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.
Für die Beurteilung, ob bei einer dynamischen Berechnung auch die Theorie II. Ordnung berücksichtigt werden muss, stellt die EN 1998-1 Abschnitt 2.2.2 und 4.4.2.2 den Empfindlichkeitsbeiwert der gegenseitigen Stockwerksverschiebung θ zur Verfügung. Dieser kann mit RFEM 6 und RSTAB 9 berechnet und untersucht werden.
Der Beiwert θ lautet:$$\mathrm\theta\;=\;\frac{\displaystyle{\mathrm P}_\mathrm{tot}\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm r}{{\mathrm V}_\mathrm{tot}\;\cdot\;\mathrm h}\;$$
Die Windrichtung spielt bei der Gestaltung der Ergebnisse von CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics - Numerische Strömungsmechanik) und der statischen Bemessung von Gebäuden und Infrastrukturen eine entscheidende Rolle. Sie ist ein entscheidender Faktor bei der Beurteilung, wie Windkräfte mit Bauwerken interagieren, und beeinflusst die Verteilung des Winddrucks und folglich die Maßnahmen hinsichtlich der Statik. Das Verständnis zur Auswirkung der Windrichtung ist unerlässlich, um Konstruktionen zu entwickeln, die wechselnden Windkräften standhalten sollen und somit die Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Tragwerken gewährleisten. Einfach ausgedrückt hilft die Anströmrichtung bei der Feinabstimmung von CFD-Simulationen und der Anleitung von statischen Bemessungsprinzipien, eine optimale Leistung und Widerstandsfähigkeit gegenüber windinduzierten Effekten zu erzielen.
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.
Die Materialzuteilung für hybride DUENQ-Querschnitte lässt sich in RFEM und RSTAB bequem wählen. Voraussetzung dafür ist, dass den Querschnittselementen in DUENQ unterschiedliches Material zugewiesen wurde.
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.
Der deutsche Anhang zur EN 1992-1-1 empfiehlt in der nationalen Ergänzung NCI zu Abschnitt 9.2.1.2 (2) die Zugbewehrung in der Gurtplatte von Plattenbalkenquerschnitten höchstens auf einer Breite entsprechend der halben rechnerischen effektiven Gurtbreite beff,i nach Gleichung (5.7a) anzuordnen.
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.
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.
In den Berechnungsparametern kann die Anzahl der Stabteilungen für Ergebnisverläufe eingestellt werden. Der Effekt dieser Einstellungsmöglichkeit wird in den folgenden Bildern aufgezeigt.
In vielen Fällen wird es erforderlich sein, die Werte für die Darstellung der Werte an Flächen zu filtern, um nicht sämtliche Zahlen darzustellen. Bei der Anzeige der Bewehrungsverteilung können beispielsweise Werte, die unterhalb der ohnehin eingelegten Grundbewehrung liegen, ausgeblendet werden.
In der bisherigen Normung gab es keinerlei Regelungen für die Verteilung der Schneelasten für aufgeständerte Solarthermie- und Photovoltaikanlagen auf Dächern. Es wurde lediglich darauf hingewiesen, die Lasten ingenieurmäßig zu verteilen. Erst mit dem Nationalen Anhang DIN EN 1991-1-3/NA:2019-04 wurden dafür konkrete Regelungen getroffen.
Bei der Auswertung von Linienlagerkräften ergeben sich manchmal auf den ersten Blick unplausible Verläufe. Insbesondere bei veränderlichen Lasten an Stellen, die auch ein Knotenlager aufweisen, an Teilungspunkten und Randstellen von gelagerten Linien zeigen die Ergebnisse teilweise unerwartete Lagerreaktionen. Auch die Anwendung der Funktion der linearen glatten Verteilung im Projekt-Navigator - Zeigen führt dann nicht immer zum erwarteten Ergebnisverlauf.
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.
Mit der Funktion "Modell generieren - Stäbe" → "3D-Zelle" lassen sich sehr leicht Container (Schiffscontainer, Bürocontainer, Wohncontainer und so weiter) mit regelmäßiger und unregelmäßiger Aufteilung der Zellen erzeugen.
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.
Wind ist im Gegensatz zu Schnee die einzige klimatische Last, die auf jede Art von Bauwerk in jedem Land der Welt wirkt. Die Windstärke hängt vom geografischen Standort des Gebäudes ab. Aktuell ist dies einer der Hauptgründe für die Notwendigkeit einer regionalen Einteilung (Windzone) und einer Berücksichtigung der in den amtlichen Normen festgelegten Höhenlage; Die Variation der Staudrücke mit der Höhe über dem Boden für einen "normalen" Baugrund ohne Maskenwirkung sollte ebenfalls berücksichtigt werden.
Entsprechend Absatz 7.3.2 (2) fordert die Norm DIN EN 1992-1-1: "Bei gegliederten Querschnitten wie Hohlkästen oder Plattenbalken ist in der Regel die Mindestbewehrung für jeden Teilquerschnitt (Gurte und Stege) einzeln nachzuweisen."Bei einem Plattenbalken mit T-Querschnitt sollte eine Ermittlung der Mindestbewehrung für die beiden Gurte und den Steg durchgeführt werden, wenn die entsprechenden Teilquerschnitte im Zugbereich liegen. Die Einteilung der Querschnitte ist in Bild 01 dargestellt.
Für den Nachweis des Grenzzustandes der Gebrauchstauglichkeit nach Kapitel 6.6 des Eurocodes EN 1997-1 ist für eine Flachgründung (Fundament) eine Setzungsberechnung durchzuführen. In RF-/FUND Pro wurde die Setzungsberechnung für ein Einzelfundament ermöglicht. Dabei kann zwischen der Setzungsberechnung für ein schlaffes oder starres Fundament gewählt werden. Durch die Definition eines Bodenprofils ist die Berücksichtigung mehrerer Bodenschichten unter der Fundamentsohle möglich. Die Ergebnisse der Setzung, Fundamentverkantung und der vertikalen Sohlspannungsverteilung sind sowohl grafisch als auch tabellarisch aufbereitet und verschaffen so einen schnellen Überblick über die durchgeführte Berechnung. Zusätzlich zum Nachweis der Fundamentsetzung in RF-/FUND Pro werden die repräsentativen Federkonstanten für das Auflager in der statischen Berechnung bestimmt und können auf Wunsch in das statische Modell von RFEM oder RSTAB exportiert werden.
Die Pushover-Analyse ist eine nichtlineare statische Berechnung für die seismische Analyse von Strukturen. Die anzusetzende Lastverteilung wird einer dynamischen Ersatzlastberechnung entnommen. Diese Lasten werden dann schrittweise bis zum Versagen der Struktur gesteigert. Das nichtlineare Verhalten der Gebäude wird üblicherweise mit Hilfe plastischer Gelenke abgebildet.
Bei der Bemessung von Stützenfüßen werden zur Verankerung häufig Hochleistungsdübel eingesetzt. In diesem Beispiel soll die Abbildung mit verschiedenen Modellen für einen Stützenfuß und deren Auswertung erläutert werden.
Neben einer besseren Übersichtlichkeit des Modells durch die Einteilung in ein Achsenraster können Änderungen am Modell sehr schnell mit dem Linienraster umgesetzt werden.
Im Zuge der Modellierung kommt es durch Kopieren, Linien- und Stabteilungen und vieles mehr zu einer unregelmäßigen Nummerierung der Objekte. Mit Hilfe der automatischen Umnummerierung ist es möglich, die Nummerierung neu zu strukturieren und damit die Übersichtlichkeit zu verbessern. Dies ist für Knoten und Stäbe möglich, in RFEM außerdem für Linien, Flächen und Volumina.
Mit RF-DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen kann eine Zeitverlaufsanalyse durchgeführt werden. Zum Beispiel können die Auswirkungen einer Explosion auf ein nahegelegenes Bauwerk untersucht werden. In "Dynamik der Baukonstruktionen" von Christian Petersen sind Formeln für Zeitdiagramm und Lastverteilung zur Beschreibung einer Explosion angegeben. Im Bild ist die Eingabe einer solchen Explosionslast dargestellt. In RFEM stehen die freien veränderlichen Lasten zur Verfügung, die eine flexible Eingabe des Lastverlaufes ermöglichen.
Die Lasttabellen bieten eine komfortable Möglichkeit zur Kontrolle der aufgebrachten Lasten. Eine Aufteilung der Lasten in einzelne Zeilen ist hierbei zweckmäßig. Die Lastdaten werden nach der Lastaufteilung in der Lasttabelle sortiert nach Strukturelement (Knoten, Stäbe, Linien, Flächen beziehungsweise Volumina) dargestellt. Eine Auswertung der Lastdaten des jeweiligen Strukturelements ist damit leicht möglich. Die Lastfalldaten können später wieder komprimiert werden.
Die "Lastverteilung" stellt die auf das System tatsächlich aufgebrachte Last in den FE-Netzpunkten und gegebenenfalls auf die FE-Flächen dar. Insbesondere bei Linienlasten und bei freien Lasten spielt die FE-Netzgröße für die Belastung eine große Rolle.