Ein entscheidender Schritt bei der Numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD) ist es, ein Validierungsbeispiel zu erstellen, um Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse zu gewährleisten. Bei diesem Vorgang werden die Ergebnisse der CFD-Simulationen mit experimentellen oder analytischen Daten aus realen Szenarien verglichen. Es soll der Nachweis erbracht werden, dass das CFD-Modell die physikalischen Phänomene, die es simulieren soll, wirklichkeitsgetreu abbilden kann. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Schritte bei der Entwicklung eines Validierungsbeispiels für die CFD-Simulation erläutert, von der Auswahl eines geeigneten physikalischen Szenarios bis zur Analyse und dem Vergleich der Ergebnisse. Bei sorgfältiger Einhaltung dieser Schritte können sowohl Ingenieure als auch Experten in Forschung und Entwicklung die Glaubwürdigkeit ihrer CFD-Modelle erhöhen und so den Weg für deren effektiven Einsatz in verschiedenen Bereichen wie der Aerodynamik, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Umwelttechnik ebnen.
Das amerikanische Steel Joist Institute (SJI) hat sogenannte Virtual Joist-Tabellen entwickelt, um die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists zu berechnen. Diese Virtual Joist-Profile werden als äquivalente Breitflanschträger bezeichnet, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Virtual Joists sind auch in der RFEM- und RSTAB-Querschnittsdatenbank verfügbar.
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.
Ein Träger ist nach EN 1992-1-1 [1] ein Stab, dessen Stützweite mindestens das 3-fache der Gesamtschnitthöhe beträgt. Anderenfalls ist das Bauteil als wandartiger Träger zu betrachten. Wandartige Träger (also Träger mit einer Spannweite kleiner als die 3-fache Schnitthöhe) verhalten sich anders als normale Träger (also Träger mit einer Spannweite, die um das 3-Fache größer ist als die Schnitthöhe).
Bei der Bauteilbemessung im Stahlbetonbau ist jedoch häufig die Bemessung von wandartigen Trägern notwendig, da diese für Fenster- und Türstürze, Über- und Unterzüge, Deckensprung-Verbindungen sowie Rahmensysteme verwendet werden.
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.
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.
In RFEM stehen verschiedene Tools für die Modellierung zur Verfügung. Diese Funktionen ermöglichen ein schnelles und effektives Abbilden von komplizierten Strukturen im Programm. Die Verbindung zweier Kreise oder Bögen beispielsweise kann mit der Funktion "Tangente zu Kreisen oder Bögen" hergestellt 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.
Durch die rasante Entwicklung in der EDV-Branche geht der Trend auch bei der Bemessung von Bauwerken hin zum Gesamtmodell. Große Projekte werden selten von einem einzelnen Ingenieur abgewickelt. Eine einheitliche Projektverwaltung im gesamten Unternehmen ist bei Großprojekten ein Schlüssel zum effektiven Arbeiten.
In RFEM 5 und RSTAB 8 ist es möglich, Informationen zur aktuell verwendeten Lizenz sowie Detailinformationen über installierte Dongletreiber auszulesen. Bei Lizenzproblemen kann die erzeugte Textdatei dem Techniker der Dlubal-Hotline für eine schnelle und effektive Analyse zur Verfügung gestellt werden. Die Erzeugung der Datei wird über das Menü "Hilfe" → "Autorisierung" → "Diagnostics" gestartet.
Die Klassifizierung der Querschnitte nach EN 1993-1-1 anhand der Tabelle 5.2 stellt eine einfache Methode zum Nachweis des lokalen Beulens von Querschnittsteilen dar. Für Querschnitte der Querschnittsklasse 4 ist anschließend die Ermittlung von effektivem Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 notwendig, um den Einfluss des lokalen Beulens mit bei den Tragfähigkeitsnachweisen zu berücksichtigen.
"Gutes Werkzeug, halbe Arbeit": Dieses Sprichwort trifft im übertragenen Sinn auch auf die Softwarebranche zu. Je besser ein Programm auf eine Aufgabenstellung zugeschnitten ist, desto effektiver lässt sich diese lösen. Die Vielzahl und Komplexität der heutigen Problemstellungen - speziell in der Tragwerksplanung - bedürfen spezifisch zugeschnittener Lösungen. Die Erstellung eigener Programme mittels textueller Programmierung erfordert ein fundiertes Wissen und große Abstraktionsfähigkeit. Dieser Hürde stellen sich verständlicherweise nur sehr wenige Ingenieurbüros. Aus diesem Grund gibt es zusätzliche Software-Lösungen, welche dem Anwender eine visuelle Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellen.
Bei Kontrollrechnungen und Vergleich der Schnittgrößen und der daraus resultierenden erforderlichen Bewehrung von Unterzügen tauchen teilweise große Unterschiede auf. Obwohl dieselben Lastannahmen und Stützweiten angesetzt werden, geben einige Programme beziehungsweise die Handrechnung stark abweichende Schnittgrößen gegenüber dem FEM-Modell aus. Die Unterschiede treten auch bereits beim zentrischen Stab auf und ohne Berücksichtigung der Schnittgrößenanteile aus den gegebenenfalls mitwirkenden Plattenbreiten.
Bei Kranbahnen mit großen Stützweiten ist nicht selten die Horizontallast aus Schräglauf bemessungsrelevant. In diesem Beitrag sollen die Entstehung dieser Kräfte und die richtige Eingabe in KRANBAHN beschrieben werden. Es wird hierbei auf die praktische Ausführung und den theoretischen Hintergrund eingegangen.
In einem multimodalen Antwortspektrenverfahren ist es wichtig, eine ausreichende Anzahl von Eigenwerten der Struktur zu ermitteln und deren dynamische Antworten zu berücksichtigen. Vorschriften wie die EN 1998-1 [1] und andere internationale Standards schreiben vor, 90 % der Strukturmasse zu aktivieren. Das heißt: so viele Eigenwerte zu bestimmen, dass die Summe der effektiven Modalmassenfaktoren größer 0.9 ist.
Das amerikanische Steel Joist Institute (SJI) hat sogenannte Virtual Joist-Tabellen entwickelt, um die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists zu berechnen. Diese Virtual Joist-Profile werden als äquivalente Breitflanschträger bezeichnet, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Virtual Joists sind auch in der RFEM- und RSTAB-Querschnittsdatenbank verfügbar.
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.
Vor der eigentlichen Querschnittsanalyse von Stahlprofilen sind diese nach EN 1993-1-1 5.5 bezüglich ihrer Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität zu klassifizieren. Dabei werden die einzelnen Querschnittsteile analysiert und in die Klassen 1 bis 4 eingeordnet. Die Klasse des Querschnitts bestimmt sich im Anschluss und im Allgemeinen aus der höchsten Klasse der Querschnittsteile. Können für die spätere Bemessung von Querschnitten der Klassen 1 und 2 noch plastische Beanspruchbarkeiten herangezogen werden, dürfen diese ab Klasse 3 nur noch elastisch bestimmt werden. Bei Klasse-4-Querschnitten tritt bereits vor dem Erreichen des elastischen Momentes ein lokales Beulen auf. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, dürfen effektive Breiten verwendet werden. Dieser Beitrag wird sich nun im Folgenden genauer mit der Berechnung der effektiven Querschnittswerte befassen.
Seit RFEM Version 5.06 steht dem Anwender die Möglichkeit zur Verfügung die effektive Betonzugfestigkeit zum Risszeitpunkt in RF-BETON Flächen anzupassen. Zu Beginn der GZG-Nachweise wird geprüft, ob die einwirkenden Schnittgrößen den Beton aufreißen lassen. Hierfür wird die effektive Betonzugfestigkeit zum Risszeitpunkt angesetzt. Der Anwender kann die Festigkeit via Faktor anpassen. In den Berechnungsdetails wird der angepasste Wert ausgegeben.
Das direkte Verschieben und Kopieren von Objekten im Ansichtsfenster kann eine sinnvolle Möglichkeit sein, um effektiver zu arbeiten. Da es Anwender gibt, die diese Funktion bewusst nicht wünschen, kann sie auch deaktiviert werden. Dazu klickt man im Ansichtsfenster auf die rechte Maustaste und findet den Eintrag "Drag & Drop ermöglichen" in der Liste.
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.
In RF-/DYNAM Pro besteht in der aktuellen Version nun die Möglichkeit, Eigenformen von der Erdbebenbemessung auszuschließen. Dazu gibt es in den meisten Normen Vorschriften, um zu kleine effektive Modalmassenfaktoren auszuschließen. Unter dem Reiter "Eigenformen" besteht daher die Möglichkeit, den Faktor anzugeben und die Eigenformen damit automatisch nicht zu berücksichtigen.
Benutzerdefinierte Ansichten sind ein sehr nützliches Werkzeug zum effektiven Modellieren, da zuvor gewählte und angepasste Ausschnitte per Mausklick sofort erscheinen. Diese Ausschnitte können aber auch sehr einfach zur Erstellung von aussagekräftigen und übersichtlichen Ergebnisgrafiken verwendet werden. Durch die Seriendruckfunktion können mit nur wenigen Mausklicks alle benötigten Ergebnisgrafiken auf einmal erstellt werden.