- Bei der Bemessung nach Eurocode 3 stehen folgende Nationale Anhänge (NA) zur Verfügung:
-
DIN EN 1993-1-5/NA:2010-12 (Deutschland) -
SFS EN 1993-1-5/NA:2006 (Finnland) -
NBN EN 1993-1-5/NA:2011-03 (Belgien) -
UNI EN 1993-1-5/NA:2011-02 (Italien) -
NEN EN 1993-1-5/NA:2011-04 (Niederlande) -
NS EN 1993-1-5/NA:2009-06 (Norwegen) -
CSN EN 1993-1-5/NA:2008-07 (Tschechische Republik) -
CYS EN 1993-1-5/NA:2009-03 (Zypern)
-
- Zusätzlich können benutzerdefinierte Nationale Anhänge mit spezifischen Beiwerten angelegt werden.
- Übernahme aller relevanten Schnittgrößen aus RFEM/RSTAB durch Wahl der Stab- und Beulfeldnummern mit Ermittlung der maßgebenden Randspannungen
- Zusammenfassung der Spannungen in Lastfällen mit Ermittlung der maßgebenden Belastung
- Getrennte Materialien für Steife und Platte möglich
- Übernahme der Steifen aus einer umfangreichen Bibliothek (Flach- und Wulstflachstahl, Winkel-, T-, U- und Trapezprofil)
- Ermittlung der wirksamen Breiten nach EN 1993-1-5 (Tab. 4.1 oder 4.2) bzw. nach DIN 18800 Teil 3 Gl. (4)
- Optionale Berechnung der Kritischen Beulspannungen nach den analytischen Formeln der Anhänge A.1, A.2, A.3 des EC 3 oder mittels FEM-Berechnung
- Nachweise (Spannung, Verformung, Drillknicken) der Längs- und Quersteifen
- Optionale Berücksichtigung des Knickeinflusses gemäß DIN 18800 Teil 3, Gl. (13)
- Fotorealistische Darstellung (3D-Rendering) des Beulfeldes einschließlich Steifen, Spannungszuständen sowie der Beulfigur mit Animation
- Dokumentation aller Eingabe- und Ausgabedaten in einem prüffähigen Ausdruckprotokoll
RF-/FE-BEUL | Leistungsmerkmale
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In FE-BEUL 8 gibt es in den Detaileinstellungen zwei Optionen, die für die Berechnung der Abminderungsfaktoren des Beulens herangezogen werden können.
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.
Beulnachweise von ausgesteiften Platten stellen eine besondere Aufgabenstellung dar. DIN EN 1993-1-5 stellt für diese Herausforderung drei Berechnungsverfahren zur Verfügung:Methode der wirksamen Querschnitte, [1], Kap. 4-7Methode der reduzierten Spannungen, [1], Kap. 10Berechnungen mit der Finite-Element-Methode (FEM), [1], Anhang C
Im Add-On Stahlbemessung von RFEM 6 stehen drei Arten von biegesteifen Rahmen (OMF, IMF, SMF) zur Verfügung. Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist nach AISC 341-22 in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Anschlussanforderungen.
- Bei der Bemessung nach Eurocode 3 stehen folgende Nationale Anhänge (NA) zur Verfügung:
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DIN EN 1993-1-5/NA:2010-12 (Deutschland)
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SFS EN 1993-1-5/NA:2006 (Finnland)
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NBN EN 1993-1-5/NA:2011-03 (Belgien)
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UNI EN 1993-1-5/NA:2011-02 (Italien)
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NEN EN 1993-1-5/NA:2011-04 (Niederlande)
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NS EN 1993-1-5/NA:2009-06 (Norwegen)
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CSN EN 1993-1-5/NA:2008-07 (Tschechische Republik)
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CYS EN 1993-1-5/NA:2009-03 (Zypern)
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- Zusätzlich können benutzerdefinierte Nationale Anhänge mit spezifischen Beiwerten angelegt werden.
- Übernahme aller relevanten Schnittgrößen aus RFEM/RSTAB durch Wahl der Stab- und Beulfeldnummern mit Ermittlung der maßgebenden Randspannungen
- Zusammenfassung der Spannungen in Lastfällen mit Ermittlung der maßgebenden Belastung
- Getrennte Materialien für Steife und Platte möglich
- Übernahme der Steifen aus einer umfangreichen Bibliothek (Flach- und Wulstflachstahl, Winkel-, T-, U- und Trapezprofil)
- Ermittlung der wirksamen Breiten nach EN 1993-1-5 (Tab. 4.1 oder 4.2) bzw. nach DIN 18800 Teil 3 Gl. (4)
- Optionale Berechnung der Kritischen Beulspannungen nach den analytischen Formeln der Anhänge A.1, A.2, A.3 des EC 3 oder mittels FEM-Berechnung
- Nachweise (Spannung, Verformung, Drillknicken) der Längs- und Quersteifen
- Optionale Berücksichtigung des Knickeinflusses gemäß DIN 18800 Teil 3, Gl. (13)
- Fotorealistische Darstellung (3D-Rendering) des Beulfeldes einschließlich Steifen, Spannungszuständen sowie der Beulfigur mit Animation
- Dokumentation aller Eingabe- und Ausgabedaten in einem prüffähigen Ausdruckprotokoll
Die Nachweise erfolgen schrittweise durch die Eigenwertberechnung der idealen Beulwerte für die einzelnen Spannungszustände sowie des Beulwertes für die gleichzeitige Wirkung aller Spannungskomponenten.
Der Beulnachweis wird mit der Methode der reduzierten Spannungen geführt, wobei je Beulfeld die einwirkenden Spannungen mit einem aus dem von-Mises-Fließzustand reduzierten Grenzspannungszustand verglichen werden. Grundlage für den Nachweis ist ein einziger Systemschlankheitsgrad, der auf der Grundlage des gesamten Spannungsfeldes bestimmt wird. Ein Nachweis der Einzelbeanspruchungen und die nachfolgende Zusammenführung mittels Interaktionskriterium entfällt daher.
Für die Erfassung des knickstabähnlichen Beulverhaltens werden die Eigenwerte der idealen Beulfeld-Knickwerte mit frei angenommenen Längsrändern berechnet. Anschließend werden die Schlankheitsgrade und Abminderungsfaktoren nach EN 1993-1-5, Kap. 4 oder Anhang B bzw. DIN 18800 Teil 3, Tabelle 1 ermittelt. Der Nachweis erfolgt dann gemäß EN 1993-1-5, Kap. 10 bzw. DIN 18800 Teil 3, Gl. (9), (10) bzw. (14).
Das Beulfeld wird in finite Viereck- oder, falls nötig, in Dreieckelemente diskretisiert. Jeder Knoten eines Elements besitzt sechs Freiheitsgrade.
Der Biegeanteil eines Dreieckelements basiert auf dem LYNN-DHILLON-Element (2nd Conf. Matrix Meth. JAPAN – USA, Tokyo) nach der Mindlinschen Biegetheorie. Der Membran-Anteil des Elements basiert auf dem BERGAN-FELIPPA-Element. Die Viereckelemente bestehen aus vier Dreieckelementen, wobei der innere Knoten eliminiert wird.
Zunächst sind die Materialdaten, Beulfeldabmessungen und Randbedingungen (gelenkig, eingespannt, frei, gelenkig-elastisch) festzulegen. Hierzu bestehen Übernahmemöglichkeiten aus RFEM/RSTAB. Anschließend können die Randspannungen lastfallweise manuell definiert oder aus RFEM/RSTAB übernommen werden.
Die Steifen können als räumlich wirkende Flächenelemente modelliert werden, die an die Platte exzentrisch angeschlossen sind. Die Exzentrizitäten der Steifen brauchen daher nicht durch wirksame Breiten berücksichtigt zu werden. Die Biege-, Schub-, Dehn-, St.-Venantsche sowie bei geschlossenen Steifen die Bredtsche Steifigkeit der Steifen wird im 3D-Modell automatisch erfasst.
Die Ergebnisse werden mit Verweisen auf die EN 1993-1-5 bzw. die DIN 18800 ausgegeben. Zur Veranschaulichung stellt RF-/FE-BEUL die Berechungsergebnisse jeweils getrennt für die Einwirkung nur einer Randlast sowie infolge gleichzeitiger Wirkung aller Randlasten dar.
Bei mehreren Lastfällen wird der maßgebende Lastfall gesondert dargestellt. Ein zeitintensiver Vergleich der Berechnungsdaten erübrigt sich somit.
In Maske 2.5 werden die Verzweigungslastfaktoren für sämtliche Lastfälle und die jeweiligen Beulformen ausgegeben.
Die Beulfiguren und die Belastungen des Beulfeldes können in einem Grafikfenster visualisiert werden. Dies dient der schnellen Kontrolle von Beulfiguren und Lasten. Durch die zusätzliche Animationsmöglichkeit lässt sich das Beulverhalten ausgesteifter Platten anschaulich darstellen.
Alle Tabellen können nach MS Excel oder in eine CSV-Datei exportiert werden.
Warum erhalte ich beim Nachweis eines längs ausgesteiften Beulfeldes hohe Unterschiede im Vergleich nach deutschem und österreichischem nationalen Anhang?
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In FE-BEUL wird der Abminderungsbeiwert zur Berücksichtigung knickstabähnlichen Verhaltens χc mit dem modifizierten Schlankheitsgrad des Blechfeldes ${\overline{\mathrm\lambda}}_{\mathrm p}$ berechnet. Warum wird dieser nicht mit dem Schlankheitsgrad des Ersatzdruckstabes ${\overline{\mathrm\lambda}}_{\mathrm c}$ berechnet?
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