Die Ereignisse der letzten Jahre erinnern uns daran, wie wichtig erdbebensicheres Bauen in gefährdeten Regionen ist. Sie als Ingenieur müssen beim Entwerfen von Bauwerken permanentes zwischen Wirtschaftlichkeit – und den finanziellen Möglichkeiten – sowie der statischen Sicherheit abwägen. Ist ein Kollaps unvermeidlich, bewerten Sie, wie sich dieser auf das Bauwerk auswirkt. Dieser Artikel soll Ihnen eine Option aufzeigen, wie Sie diese Bewertung durchführen können.
Mit einer neuen Funktion in RFEM 6 ist es nun möglich, ein Interaktionsdiagramm für Momente bei der Bemessung von Betonstützen nach ACI 318-19 [1] zu generieren. Bei der Bemessung von Stahlbetonstäben ist das Interaktionsdiagramm für Momente ein wichtiges Hilfsmittel. Es stellt den Zusammenhang zwischen Biegemoment und Normalkraft an einem beliebigen Punkt entlang eines bewehrten Stabes dar. Wertvolle Informationen wie die Festigkeit und das Betonverhalten werden unter verschiedenen Belastungsbedingungen visuell dargestellt.
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.
Das Add-on "Modalanalyse" in RFEM 6 ermöglicht die Modalanalyse von Tragwerken und damit die Ermittlung von Eigenschwingungsgrößen wie Eigenfrequenzen, Eigenformen, modalen Massen und effektiven Modalmassenfaktoren. Diese Ergebnisse können für Schwingungsuntersuchungen sowie weitere dynamische Analysen (z. B. Belastung mittels Antwortspektrum) verwendet werden.
Die Modalanalyse ist der Ausgangspunkt für die dynamische Analyse statischer Systeme. Damit können Eigenschwingungsgrößen wie Eigenfrequenzen, Eigenformen, modale Massen und effektive Modalmassenfaktoren ermittelt werden. Dieses Ergebnis kann bereits für die Schwingungsbemessung und auch für weitere dynamische Untersuchungen (z. B. Belastung durch ein Antwortspektrum) verwendet 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.
Als Hilfsmittel bei statischen Berechnungen von flächigen Bauteilen besteht in RFEM die Möglichkeit der Anzeige der FE-Netz-Qualität. Hierbei wird eine interne Kontrolle der erzeugten FE-Elemente für definierte Kriterien durchgeführt.
Um Belastungen, welche über Höhe und Umfang veränderlich sind, auf rotationssymmetrische Objekte aufzubringen, gibt es in RFEM die freie veränderliche Last.
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.
Für die Fundamentbemessung in RF-/FUND Pro ist es erforderlich, für die unterschiedlichen Bemessungssituationen (STR, GEO, UPL oder EQU) die zugehörigen Belastungen (Lastfälle, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen) zu definieren.
Die Bemessung von vertikalen Isolierverglasungen erfordert vielmals eine unterschiedliche Zuweisung der Belastungen auf die einzelnen Schichten des gesamten Glasaufbaus. Dies tritt beispielsweise bei gleichzeitigen Einwirkungen aus Windbelastung und Absturzsicherung auf.
Bei der statischen Analyse stabilitätsgefährdeter Bauteile mit den Modulen RF-STABIL (für RFEM) beziehungsweise RSKNICK (für RSTAB) kann eine Aktivierung der internen Teilung von Stäben erforderlich werden.
In RFEM können Belastungen frei auf Flächen definiert werden. Dabei ist es nicht direkt möglich, beispielsweise auf Kreisflächen eine veränderliche radiale Belastung zu definieren. Mit einem kleinen Trick lässt sich diese Art der Belastung aber trotzdem erstellen, nämlich durch Verwendung einer freien Kreislast.
Für die Fundamentbemessung ist es erforderlich, für die unterschiedlichen Bemessungssituationen (STR, GEO, UPL, EQU) die jeweiligen Belastungen zu definieren.
Bei gleichmäßiger verteilter Belastung kann nach EN 1992-1-1 (Eurocode 2) der Bemessungsschnitt für die Schubbewehrung im Abstand d von der Auflagervorderkante gelegt werden. Dabei reduziert sich die anzusetzende Querkraft für die Schubbewehrung auf VEd,red. Für den Nachweis der maximal aufnehmbaren Betondruckkraft VRd,max ist aber die vollständige Querkraft anzusetzen.
Für die Erfassung der maßgebenden Schnittgrößen einer Platte wird häufig eine schachbrettartige Belastung aufgebracht. Damit die Fläche nicht in die einzelnen Lastabschnitte unterteilt werden muss, wird meist eine Belastung mittels freier Rechtecklasten vorgenommen. Bei vielen Lasten kann die normale Lastdarstellung etwas unübersichtlich werden.
Die parametrisierte Eingabe ermöglicht es, Modell- und Belastungsdaten so einzugeben, dass sie von bestimmten Variablen (Parametern) abhängig sind. Die Parameter können direkt eingegeben, aus anderen Parametern und Konstanten berechnet werden und es ist zudem möglich, auf die Querschnittswerte zuzugreifen. Dies kann zum Beispiel zum Berechnen von Vorkrümmungen - abhängig von der Norm - benutzt werden.
In der EN 1993-1-1 wurde mit dem Allgemeinen Verfahren ein Nachweisformat für Stabilitätsnachweise eingeführt, welches sich für ebene Systeme mit beliebigen Randbedingungen und veränderlicher Bauhöhe anwenden lässt. Die Nachweise können für eine Belastung in der Haupttragebene und gleichzeitiger Druckbeanspruchung geführt werden. Dabei werden die Stabilitätsfälle Biegedrillknicken und Biegeknicken aus der Haupttragebene heraus, also um die schwache Bauteilachse, nachgewiesen. Häufig stellt sich daher die Frage, wie in diesem Zusammenhang Biegeknicken in der Haupttragebene nachgewiesen werden kann.
Die parametrisierte Eingabe stellt dem Ingenieur ein effektivitätssteigerndes Werkzeug zur Verfügung. Es gestattet, die Struktur- und Belastungsdaten so einzugeben, dass sie von bestimmten Variablen abhängig sind. Diese Variablen (zum Beispiel Länge, Breite, Verkehrslast etc.) werden als Parameter bezeichnet.
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.
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.
Mit der Funktion "Belastung generieren aus Flächenlast auf Öffnungen" können in RFEM automatisch beispielsweise Windlasten auf Fenster oder andere Lasten auf nichttragende und im Modell nicht abgebildete Strukturen in Öffnungen berücksichtigt werden. Die Funktion wird über "Extras" → "Belastung generieren" → "Aus Flächenlasten auf Öffnungen..." aufgerufen.
Manchmal benötigt eine Struktur eine Verstärkung, wenn eine neue Decke eingezogen wird, oder wenn ein vorhandener Stab aufgrund einer schwer vorherzusagenden Lastannahme neu bemessen werden muss. In vielen Fällen kann es vorkommen, dass ein Bauteil nicht einfach ausgetauscht werden kann und eine Verstärkung eingebaut wird, um die neuen Belastungsanforderungen zu erfüllen.
Die Spannungen im Stabquerschnitt werden für sogenannte Spannungspunkte berechnet. Diese Punkte sind an solchen Stellen im Querschnitt angeordnet, an denen Extremwerte für Spannungen im Material auftreten können, die sich aus den Belastungsarten ergeben.
In diesem Beitrag werden Abbildungen eines Explosionsszenarios einer Ferndetonation in RF-DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen dargestellt und die Auswirkungen im linearen Zeitverlaufsverfahren verglichen.
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.
Sollen Stützen oder Träger aus Stahl bemessen werden, sind in der Regel Querschnitts- sowie Stabilitätsnachweise zu führen. Ist Ersterer meist ohne weitere Eingaben durchführbar, benötigt der Nachweis der Stabilität weitere benutzerdefinierte Angaben. Da der Stab zu einem gewissen Grad aus dem System herausgeschnitten wird, sind die Lagerungsbedingungen näher zu spezifizieren. Vor allem für die Bestimmung des ideellen Biegedrillknickmomentes Mcr spielt dies eine Rolle. Zusätzlich dazu sind auch die korrekten Knicklängen Lcr zu hinterlegen. Diese werden für die interne Berechnung der Schlankheitsgrade benötigt.
Zu den Nachweisen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit gehört auch die Einhaltung der zulässigen Verformung. Die Berechnung der Verformung von Stahlbetonbauteilen hängt davon ab, ob der betrachtete Querschnitt unter der angesetzten Belastung aufreißt oder nicht. Der maßgebende Steuerparameter in RF-BETON Deflect ist dabei der Verteilungsbeiwert ζ.