Für Stabilitätsnachweise bei Stäben nach dem Ersatzstabverfahren ist die Definition von Knicklängen bzw. Biegedrillknicklängen notwendig, um die Verzweigungslast für das Stabilitätsversagen zu ermitteln. In diesem Beitrag wird eine RFEM 6-spezifische Funktion vorgestellt, mit der man den Knotenlagern eine Exzentrizität zuweisen und damit Einfluss auf die Ermittlung des im Stabilitätsnachweis berücksichtigten kritischen Biegemoments nehmen kann.
Die Ergebnisse für die FE-Netzknoten werden in RFEM 6 mit der Finite-Elemente-Methode ermittelt. Damit der Schnittgrößenverlauf durchgehend abgebildet wird, werden die Knotenwerte durch Interpolation geglättet. In diesem Beitrag werden die verschiedenen Arten der Ergebnisglättung vorgestellt und miteinander verglichen.
Knotenfreigaben sind spezielle Objekte in RFEM 6, die eine konstruktive Entkopplung von Objekten ermöglichen, die an einen Knoten angeschlossenen sind. Die Freigabe wird über die Bedingungen des Freigabetyps gesteuert, die auch nichtlineare Eigenschaften aufweisen können. In diesem Beitrag soll die Definition von Knotenfreigaben an einem praktischen Beispiel gezeigt werden.
Das optimale Szenario, in dem die Durchstanzbemessung nach ACI 318-19 [1] bzw. CSA A23.3:19 [2] verwendet werden sollte, ist, wenn eine Platte eine hohe Konzentration von Lasten erfährt oder Reaktionskräfte, die bei 1 auftreten einzelnen Knoten. In RFEM 6 wird der Knoten, bei dem das Durchstanzen von Belang ist, als Durchstanzknoten bezeichnet. Diese hohe Konzentration von Kräften kann durch eine Stütze, Einzellast oder einen Knotenlager verursacht werden. Auch die Verbindungswände können diese Einzellasten an Wandenden, Ecken und Enden von Linienlasten und Stützen zur Folge haben.
Der Durchstanznachweis nach EN 1992-1-1 ist für Platten mit Einzellast beziehungsweise für Platten mit Reaktion zu führen. Als Durchstanzknoten bezeichnet man einen Knoten, an welchem der Nachweis des Durchstanzens geführt wird (d.h. an dem ein Durchstanzproblem vorliegt). An diesen Knoten kann die Einzellast durch Stützen, Einzelkraft oder Knotenlager eingeleitet werden. Da bei Platten auch das Ende der linienförmigen Lasteinleitung als Einzellast angesehen wird, sollte auch die Schubtragfähigkeit an Wandenden, Wandecken sowie bei Linienlasten und Linienlagern kontrolliert werden.
Bei den Stabilitätsnachweisen für den Ersatzstabnachweis nach EN 1993-1-1, AISC 360, CSA S16 und anderen internationalen Normen ist die Bemessungslänge (also die Knicklänge der Stäbe) zu berücksichtigen. In RFEM 6 kann die Knicklänge manuell durch Zuordnung von Knotenlagern und Knicklängenbeiwerten ermittelt oder aus dem Stabilitätsnachweis übernommen werden. Beide Möglichkeiten werden in diesem Beitrag anhand der Ermittlung der Knicklänge der Rahmenstütze in Bild 1 gezeigt.
Dieser Beitrag beschreibt, wie in RFEM 6 die Flachdecke eines Wohnhauses modelliert und nach Eurocode 2 bemessen wird. Die Platte ist 24 cm dick und wird in x- und y-Richtung im Abstand von jeweils 6,75 m auf Stützen mit einer Länge von 45/45/300 cm gelagert (Bild 1). Die Stützen werden als elastische Knotenlager modelliert, indem die Federsteifigkeit aus den Randbedingungen ermittelt wird (Bild 2). Als Materialien werden Beton C35/45 und Betonstahl B 500 S (A) für die Bemessung angesetzt.
In RFEM und RSTAB werden verschiedene Möglichkeiten angeboten, um die Nummerierung einzelner Strukturelemente wie Knoten, Linien, Stäbe, Flächen oder Volumenkörper zu ändern. Es stehen die einzelne sowie die automatische Umnummerierung zur Verfügung.
Treffen im Raum ausgerichtete Stäbe in einem Knoten aufeinander, so liegen die lokalen x- bzw. y-Achsen der Stäbe nicht in einer Ebene, da die lokalen z-Achsen in Ebene der Schwerkraft ausgerichteten werden.
In RFEM und RSTAB stehen verschiedene Optionen zur Eingabe von Knotenlasten zur Verfügung. Durch diese implementierten Features wird es dem Anwender ermöglicht, die Knotenlasten bezogen auf verschieden Komponenten im Raum zu definieren.
Soll in RFEM in eine bestehende Struktur nachträglich ein Voutenstab mit Zwischenknoten eingefügt werden, tritt oft die Frage auf, wie man die einzelnen Querschnittshöhen der Voutenstäbe einfach und schnell ermitteln kann. Hierfür ist die Funktion "Linien/Stäbe verbinden" sinnvoll.
Im Zusatzmodul RF-GLAS ist zur Erleichterung der Definition der Auflagerbedingungen das 3D-Rendering implementiert. Durch diese interaktive graphische Visualisierung wird dem Anwender eine erleichterte Eingabe und Kontrolle der Linien- und Knotenlagerung ermöglicht. Die schematische Darstellung kann bei Bedarf jedoch auch ausgewählt werden.
Mit dem Modul LIMITS ist es möglich die Tragfähigkeit von Stäben, Stabenden, Knoten, Knotenlagern und Flächen (nur RFEM) anhand einer definierten Grenztragfähigkeit zu vergleichen. Des Weiteren können Knotenverschiebungen sowie Querschnittsabmessungen kontrolliert werden. In diesem Beispiel sollen Stützenfüße eines Carports mit den vom Hersteller angegebenen, maximal zulässigen, Kräften verglichen werden.
In RFEM 5 und RSTAB 8 ist es möglich, die bei einer Modellkontrolle auftretenden Probleme und Warnungen extra als Ansicht zu speichern. Damit kann man auf einfachem Wege die Hinweise nacheinander abarbeiten und das Modell bereinigen. Diese Funktion ist für doppelte Knoten, überlappende Stäbe/Linien und Flächen vorhanden.
Statt der Verwendung einer Quadrangelfläche kann auch eine B-Spline-Fläche zum Einsatz kommen. Diese kann im Nachhinein durch die integrierten Hilfsknoten in ihrer Form angepasst werden. Sie kann je nach erforderlicher Komplexität der Fläche mit 3 x 3 oder 4 x 4 Hilfsknoten erstellt werden.
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.
Häufig passiert es, dass an einem Knotenlager, welches an eine Fläche anschließt, Spannungsspitzen auftreten. Diese Singularitäten kann man umgehen, indem man das Knotenlager als Stütze modelliert.
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.
Lager können mittels Drag & Drop kopiert und verschoben werden, auch wenn im Kontextmenü die Funktion "Verschieben/Kopieren" nicht angeboten wird. Das trifft auf alle Arten von Lagern zu: Knotenlager, Linienlager und Flächenlager. Diese können so auf einfache Art und Weise weiteren Knoten beziehungsweise Linien oder Flächen zugewiesen werden.
Möchte man überflüssige Knoten entfernen, anschließende Objekte jedoch erhalten, so hat man in RSTAB mit einem Rechtklick auf den betreffenden Knoten und der Option "Knoten löschen" und "Angeschlossene Stäbe verschmelzen" dazu die Möglichkeit. In RFEM können neben Stäben auch Linien miteinander verschmolzen werden.
Um ein Tragwerk auf seine seitlichen Verschiebungen zu kontrollieren, eignet sich das Zusatzmodul RF-/LIMITS. Mit diesem Zusatzmodul ist es zum Beispiel möglich, die Gebrauchstauglichkeit hinsichtlich horizontaler Knotenverformungen zu untersuchen und einem Grenzwert gegenüberzustellen.
In den Anzeigeeigenschaften kann unter Ergebnisse → Lagerreaktionen → Knotenmomente festgelegt werden, ob ein Lagermoment als Bogen oder als Vektor dargestellt werden soll.
Mitunter ist es notwendig, dass beispielsweise von einer Fläche auch die zugehörigen Objekte wie Knoten und Linien einer Selektion hinzugefügt werden müssen, um Teilbereiche der Struktur bearbeiten zu können.
RFEM 5 bietet im Menü "Ergebnisse" → "Neuer Glättungsbereich" die Option einen Glättungsbereich zu definieren. Dabei kann zwischen einer rechteckigen, kreisförmigen oder elliptischen Form gewählt werden. Dieses Werkzeug kann beispielsweise verwendet werden, um Singularitäten durch Knotenlasten auf einen gewünschten Glättungsbereich zu "verschmieren".
Oft werden Strukturen in mehreren Projekten benötigt, so wie in diesem Beispiel eine Pfette mit Stützen und Kopfbändern. Man könnte die Abmessungen direkt in RFEM beziehungsweise RSTAB abändern, indem man die Knoten verschiebt.
Wollte man den Mittelpunkt eines Rechteckes bestimmen, war es bisher notwendig, eine Linie von einem Eckpunkt in den Gegenüberliegenden zu konstruieren. Durch Teilen der Linie hat man den Mittelpunkt erhalten. In RFEM 5 und RSTAB 8 besteht nun die Möglichkeit, einen Knoten zwischen zwei Punkten zu erzeugen. Man würde in diesem Fall nur die Eckpunkte markieren und kann anschließend bestimmen, wie groß der Abstand in Absolut- oder Relativwerten sein soll.