Biegedrillknicken (BGDK) ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein Träger oder ein Bauteil auf Biegung beansprucht wird und der Druckflansch seitlich nicht ausreichend gestützt ist. Dies führt zu einer Kombination aus seitlicher Verschiebung und Verdrehung. Dies ist ein entscheidender Faktor bei der Bemessung von Bauteilen, insbesondere bei schlanken Balken und Trägern.
Der Ermüdungsnachweis nach EN 1992-1-1 ist für tragende Bauteile zu führen, welche großen Spannungsschwingbreiten und/oder vielen Lastwechseln ausgesetzt sind. Die Nachweise für den Beton und für die Bewehrung werden separat geführt. Es stehen zwei alternative Nachweismethoden zur Verfügung.
Mit RWIND 2 und RFEM 6 ist es nun möglich, Windlasten aus experimentell gemessenen Winddruckwerten auf Oberflächen zu berechnen. Grundsätzlich stehen zwei Interpolationsverfahren zur Verfügung, um punktuell gemessene Drücke auf den Flächen zu verteilen. Durch entsprechende Methoden- und Parametereinstellungen kann die gewünschte Druckverteilung erreicht werden.
Das Antwortspektrenverfahren zählt zu den am häufigsten verwendeten Bemessungsmethoden im Erdbebenfall. Dieses Verfahren hat viele Vorteile. Der Bedeutendste ist wohl die Vereinfachung: Es vereinfacht die Komplexität eines Erdbebens so weit, dass ein Nachweis mit vertretbarem Aufwand geführt werden kann. Der Nachteil dieser Methode ist wiederum, dass durch diese Vereinfachung viele Informationen verloren gehen. Eine Möglichkeit diesen Nachteil abzumildern, ist die Anwendung der äquivalenten Linearkombination bei der Kombination der Modalantworten. Das soll in diesem Beitrag durch ein Beispiel näher erläutert werden.
Um den Einfluss lokaler Stabilitätsphänomene schlanker Bauteile bewerten zu können, bieten RFEM 6 und RSTAB 9 die Möglichkeit eine lineare Verzweigungslastanalyse auf Querschnittsebene durchzuführen. Der folgende Beitrag widmet sich den Grundlagen der Berechnung sowie der Ergebnisinterpretation.
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.
Stahlbauanschlüsse können in RFEM 6 durch einfache Eingabe vordefinierter Bauteile im Add-On Stahlanschlüsse erzeugt werden. Die Sammlung solcher Komponenten wird ständig verbessert, um die Arbeit auch bei der Modellierung von Stahlverbindungen noch einfacher zu gestalten. In diesem Beitrag wird die Verbindungsplatte als eine neu in die Bibliothek des Add-Ons aufgenommene Komponente vorgestellt.
Das Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) ermöglicht die Bemessung von Stab-, Flächen- und Volumentragwerken in RFEM 6 unter Berücksichtigung spezifischer Bauzustände, die mit dem Bauablauf verbunden sind. Dies ist insofern wichtig, da Gebäude nicht auf einmal, sondern durch schrittweises Zusammenfügen einzelner Bauteile errichtet werden. Als Bauzustände bezeichnet man die einzelnen Schritte, in denen das Gebäude mit Strukturelementen versehen und belastet wird, während der gesamte Prozess als Bauprozess bezeichnet wird.
Somit liegt der Endzustand des Bauwerks nach Abschluss des Bauprozesses vor, also alle Bauzustände. Bei einigen Bauwerken könnte der Einfluss des Bauprozesses (also aller einzelnen Bauphasen) erheblich sein und sollte berücksichtigt werden, damit Fehler in der Berechnung vermieden werden. Ein allgemeiner Überblick zum Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) findet sich im Knowledge Base-Artikel "Berücksichtigung von Bauzuständen in RFEM 6".
Die Bemessung der Querschnitte nach Eurocode 3 basiert auf der von der Norm festgelegten Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in Klassen. Die Klassifizierung der Querschnitte ist wichtig, da sie die Grenzen der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festlegt.
Imperfektionen im Bauingenieurwesen gehen mit der produktionsbedingten Abweichung von Bauteilen von ihrer idealen Form einher. Imperfektionen werden meist dann in einer Berechnung angewendet, wenn für die Bauteile ein Kräftegleichgewicht am verformten System gesucht wird.
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.
Die Berechnung komplexer Strukturen mittels Finite-Elemente-Software erfolgt in der Regel am Gesamtmodell. Der Bau solcher Bauwerke ist jedoch ein mehrstufiger Prozess, bei dem der Endzustand des Gebäudes durch die Kombination der einzelnen Bauteile erreicht wird. Um Fehler bei der Berechnung von Gesamtmodellen zu vermeiden, muss der Einfluss des Bauablaufs berücksichtigt werden. In RFEM 6 ist dies mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) möglich.
Strukturen sind in der Realität dreidimensional, sie lassen sich jedoch vereinfachen und als 2D- oder 1D-Modelle analysieren. Der Modelltyp hat einen entscheidenden Einfluss auf die Beanspruchung der Bauteile und sollte vor der Modellierung und Berechnung definiert werden.
Die Zusatzmodule zur Bemessung von Stab-Bauteilen nach nationalen, europäischen und internationalen Normen stellen Nachweisergebnisse neben der numerischen Darstellung in Tabellenform auch grafisch als Diagramm am Stabwerk dar.
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.
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.
Sollen bei einer Struktur nur einige wenige Geometrieparameter geändert werden, ist es nicht immer notwendig, die betroffenen Strukturteile zu löschen und neu zu definieren.
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.
Beim Einsatz von langsam erhärtendem Beton (in der Regel bei dicken Bauteilen) darf die errechnete Mindestbewehrung zur Aufnahmen von Zwangsbeanspruchungen nach EN 1992-1-1, 7.3.2 mit dem Faktor 0,85 abgemindert werden. Bedingung hierfür ist aber, dass der Kennwert für die Festigkeitsentwicklung r = fcm2 / fcm28 nicht größer als 0,3 ist. Zusätzlich sind die Rahmenbedingungen der Anwendungsvoraussetzung für diese Bewehrungsverminderung in den Ausführungsunterlagen explizit festzulegen.
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.
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.
Bei waagebalkenähnlichen Tragwerken sollten günstig und ungünstig wirkende Teile der ständigen Einwirkung getrennt erfasst werden. In RFEM und RSTAB ist das folgendermaßen möglich.
Befindet man sich im Sichtbarkeitsmodus nach der Definition von zusammengehörigen generierten Lasten, werden diese bei der Darstellung als Flächenlast auch an den ausgeblendeten Strukturteilen angezeigt.
Häufig müssen in RFEM nur Teile und nicht die gesamte Fläche belastet werden. Klassischer Fall dazu ist der Erddruck. Dafür gibt es die Möglichkeit der freien Flächenlasten. Diese sind dann flächenunabhängig und werden in der Grafik in den definierten Koordinatenabmessungen dargestellt.
Die RF-/JOINTS-Module sind mit einem Grafikfenster ausgestattet, das alle Bauteile der Verbindung zeigt. Dort lassen sich die aus RFEM und RSTAB bekannten Mausfunktionen nutzen, um die Darstellung zu zoomen, zu verschieben oder zu drehen.
In RFEM 5 und RSTAB 8 bietet es sich an, häufig vorkommende Bauteile mit variablen Abmessungen zu parametrisieren. Diese können dann im Blockmanager mit neuen Abmessungen versehen werden und lassen sich in eine neue oder bestehende Datei importieren.
Im Holzbau werden oft Träger aus mehreren Holzteilen zusammengesetzt. Die Verbindung der einzelnen Teile erfolgt durch Leim, Nägel, Schrauben, Dübel oder Passbolzen. Bei einer Verbindung aus Leim ist diese als starr anzunehmen. Bei Verbindungen mit zum Beispiel stiftförmigen Verbindungsmitteln ist die Verbindung nachgiebig und die Querschnittskennwerte der verbundenen Teile können nicht voll angesetzt werden.