Für Stabilitätsnachweise bei Stäben nach dem Ersatzstabverfahren ist die Definition von Knicklängen bzw. Biegedrillknicklängen notwendig, um die Verzweigungslast für das Stabilitätsversagen zu ermitteln. In diesem Beitrag wird eine RFEM 6-spezifische Funktion vorgestellt, mit der man den Knotenlagern eine Exzentrizität zuweisen und damit Einfluss auf die Ermittlung des im Stabilitätsnachweis berücksichtigten kritischen Biegemoments nehmen kann.
Die Stahlnorm AISC 360-16 fordert, dass die Stabilität einer Struktur als Ganzes sowie jede ihrer einzelnen Elemente berücksichtigt werden. Hierzu stehen unter anderem die direkte Berücksichtigung im Nachweis, die Knicklängenmethode und das direkte Nachweisverfahren zur Verfügung. In diesem Beitrag sollen die wichtigen Anforderungen aus Kap. C [1] und das direkte Nachweisverfahren vorgestellt werden, was anhand einer Stahlstruktur erfolgt, die in RFEM 6 nachgewiesen wird.
Die Bestimmung der richtigen Knicklänge ist entscheidend für die korrekte Bemessung der Tragfähigkeit eines Stabes. Bei einem mittig angeschlossenen Kreuzverband stellt sich oft die Frage, ob die volle durchgängige Länge des Stabes verwendet werden soll oder ob die halbe Länge, an die die Stäbe anschließen, ausreichend ist.In diesem Beitrag wird das Empfehlungen des AISC und ein Beispiel zur Definition der effektiven Länge von Kreuzverstrebungen in RFEM.
Bei den Stabilitätsnachweisen für den Ersatzstabnachweis nach EN 1993-1-1, AISC 360, CSA S16 und anderen internationalen Normen ist die Bemessungslänge (also die Knicklänge der Stäbe) zu berücksichtigen. In RFEM 6 kann die Knicklänge manuell durch Zuordnung von Knotenlagern und Knicklängenbeiwerten ermittelt oder aus dem Stabilitätsnachweis übernommen werden. Beide Möglichkeiten werden in diesem Beitrag anhand der Ermittlung der Knicklänge der Rahmenstütze in Bild 1 gezeigt.
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.
Dieser Beitrag beschreibt, wie in RFEM 6 die Flachdecke eines Wohnhauses modelliert und nach Eurocode 2 bemessen wird. Die Platte ist 24 cm dick und wird in x- und y-Richtung im Abstand von jeweils 6,75 m auf Stützen mit einer Länge von 45/45/300 cm gelagert (Bild 1). Die Stützen werden als elastische Knotenlager modelliert, indem die Federsteifigkeit aus den Randbedingungen ermittelt wird (Bild 2). Als Materialien werden Beton C35/45 und Betonstahl B 500 S (A) für die Bemessung angesetzt.
Die Wirkung der Schiene als "statisch mittragend" oder "statisch nicht mittragend" wird in KRANBAHN über die Auswahlmöglichkeiten "Schiene-Flanschverbindung" in den Details festgelegt. Diese Einstellung steuert die Berechnung der Lasteinleitungslänge nach EN 1993-6, Tab. 5.1.
Das Zusatzmodul RF-STABIL ermittelt die Verzweigungslastfaktoren, Knicklängen und Eigenformen von RFEM-Modellen. Die Stabilitätsuntersuchungen können dabei nach verschiedenen Eigenwertmethoden erfolgen, die je nach System und Rechnerkonfiguration ihre Vorteile haben.
Für eine Unterspannung sollen die Druckstäbe senkrecht zum schrägen Riegel modelliert werden. Bekannt sind hierbei die Stablänge sowie der Schnittpunkt mit dem Riegel.
In der Formeleditor-Umgebung können beliebige Parameter (Längen, Kraftgrößen etc.) zur Steuerung von Last- und Geometrieangaben in der Modellierung angegeben werden.
In RF-/STAHL EC3 können gleichzeitig mehreren Stäben beziehungsweise Stabsätzen dieselben Eingabedaten zugewiesen werden. Die gleichzeitige Zuweisung der Eingabedaten ist für Zwischenabstützungen, effektive Längen, Knotenlager, Stabendgelenke sowie Schubfeld und Drehbettung möglich.
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 Anwendung von unterbrochenen Schweißnähten zwischen Schiene und Flansch ist darauf zu achten, dass die angesetzte Schweißnahtlänge nicht die Länge der starren Lasteinleitung der Radlast gemäß Gleichung 6.1 in [1] überschreitet.
Im Programm RX-HOLZ kann optional eine Optimierung der Kippaussteifung erfolgen. Bei dieser Selektion wird iterativ die minimal notwendige Länge der Kippaussteifungen ermittelt.
Die Bezeichnung von Lastfällen, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen ist in den meisten Fällen länger als die standardmäßig vorgesehene Anzeigegröße in der Kombobox "Aktueller Lastfall, Lastkbombination, Ergebniskombination bzw. Modul-Fall" in der Symbolleiste von RFEM beziehungsweise RSTAB.
Bei der Definition der mitwirkenden Plattenbreite von Plattenbalken stehen in RFEM vordefinerte Breiten zur Verfügung, die mit 1/6 und 1/8 der Stablänge ermittelt werden. Die Hintergründe dieser beiden Faktoren werden näher erläutert.
Laut Heft 631 des DAfStb, Kapitel 2.4 ändert sich das Tragverhalten von Decken, wenn deren kontinuierliche Stützung durch Wände in Bereichen von Öffnungen unterbrochen wird. In Abhängigkeit der Länge des Öffnungsbereiches und der Plattendicke sind Maßnahmen bezüglich der Untersuchung der Decke im Bereich der Öffnung nötig.
Die Bemessung von Stahlbetonflächen für Decken, Platten und Wände ist im Zusatzmodul RF-BETON Flächen nach ACI 318-19 bzw. CSA A23.3:19 möglich. Ein gängiger Ansatz bei der Plattenbemessung ist die Verwendung von Bemessungsstreifen zur Ermittlung der durchschnittlichen Schnittgrößen in eine Richtung über die Breite des Streifens. Dieses Verfahren mit Bemessungsstreifen nimmt im Grunde ein beidseitiges Plattenelement und wendet darauf einen einfacheren einseitigen Ansatz an, um die erforderliche Bewehrung entlang der Streifenlänge zu ermitteln.
Mit den RFEM- und RSTAB-Zusatzmodulen RF-STABIL beziehungsweise RSKNICK ist es möglich, Eigenwertanalysen für Stabtragwerke durchführen, um die Knicklängenbeiwerte zu bestimmen. Die Knicklängenbeiwerte können im Anschluss zur Stabilitätsbemessung verwendet werden.
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.
In RF-/BETON Stützen können die Knicklängen für Stützen automatisch ermittelt werden. In diesem Beitrag wird beschrieben, welche Eingaben dabei gemacht werden müssen und wie die Berechnung der Knicklängen abläuft.
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.
Mit den RFEM- und RSTAB-Zusatzmodulen RF-STABIL beziehungsweise RSKNICK ist es möglich, Eigenwertanalysen für Stabtragwerke durchführen, um die Verzweigungslastfaktoren einschließlich der Knickfiguren zu bestimmen. Es können mehrere Knickfiguren ermittelt werden. Sie liefern Aussagen über die stabilitätsgefährdeten Bereiche des Modells.
RFEM bietet eine einfache Möglichkeit, eine nachgiebige Lagerung einer waagerechten Platte infolge angeschlossener Stützen zu berücksichtigen. Durch die Vorgabe des Stützenquerschnitts, des Materials, der Stützenlänge und der Lagerungsart am Stützenkopf und Stützenfuß werden die Lagerfedern ermittelt und bei der Berechnung verwendet.
Soll der Stabilitätsnachweis von Stäben nach dem Ersatzstabverfahren unter Berücksichtigung der Schnittgrößen nach Theorie I. Ordnung geführt werden, ist die Bestimmung der maßgebenden Ersatzstablänge von großer Bedeutung.
In RF-/HOLZ Pro ist es möglich, auch eine effektive Kipplänge vorzugeben. Die Kipplänge wird dabei gemäß EN 1995-1-1 Tabelle 6.1 berechnet. Insbesondere bei einer ungleichmäßigen Lasteinleitung ist diese Option sinnvoll.
Der Formfindungsprozess in RFEM sucht einen Gleichgewichtszustand, bei dem die definierten Vorspannungen der Membranen und die Vorspannungen beziehungsweise Längenänderungen der Seilelemente mit den Randreaktionen im Gleichgewicht stehen. Hierbei gibt das Programm die Möglichkeit, einen isotropen oder einen orthotropen Vorspannungszustand für die Membranen zu definieren.
Das Querschnittsprogramm DUENQ bietet komfortable Möglichkeiten, um Profilverstärkungen grafisch zu setzen. Bei der Modellierung von Flachstahl-Ergänzungen ist nur eine Regel zu beachten: Die Länge des Element muss größer sein als die Breite.