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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.
Für die Bemessung von Aluminiumstäben gibt es bei RFEM 6 das Add-On Aluminiumbemessung. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Profile der Klasse 4 nach Eurocode 9 im Programm bemessen werden.
Das eigenständig lauffähige Programm RSECTION steht Ihnen zur Verfügung, um die Querschnittswerte dünnwandiger Strukturen und dickwandiger Querschnitte zu ermitteln und ihre Spannungsnachweise durchzuführen. Das Programm kann sowohl an RFEM als auch an RSTAB angeschlossen werden, so dass die Querschnitte aus RSECTION auch in der RFEM- und RSTAB-Bibliothek verfügbar sind. Die Schnittgrößen können ebenso aus RFEM und RSTAB in RSECTION importiert werden.
Mit dem eigenständig lauffähigen Programm RSECTION können die Querschnittswerte für beliebige dünnwandige und massive Querschnitte ermittelt sowie ein Spannungsnachweis durchgeführt werden. Im vorherigen Fachbeitrag "Grafische/Tabellarische Erstellung Benutzerdefinierter Querschnitte in RSECTION 1" wurden die Grundlagen der Querschnittsdefinition im Programm erläutert. In diesem Beitrag wird hingegen zusammengefasst, wie die Querschnittswerte ermittelt und ein Spannungsnachweis durchgeführt werden.
RSECTION 1 ist ein eigenständig lauffähiges Programm zur Ermittlung der Querschnittswerte dünnwandiger und massiver Querschnitte sowie zur Durchführung von Spannungsnachweisen. Zudem lässt sich das Programm sowohl an RFEM als auch an RSTAB anbinden: In den RFEM/RSTAB-Bibliotheken stehen Querschnitte aus RSECTION zur Verfügung und es können Schnittgrößen aus RFEM/RSTAB in RSECTION eingelesen werden.
Die Bemessung der Querschnitte nach Eurocode 3 basiert auf der von der Norm festgelegten Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in Klassen. Die Klassifizierung der Querschnitte ist wichtig, da sie die Grenzen der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festlegt.
Das neue Programm RFEM 6 bietet die Möglichkeit, Stabilitätsnachweise für gevoutete Holzträger nach dem Ersatzstabverfahren zu führen. Nach diesem Verfahren kann der Nachweis geführt werden, wenn die Vorgaben der DIN 1052 Abs. E8.4.2 für veränderliche Querschnitte eingehalten werden. In der Fachliteratur wird dieses Verfahren auch für den Eurocode 5 übernommen. In diesem Beitrag wird die Anwendung des Ersatzstabverfahrens bei einem gevouteten Dachträger (siehe Bild 1) gezeigt.
Die meisten in RFEM und RSTAB vorhandenen Walzprofile können auch mit eigenen Parametern versehen werden. Dazu wird der zu verändernde Querschnitt in der Bibliothek ausgewählt und im Anschluss auf den Button [Parametrische Eingabe...] geklickt.
Die Parametrisierung in RFEM und RSTAB ist ein Werkzeug, welches viele Möglichkeiten bietet, vor allem für wiederkehrende Bauteile. Innerhalb der Parametrisierung hat man die Möglichkeit, auf interne Werte des Modells zurückzugreifen, wie zum Beispiel Werte eines gewählten Querschnitts. Im Folgenden wird ein einfaches Beispiel erläutert, wie das funktionieren kann.
Die Anzahl der Nationalen Anhänge zum Eurocode 2 zur Bemessung von Stahlbetonquerschnitten wurde seit DICKQ 6.54 erweitert. Damit stehen folgende NAs zur EN 1992-1-1:2004 + AC:2010 zur Verfügung:
Die Stab-Randbedingungen beeinflussen das ideale Verzweigungsmoment bei Biegedrillknicken Mcr in entscheidender Weise. Für die Ermittlung wird im Programm ein ebenes Modell mit vier Freiheitsgraden verwendet. Die entsprechenden Beiwerte kz und kw können hierbei für normkonforme Querschnitte individuell definiert werden. Damit lassen sich die Freiheitsgrade beschreiben, die durch die Lagerungsbedingungen an den beiden Stabenden vorliegen.
Die Materialzuteilung für hybride DUENQ-Querschnitte lässt sich in RFEM und RSTAB bequem wählen. Voraussetzung dafür ist, dass den Querschnittselementen in DUENQ unterschiedliches Material zugewiesen wurde.
In Zeiten von BIM wird der Datenaustausch zwischen den einzelnen Disziplinen der Tragwerksplanung und -ausführung immer wichtiger. Da jede Software eigene Spezifikationen auch im Hinblick auf die Bezeichnung von Querschnitten und Materialien hat, bieten RFEM und RSTAB eine Konvertierungstabelle (Mapping File) an.
Das Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 kann den Nachweis der Halskehlnähte für alle parametrischen, geschweißten Querschnitte der Querschnittsbibliothek führen. Hierzu muss die Option in den Detaileinstellungen des Moduls aktiviert werden. Alternativ kann auch ein Flächenmodell zur Bemessung genutzt werden.
Der deutsche Anhang zur EN 1992-1-1 empfiehlt in der nationalen Ergänzung NCI zu Abschnitt 9.2.1.2 (2) die Zugbewehrung in der Gurtplatte von Plattenbalkenquerschnitten höchstens auf einer Breite entsprechend der halben rechnerischen effektiven Gurtbreite beff,i nach Gleichung (5.7a) anzuordnen.
Allgemeine dünnwandige Querschnitte weisen oft unsymmetrische Geometrien auf. Die Hauptachsen solcher Profile liegen dann nicht parallel zu den horizontal und vertikal ausgerichteten Achsen Y und Z. Bei der Ermittlung der Querschnittswerte wird neben den hauptachsenbezogenen Trägheitsmomenten der Winkel α zwischen der Schwerpunktachse y und der Hauptachse u bestimmt.
Mit RF-/STAHL EC3 ist es möglich, einen Querschnitt im Rahmen der Bemessung automatisch optimieren zu lassen. Dies erfolgt bei entsprechender Aktivierung in der Tabelle 1.3 auf Basis der aktuellen Profilreihe oder bei geschweißten Querschnitten im Rahmen der definierten variablen Parameter.
Speziell im Anlagenbau, aber auch bei der Detailbetrachtung von statischen Strukturen kann es notwendig werden, Rohrquerschnitte als Flächenmodelle analysieren zu müssen. Für diese Zwecke bietet RFEM die Möglichkeit, anhand einer Linie automatisch Rohrquerschnitte zu erzeugen.
In der Standardeinstellung wird in den Bemessungsmodulen die Querschnittsklasse für jeden Stab und Lastfall automatisch bestimmt. In der Eingabemaske der Querschnitte kann der Nutzer die Querschnittsklasse jedoch auch manuell vorgeben, zum Beispiel wenn lokales Beulen konstruktiv ausgeschlossen ist.
Mit dem Querschnittsprogramm DUENQ können beliebige dünnwandige Querschnitte erstellt und anschließend auch in RFEM oder RSTAB als Stabquerschnitt verwendet werden. Dabei kann DUENQ von beliebigen Querschnitten alle relevanten Querschnittswerte für eine Bemessung und Spannungsanalyse ausgeben.
Für eine schnelle Übersicht der verwendeten Querschnitte können die Stäbe farblich je nach verwendetem Querschnitt darstellt werden. Mittels rechter Maustaste im Arbeitsfenster kann dazu aus dem Kontextmenü "Farben in Grafik nach" → "Querschnitte" gewählt werden. In den aktuellen Programmversionen wird dazu auch ein Panel mit einer editierbaren Farbskala ausgegeben.
In RFEM kann an vielen Stellen eine Modifizierung von Steifigkeiten für Materialien, Querschnitte, Stäbe, Lastfälle und Lastkombinationen erfolgen. Um diese Modifizierungen auch bei der Ermittlung der Eigenfrequenzen zu berücksichtigen, gibt es zwei Optionen in RF-DYNAM Pro.
Im Holzbau werden oft Träger aus mehreren Holzteilen zusammengesetzt. Die Verbindung der einzelnen Teile erfolgt durch Leim, Nägel, Schrauben, Dübel oder Passbolzen. Bei einer Verbindung aus Leim ist diese als starr anzunehmen. Bei Verbindungen mit zum Beispiel stiftförmigen Verbindungsmitteln ist die Verbindung nachgiebig und die Querschnittskennwerte der verbundenen Teile können nicht voll angesetzt werden.
Das Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 übernimmt die für den Biegeknicknachweis zu benutzende Knicklinie für einen Querschnitt automatisch aus den Querschnittseigenschaften. Insbesondere für allgemeine Querschnitte, aber auch für Sonderfälle, kann die Zuordnung der Knicklinie in der Moduleingabe manuell angepasst 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.
Bei Brettsperrholzkonstruktionen werden bei größeren Spannweiten häufig Unterzüge oder Hybrid-Konstruktionen verwendet. Diese lassen sich in RFEM 5 über Flächen und Stabquerschnitte modellieren. Bei beiden Systemen sind gekrümmte Unterzüge ebenfalls problemlos möglich. Bei der gekrümmten Fläche wird der Stab über die automatische Stabexzentrizität immer passend mit dem Dickenabstand der Fläche und des Stabes generiert. Über eine Linienfreigabe kann der Unterzug auch nachgiebig angeschlossen werden.
Im Zuge einer sinnvollen Vordimensionierung der Querschnitte ist es im Modul RF-/HOLZ Pro möglich, die Querschnitte der entsprechenden Profilreihe zu optimieren.
Die Klassifizierung der Querschnitte nach EN 1993-1-1 anhand der Tabelle 5.2 stellt eine einfache Methode zum Nachweis des lokalen Beulens von Querschnittsteilen dar. Für Querschnitte der Querschnittsklasse 4 ist anschließend die Ermittlung von effektivem Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 notwendig, um den Einfluss des lokalen Beulens mit bei den Tragfähigkeitsnachweisen zu berücksichtigen.
Die Klassifizierung von Querschnitten nach EN 1993-1-1 und EN 1993-1-5 kann im Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 automatisch durchgeführt werden. Die maximalen c/t Verhältnisse sind in der Norm für gerade Querschnittsteile vorgegeben. Für gekrümmte Querschnittsteile gibt es keine normativen Vorgaben und daher kann die Querschnittsklassifizierung für diese Querschnittsteile nicht durchgeführt werden.