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Im Add-On Stahlanschlüsse können Sie die Steifigkeiten der Anschlüsse klassifizieren.
Für die gewählten Schnittgrößen N, My und/oder Mz werden neben der Anfangssteifigkeit auch die Grenzwerte für gelenkige und starre Anschlüsse ausgegeben. Die sich daraus ergebene Klassifizierung wird anschließend mit "gelenkig", "nachgiebig" oder "starr" tabellarisch dargestellt.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" haben Sie die Möglichkeit, in sämtlichen Komponenten die Vorspannung von Schrauben bei der Berechnung zu berücksichtigen. Die Vorspannung lässt sich einfach bei den Schraubenparametern mittels einer Checkbox aktivieren und hat Auswirkungen sowohl auf die Spannungs-Dehnungsberechnung als auch auf die Steifigkeitsanalyse.
Vorgespannte Schrauben sind spezielle Schrauben, die im Stahlbau verwendet werden, um eine hohe Klemmkraft zwischen den verbundenen Bauteilen zu erzeugen. Diese Klemmkraft bewirkt eine Reibung zwischen den Bauteilen, die die Übertragung von Kräften ermöglicht.
Funktionsweise Vorgespannte Schrauben werden mit einem bestimmten Drehmoment angezogen, wodurch sie sich dehnen und eine Zugkraft erzeugen. Diese Zugkraft wird auf die verbundenen Bauteile übertragen und führt zu einer hohen Klemmkraft. Die Klemmkraft verhindert ein Lösen der Verbindung und sorgt für eine sichere Kraftübertragung.
Vorteile
Hohe Tragfähigkeit: Vorgespannte Schrauben können hohe Kräfte übertragen.
Geringe Verformung: Sie minimieren die Verformung der Verbindung.
Ermüdungsfestigkeit: Sie sind widerstandsfähig gegen Ermüdung.
Einfache Montage: Sie sind relativ einfach zu montieren und demontieren.
Berechnung und Bemessung Die Berechnung von vorgespannten Schrauben erfolgt in RFEM mittels des durch das Add-On "Stahlanschlüsse" generierten Analyse-FE-Modells. Dabei werden Klemmkraft, Reibung zwischen den Bauteilen, Scherfestigkeit der Schrauben und Tragfähigkeit der Bauteile berücksichtigt. Die Bemessung erfolgt nach DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) oder der US-Norm ANSI/AISC 360-16. Das erstellte Analysemodell inklusive Ergebnisse kann als eigenständiges RFEM-Modell gespeichert und verwendet werden.
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.
Im Add-On Stahlanschlüsse haben Sie die Möglichkeit, Verbindungen von Stäben mit zusammengesetzten Querschnitten zu bemessen. Zudem können Sie Anschlussbemessungen für nahezu alle dünnwandigen Querschnitte der RFEM-Bibliothek durchführen.
Im Add-On Stahlanschlüsse können Sie Verbindungen nach der amerikanischen Norm ANSI/AISC 360-16 bemessen. Folgende Nachweisverfahren sind für Sie integriert:
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
Durch die integrierte Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion kann in RF-/STAHL AISC die Bemessung nach Bemessungsanleitung 9 (Design Guide 9) durchgeführt werden.
Die Berechnung erfolgt mit 7 Freiheitsgraden nach Wölbtorsionstheorie und ermöglicht die realistische Stabilitätsbemessung inklusive Berücksichtung von Torsion.
Die Ermittlung des Biegedrillknickmomentes erfolgt in RF-/STAHL AISC durch einen Eigenwertlöser, welcher eine genaue Bestimmung der Verzweigungslast ermöglicht.
Der Eigenwertlöser wird durch ein Anzeigefenster der Eigenformgrafik vervollständigt, das zur Überprüfung der Randbedingungen dient.
In RF-/STAHL AISC lassen sich an frei wählbaren Stellen seitiche Zwischenlager berücksichtigen. Dabei ist beispielsweise möglich, lediglich den oberen Flansch zu stabilisieren.
Weiterhin können benutzerdefinierte seitliche Zwischenlager zugewiesen werden, z. B. einzelne Drehfedern und Wegfedern an beliebigen Stellen am Querschnitt.
Zunächst werden die maßgebenden Nachweise der Verbindung für den jeweiligen Lastfall, Last- oder Ergebniskombination dargestellt. Des Weiteren ist es auch möglich, die Ergebnisse separat für Stabsätze, Flächen, Querschnitte, Stäbe, Knoten sowie Knotenlager auszuweisen.
Die angezeigten Ergebnisse können über einen Filter weiter reduziert und so übersichtlicher dargestellt werden.
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.
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
Nachdem die zur Bemessung benötigten Lasten ausgewählt und ggf. die gewünschte Norm zur Bemessung ausgewählt wurde, erfolgt die Definition der Grenzbeanspruchung in der Maske 1.2 Limit-Parameter. Neben den bereits in der Datenbank vorhandenen Herstellern können weitere hinzugefügt werden.
Nachdem alle Elemente für die Bemessung gewählt wurden, wird optional noch die Definition der Klasse der Lasteinwirkungsdauer (KLED) definiert. Diese Maske ist jedoch nur aufgeführt, wenn Holzverbindungsmittel nach EN 1995-1-1 oder nach DIN 1052 bemessen werden sollen.
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 6 und des RSTAB 9. Änderungen werden automatisch aktualisiert. Zudem besteht die Möglichkeit eines übersichtlichen Kurzausdrucks mit allen wesentlichen Daten einschließlich benutzerdefinierter Querschnittsgrafik.
Der Querschnitt lässt sich frei über polygonal begrenzte Flächen mit Aussparungen und Punktflächen (Bewehrungen) modellieren. Alternativ wird die DXF-Schnittstelle zum Import der Geometrie genutzt. Eine umfangreiche Materialbibliothek erleichtert die Modellierung von Verbundquerschnitten.
Durch die Vorgabe von Grenzdurchmessern und Prioritäten wird eine Staffelung der Bewehrung ermöglicht. Dabei kann neben den jeweiligen Betondeckungen eine Vorspannung berücksichtigt werden.
Iterative nichtlineare Verformungsberechnung von Stahlbetonstab- und -flächentragwerken mittels Bestimmung der jeweiligen Elementsteifigkeit unter der definierten Belastung.
Verformungsberechnungen von gerissenen Stahlbetonflächen (Zustand II)
Allgemeiner nichtlinearer Stabilitätsnachweis von Druckstäben aus Stahlbeton, z. B. nach 5.8.6 EN 1992-1-1
Ansatz der Zugversteifung des Betons zwischen den Rissen (Tension Stiffening)
Bei der Berechnung nach EN 1992-1-1:2004 + AC:2010 (EC 2) stehen eine Vielzahl Nationaler Anhänge (NA) zur Verfügung (siehe hierzu EC2 für RFEM).
Optionale Berücksichtigung von Langzeiteinflüssen wie Kriechen und Schwinden
Nichtlineare Berechnung der Spannungen im Betonstahl und Beton
Nichtlineare Berechnung der Rissbreiten
Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
In RFEM integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z.B. Verformung oder Durchhang einer Stahlbetonflachdecke
Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit diese grafisch in der Struktur darzustellen
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll
Nach der Bemessung werden die Ergebnisse der nichtlinearen Berechnung in übersichtlichen Ausgabetabellen aufgelistet. Sämtliche Zwischenwerte sind nachvollziehbar mit angegeben. Die grafische Darstellung der Ausnutzung, Verformung, Beton- und Betonstahlspannungen, Rissbreiten, Risstiefen und Rissabstände in RFEM gestattet einen schnellen Überblick über gefährdete oder gerissene Bereiche.
Fehlermeldungen bzw. Hinweise zur Berechnung erleichtern das Auffinden von Bemessungsproblemen. Mit der flächen- oder punktweisen Ausgabe der Nachweise mit allen Zwischenergebnissen ist die Berechnung bis ins kleinste Detail nachvollziehbar.
Durch den optionalen Export der Eingabe- und Ergebnistabellen nach MS Excel stehen die Daten zur Weiterbearbeitung programmübergreifend zur Verfügung. Über die vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll ist eine prüffähige statische Bemessung sichergestellt.
Bemessung von Stabenden, Stäben, Knotenlagern, Knoten und Flächen
Berücksichtigung von festgelegten Bemessungsbereichen
Überprüfung der Querschnittsabmessungen
Bemessung gemäß EN 1995-1-1 (Europäische Holzbaunorm) mit den jeweiligen Nationalen Anhängen + DIN 1052 + DSTV DIN EN 1993-1-8 + ANSI/AWC - NDS 2015 (US-Norm)
Bemessung diverser Materialien wie Stahl, Beton usw. möglich
Keine zwingende Bindung an spezifische Normen
Erweiterbare Datenbank enthält Verbindungsmittel für Holz (SIHGA, Sherpa, WÜRTH, Simpson StrongTie, KNAPP, PITZL) und Stahl (Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau nach EC 3, M-connect, PFEIFER, TG-Technik)
Grenztragfähigkeiten für Holzträger der Firmen STEICO und Metsä Wood in Datenbank
Anbindung an MS Excel
Optimierung der Verbindungsmittel (hierbei wird das am besten ausgelastete Verbindungsmittel berechnet)