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Das Add-On Nichtlineares Materialverhalten ermöglicht die Berücksichtigung von Materialnichtlinearität in RFEM 6. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die verfügbaren nichtlinearen Materialmodelle, die nach Aktivierung des Add-Ons in den Basisangaben des Modells zur Verfügung stehen.
Mauerwerkskonstruktionen können in RFEM 6 mit dem Add-On Mauerwerksbemessung unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode modelliert und bemessen werden. Da das Tragverhalten von Mauerwerk und die unterschiedlichen Versagensmechanismen abgebildet werden, ist ein nichtlineares Materialmodell implementiert. Sie können Mauerwerkskonstruktionen direkt in RFEM 6 eingeben, modellieren und das Materialmodell für Mauerwerk mit allen gängigen RFEM-Add-Ons kombinieren. Dadurch wird eine Bemessung von Gesamtgebäudemodellen in Verbindung mit Mauerwerk ermöglicht.
Temporäre Tragwerke wie Arbeitsgerüste oder Baustützen sind vielseitig einsetzbare Konstruktionen, die sich sehr gut an unterschiedliche geometrische Verhältnisse anpassen können.
Bei der Glasbemessung im Zusatzmodul RF-GLAS stehen grundsätzlich zwei verschiedene Berechnungsoptionen zur Verfügung: eine 2D- und eine 3D-Berechnung. Grundsätzlicher Unterschied dieser beiden Bemessungsvarianten ist die vom Programm automatisierte Modellierung der Scheiben im temporären Modell. Bei einer 2D-Bemessung werden für die einzelnen Scheiben gängige Flächenelemente (Plattentheorie) generiert, während bei der 3D-Bemessung die einzelnen Scheiben als Volumen abgebildet werden. Je nach gewähltem Schichtaufbau steht die Option zur Wahl oder wird vom Programm bereits automatisch vorgegeben.
Bei der Verwendung des Zusatzmoduls RF-GLAS besteht die Möglichkeit, im Hauptprogramm lediglich die Geometrie sowie die Belastungssituation des zu bemessenden Bauteils zu definieren. Die zugehörigen Lagerbedingungen und alle weiteren bemessungsrelevanten Definitionen, wie zum Beispiel Scheibenaufbau und Lagerbedingungen, können weiter im Modul angegeben werden.
In RFEM und RSTAB können Modellobjekte in der Grafik mit einem Kommentar versehen werden. Beim Einfügen eines Kommentars springt der Ursprung der aktuellen Arbeitsebene automatisch temporär in dieselbe Ebene, in der der Kommentar gesetzt wird. Dadurch wird verhindert, dass Kommentare versehentlich sehr weit vom Objekt abgelegt werden.
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.
In einem System können zahlreiche Nichtlinearitäten vorhanden sein. Um diese in einer Dynamischen Analyse realitätsnah abzubilden wurde das Zusatzmodul RF-DYNAM Pro - Nichtlinearer Zeitverlauf entwickelt. Zur Anwendung des Zusatzmoduls wird im Folgenden die Vorgehensweise anhand eines Beispiels beschrieben.
In einem früheren Beitrag wird das Materialmodell Isotrop nichtlinear elastisch erläutert. Viele Materialien besitzen aber kein rein symmetrisches nichtlineares Materialverhalten. Auch die in dem Beitrag erwähnten Fließgesetze nach von Mises, Drucker-Prager und Mohr-Coulomb sind in dieser Hinsicht auf die Fließfläche im Hauptspannungsraum beschränkt.
Um das Tragverhalten von Mauerwerk unter der Verwendung von RFEM realistisch abschätzen zu können, müssen zuerst das Material und das Materialmodell gewählt werden. Da Mauerwerk auf Zug mit Rissbildung reagiert, muss hier ein nichtlineares Materialmodell verwendet werden, welches bei Vorhandensein des Zusatzmoduls RF-MAT NL selektiert werden kann.
Zur Ergebnisauswertung an Flächen besteht in RFEM die Möglichkeit der Definition von Schnitten. Hierbei stehen grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Schnitten zur Verfügung. Einerseits, das Anlegen eines temporären Schnittes, welcher nur einmalig die Ergebnisverläufe der gewünschten Schnittkante anzeigt und anderseits die Definition eines Schnittes im Dialog, welcher dann als eigenes Objekt in RFEM angelegt wird und somit die Ergebnisse jederzeit betrachtet werden können. Die Ergebnisdarstellung von definierten Schnitten erfolgt graphisch in RFEM, kann aber auch separat als Dialog angezeigt und mit in das Ausdruckprotokoll übernommen werden.
In RFEM und RSTAB gibt es die Möglichkeit, nichtlineare Auflager zu definieren. In RFEM sind dies Knotenlager, Linienlager und Flächenlager. Immer wieder erreichen uns Kundenanfragen, bei denen die Nichtlinearität scheinbar nicht wie gewünscht wirkt. Die Anwender definieren ausfallende Linienlager. Damit die Struktur statisch bestimmt gelagert ist, wird dann meist noch ein lineares Knotenlager eingefügt. Liegt dieses Knotenlager am Anfang oder Ende einer nichtlinear gelagerten Linie, so ist hier keine eindeutige Definition der Freiheitsgrade gegeben und die Nichtlinearität kann nicht richtig berücksichtigt werden. RFEM gibt in diesem Fall einen Warnhinweis aus.
Bei der Definition von Stabendgelenken sowie Stabnichtlinearitäten spielt unter anderem das lokale Koordinatensystem des Stabes eine große Rolle. Je nach Ausrichtung der Achsen werden anschließend die Definitionen vorgenommen. Die Sichtbarkeit dieser Stabachsen kann temporär mittels der Vorselektion gesteuert werden.