Bei der Modellierung von komplexeren Tragwerken mit einem erhöhten Wiederholungsgrad treten identische Material- und Querschnittsdefinitionen häufig auf.
Die Produktpalette der Dlubal Software enthält verschiedene Module für den Nachweis von Stahl- und Holzverbindungen. So besteht im Modul RF-/JOINTS Stahl Stützenfuß die Möglichkeit, Fußpunkte von gelenkigen oder eingespannten Stahlstützen zu untersuchen. Für die wirtschaftliche und sichere Bemessung des Stützenfußes spielt die Auswahl der Befestigungsmittel, der Fundamentgeometrie und der Materialgüten eine entscheidende Rolle.
RFEM und RSTAB haben eine umfangreiche Materialbibliothek, welche der Anwender noch durch eigene Materialien erweitern kann. Ab Version X.05 bietet die Materialdatenbank eine komfortable Volltextsuche an. Somit können Materialen in der Hektik des Ingenieuralltages noch schneller gefunden werden.
Verfestigung beschreibt die Fähigkeit eines Materials, bei Belastung durch Umlagerungen (Strecken) der Mikrokristalle im Kristallgitter der Struktur eine höhere Steifigkeit zu erreichen. Es wird hierbei zwischen materieller isotroper Verfestigung als skalare Größen oder tensoriellen kinematischen Verfestigungen unterschieden.
Eine orthotrope plastische Berechnung mit dem Plastizitätskriterium Tsai-Wu ist in RFEM bereits seit geraumer Zeit möglich. Über den Verfestigungsmodul Ep,x beziehungsweise Ep,y kann die Verfestigung des Materials während der iterativen Berechnung berücksichtigt werden.
In Zeiten von BIM wird der Datenaustausch zwischen den einzelnen Disziplinen der Tragwerksplanung und -ausführung immer wichtiger. Da jede Software eigene Spezifikationen auch im Hinblick auf die Bezeichnung von Querschnitten und Materialien hat, bieten RFEM und RSTAB eine Konvertierungstabelle (Mapping File) an.
Das Add-on Geotechnische Analyse stellt RFEM zusätzliche spezifische Bodenmaterialmodelle zur Verfügung, die in der Lage sind, das komplexe Bodenmaterialverhalten geeignet abzubilden. Der vorliegende Fachbeitrag soll als Einführung dienen und aufzeigen, wie die spannungsabhängige Steifigkeit von Bodenmaterialmodellen ermittelt werden kann.
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.
An weit gespannten Decken ist der Schwingungsnachweis von Brettsperrholzdecken häufig maßgebend. Der Vorteil des leichteren Materials Holz gegenüber Beton kehrt sich hierbei zum Nachteil um, da für eine niedrige Eigenfrequenz eine hohe Masse von Vorteil ist.
RFEM und RSTAB bieten zahlreiche Schnittstellen für den Austausch von Daten mit anderen Programmen. Häufig werden in den jeweiligen Programmen unterschiedliche Bezeichnungen für dieselben Materialien und Querschnitte verwendet. Dies macht eine Konvertierung der Material- und Querschnittsbezeichnungen notwendig, damit diese nach dem Austausch der Daten vom Programm erkannt werden.
In diesem Beitrag werden anhand des Eurocodes zwei praktische Beispiele erläutert, bei denen die Reduktion von Kombinationen sinnvoll ist. Durch die große Anzahl der verschiedenen Nationalen Anhänge sowie unterschiedlichen Materialnormen (EC 2 bis EC 9) resultieren Anforderungen, die sich nicht mit den Grundlagen der Tragwerksplanung (EC 0) decken.
Die elastischen Verformungen eines Bauteils infolge einer Last basieren auf dem hookeschen Gesetz, das eine lineare Spannungs-Dehnungs-Beziehung beschreibt. Sie sind reversibel: Nach der Entlastung kehrt das Bauteil wieder in seine ursprüngliche Form zurück. Plastische Verformungen hingegen führen zu irreversiblen Formänderungen. Die plastischen Dehnungen sind in der Regel erheblich größer als die elastischen Verformungen. Bei plastischen Beanspruchungen duktiler Materialien wie Stahl treten Fließeffekte auf, bei denen der Verformungszuwachs mit einer Verfestigung einhergeht. Sie führen damit zu bleibenden Formänderungen - und im Extremfall zur Zerstörung des Bauteils.
Orthotrope Materialgesetze finden überall dort Verwendung, wo Materialien entsprechend ihrer Beanspruchung angeordnet werden. Beispiele hierfür sind faserverstärkte Kunststoffe, Trapezbleche, bewehrter Beton oder Holz.
In einem früheren Beitrag wird das Materialmodell Isotrop nichtlinear elastisch erläutert. Viele Materialien besitzen aber kein rein symmetrisches nichtlineares Materialverhalten. Auch die in dem Beitrag erwähnten Fließgesetze nach von Mises, Drucker-Prager und Mohr-Coulomb sind in dieser Hinsicht auf die Fließfläche im Hauptspannungsraum beschränkt.
Mauerwerkskonstruktionen können in RFEM 6 mit dem Add-On Mauerwerksbemessung unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode modelliert und bemessen werden. Da das Tragverhalten von Mauerwerk und die unterschiedlichen Versagensmechanismen abgebildet werden, ist ein nichtlineares Materialmodell implementiert. Sie können Mauerwerkskonstruktionen direkt in RFEM 6 eingeben, modellieren und das Materialmodell für Mauerwerk mit allen gängigen RFEM-Add-Ons kombinieren. Dadurch wird eine Bemessung von Gesamtgebäudemodellen in Verbindung mit Mauerwerk ermöglicht.
Flächen in Gebäudemodellen können viele verschiedene Größen und Formen aufweisen. Alle Flächen können in RFEM 6 berücksichtigt werden, da es möglich ist, unterschiedliche Materialien und Dicken sowie Flächen mit unterschiedlichen Steifigkeits- und Geometrietypen festzulegen. Dieser Beitrag konzentriert sich auf vier dieser Flächentypen: Rotation, gestutzt, ohne Dicke und Lastübertragung.
Wer baut, möchte Räume schaffen, die auf die persönlichen Wünsche und Träume zugeschnitten sind und der eigenen Lebenshaltung Ausdruck geben. Zu diesen Wünschen zählen oft Decken, sei es in Wohnhäusern, Bürobauten oder öffentlichen Bauten, mit enormer Spannweite ohne jegliche Unterstützung, um den darunterliegenden Raum optimal nutzen zu können. Dies erfordert jedoch aus Gründen der Tragfähigkeit beziehungsweise Gebrauchstauglichkeit eine sehr hohe Steifigkeit der Ausführung. Durch die Vergrößerung der Balken- oder Platten-Querschnitte ist zwar eine höhere Steifigkeit zu erreichen, die Wirtschaftlichkeit nimmt jedoch aufgrund des Mehrverbrauches an Material ab. Das Problem der großen Spannweiten wird oft mit Unterzügen aus Holz oder Stahl gelöst.
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.
Mit dem orthotropen elastisch-plastischen Materialmodell können in RFEM 5 Volumen mit plastischen Materialeigenschaften berechnet und nach dem sogenannten Tsai-Wu-Kriterium ausgewertet werden. Das Tsai-Wu-Kriterium geht auf Stephen W. Tsai und Edward M. Wu zurück, die es 1971 für ebene Spannungszustände veröffentlichten.
Mit dem nichtlinear-elastischen Materialmodell können in RFEM 5 Flächen und Volumen mit nichtlinearen Materialeigenschaften berechnet und eine Spannungsauswertung durchgeführt werden.
Mit dem elastisch-plastischen Materialmodell haben Sie in RFEM 5 die Möglichkeit, Flächen und Volumen mit plastischen Materialeigenschaften zu berechnen und eine Spannungsauswertung durchzuführen. Dieses Materialmodell basiert auf der klassischen Von-Mises-Plastizität.
Die Dlubal-Programme verfügen über eine Materialbibliothek. Diese beinhaltet fast alle bauingenieurrelevanten Materialen mit den zugehörigen Kennwerten für die Berechnung und die Bemessung.
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.
In RF-/DYNAM Pro - Eigenschwingungen ist es möglich, Normalkraftverläufe und Steifigkeitsänderungen direkt aus einem Lastfall (LF) oder einer Lastkombination (LK) zu importieren. Material-, Querschnitts-, Stab,- und Flächeneigenschaften können modifiziert, diese Änderungen dann in den LF-/LK-Berechnungsparametern aktiviert und somit auch in RF-/DYNAM Pro importiert werden.
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.
Mit der Funktion "Flächen aus Zellen erzeugen" lassen sich beispielsweise sehr schnell Gitterroste oder Fassadenelemente mit Flächen versehen. Die unter "Extras" -> "Modell generieren" -> "Flächen" zu findende Funktion erkennt dabei sämtliche Zellen des Gesamtmodells. Über eine Pick-Funktion können die jeweiligen Zellen per Mausklick ausgewählt werden. Neben dem Material und der Dicke kann auch die Steifigkeit sämtlicher zu erzeugender Flächen in der Eingabemaske festgelegt werden.
Mit der Option "Filter" in der Querschnittsbibliothek besteht in RFEM und RSTAB die Möglichkeit, nur Profile bestimmter Normen, Querschnittsformen oder Querschnittstypen anzeigen zu lassen. Optional kann in der gleichen Maske auch das Material ausgewählt werden.
In RFEM und RSTAB können im Draht- und Vollmodell die verwendeten Materialien für Stäbe visuell über Farben überprüft beziehungsweise dargestellt werden.
Stahlfaserbeton wird heutzutage vor allem für Industriefußböden beziehungsweise Hallenböden, gering beanspruchte Fundamentplatten, Kellerwände und Kellersohlen eingesetzt. Seit der Veröffentlichung der ersten DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton im Jahre 2010 liegt dem Tragwerksplaner ein bauaufsichtlich eingeführtes Regelwerk für die Bemessung des Verbundwerkstoffes Stahlfaserbeton vor, wodurch der Einsatz von Faserbeton in der Baupraxis immer beliebter wird. Dieser Artikel geht auf die einzelnen Materialparameter des Stahlfaserbetons sowie auf die Umsetzung dieser Materialparameter in dem FEM-Programm RFEM ein.
Damit Singularitäten infolge eines festen Knotenlagers in RFEM vermieden werden können, gibt es die die Möglichkeit einer elastischen Lagerung. Diese kann direkt im Dialog des Knotenlagers als Stütze in Z definiert werden. Dabei müssen die Geometrie der Stütze sowie das Material und die Lagerungsbedingungen erfasst werden. In diesem Beitrag soll die Variante der Modellierung der Stütze als Flächenbettung gezeigt werden.