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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.
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:
Eine direkte Verbindung erreichen Sie bei Rechteckquerschnitten klassischerweise durch Schweißnähte. Auf die gleiche Weise können Sie diese aber auch mit anderen Querschnitten verbinden. Des Weiteren helfen Ihnen weitere Komponenten wie Stirnplatten dabei, Rechteckquerschnitte an andere Bauteile anzuschließen.
Nachweis einer Rahmenverbindung mit Vouten und ausgesteiften Stäben. Für die Verbindung wurde eine Spannungs- und eine Beulstabilitätsanalyse durchgeführt. Zur Darstellung der Knickergebnisse wurde der Anschluss in ein separates Modell konvertiert.
Die vorgeschlagene Verbindung kann auf alle ausgewählten Knoten im Tragwerk angewendet werden
Die Lage der Verbindung kann über das Register 'Basis' im Add-On-Dialog festgelegt werden
Die Bemessung wird für alle Verbindungen im Tragwerk durchgeführt und die Ergebnisse können nach der Berechnung an allen Anschlüssen angezeigt werden.
In der Tabelle werden die Ergebnisse für die einzelnen Verbindungen ausgewiesen, wobei jede Verbindung wird bemessen und kann separat gespeichert werden
Das Modell des Stahlanschlusses und die Ergebnisse kann als gesonderte Modelldatei abgespeichert werden
Die resultierenden Spannungen und die Ergebnisse des Stabilitätsnachweises (Anschlussbeulen) können in einer gesonderten Modelldatei dargestellt werden
Bei dem gespeicherten Modell kann an der Verbindung eine Verformungsanimation durchgeführt werden
Die Anschlussbauteile werden beim Speichern in Flächen und Stäbe umgewandelt
Die Ergebnisse der Anschlussbemessung können in das Ausdruckprotokoll eingetragen werden
Beim Anlegen eines neuen Ausdruckprotokolls sind die über das Add-On Stahlanschlüsse hinzugefügten Positionen auszuwählen
Mit dem Tool "Grafik in Ausdruckprotokoll drucken" können die Grafiken mit den Anschlussergebnissen einschließlich des Steuerpanels ins Protokoll eingefügt werden
Das Ausdruckprotokoll enthält die Angaben zu den Anschlussbauteilen, Bemessungsparametern, Ergebnissen und Grafiken
Für die Komponenten des Anschlusses können Sie prüfen, ob Stabilitätsversagen relevant ist. Dafür ist das Add-On Strukturstabilität erforderlich.
Dabei berechnen Sie für das Anschlussmodell den Verzweigungslastfaktor für alle untersuchten Lastkombinationen und die gewählte Anzahl an Eigenformen. Den kleinsten Verzweigungslastfaktor vergleichen Sie mit dem Grenzwert 15 aus der Norm EN 1993-1-1, Abschnitt 5. Zudem können Sie eine benutzerdefinierte Anpassung des Grenzwertes durchführen. Das Programm stellt Ihnen als Ergebnis der Stabilitätsanalyse die zugehörigen Eigenformen grafisch dar.
Für die Stabilitätsuntersuchung nutzt RFEM ein angepasstes Flächenmodell, um die lokalen Beulfiguren gezielt zu erkennen. Auch das Modell der Stabilitätsanalyse können Sie inklusive der Ergebnisse als eigene Modelldatei abspeichern und verwenden.
Automatische Generierung von FE-Analysemodellen: Das Add-on erstellt im Hintergrund automatisch Finite-Elemente-Modell (FE) der Stahlverbindung.
Berücksichtigung aller Schnittgrößen: Die Berechnung und Nachweise umfassen alle Schnittgrößen (N, Vy, Vz, My, Mz, MT) und sind nicht nur auf ebene Beanspruchungen beschränkt.
Automatische Lastübergabe: Alle Lastkombinationen werden automatisch in das FE-Analysemodell der Verbindung übernommen. Die Lasten werden direkt aus RFEM übertragen, wodurch eine manuelle Eingabe entfällt.
Effiziente Modellbildung: Das Add-on spart Zeit bei der Modellierung komplexer Anschlusssituationen. Das erstellte FE-Analysemodell kann auch für eigene Detailuntersuchungen gespeichert und weiterverwendet werden.
Erweiterbare Bibliothek: Eine umfangreiche und erweiterbare Bibliothek mit vordefinierten Stahlanschluss-Vorlagen steht zur Verfügung.
Breite Anwendbarkeit: Das Add-on eignet sich für Anschlüsse jeder Art und Form, kompatibel mit nahezu allen gewalzten, geschweißten, zusammengesetzten und dünnwandigen Querschnitten.
Auswahl der Knoten im RFEM-Modell, automatische Erkennung und Zuordnung der am Knoten anschließenden Stäbe
Viele vordefinierte Komponenten zur einfachen Eingabe typischer Anschlusssituationen verfügbar (z. B. Stirnplatten, Stegwinkel, Fahnenblech)
Universell einsetzbare Basiskomponenten (Bleche, Schweißnähte, Hilfsebenen) für die Eingabe komplexer Anschlusssituationen
Keine manuelle Bearbeitung des FE-Modells vom Nutzer notwendig, die wesentlichen Berechnungseinstellungen können über die Konfigurationseinstellungen beeinflusst werden
Automatische Anpassung der Anschlussgeometrie auch bei nachträglicher Bearbeitung der Stäbe durch relativen Bezug der Komponenten zueinander
Parallel zur Eingabe wird vom Programm eine Plausibilitätskontrolle durchgeführt, um z. B. fehlende Eingaben oder Kollisionen schnell zu erkennen
Grafische Darstellung der Verbindungsgeometrie, die parallel zur Eingabe aktualisiert wird
Das Programm unterstützt Sie umfassend: Es ermittelt Schraubenkräfte anhand des FE-Analysemodells und wertet diese automatisch aus. Das Add-On führt die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für Versagensfälle wie Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen gemäß Norm durch und stellt alle benötigten Beiwerte übersichtlich dar.
Möchten Sie einen Schweißnahtnachweis führen? Die Schweißnähte werden als elastisch-plastische Flächenelemente modelliert, und deren Spannungen werden aus dem FE-Analysemodell ausgelesen. Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4, J2-5 (Tragfähigkeit von Schweißnähten) und J2-2 (Festigkeit des Grundmetalls) darstellen. Der Nachweis kann mit den Teilsicherheitsbeiwerten des ausgewählten Nationalen Anhangs von EN 1993-1-8 erfolgen.
Der Nachweis der Bleche in der Verbindung wird plastisch durchgeführt, indem die vorhandene plastische Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung verglichen wird. Die Standardeinstellung ist 5 % gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch benutzerdefiniert angepasst werden, ebenso 5 % beim AISC 360.
Alle wesentliche Ergebnisse können Sie sich am FE-Modell anzeigen lassen. Dabei können Sie die Ergebnisse gesondert nach den jeweiligen Komponenten filtern.
Zusätzlich gibt Ihnen RFEM sämtliche Nachweise in Tabellenform aus, inklusive der Darstellung der verwendeten Formeln. Die Ergebnistabellen können auf Ihren Wunsch hin auch ins RFEM-Ausdruckprotokoll übertragen werden.
In den Ergebnismasken werden detailliert sämtliche Ergebnisse der Berechnung aufgelistet. Zudem wird eine dreidimensionale Grafik erstellt, in der einzelne Komponenten sowie Maßlinien und z. B. Schweißnahtangaben ein- und ausgeblendet werden können. In der Ergebniszusammenfassung ist sofort erkennbar, ob die einzelnen Nachweise erfüllt sind oder nicht. Die Höhe der Ausnutzung wird zusätzlich mit einem grünen Datenbalken visualisiert, der bei einem nicht erfüllten Nachweis rot wird. Weiterhin werden Knotennummer und maßgebende LF/LK/EK angegeben.
Bei Auswahl eines Nachweises werden detaillierte Zwischenergebnisse einschließlich der Einwirkungen und zusätzlichen Schnittgrößen aus der Anschlussgeometrie eingeblendet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, sich die Ergebnisse lastfallweise und knotenweise anzeigen zu lassen. Das 3D-Rendering ist eine wirklichkeitsgetreue und maßstäbliche Darstellung der Verbindung. Neben den Hauptansichten kann die Grafik aus jeder beliebigen Perspektive betrachtet werden.
Die Grafiken können einschließlich der Bemaßungen und Beschriftungen in das RFEM/RSTAB-Ausdruckprotokoll eingebunden oder als DXF exportiert werden. In diesem werden alle Eingabedaten und Ergebnisse prüffähig ausgegeben. Sämtliche Modultabellen können problemlos nach MS-Excel oder in eine CSV-Datei exportiert werden. Ein Übergabemenü regelt hier alle notwendigen Exportangaben.
Nach dem Start des Moduls wählt man zunächst die Anschlussgruppe (Gelenkige Anschlüsse) und danach die Anschlusskategorie und den Anschlusstyp (Stegwinkel, Fahnenblech, Stirnplatte, Knagge und Stirnplatte) aus. Nun werden die nachzuweisenden Knoten aus dem RFEM/RSTAB-Modell gewählt. RF-/JOINTS Stahl - Gelenkig erkennt automatisch die anschließenden Stäbe und stellt anhand ihrer Lage fest, ob es sich um Stützen oder Träger handelt.
Sollen bestimmte Stäbe von der Berechnung ausgeschlossen werden, können diese deaktiviert werden. Konstruktiv gleichartige Anschlüsse können gleichzeitig für mehrere Knoten nachgewiesen werden. Für die Belastung sind die maßgebenden Lastfälle, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen auszuwählen. Alternativ ist eine manuelle Profil- und Lasteingabe möglich. In der letzten Eingabemaske wird die Verbindung Schritt für Schritt konfiguriert.
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.
Nach der Bemessung werden die Ergebnisse in übersichtlichen Tabellen ausgegeben, z. B. lastfall- oder knotenweise. Dabei werden die maßgebenden Schnittgrößen den Grenzwerten des DSTV-Ringbuchs gegenübergestellt.
Die Verbindungen lassen sich im Modul sowie in RFEM/RSTAB anschaulich visualisieren. Neben den tabellarischen Ein- und Ausgabedaten einschließlich Bemessungsdetails können sämtliche Grafiken in das Ausdruckprotokoll eingebunden werden. Damit ist die nachvollziehbare und anschauliche Dokumentation gewährleistet.
Das umfangreiche DSTV-Ringbuch ist im Modul RF-/JOINTS Stahl - DSTV als Datenbank hinterlegt. Jeder Anschluss ist durch einen eindeutigen alphanumerischen Code charakterisiert.
Durch die entsprechenden Festlegungen zum DSTV-Anschlusstyp (IH, IW, IS, IG und IK) und dem verwendeten Querschnitt lassen sich die möglichen DSTV-Anschlüsse herausfiltern. Dies ermöglicht Aussagen über die Tragfähigkeit des gewählten Anschlusses.
Nach dem Start des Moduls wählt man den Anschlusstyp (momententragfähiger oder gelenkiger I-Trägeranschluss) aus. Grafisch lassen sich nun die einzelnen Knoten aus dem RFEM/RSTAB-Modell wählen.
RF-/JOINTS Stahl - DSTV erkennt automatisch das Profil mit dem zugehörigen Material und prüft zunächst, ob nach dem DSTV-Ringbuch ein Anschluss möglich ist. Für mehrere Stellen im Tragwerk können konstruktiv gleichartige Anschlüsse ausgeführt werden.
Mit RF-/RAHMECK Pro können Verbindungen für Strukturen, die in RFEM/RSTAB berechnet wurden, ausgelegt und bemessen werden. Liegt keine RFEM/RSTAB-Struktur vor, so können die Geometrie und die Belastung auch durch manuelle Definition eingegeben werden, z. B. bei Überprüfung von externen Berechnungen.
Im Regelfall pickt der Anwender einfach den zu bemessenden Knoten in RFEM/RSTAB aus. Die anschließenden Stäbe werden automatisch erkannt und der Verbindungstyp wird zugeordnet. In weiteren vom Verbindungstyp abhängigen Eingabeseiten, definiert man dann die weiteren Details zu Rippen, Unterlegblechen, Stegblechen, Schrauben, Schweißnähten und Lochabständen. Als Belastung sind lediglich die gewünschten Lastfälle, Last- oder Ergebniskombinationen von RFEM/RSTAB zu selektieren.
Wird im Modus „Vorauslegung“ gearbeitet, so schlägt RF-/RAHMECK Pro nach dem ersten Berechnungslauf passende Varianten vor. Nach Wahl der gewünschten Variante werden sämtliche Nachweise in detaillierter tabellarischer Form sowie in verschiedenen Grafiken ausgegeben.
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.