Mit dem Add-On Stahlbemessung bemessen Sie Stahlbauteile für den Brandfall nach den einfachen Bemessungsverfahren aus Eurocode 3. Die Bauteiltemperatur zum Nachweiszeitpunkt kann dabei automatisch nach den in der Norm angegeben Temperaturzeitkurven ermittelt werden. Neben der Berücksichtigung von Brandschutzverkleidungen ist es für Sie auch möglich, die vorteilhaften Eigenschaften der Feuerverzinkung zu berücksichtigen.
In diesem Beitrag wird gezeigt, wie das Add-On "Zeitabhängige Analyse" in RFEM 6 und RSTAB 9 integriert ist. Es wird erläutert, wie die Daten zur Eingabe von z. B. zeitabhängigen Eigenschaften des Materials und der Art der Analyse festzulegen und die Belastungszeiten anzugeben sind.
Knotenfreigaben sind spezielle Objekte in RFEM 6, die eine konstruktive Entkopplung von Objekten ermöglichen, die an einen Knoten angeschlossenen sind. Die Freigabe wird über die Bedingungen des Freigabetyps gesteuert, die auch nichtlineare Eigenschaften aufweisen können. In diesem Beitrag soll die Definition von Knotenfreigaben an einem praktischen Beispiel gezeigt werden.
Das amerikanische Steel Joist Institute (SJI) hat sogenannte Virtual Joist-Tabellen entwickelt, um die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists zu berechnen. Diese Virtual Joist-Profile werden als äquivalente Breitflanschträger bezeichnet, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Virtual Joists sind auch in der RFEM- und RSTAB-Querschnittsdatenbank verfügbar.
Plastische Gelenke sind für die Pushover-Analyse (POA) als nichtlinear-statisches Verfahren zur Erdbebenberechnung von Tragwerken unabdingbar. In RFEM 6 können plastische Gelenke als Stabgelenke definiert werden. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie plastische Gelenke mit bilinearen Eigenschaften versehen.
Die Eigenschaften einer Verbindung zwischen einer Decke aus Stahlbeton und einer Mauerwerkswand können bei der Modellierung über ein spezielles Liniengelenk, das in RFEM 6 zur Verfügung steht, angemessen berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird anhand eines Praxisbeispiels gezeigt, wie ein solcher Gelenketyp definiert wird.
Da die realitätsnahe Ermittlung der Baugrundverhältnisse die Qualität der Gebäudestatik maßgeblich beeinflusst, ist für die Ermittlung des zu untersuchenden Bodenkörpers in RFEM 6 das Add-On Geotechnische Analyse verfügbar.
Wie die Daten aus Feldversuchen im Add-On bereitgestellt und die Eigenschaften aus Bodenproben zur Ermittlung der betreffenden Bodenmassive genutzt werden können, wurde im Knowledge Base-Beitrag „Bodenkörper aus Bodenproben erzeugen in RFEM 6“ vorgestellt. In diesem Beitrag wird hingegen das Verfahren zur Berechnung von Setzungen und Bodenpressungen für ein Stahlbetongebäude diskutiert.
Stahl hat schlechte thermische Eigenschaften für den Brandschutz. Die Wärmeausdehnung bei steigender Temperatur ist im Vergleich zu anderen Baustoffen sehr hoch und kann bei Normaltemperatur zu Effekten führen, die aufgrund von Zwangsbeanspruchungen im Bauteil vorhanden waren.Mit steigender Temperatur nimmt die Duktilität des Stahls zu, hingegen seine Festigkeit ab. Da Stahl bei einer Temperatur von 600 °C 50 % seiner Festigkeit einbüßt, ist es wichtig, die Bauteile vor Brandeinwirkungen zu schützen. Bei geschützten Stahlbauteilen kann die Feuerwiderstandsdauer aufgrund des verbesserten Erwärmungsverhaltens erhöht werden.
Komplexe Strukturen beinhalten zahlreiche Strukturelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften. Dennoch können bestimmte Elemente dieselben Eigenschaften hinsichtlich Lagern, Nichtlinearitäten, Endmodifikationen, Gelenken etc. sowie der Bemessung (z. B. Knicklängen, Bemessungsauflager, Bewehrung, Nutzungsklassen, Querschnittsreduzierungen etc.) aufweisen. In RFEM 6 lassen sich diese Elemente anhand ihrer gemeinsamen Eigenschaften gruppieren und können so bei der Modellierung und Bemessung gemeinsam betrachtet werden.
In diesem Beitrag wird ein Holzquerschnitt 2x4 (38,1 mm x 88,9 mm) mit kombinierter biaxialer Biegung und axialem Druck mit dem Zusatzmodul RF-/HOLZ AWC nachgewiesen. Die Eigenschaften des Stützenstabes und seine Belastung basieren auf Beispiel E1.8 der AWC Structural Wood Design Examples 2015/2018.
Die Kontakteigenschaften zwischen zwei Flächen können in RFEM mit Hilfe von Kontaktvolumen abgebildet werden. Bei der Modellierung ist unter anderem zu beachten, dass in der Regel beide Kontaktflächen eines Kontaktvolumens die gleichen integrierten Objekte aufweisen sollten. Es empfiehlt sich daher, gleich bei der Anlage der Kontaktflächen die zweite Kontaktfläche durch Kopieren zu erstellen.
Um eine übersichtlichere Darstellung der Ergebniswerte zu erzielen, können verschiedene Einstellungen vorgenommen werden. Einige Anwender stört beispielsweise der weiße Hintergrund in den Textblasen. Dieser Hintergrund kann in den "Anzeigeeigenschaften" über die Transparenz und über die Hintergrundfarbe gesteuert werden.
In den Anzeigeeigenschaften kann unter Ergebnisse → Lagerreaktionen → Knotenmomente festgelegt werden, ob ein Lagermoment als Bogen oder als Vektor dargestellt werden soll.
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.
Mit dem orthotropen elastisch-plastischen Materialmodell können in RFEM 5 Volumen mit plastischen Materialeigenschaften berechnet und nach dem sogenannten Tsai-Wu-Kriterium ausgewertet werden. Das Tsai-Wu-Kriterium geht auf Stephen W. Tsai und Edward M. Wu zurück, die es 1971 für ebene Spannungszustände veröffentlichten.
Mit dem elastisch-plastischen Materialmodell haben Sie in RFEM 5 die Möglichkeit, Flächen und Volumen mit plastischen Materialeigenschaften zu berechnen und eine Spannungsauswertung durchzuführen. Dieses Materialmodell basiert auf der klassischen Von-Mises-Plastizität.
Kriechen und Schwinden des Betons sind Verformungseigenschaften des Betons, welche bei der Bemessung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit in der Regel zu berücksichtigen sind.
Mit dem nichtlinear-elastischen Materialmodell können in RFEM 5 Flächen und Volumen mit nichtlinearen Materialeigenschaften berechnet und eine Spannungsauswertung durchgeführt werden.
Für Stabendgelenke können sowohl in RFEM als auch in RSTAB nichtlineare Eigenschaften festgelegt werden. Neben Wirkungsdiagrammen und Kraft-Verformungsbeziehung besteht auch die einfache Möglichkeit, Vorzeichen oder Grenzwerte der Schnittgrößen als Kriterien für die Wirksamkeit des Gelenks anzusetzen. Damit lässt sich steuern, welche Schnittgrößen am Stabende übertragen werden.
Bei der Auswertung von Linienlagerkräften ergeben sich manchmal auf den ersten Blick unplausible Verläufe. Insbesondere bei veränderlichen Lasten an Stellen, die auch ein Knotenlager aufweisen, an Teilungspunkten und Randstellen von gelagerten Linien zeigen die Ergebnisse teilweise unerwartete Lagerreaktionen. Auch die Anwendung der Funktion der linearen glatten Verteilung im Projekt-Navigator - Zeigen führt dann nicht immer zum erwarteten Ergebnisverlauf.
Durch die speziellen Eigenschaften des Materials Glas ist es erforderlich, bei der Modellierung in einem FE-Modell auch ein besonderes Augenmerk auf Detailpunkte zu werfen. Das Glas besitzt eine sehr hohe Druckfestigkeit und wird daher tendenziell nur auf seine Zugspannungen bemessen. Ein besonderer Nachteil des Materials ist seine Sprödheit. In der Berechnung auftretende Spannungsspitzen dürfen daher nicht ohne Weiteres vernachlässigt werden.
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.
Der Brandschutznachweis kann in RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-2 geführt werden. Die Bemessung erfolgt nach dem vereinfachten Berechnungsverfahren auf der Tragfähigkeitsebene. Als Brandschutzmaßnahmen können Bekleidungen mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften gewählt werden. Es stehen die Einheits-Temperaturzeitkurve, Außenbrandkurve sowie die Hydrokarbon-Brandkurve für die Ermittlung der Gastemperatur zur Auswahl.
Die Berechnung in RFEM erfolgt meist in mehreren Rechenschritten, den sogenannten Iterationen. Damit können zum einen besondere Modelleigenschaften berücksichtigt werden wie beispielsweise Objekte mit nichtlinearen Funktionen. Zum anderen werden durch eine iterative Berechnung nichtlineare Effekte erfasst, die sich durch Verformungs- und Schnittgrößenänderungen bei Theorie II. Ordnung oder unter Berücksichtigung großer Verformungen (Seiltheorie) ergeben. Bei komplexen Modellen sind geometrisch lineare Berechnungen in der Regel nicht ausreichend.
Mit RF‑/STAHL EC3 können in RFEM beziehungsweise RSTAB nominelle Temperaturzeitkurven verwendet werden. Dabei sind die ETK, die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve im Programm implementiert. Das Modul kann aus diesen Temperaturverläufen die Temperatur im Stahlquerschnitt berechnen und im Anschluss die Brandbemessung mit den ermittelten Temperaturen durchführen. Nachfolgend soll das thermische Verhalten des Werkstoffes Stahl erläutert werden, da dieses direkt in die Berechnung der Bauteiltemperaturen in RF‑/STAHL EC3 eingeht.
Das amerikanische Steel Joist Institute (SJI) hat sogenannte Virtual Joist-Tabellen entwickelt, um die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists zu berechnen. Diese Virtual Joist-Profile werden als äquivalente Breitflanschträger bezeichnet, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Virtual Joists sind auch in der RFEM- und RSTAB-Querschnittsdatenbank verfügbar.
In RFEM können Tragwerke in einer räumlichen Umgebung modelliert und analysiert werden. Die permanente 3D-Visualisierung hilft komplexe Modelle besser zu verstehen und die Kraftflüsse darzustellen. Bei der Dokumentation einer Berechnung wechselt man jedoch vom räumlichen Modus auf einen ebenen Blattmodus. Der Aufsteller ist hierbei gefordert, die räumliche Berechnung des Tragwerks mit allen nötigen Eigenschaften prüffähig auf "ebenen" Papierseiten für einen unabhängigen Leser zu beschreiben. Dabei versucht man oft, mit einem orthogonalen Blick auf die Teilsysteme des Gesamttragwerks die Einwirkungen und die daraus folgenden Ergebnisse darzustellen. Dabei fällt auf, dass die im 3D-Modus gezeichneten Lastsymbole in einer Sicht senkrecht zur Last aufgrund Ihrer fehlenden Ausdehnung unkenntlich werden. Um trotzdem Bilder mit einer eindeutigen Darstellung aller Informationen zu erstellen verfügt RFEM über entsprechende Anpassungen.
Ab RFEM 5.06 ist es im externen Zusatzmodul RF-TENDON möglich, die Eigenschaften mehrerer Spannglieder gleichzeitig zu bearbeiten. In der Tabelle zur Anordnung der Spannglieder müssen zu Beginn die entsprechenden Spannglieder ausgewählt werden.
In RFEM und RSTAB können nun die Hilfslinien der Bemaßungen mit einer festen Länge definiert werden. Mit dieser neuen Option können Bemaßungen erstellt werden, ohne dass sich die Hilfslinien mit der Struktur überdecken. Somit ist eine übersichtlichere Bemaßung möglich. Diese Option kann in den "Anzeigeeigenschaften"-> "Allgemein" -> "Bemaßungen" aktiviert werden.