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Wenn am Oberflansch eine Betondecke vorliegt, wirkt sie als seitliche Abstützung (Verbundbau) und verhindert ein Biegedrillknick-Stabilitätsproblem. Bei einem negativen Verlauf des Biegemoments steht der Unterflansch unter Druck und der Oberflansch unter Zug. Wenn die seitliche Stützung durch die Steifigkeit des Steges nicht ausreicht, in diesem Fall ist der Winkel zwischen dem unteren Flansch und der Stegschnittlinie variabel, sodass die Möglichkeit einer Forminstabilität des Unterflansches besteht.
Linienfreigaben sind spezielle Objekte in RFEM 6, die eine konstruktive Entkopplung von Objekten ermöglichen, die an eine Linie angeschlossenen sind. Sie werden meist dazu verwendet, zwei Flächen zu entkoppeln, die nicht starr miteinander verbunden sind oder nur Druckkräfte an der gemeinsamen Begrenzungslinie übertragen. Durch die Definition einer Linienfreigabe wird an derselben Stelle eine neue Linie erzeugt, die nur die gesperrten Freiheitsgrade überträgt. In diesem Beitrag soll die Definition von Linienfreigaben an einem praktischen Beispiel gezeigt werden.
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".
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.
In RFEM sind Flächen automatisch verbunden, wenn sie gemeinsame Randlinien aufweisen. Falls die Definitionslinie einer Fläche in einer anderen Fläche liegt, wird sie automatisch in diese Fläche integriert, sofern es sich um eine ebene Fläche handelt. Bei Quadrangelflächen hingegen wäre die automatische Objekterkennung relativ aufwendig. Daher ist die entsprechende Funktion gesperrt. Die integrierten Objekte sind manuell anzugeben.
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.
Bei der nachträglichen Modellierung eines Balkens unter eine bestehende Decke stellt sich zunächst die Frage, welche Kräfte zwischen Unterzug und Decke übertragen werden sollen und ob eine Verbundwirkung das Ziel ist. In diesem Fall soll die Decke ohne jeglichen Verbund auf dem Unterzug aufliegen.
Stahlfaserbeton wird heutzutage vor allem für Industriefußböden beziehungsweise Hallenböden, gering beanspruchte Fundamentplatten, Kellerwände und Kellersohlen eingesetzt. Seit der Veröffentlichung der ersten DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton im Jahre 2010 liegt dem Tragwerksplaner ein bauaufsichtlich eingeführtes Regelwerk für die Bemessung des Verbundwerkstoffes Stahlfaserbeton vor, wodurch der Einsatz von Faserbeton in der Baupraxis immer beliebter wird. Dieser Artikel geht auf die Vorgehensweise der nichtlinearen Berechnung einer Fundamentplatte aus Stahlfaserbeton im Grenzzustand der Tragfähigkeit im FEM-Programm RFEM ein.
Im Bereich des Glasbaus gibt es verschiedene Gläser und Schichtaufbauten, die zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden. Im klassischen Fall sind diese: Floatglas, TVG (Teilvorgespanntes Glas) und ESG (Einscheibensicherheitsglas).
Stahlfaserbeton wird heutzutage vor allem für Industriefußböden beziehungsweise Hallenböden, gering beanspruchte Fundamentplatten, Kellerwände und Kellersohlen eingesetzt. Seit der Veröffentlichung der ersten DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton im Jahre 2010 liegt dem Tragwerksplaner ein bauaufsichtlich eingeführtes Regelwerk für die Bemessung des Verbundwerkstoffes Stahlfaserbeton vor, wodurch der Einsatz von Faserbeton in der Baupraxis immer beliebter wird. Dieser Artikel geht auf die einzelnen Materialparameter des Stahlfaserbetons sowie auf die Umsetzung dieser Materialparameter in dem FEM-Programm RFEM ein.
Die Aussteifung von Holzbauten erfolgt üblicherweise über Holztafeln. Hierfür werden plattenartige Werkstoffe (Grobspanplatten, OSB) mit Stäben verbunden. In mehreren Beiträgen werden die Grundlagen dieser Bauweise und die Berechnung im Programm RFEM erläutert. In diesem ersten Beitrag wird die grundlegende Ermittlung der Steifigkeiten sowie die Berechnung erläutert.
Für die Berechnung eines nachgiebigen Verbundträgers stehen dem Ingenieur mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Diese unterscheiden sich vor allem in der Art der Modellierung. Während das Gamma-Verfahren eine einfache Modellierung gewährleistet, muss für andere Verfahren (zum Beispiel Schubanalogie) ein Mehraufwand an Modellierung in Kauf genommen werden, welcher jedoch durch die wesentlich flexiblere Anwendung gegenüber dem Gamma-Verfahren relativiert werden kann.
Gittermasten stellen typische Anwendungsfälle im Stahlbau dar. Beispiele für diese spezielle Art von Fachwerkkonstruktionen sind Antennen- und Freileitungsmasten oder Stützen für Windkraftanlagen, Seilbahnen und Gerüstkonstruktionen. Die Modellierung kann in RFEM und RSTAB individuell durch die Eingabe der einzelnen Mastelemente erfolgen. Hierzu lassen sich verschiedene Kopierfunktionen und parametrisierte Eingabemöglichkeiten nutzen. Diese Vorgehensweise ist in der Regel mit Aufwand verbunden. Komfortabler gestaltet sich die Modellierung über vorkonfektionierte Katalogelemente des sogenannten Blockmanagers, die bei der Programminstallation automatisch hinterlegt werden. Damit lassen sich Mastschüsse, Bühnen, Antennenträger, Kabelschächte et cetera als parametrisierte Bausteine für die Generierung verschiedener Mastkonstruktionen nutzen.
Bei der Modellierung von Verbundquerschnitten bietet RFEM verschiedene Möglichkeiten. Im folgenden Beispiel werden drei verschiedene Modellierungsvarianten eines Verbundquerschnittes, bestehend aus einem Stahl-Walzprofil HEA 300 und einem Beton-Rechteckquerschnitt b/h = 100/30 cm, dargestellt und erläutert.
Üblicherweise werden Verbundträger in einer dreidimensionalen Analyse über orthotrope Platten gekoppelt. Die Längsrichtung der Plattensteifigkeit wird dabei durch einen Hauptträger definiert und die Querrichtung durch eine orthotrope Platte. Die Steifigkeit der Platte in Längsrichtung wird hierbei annähernd zu null gesetzt. Die Ermittlung der Steifigkeiten in der orthotropen Platte wird unten erläutert.
Häufig werden auch rotationssymmetrische Strukturen/Strukturteile im kartesischen Koordinatensystem eingegeben. Soll beispielsweise anschließend eine Änderung des Radius vorgenommen werden, ist dies mit einigem Aufwand verbunden, da die Koordinaten gegebenenfalls zunächst umgerechnet und knotenweise geändert werden müssen.
Im Querschnittsprogramm DUENQ besteht die Möglichkeit, Querschnittsteile in einem "Profil" zusammenzufassen und dessen Querschnittskennwerte abzulesen. Damit lassen sich beispielsweise bei Verbundprofilen die Kennwerte der Komponenten bestimmen.
Soll ein schlankes Bauteil (Stab) mit einem massiven Bauteil (Volumenkörper) verbunden werden, so muss bei der Modellierung auf die richtige Kopplung beider Elemente geachtet werden.
Um die Steifigkeit der Deckenkonstruktion im Sanierungsfall zu erhöhen, werden unter anderem sichtbare Unterzüge verwendet, die nicht mit der Deckenkonstruktion verbunden sind. Um nur Druckkräfte zu übertragen, können nichtlineare Linienfreigaben verwendet werden. Würden, wie im Bild dargestellt, Zugkräfte zwischen Decke und Unterzug auftreten, brächte der Unterzug keine Steifigkeit in das Gesamtsystem.
Um die Steifigkeit der Gesamtkonstruktion korrekt abzubilden, kann der Schubverbund zwischen der Decke und dem Unterzug mittels der Linienfreigabe berücksichtigt werden. Mit dieser ist es möglich, eine Federkonstante zu definieren, und man erspart sich somit den Umweg eines Ersatzsystems mittels Kopplungsstäben. Die Federkonstante resultiert aus dem Verschiebungsmodul des Verbindungsmittels, welcher zum Beispiel nach EN 1995-1-1 oder auch ANSI/AWC NDS ermittelt werden kann.
Ein Anwender hatte die spannende Aufgabe, eine Brettsperrholzplatte so zu überhöhen, dass ihre Verfomung bei einer Spannweite von mehr als zehn Metern unterhalb des Grenzwertes von l/300 = 3,3 cm lag. Die Idee dazu war, die Platte auf einen BSH-Träger aufzuschrauben und sie zusätzlich mit einem bauaufsichtlich zugelassenen Leim zu verkleben, um einen starren Verbund zwischen Platte und Stab herzustellen.
Der Bemessungswert der Schubtragfähigkeit einer Fuge hängt im Wesentlichen von der Ausbildung beziehungsweise Rauigkeit der Fuge ab. In der Bestimmung der Tragfähigkeit wird dies durch die beiden Beiwerte µ (Reibung) und c (Adhäsionstraganteil des Betonverbundes) berücksichtigt.
Mit RF-LAMINATE ist eine freie Definition der Materialien möglich. Damit lassen sich beliebige Schichtenaufbauten verschiedener Werkstoffe kombinieren. Auch eine Kombination von Beton und Holz ist möglich. Bei der Definition ist aber darauf zu achten, dass der starre Verbund gewährleistet ist. Im RF-LAMINATE kann mit vollem Schubverbund oder ohne Schubverbund gerechnet werden.