Der Einsatz von RFEM 6 und Blender mit dem Bullet Constraints Builder Add-on zielt darauf ab, den Einsturz eines Modells auf der Grundlage echter physikalischer Eigenschaftsdaten grafisch darzustellen. RFEM 6 dient dabei als Geometrie- und Simulationsdatenquelle. Der Beitrag behandelt ein weiteres Beispiel, das zeigt, warum es wichtig ist, unsere Programme als sogenanntes BIM Open zu pflegen, um eine Zusammenarbeit über viele Softwarebereiche hinweg zu erreichen.
Flächen in Gebäudemodellen können viele verschiedene Größen und Formen aufweisen. Alle Flächen können in RFEM 6 berücksichtigt werden, da es möglich ist, unterschiedliche Materialien und Dicken sowie Flächen mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Geometrietypen festzulegen. Dieser Beitrag konzentriert sich auf vier dieser Flächentypen: Rotation, gestutzt, ohne Dicke und Lastübertragung.
RWIND 2 ist ein Programm zur Generierung von Windlasten auf Basis von CFD (Computational Fluid Dynamics). Die numerische Simulation von Windströmungen wird um Gebäude jeglicher Art generiert, auch solche die eine unregelmäßige oder einzigartige Geometrie aufweisen, um die Windlasten auf Flächen und Stäben zu bestimmen. RWIND 2 lässt sich bei der statischen Berechnung in RFEM/RSTAB integrieren oder als eigenständiges Programm verwenden.
RWIND 2 ist ein Programm zur Generierung von Windlasten auf Basis von CFD (Computational Fluid Dynamics). Die numerische Simulation von Windströmungen wird um Gebäude jeglicher Art generiert, auch solche die eine unregelmäßige oder einzigartige Geometrie aufweisen, um die Windlasten auf Flächen und Stäben zu bestimmen. RWIND 2 lässt sich bei der statischen Berechnung in RFEM/RSTAB integrieren oder als eigenständiges Programm verwenden.
Sollen bei einer Struktur nur einige wenige Geometrieparameter geändert werden, ist es nicht immer notwendig, die betroffenen Strukturteile zu löschen und neu zu definieren.
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.
Nachdem in RF-TENDON die endgültige Spanngliedgeometrie ermittelt wurde, kann der Export in ein CAD-Programm nützlich sein. Dazu steht unter anderem der Export in das Dateiformat .dxf zur Verfügung. Die Exportfunktion ist über einen Rechtsklick in den Arbeitsbereich auswählbar. Nach der Auswahl des DXF-Formats und des Speicherorts können zusätzliche Einstellungen vorgenommen werden.
Bei Volumenkörpern besteht eine weitere Option der FE-Netz-Einstellung. Es ist möglich, neben einer ganzheitlichen FE-Netzverdichtung ein geschichtetes FE-Netz anzuordnen. Bei dieser Option kann eine definierte Teilung des Volumenkörpers mit FE-Elementen zwischen zwei parallel liegenden Flächen vorgenommen werden. Diese Option eignet sich speziell für sehr ausgedehnte Volumen-Geometrien mit geringer Höhe.
In der Formeleditor-Umgebung können beliebige Parameter (Längen, Kraftgrößen etc.) zur Steuerung von Last- und Geometrieangaben in der Modellierung angegeben werden.
Einer der Vorteile bei der Eingabe der Struktur in RFEM ist die vollkommene Freiheit bei der Wahl der Geometrie. So ist es ohne Weiteres möglich, eine Konstruktion zu wählen, bei der, wie im Bild dargestellt, einspringende geschwungene Ecken vorhanden sind.
Damit Singularitäten infolge eines festen Knotenlagers in RFEM vermieden werden können, gibt es die die Möglichkeit einer elastischen Lagerung. Diese kann direkt im Dialog des Knotenlagers als Stütze in Z definiert werden. Dabei müssen die Geometrie der Stütze sowie das Material und die Lagerungsbedingungen erfasst werden. In diesem Beitrag soll die Variante der Modellierung der Stütze als Flächenbettung gezeigt werden.
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.
Benutzerdefinierte Sichtbarkeiten erleichtern das Programmhandling. Einmal erstellt, können schnell beliebige Modellgruppen aus- bzw. eingeblendet werden. Dies erleichtert u.a. die Analyse der Ergebnisse in größeren 3D Strukturen aber auch die Erstellung des Protokolls. Bei Änderungen der Geometrie müssen die bestehenden Sichtbarkeiten unter Umständen aktualisiert werden.
Ändert sich nachträglich die Geometrie einer Fläche, bei der vorhandene Begrenzungslinien zum Teil entfernt werden müssen, braucht die Fläche nicht neu definiert zu werden.
Im Zusatzmodul RF-/FUND Pro kann die automatische Dimensionierung der Fundamentplattengeometrie ausgewählt werden. Im Dialog für die Auslegungsparameter der Fundamentplatte kann man beispielsweise die Schrittweite für die Vergrößerung der Sohlfläche und der Fundamentplattendicke vorgegeben. Auch eine automatische Erhöhung der Überschüttung zur stabilisierenden Wirkung bei den geotechnischen Nachweisen ist möglich.
Als schnelles Hilfsmittel zur Änderung der Struktur-Geometrie steht im "Projekt-Navigator - Daten" unter "Hilfsobjekte" die Option "Linienraster" zur Verfügung.
Die Bemessung von biegesteifen Stirnplattenverbindungen gestaltet sich besonders für vierreihige Anschlussgeometrien und mehrachsige Biegebeanspruchungen komplex, da es an offiziellen Bemessungsverfahren mangelt.
Die Windbelastung von rechteckig abgerundeten Bauteilen ist eine komplexe Angelegenheit. Die Ersatzkräfte aus der Windbelastung hängen von der Stärke der umströmenden Windbelastung sowie der Bauteilgeometrie selbst ab.
In DUENQ können Querschnittsgeometrien, die als Umriss- oder Schwerelinienmodell im DXF-Format vorliegen, importiert und als Basis für die Modellierung genutzt werden.
In der amerikanischen Norm ASCE 7-16 ist festgelegt, dass sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Schneelastsituationen bei der Entwurfsplanung berücksichtigt werden müssen. Während dies bei Flach- oder Satteldächern intuitiver passieren kann, gestaltet sich die Bestimmung der Schneelasten bei Bogendächern aufgrund der komplexen Geometrie schwieriger. Mit der Unterstützung der amerikanischen Norm des ASCE 7-16, die Leitlinien zu Schneelastberechnungen für gekrümmte Dächer enthält und den effizienten RFEM-Programmen zur Lastaufbringung ist es möglich, sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Schneelasten für eine zuverlässige und sichere Tragwerksbemessung zu berücksichtigen.
Insbesondere dann, wenn der angrenzende Bereich von Anschlusspunkten analysiert werden soll, die Geometrie und Last der Verbindung nicht den Normvorgaben entsprechen und/oder ein Modell mittels eines FE-Modells untersucht werden soll (zum Beispiel im Anlagenbau), müssen auch die Verbindungen detailliert am FE-Modell ausgewertet werden.
Die Produktpalette der Dlubal Software enthält verschiedene Module für den Nachweis von Stahl- und Holzverbindungen. So besteht im Modul RF-/JOINTS Stahl Stützenfuß die Möglichkeit, Fußpunkte von gelenkigen oder eingespannten Stahlstützen zu untersuchen. Für die wirtschaftliche und sichere Bemessung des Stützenfußes spielt die Auswahl der Befestigungsmittel, der Fundamentgeometrie und der Materialgüten eine entscheidende Rolle.
Beim Durchschlagen tritt eine wesentliche Änderung der Tragwerksgeometrie unter Belastung ein. Nach dem Erreichen der Instabilität des Gleichgewichts wird wieder eine stabile, tragfähige Lage erreicht. Das Durchschlagproblem erfordert eine experimentelle Herangehensweise. Es ist notwendig, dass man sich schrittweise durch manuelle Laststeigerungen herantastet.
Die Belastung von Isolierglasscheiben auf Grund klimatischer Einwirkungen sind in der DIN 18008 klar geregelt. Diese Art der Belastung kann bei entsprechender Scheibengeometrie auch maßgebend für die Bemessung im Zustand der Tragfähigkeit werden. Eine FE-Bemessung am Gesamtsystem mit Abbildung des SZR als Gasvolumen liefert exakte Ergebnisse zur Analyse. Im Gegenzug gewinnt jedoch auch eine stichpunktartige Plausibilitätskontrolle immer mehr an Bedeutung. Nachfolgend werden verschiedene Optionen aufgezeigt, wie diese Kontrollen durchgeführt werden können.
In gemischten FEM-Strukturen (Flächen- und Stabelemente) sowie in Faltwerken kann eine Unterzugkonstruktion für die Bemessung am Stab auf einen fiktiven Plattenbalkenquerschnitt zurückgeführt werden, dessen Geometrie von der mitwirkenden Breite abhängig ist. In RFEM wird bei Verwendung des Stabtyps "Rippe" die Steifigkeit durch einen Plattenanteil (Flächenelement) und einen Steganteil (Stabelement) abgebildet. Diese Vorgehensweise bringt für die Bemessung Besonderheiten mit sich, auf die im Folgenden eingegangen werden soll.
Seit dem letzten Update von RFEM/RSTAB kann aus RF-/JOINTS die komplette Anschlussgeometrie in das Dateiformat DXF exportiert werden. Möglich ist das in allen Anschlussgruppen, sowohl in Stahl als auch in Holz. Gestartet wird der Export in der Maske "Ergebnisse - Grafik" mit einer neuen Schaltfläche unterhalb des Grafikfensters.
Für die Bemessung von Querschnitten werden in der Regel viele verschiedene Querschnittswerte benötigt. In RFEM und RSTAB sind alle dazu benötigten Werte für normierte Querschnitte in der Querschnittsdatenbank vorhanden und man kann diese zur direkten Bemessung heranziehen. Handelt es sich dagegen um nicht normgerechte Querschnitte, so gibt es mit DUENQ die Möglichkeit, auch diese Querschnitte zu verwenden. Über eine einfache Geometrieeingabe können alle benötigten Querschnittswerte ermittelt werden. In folgendem Beispiel wird die Berechnung der Schubfläche anhand eines konkreten Beispiels durchgeführt.
Der Formfindungsprozess mit RF-FORMFINDUNG verschiebt die Eckknoten der FE-Elemente von einer Membranfläche im Raum bis die definierte Oberflächenspannung im Gleichgewicht mit den Randreaktionen steht. Diese Verschiebung erfolgt unabhängig von der Elementgeometrie. Da diese freie Verschiebung bei Elementen mit vier Eckpunkten eine räumliche Drillung der Elementebene hervorrufen kann und dann die Gültigkeitsgrenzen der Berechnung nicht mehr eingehalten sind, sind für Formfindungssysteme generell Dreieckselemente zu empfehlen. Dreieckselemente bleiben unabhängig von der Verschiebung der Eckknoten eben und in den Anwendungsgrenzen der Berechnung.
In RF-TENDON ist es möglich, die Geometrie für ein Spannglied aus einer DXF-Datei zu importieren. Mit dieser Funktion können im Prinzip beliebige Spanngliedgeometrien verwendet werden.