteifungen im Querschnitt interessant, da diese die Verdrehung erheblich reduzieren können. Hierfür bieten sich beispielsweise Stirnplatten oder eingeschweißte Steifen und Profile an.
Dieser Fachbeitrag behandelt den Stabilitätsnachweis einer Dachpfette, welche im Sinne eines minimalen Fertigungsaufwandes ohne Steifen über eine Schraubverbindung am unteren Flansch angeschlossen werden.
Um Ungenauigkeiten bezüglich der Lage von Massen in einem Antwortspektrenverfahren zu berücksichtigen, geben die Normen zur Erdbebenbemessung Regeln vor, welche sowohl im vereinfachten als auch im multimodalen Antwortspektrenverfahren angewendet werden müssen. Diese Regeln beschreiben folgende generelle Vorgehensweise: die Geschossmasse soll um eine gewisse Exzentrizität verschoben werden, woraus ein Torsionsmoment resultiert.
Der Verzweigungswert für Biegedrillknicken beziehungsweise das Biegedrillknickmoment eines Einfeldträgers sollen nach verschiedenen Stabilitätsnachweisverfahren verglichen werden.
Anhand eines Verifikationsbeispiels soll die Bemessung eines torsionsbeanspruchten Trägers nach AISC Design Guide 9 gezeigt werden. Die Bemessung erfolgt mit dem Zusatzmodul RF-STAHL AISC und der Modulerweiterung RF-STAHL Wölbkrafttorsion mit sieben Freiheitsgraden.
Mit RF-/JOINTS Holz - Holz zu Holz ist die Bemessung von Haupt- Nebenträgeranschlüssen möglich. An einem Nebenträger, welcher an einen torsionssteifen Hauptträger angeschlossen wird, wird die Ermittlung der Kräfte in den Schrauben erläutert.
In RF-/STAHL EC3 gibt es für Situationen, in denen kein Nachweis zur Verfügung steht, die Möglichkeit, die betreffende Schnittgröße zu vernachlässigen. Beispiele hierfür sind:Biegung und Druck an Winkelquerschnitten, mehrachsige Biegung für den Nachweis nach dem Allgemeinen Verfahren,Torsion.
Dieser Artikel bezieht sich auf die Belastungsermittlung aus den angesetzten Schnittgrößensituationen für die Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion im Zusatzmodul RF-/STAHL EC3. Da die neue Programmumgebung neben kompletten kettenförmigen Gesamtstabtragwerken auch herausgeschnittene kettenförmige Stabtragwerke analysieren kann, muss die Belastung für das angesetzte Teilsystem separat ermittelt werden. Für diese Aufgabe ist eine spezielle Transformationsfunktion entwickelt worden, die für jedes Teiltragwerk - abhängig von der Schnittkraft der RFEM-/RSTAB-Berechnung - je Lastsituation für das Teiltragwerk eine neue Belastung für die geometrisch nichtlineare Wölbkrafttorsionsanalyse mit sieben Freiheitsgraden ermittelt.
Es gibt zwei Möglichkeiten, um in RF-/FE-BGDK exzentrische Knotenlasten anzugeben. Zunächst muss die Knotenlast an sich in der richtigen Richtung angesetzt werden. Danach muss entweder das resultierende Torsionsmoment oder die Exzentrizität angesetzt werden.
Mit der Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion erhält das Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 die Fähigkeit, Stäbe mit asymmetrischen Querschnitten zu bemessen. Die neue Option ist in das Bemessungsmodul gänzlich integriert und kann für Stabsätze aktiviert werden.
Im Folgenden soll ein Einfeldträger, welcher auf Biegung und Druck beansprucht ist, mit Hilfe des Zusatzmoduls RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-1 nachgewiesen werden. Da der Träger als gevouteter Querschnitt ausgeführt ist und es sich damit nicht um ein gleichförmiges Bauteil handelt, ist der Nachweis entweder nach dem Allgemeinen Verfahren nach Abs. 6.3.4 EN 1993-1-1 zu führen oder mittels Theorie II. Ordnung. Beide Möglichkeiten sollen untersucht und verglichen werden, wobei für die Berechnung nach Theorie II. Ordnung ein zusätzliches Nachweisformat mittels Teilschnittgrößenverfahren zur Verfügung steht. Daraus gliedert sich die Bemessung in drei Schritte:Nachweis nach Abs. 6.3.4 EN 1993-1-1 (Allgemeines Verfahren)Nachweis nach Theorie II. Ordnung, elastisch (Wölbkrafttorsionsanalyse)Nachweis nach Theorie II. Ordnung, plastisch (Wölbkrafttorsionsanalyse und Teilschnittgrößenverfahren)
Mittels des Buttons [Zu zeigen...] kann angepasst werden, welche Bewehrungsmengen bei der Ausgabe der erforderlichen Bewehrung in Maske 2.2 gezeigt werden sollen. So können zum Beispiel zusätzlich zur Grundeinstellung resultierende Bewehrungsmengen ausgegeben werden, wie die Summe aus Längs- und Torsionslängsbewehrung oder die Summe aus Torsions- und Querkraftbügelbewehrung. Selbstverständlich kann der Umfang der voreingestellten Ergebnisausgabe auch reduziert werden.
Wenn in RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten zufällige Torsionen berücksichtigt werden, exportiert das Modul für jeden Eigenwert zwei Lastfälle: einmal mit positivem Torsionsmoment, im anderen Fall mit negativem Torsionsmoment. Die generierten Ersatzlasten selber unterscheiden sich in diesen beiden Lastfällen nicht.
Wer baut, möchte Räume schaffen, die auf die persönlichen Wünsche und Träume zugeschnitten sind und der eigenen Lebenshaltung Ausdruck geben. Zu diesen Wünschen zählen oft Decken, sei es in Wohnhäusern, Bürobauten oder öffentlichen Bauten, mit enormer Spannweite ohne jegliche Unterstützung, um den darunterliegenden Raum optimal nutzen zu können. Dies erfordert jedoch aus Gründen der Tragfähigkeit beziehungsweise Gebrauchstauglichkeit eine sehr hohe Steifigkeit der Ausführung. Durch die Vergrößerung der Balken- oder Platten-Querschnitte ist zwar eine höhere Steifigkeit zu erreichen, die Wirtschaftlichkeit nimmt jedoch aufgrund des Mehrverbrauches an Material ab. Das Problem der großen Spannweiten wird oft mit Unterzügen aus Holz oder Stahl gelöst.
In RFEM und RSTAB kann man neben einer Biege-, Torsions-, Längs- und Dehnungslast auch einen Innendruck für Stäbe mit kreisförmigen Hohlquerschnitten definieren und berechnen. Die aus der Innendrucklast folgenden Umfangsspannungen und Axialspannungen werden mittels der "Kesselformel" ausgewertet und an die Bemessungsmodule zur Überlagerung mit den restlichen Spannungen aus den Schnittgrößen übergeben.