In RFEM 6 ist es möglich, Linienschweißnähte zwischen Flächen zu definieren und die Schweißnahtspannungen mithilfe des Add-Ons Spannungs-Dehnungs-Berechnung zu berechnen. In diesem Fachbeitrag erfahren Sie, wie es geht.
Häufig verhindern sehr kleine Torsionsmomente in den zu bemessenden Stäben bestimmte Nachweisformate. Um diese zu vernachlässigen und die Nachweise dennoch zu führen, kann man in RF-/STAHL EC3 einen Grenzwert definieren, ab dem Torsionsschubspannungen berücksichtigt werden.
In KRANBAHN 8 ist eine Bemessung von Hängekranen nach EN 1993-6 möglich. Für den Nachweis ist es nötig, die lokalen Biegespannungen im Unterflansch infolge Radlasten nach EN 1993-6, Kap. 5.8 zu ermitteln.
Unter dem Materialmodel Isotrop nichtlinear elastisch gibt es die Möglichkeit, Fließgesetze gemäß der Fließregeln nach von Mises, Tresca, Drucker-Prager und Mohr-Coulomb auszwählen. Damit ist elasto-plastisches Materialverhalten beschreibbar. Die Fließfunktion ist dabei von den Hauptspannungen beziehungsweise den Invarianten des Spannungstensors abhängig. Die Kriterien sind für 2D- und 3D-Materialmodelle verwendbar.
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 DUENQ-Profilen können Öffnungen wie zum Beispiel Schraubenlöcher durch Elemente der Dicke null abgebildet werden. Für die Berechnung der Schubspannungen im Bereich dieser Nullelemente bietet das Programm zwei Möglichkeiten an.
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.
Das erste Ergebnis einer FE-Berechnung sind immer die Verformungen der FE-Knoten. Auf Basis dieser Verformungen und der Steifigkeit der Elemente können Dehnungen, Schnittgrößen und Spannungen berechnet werden.
Bei Hängekranen wird der Untergurt des Kranbahnträgers zusätzlich zur globalen Haupttragwirkung durch die Radlasten auf lokale Flanschbiegung beansprucht. Der Untergurt verhält sich infolge dieser lokalen Biegespannungen plattenartig und weist einen zweiachsigen Spannungszustand auf [1].
Rohrleitungssysteme sind einer Vielzahl von Belastungen ausgesetzt. Zu den maßgebendsten gehört der Innendruck. Dieser Beitrag wird sich daher mit den Spannungen und Verformungen befassen, die sich aus einer reinen Innendruckbelastung in der Rohrwandung beziehungsweise für das Rohr ergeben.
Das eigenständige Programm DUENQ ermittelt die Kennwerte und Spannungen für beliebige dünnwandige Querschnitte. Grafische Tools und Funktionen ermöglichen die Modellierung von komplexen Querschnittsformen. Neben der grafischen Eingabe ist auch eine tabellarische Eingabe möglich. Alternativ kann eine DXF-Datei eingelesen und als Basis für die weitere Modellierung genutzt werden. Ebenfalls kann jeder Querschnitt aus der Dlubal-Querschnittsbibliothek eingegeben und als Teil mit den vom Benutzer definierten Elementen kombiniert werden.
Bei der Bemessung von Stahlbetonbauteilen nach EN 1992‑1‑1 [1] sind nichtlineare Verfahren der Schnittgrößenermittlung für die Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit möglich. Dabei werden die Schnittgrößen und Verformungen unter Berücksichtigung des nichtlinearen Schnittgrößen-Verformungs-Verhaltens bestimmt. Die Berechnung der Spannungen und Dehnungen im gerissenen Zustand liefert in der Regel Durchbiegungen, die deutlich über den linear ermittelten Werten liegen.
Mit DUENQ lassen sich Querschnittswerte und Spannungen von beliebigen Profilen berechnen. Sind Flansch oder Steg durch Schraubenlöcher geschwächt, kann dies durch die Verwendung von Nullelementen abgebildet werden. Die Spannungen werden im Anschluss mit den abgeminderten Querschnittswerten neu berechnet. Ein besonderes Augenmerk ist hierfür auf die Schubspannungen zu legen. Diese werden standardmäßig im Bereich der Nullelemente zu Null gesetzt. Berechnet man die Schubspannungen mit den abgeminderten Querschnittswerten und ohne weitere Anpassung erneut, stellt sich heraus, dass das Integral der Schubspannungen nicht mehr gleich der angesetzten Querkraft ist. Wie sich daher die Schubspannung im Detail berechnet, soll im folgenden Beispiel aufgezeigt werden.
Die Zusatzmodule RF-PIPING und RF-PIPING Design ermöglichen die Bemessung von Rohrleitungen nach EN 13480-3 [1], ASME B31.1 und B31.3. Für die Euronorm werden die Spannungen im Rohr basierend auf den Formeln des Kapitels 12.3 Elastizitätsanalyse ermittelt. Je nach Spannungsart sind ein oder mehrere resultierende Momente unabhängig voneinander anzusetzen. Diese Differenzierung kommt beispielsweise bei der Ermittlung der Spannungen aufgrund gelegentlich wirkender Lasten vor.
Die Randbedingungen der Lagerung einer Platte lassen sich in FEM-Programmen schnell als punktuelle und linienförmige Lagerungen eingeben. Wird jedoch nicht bereits bei der Modellierung auf die Nachgiebigkeit der Lagerungen geachtet, so wird häufig spätestens bei der Bemessung mittels Spannungen beziehungsweise bei der Ermittlung der erforderlichen Bewehrung ein genauerer Blick auf die Lagerdefinitionen nötig.
Grundlage für den Beulnachweis nach der Methode der effektiven Breiten beziehungsweise der Methode der reduzierten Spannungen ist die Ermittlung der Verzweigungslast des Systems, nachfolgend LBA (lineare Beulanalyse) genannt. Der folgende Beitrag soll die Vorgehensweise zur analytischen Berechnung des Verzweigungslastfaktors erläutern sowie die Nutzung der FE-Methode.
Über den Button [Details] ist es in RF-GLAS möglich, die gewünschten anzuzeigenden Ergebnisse auszuwählen. Um eine bessere Übersicht bei der Ergebnisauswertung zu erlangen, können sowohl die einzelnen Spannungsbilder – Hauptspannungen, Spannungen orientiert an den Achsen, Schubspannungen – als auch die unterschiedlichen Ergebnistabellen separiert an- beziehungsweise abgewählt werden. Diese Option ermöglicht es für jeden User, die individuell benötigten Ergebnisse zu erhalten.
Beulnachweise von ausgesteiften Platten stellen eine besondere Aufgabenstellung dar. DIN EN 1993-1-5 stellt für diese Herausforderung drei Berechnungsverfahren zur Verfügung:Methode der wirksamen Querschnitte, [1], Kap. 4-7Methode der reduzierten Spannungen, [1], Kap. 10Berechnungen mit der Finite-Element-Methode (FEM), [1], Anhang C
In RF-STAHL Flächen lassen sich auch die Spannungen ablesen, die für den Nachweis von Schweißnähten beispielsweise nach EN 1993-1-8, Bild 4.5 relevant sind. Beim Auswerten der Spannungsanteile ist das lokale xyz-Achsensystem der Flächen zu beachten.
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.
Ergebniskombinationen aus RF-/DYNAM Pro - Ersatzlasten entstehen durch Überlagerung der Ergebnisse aus den einzelnen modalen Beiträgen. Hierfür kann die SRSS-Regel als "aquivalente Linearkombination" verwendet werden. Wenn in RF-/STAHL Ergebniskombinationen zur Bemessung herangezogen werden, gibt es zwei Optionen, die maßgebenden Spannungen zu ermitteln. Entweder werden die Ergebnisse direkt aus der Ergebniskombination herangezogen. Dies geschieht zeilenweise für jede maßgebende maximale und minimale Schnittgröße. Oder Spannungen werden aus den einzelnen Lastfällen ermittelt. Die quadratische Überlagerungsregel wird dann in RF-/STAHL erneut durchgeführt.
In RFEM und RSTAB kann man neben einer Biege-, Torsions-, Längs- und Dehnungslast auch einen Innendruck für Stäbe mit kreisförmigen Hohlquerschnitten definieren und berechnen. Die aus der Innendrucklast folgenden Umfangsspannungen und Axialspannungen werden mittels der "Kesselformel" ausgewertet und an die Bemessungsmodule zur Überlagerung mit den restlichen Spannungen aus den Schnittgrößen übergeben.
Der DIN-Auschuss NA 005-08-23 Stahlbrücken beantragte im Januar 2015 die bauaufsichtliche Einführung der Änderung der Gleichung 10.5 der DIN EN 1993-1-5. Es handelt sich hierbei um die Interaktion von Längs- und Querdruck im Beulnachweis. Diese Interaktionsgleichung sieht nun den Hilfsfaktor V vor, welcher sich aus den Abminderungsfaktoren der Längs- und Querspannungen berechnet.
RFEM 5.04.xx brachte die Möglichkeit der graphisch anspruchsvollen Visualisierung von Normal- und Schubspannungen an Stäben (dieses Feature steht nur zur Verfügung, wenn das Zusatzmodul RF-STAHL lizenziert ist).