Auch kaltgeformte Stahlstäbe können nach AISI S100-16/CSA S136-16 in RFEM 6 bemessen werden. Die Bemessung erfolgt über die Auswahl von "AISC 360" oder "CSA S16" als Norm im Add-On Stahlbemessung. Anschließend wird für die Bemessung der kaltgeformten Profile automatisch "AISI S100" bzw. "CSA S136" ausgewählt.
RFEM verwendet die Direct Strength Method (DSM), um die elastische Knicklast des Stabes zu berechnen. Dieses Verfahren bietet zwei Arten von Lösungen, numerisch (Finite Strip Method) und analytisch (Spezifikation). Bei den Querschnitten können die FSM-Signaturkurve und die Knickfiguren eingesehen werden.
In der Gebrauchstauglichkeitskonfiguration lassen sich verschiedene Bemessungsparameter der Querschnitte anpassen. Der angesetzte Querschnittszustand für den Verformungs- und Rissbreitennachweis kann hier gesteuert werden.
Dabei sind folgende Einstellungen aktivierbar:
- Risszustand berechnet aus zugehöriger Last
- Risszustand ermittelt als Umhüllende aus allen GZG-Bemessungssituationen
- Gerissener Querschnittszustand - Lastunabhängig
- Berücksichtigung von 7 lokalen Verformungsrichtungen (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) bzw. 8 Schnittgrößen (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) bei der Berechnung von Stabelementen
- Nutzbar in Kombination mit einer statischen Berechnung nach Theorie I., II. und III. Ordnung (dabei können auch Imperfektionen berücksichtigt werden)
- Ermöglicht in Kombination mit dem Add-on Stabilitätsanalyse die Ermittlung von kritischen Lastfaktoren und Eigenformen von Stabilitätsproblemen wie Drillknicken und Biegedrillknicken
- Berücksichtigung von Stirnplatten und Quersteifen als Wölbfedern bei der Berechnung von I-Profilen mit automatischer Ermittlung und grafischer Anzeige der Wölbfedersteifigkeit
- Grafische Darstellung der Querschnittsverwölbung von Stäben in der Verformungsfigur
- Vollständige Integration in RFEM und RSTAB
Die Berechnung der Wölbkrafttorsion führen Sie am Gesamtsystem durch. Dabei berücksichtigen Sie den zusätzlichen 7. Freiheitsgrad für die Stabberechnung. Die Steifigkeiten der angeschlossenen Strukturelemente werden dadurch automatisch berücksichtigt. Dadurch müssen Sie keine Ersatzfedersteifigkeiten oder Lagerungsbedingungen für ein herausgelöstes System definieren.
Die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion können Sie anschließend in den Add-Ons zur Bemessung nutzen. Berücksichtigen Sie das Wölbbimoment und sekundäre Torsionsmoment abhängig von Material sowie der gewählten Norm. Ein typischer Anwendungsfall ist hier der Stabilitätsnachweis nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen im Stahlbau.
Wussten Sie schon? Die Anwendung ist nicht nur auf dünnwandige Stahlquerschnitte beschränkt. Dadurch ermöglicht sie beispielsweise auch eine Berechnung des ideellen Kippmomentes von Balken mit massiven Holzquerschnitten.
- Sie können die Nutzung des Bemessungsmoduls im Register Add-Ons der Basisangaben des Modells aktivieren oder deaktivieren
- Nach Aktivierung des Add-Ons erweitert sich die Benutzeroberfläche in RFEM um neue Einträge im Navigator, den Tabellen und den Dialogen
- Modellierung des Profils über Elemente, Profile, Bögen und Punktelemente
- Erweiterbare Bibliothek für Materialkennwerte, Streckgrenzen und Grenzspannungen
- Querschnittswerte offener, geschlossener oder nicht zusammenhängender Profile
- Ideelle Querschnittswerte von Profilen aus unterschiedlichen Materialien
- Ermittlung von Schweißnahtspannungen in Kehlnähten
- Spannungsanalyse einschließlich Bemessung primärer und sekundärer Torsion
- Kontrolle der (c/t)-Verhältnisse
- Wirksame Querschnitte gemäß
- EN 1993-1-5 (inkl. längs ausgesteifte Beulfelder gemäß Abschnitt 4.5)
-
EN 1993-1-3
-
EN 1999-1-1
-
DIN 18800-2
- Klassifizierung nach
-
EN 1993-1-1
-
EN 1999-1-1
-
- Schnittstelle zu MS Excel für Import und Export von Tabellen
- Ausdruckprotokoll
- Anwendbar für Stäbe, die als Stabsätze definiert wurden
- Eigenständiger Solver, der 7 Verformungsrichtungen (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) bzw. 8 Schnittgrößen (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) berücksichtigt
- Nichtlineare Bemessung nach Theorie II. Ordnung
- Eingabe von Imperfektionen
- Berechnung von kritischen Lastfaktoren, Knickeigenformen sowie deren Visualisierung (inkl. Verwölbung)
- Integriert in die Stabbemessung in den Zusatzmodulen RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC
- Verfügbar für alle dünnwandigen Stahlquerschnitte
DUENQ berechnet alle relevanten Querschnittswerte einschließlich der plastischen Grenzschnittgrößen. Überlappungsbereiche werden realitätsgetreu erfasst. Bei Profilen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, bestimmt DUENQ die ideellen Querschnittswerte mit Bezug auf ein Referenzmaterial.
Neben der Spannungsanalyse elastisch-elastisch ist ein plastischer Nachweis mit Interaktion der Schnittgrößen für beliebige Querschnittsformen möglich. Die plastischen Interaktionsnachweise erfolgen nach der Simplex-Methode. Die Fließhypothesen können nach Tresca und von Mises gewählt werden.
DUENQ führt nach EN 1993-1-1 und EN 1999-1-1 eine Klassifizierung des Querschnitts durch. Für Stahlquerschnitte werden bei Querschnitten der Klasse 4 effektive Breiten für unausgesteifte oder längs ausgesteifte Blechfelder gemäß EN 1993-1-1 und EN 1993-1-5 ermittelt. Für Aluminiumquerschnitte werden bei Querschnitten der Klasse 4 effektive Dicken gemäß EN 1999-1-1 berechnet.
Optional werden im Programm die Grenzwerte (c/t) nach den Verfahren el-el, el-pl oder pl-pl gemäß DIN 18800 überprüft. Die (c/t)-Felder gleichgerichteter Elemente werden dabei automatisch erkannt.
DUENQ enthält eine umfangreiche Bibliothek von Walzprofilen und parametrisierten Profilarten. Diese können zusammengesetzt oder mit neuen Elementen ergänzt werden. Der Aufbau eines Profils aus unterschiedlichen Materialien gelingt problemlos.
Grafische Tools und Funktionen erlauben die Modellierung komplexer Querschnittsformen in CAD-Arbeitsweise. Die grafische Eingabe unterstützt u. a. das Setzen von Punktelementen, Kehlnähten, Bögen, parametrisierten Rechteck- und Rohrquerschnitte, Ellipsen, elliptische Bögen, Parabeln, Hyperbeln, Splines und NURBS. Alternativ wird eine DXF-Datei eingelesen und als Basis für die weitere Modellierung genutzt. Auch können Hilfslinien für die Modellierung genutzt werden.
Des Weiteren ermöglicht eine parametrisierte Eingabe, Modell- und Belastungsdaten so einzugeben, dass sie von bestimmten Variablen abhängig sind.
Elemente können grafisch geteilt oder an ein anderes Objekt angefügt werden. DUENQ nimmt die Teilungen automatisch vor und stellt mit Nullelementen sicher, dass der Schubfluss nicht unterbrochen wird. Für Nullelemente kann eine spezifische Dicke zur Schubübertragung festgelegt werden.
DUENQ berechnet die Querschnittswerte und Spannungen für beliebige offene, geschlossene, verbundene oder nicht zusammenhängende Profile.
- Querschnittskennwerte
- Gesamtfläche A
- Schubflächen Ay, Az, Au und Av
- Schwerpunktlage yS, zS
- Flächenmomente 2. Grades Iy, Iz, Iyz, Iu, Iv, Ip, Ip,M
- Trägheitsradien iy, iz, iyz, iu, iv, ip, ip,M
- Hauptachsenneigung α
- Querschnittsgewicht G
- Querschnittsoberfläche U
- Torsionsflächenmomente 2. Grades IT, IT,St.Venant, IT,Bredt, IT,s
- Schubmittelpunktlage yM, zM
- Wölbwiderstände Iω,S, Iω,M bzw. Iω,D bei gebundener Drillachse
- Max/Min-Widerstandsmomente Wy, Wz, Wu, Wv, Wω,M mit Lageangabe
- Querschnittsstrecken ru, rv, rM,u, rM,v
- Abklingfaktor λM
- Plastische Querschnittswerte
- Normalkraft Npl,d
- Querkräfte Vpl,y,d, Vpl,z,d, Vpl,u,d, Vpl,v,d
- Biegemomente Mpl,y,d, Mpl,z,d, Mpl,u,d, Mpl,v,d
- Widerstandmomente Wpl,y, Wpl,z, Wpl,u, Wpl,v
- Schubflächen Apl,y, Apl,z, Apl,u, Apl,v
- Lage der Flächenhalbierenden fu, fv,
- Darstellung der Trägheitsellipse
- Querschnittsverläufe
- Statische Momente Su, Sv, Sy, Sz mit Angabe von Maxima und Ort sowie Richtung des Schubflussverlaufes
- Wölbordinaten ωM
- Flächenmomente (Wölbflächen) Sω,M
- Zellenflächen Am bei geschlossenen Querschnitten
- Spannungen
- Normalspannungen σx aus Normalkraft, Biegemomenten und Wölbbimoment
- Schubspannungen τ aus Querkräften sowie primären und sekundären Torsionsmomenten
- Vergleichsspannungen σv mit anpassbarem Faktor für Schubspannungen
- Ausnutzungsgrade bezogen auf die zulässigen Spannungen
- Spannungen an Elementkanten oder Mittellinien
- Schweißnahtspannungen in Kehlnähten
- Aussteifungssysteme
- Querschnittswerte nicht zusammenhängender Querschnitte (Hochhauskerne, Verbundprofile)
- Teilquerschnittsquerkräfte aus Biegung und Torsion
- Plastische Analyse
- Plastische Berechnung mit Ermittlung des Vergrößerungsfaktors αpl
- Überprüfung der (c/t)-Verhältnisse nach dem Nachweisverfahren el-el, el-pl oder pl-pl gemäß DIN 18800
Da RF-/STAHL Wölbkrafttorsion voll in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC integriert ist, erfolgt die Eingabe gleichermaßen wie bei der üblichen Bemessung in diesen Modulen. In den Detaileinstellungen muss lediglich die Wölbkraftanalyse aktiviert werden (siehe Bild rechts). Die max. Anzahl der Iterationen kann hier ebenso definiert werden.
Die Torsions-Bemessung erfolgt in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC für Stabsätze. Für diese lassen sich Randbedingungen wie Knotenlager und Stabendgelenke definieren.
Ebenso können die Imperfektionen für die nichtlineare Berechnung festgelegt werden.
RF-BETON Flächen
Die nichtlineare Berechnung ist durch die Wahl der Nachweismethode für die Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit aktivierbar. Die einzelnen zu führenden Nachweise, sowie die anzusetzenden Spannungs-Dehnungslinien von Beton und Betonstahl können individuell ausgewählt werden. Der Ablauf des Iterationsprozesses kann durch die Steuerparameter der Konvergenzgenauigkeit, max Anzahl der Iteration, Schichtenaufteilung über die Querschnittshöhe oder des Dämpfungsfaktors beeinflusst werden.
Die einzuhaltenden Grenzwerte im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit können für jede Fläche individuell oder für eine Flächengruppierung eingestellt werden. Als zulässige Grenzwerte werden die max. Verformung, max. Spannungen bzw. die max. Rissbreiten definiert. Bei der Definition der max. Verformung ist zusätzlich vorzugeben, ob für den Nachweis das unverformte oder das verformte System herangezogen werden soll.
RF-BETON Stäbe
Die nichtlineare Berechnung ist für den Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit aktivierbar. Für die Berechnung kann der Ansatz der Betonzugfestigkeit bzw. der Zugversteifung zwischen den Rissen individuell gesteuert werden. Der Ablauf der Iteration ist durch Steuerparameter für die Konvergenzgenauigkeit, max. Iterationen und des Dämpfungsfaktors beeinflussbar.
Die Ergebnisse der Wölbkrafttorsions-Bemessung werden in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC auf die übliche Art und Weise ausgegeben. In den entsprechenden Ausgabetabellen werden u. a. Verzweigungswerte, Schnittgrößen und der Gesamtnachweis dargestellt.
Die grafische Darstellung der Eigenform (inkl. Verwölbung) erlaubt eine realitätsnahe Beurteilung des Knickverhaltens.
- Gesamtfläche A
- Schubflächen Ay und Az mit und ohne Querschubanteil
- Schwerpunktslage yS, zS
- Flächenmomente 2. Grades Iy, Iz, Iyz, Iu, Iv, Ip
- Hauptachsendrehwinkel α
- Trägheitsradien iy, iz, iyz, iu, iv, ip
- Torsionsträgheitsmoment It
- Querschnittsgewicht G und Querschnittsumfang U
- Schubmittelpunktlage yM, zM
- Wölbwiderstände Iω,S, Iω,M
- Max/Min-Widerstandmomente Wy, Wz, Wu, Wv und Wt
- Plastische Widerstandsmomente Wy,pl, Wz,pl, Wu,pl, Wv,pl
- Prandtlsche Spannungsfunktion Φ
- Ableitung von Φ nach y und Ableitung von Φ nach z
- Wölbung ω
- Modellierung des Profils über polygonal umrandete Flächen, Aussparungen und Punktflächen (Bewehrungen)
- Automatische oder individuelle Anordnung von Spannungspunkten
- Erweiterbare Bibliothek für Beton-, Stahl- und Betonstahlmaterialien
- Querschnittswerte von Stahlbeton- oder Verbundquerschnitten
- Spannungsanalyse mit Fließhypothesen nach von Mises oder Tresca
- Stahlbetonbemessung nach:
-
DIN 1045-1:2008-08
-
DIN 1045:1988-07
-
ÖNORM B 4700: 2001-06-01
-
EN 1992-1-1:2004
-
- Für die Bemessung nach EN 1992-1-1:2004 sind folgende Nationale Anhänge implementiert:
-
DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04 (Deutschland)
-
NEN-EN 1992-1-1/NA:2011-11 (Niederlande)
-
CSN EN 1992-1-1/NA:2006-11 (Tschechien)
-
ÖNORM B 1992-1-1:2011-12 (Österreich)
-
UNE EN 1992-1-1/NA:2010-11 (Spanien)
-
EN 1992-1-1 DK NA:2007-11 (Dänemark)
-
SIST EN 1992-1-1:2005/A101:2006 (Slowenien)
-
NF EN 1992-1-1/NA:2007-03 (Frankreich)
-
STN EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Slowakei)
-
SFS EN 1992-1-1/NA:2007-10 (Finnland)
-
BS EN 1992-1-1:2004 (Vereinigtes Königreich)
-
SS EN 1992-1-1/NA:2008-06 (Singapur)
-
NP EN 1992-1-1/NA:2010-02 (Portugal)
-
UNI EN 1992-1-1/NA:2007-07 (Italien)
-
SS EN 1992-1-1/NA:2008 (Schweden)
-
PN EN 1992-1-1/NA:2008-04 (Polen)
-
NBN EN 1992-1-1 ANB:2010 (Belgien)
-
NA to CYS EN 1992-1-1:2004/NA:2009 (Zypern)
-
BDS EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Bulgarien)
-
LST EN 1992-1-1:2005/NA:2011 (Litauen)
-
SR EN 1992-1-1:2004/NA:2008 (Rumänien)
-
- Zusätzlich zu den oben aufgeführten Nationalen Anhängen (NA) können auch benutzerdefinierte NA mit eigenen Grenzwerten und Parametern definiert werden.
- Stahlbetonnachweis für Spannungs-Dehnungs-Verlauf, vorhandene Sicherheit oder direkte Bemessung
- Ausgabe von Bewehrungsliste und Gesamtbewehrungsfläche
- Ausdruckprotokoll mit Option für Kurzausdruck
RF-BETON Flächen:
Die nichtlineare Verformungsberechnung erfolgt durch einen iterativen Prozess, bei dem die Steifigkeiten im ungerissen und gerissenen Zustand berücksichtigt werden. Für die nichtlineare Stahlbetonmodellierung müssen Materialeigenschaften erfasst werden, die über die Flächenhöhe variieren. Aus diesem Grund wird zur Erfassung der Querschnittshöhe das finite Element in eine gewisse Anzahl von Stahl- und Betonschichten unterteilt.
Die in der Berechnung verwendeten mittleren Betonstahlfestigkeiten basieren auf dem vom Ausschuss JCSS veröffentlichten 'Probabilistic Model Code'. Dabei bleibt dem Anwender überlassen, ob die Stahlfestigkeit bis zur Bruchzugfestigkeit (ansteigender Ast im plastischen Bereich) angesetzt wird. Bei den Materialeigenschaften des Betons lassen sich die Arbeitslinien für Druck- und Zugfestigkeit steuern. Für den Ansatz der Betondruckfestigkeit kann zwischen parabel- und parabel-rechteckförmigem Spannungs-Dehnungs-Verlauf gewählt werden. Auf der Zugseite des Betons kann die Zugfestigkeit deaktiviert, ein linear elastischer Verlauf, ein Verlauf nach CEB-FIB Model Code 90:1993 und eine Betonrestzugfestigkeit für die Berücksichtigung der Zugversteifung zwischen den Rissen angesetzt werden.
Der Anwender kann wählen, welche Ergebniswerte er nach der nichtlinearen Berechnung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erhalten möchte:
- Verformungen (global, lokal bezogen auf das unverformte / verformte System)
- Rissbreiten, Risstiefen, Rissabstand für die obere und untere Seite jeweils in Hauptrichtung I und II
- Spannungen des Betons (Spannung und Dehnung in Hauptrichtung I und II) und der Bewehrung (Dehnung, Fläche, Profil, Deckung und Richtung in jede Bewehrungsrichtung)
RF-BETON Stäbe:
Die nichtlineare Berechnung von Stabwerken erfolgt durch einen iterativen Prozess, bei dem die Steifigkeiten im ungerissenen bzw. gerissenen Zustand ermittelt werden. Die in der nichtlinearen Berechnung verwendeten Materialkennwerte für Beton und Betonstahl sind je nach Grenzzustand wählbar. Die Mitwirkung der Betonzugfestigkeit zwischen den Rissen (Tension Stiffening) kann entweder mittels einer modifizierten Betonstahlarbeitslinie oder dem Ansatz einer Betonrestzugfestigkeit angesetzt werden.
Alle Ergebnisse lassen sich in ansprechender numerischer und grafischer Form auswerten und visualisieren. Selektionsfunktionen unterstützen die gezielte Evaluation.
Das Ausdruckprotokoll entspricht den hohen Standards des RFEM und des RSTAB. Änderungen werden automatisch aktualisiert. Zudem besteht die Möglichkeit eines übersichtlichen Kurzausdrucks mit allen wesentlichen Daten einschließlich benutzerdefinierter Querschnittsgrafik.
- Spannungen σ und Dehnungen ε für Beton und Bewehrung ohne Berücksichtigung der Betonzugfestigkeit (Zustand II)
- Berechnung für Bruchzustand (vorhandene Sicherheit) oder für vorhandene Schnittgrößen
- Lage der Nullachse a0, y0,N, z0,N
- Krümmungen ky, kz
- Dehnung im Nullpunkt ε0 und maßgebende Dehnungen am Druckrand ε1 und am Zugrand ε2
- Maßgebende Stahldehnung ε2s
- Normalspannungen σx aus Normalkraft und Biegung
- Schubspannungen τ aus Querkraft und Torsion
- Vergleichsspannungen σv mit Vergleich zu Grenzspannung
- Spannungsausnutzung bezogen auf Vergleichsspannungen
- Normalspannung σx aus Einheitsnormalkraft N
- Schubspannung τ aus Einheitsquerkräften Vy, Vz, Vu, Vv
- Normalspannung σx aus Einheitsmomenten My, Mz Mu, Mv