Wenn Sie dem Programm einen Lastfall oder eine Lastkombination vorlegen, wird die Stabilitätsberechnung aktiviert. Sie können einen weiteren Lastfall festlegen, um z. B. eine Anfangsvorspannung zu berücksichtigen.
Dabei müssen Sie angeben, ob eine lineare oder eine nichtlineare Analyse erfolgen soll. Je nach Anwendungsfall können Sie eine direkte Berechnungsmethode, wie z. B. nach Lanczos, oder aber die ICG-Iterationsmethode auswählen. Stäbe, die nicht in Flächen integriert sind, werden in der Regel als Stabelemente mit zwei FE-Knoten abgebildet. Mit solchen Elementen kann das Programm das lokale Knicken des Einzelstabes nicht erfassen. Aus diesem Grund haben Sie die Möglichkeit, Stäbe automatisch teilen zu lassen.
Für die Eigenwertermittlung stehen Ihnen mehrere Methoden zur Auswahl:
- Direkte Methoden
- Die direkten Methoden (Lanczos (RFEM), Wurzeln des charakteristischen Polynoms (RFEM), Unterraum-Iterationsmethode (RFEM/RSTAB), Inverse Iteration mit Shift (RSTAB)) sind für kleine bis mittlere Modelle geeignet. Diese schnellen Methoden für Gleichungslöser sollten Sie nur verwenden, wenn Ihr Computer über eine höhere Zahl an Arbeitsspeicher (RAM) verfügt.
- ICG-Iterationsmethode (Incomplete Conjugate Gradient (RFEM))
- Diese Methode benötigt dagegen nur wenig Arbeitsspeicher. Die Eigenwerte werden nacheinander ermittelt. Sie kann eingesetzt werden, um sehr große Systeme mit wenigen Eigenwerten zu berechnen.
Mit dem Add-On Strukturstabilität können Sie auch das Inkrementalverfahren nutzen, um eine nichtlineare Stabilitätsanalyse durchzuführen. Diese Analyse liefert auch bei nichtlinearen Systemen wirklichkeitsnahe Ergebnisse. Der kritische Lastfaktor wird ermittelt, indem die Lasten des zugrunde liegenden Lastfalls schrittweise bis zur Instabilität gesteigert werden. Bei der Laststeigerung werden Nichtlinearitäten wie z. B. ausfallende Stäbe, Lager und Bettungen sowie Materialnichtlinearitäten berücksichtigt. Nach der Laststeigerung können Sie optional am letzten stabilen Zustand eine lineare Stabilitätsanalyse durchführen, um die Stabilitätsfigur zu ermitteln.
Als erste Ergebnisse präsentiert Ihnen das Programm die kritischen Lastfaktoren. Anschließend können Sie eine Beurteilung der Stabilitätsgefährdung durchführen. Bei Modellen mit Stäben werden Ihnen die Knicklängen und kritischen Lasten der Stäbe tabellarisch ausgegeben.
Sie können weitere Ergebnismasken nutzen, um die normierten Eigenformen knoten-, stab- und flächenweise zu überprüfen. Die grafische Ausgabe der Eigenwerte macht Ihnen eine Beurteilung des Knick- bzw. Beulverhaltens möglich. Sie erleichtert es Ihnen, Gegenmaßnahmen einzubringen.
- Berechnung von Modellen aus Stab-, Schalen- und Volumenelementen
- Nichtlineare Stabilitätsanalyse
- Wahlweise Berücksichtigung von Normalkräften aus Anfangsvorspannung
- Vier Gleichungslöser für effektive Berechnung verschiedenster Modelle
- Optionale Berücksichtigung der Steifigkeitsänderungen von RFEM/RSTAB
- Ermittlung der Stabilitätsfigur ab benutzerdefiniertem Laststeigerungsfaktor (Shift-Methode)
- Optionale Ermittlung der Eigenform von instabilen Modellen (um Ursache der Instabilität zu erkennen)
- Visualisierung der Stabilitätsfigur
- Grundlage für die Ermittlung der Imperfektion
- Einfache Definition von Bauzuständen in der RFEM-Struktur mit Visualisierung
- Hinzufügen, Entfernen, Modifizieren und Reaktivieren von Stab-, Flächen- und Volumenelementen und deren Eigenschaften (z. B. Stab- und Liniengelenke, Freiheitsgrade für Lager usw.)
- Automatische und manuelle Kombinatorik mit Lastkombinationen in den einzelnen Bauzuständen (z. B. zur Berücksichtigung von Montagelasten, Montagekranen etc.)
- Berücksichtigung nichtlinearer Effekte wie Zugstabausfall oder nichtlinearen Lagern
- Interaktion mit anderen Add-Ons, wie z. B. Nichtlineares Materialverhalten, Strukturstabilität, Formfindung usw.
- Ergebnisdarstellung numerisch und grafisch für einzelne Bauzustände
- Detailliertes Ausdruckprotokoll mit Dokumentation sämtlicher Struktur- und Lastangaben für jede Bauphase
Sie haben die gesamte Struktur in RFEM erstellt? Sehr gut, nun ordnen Sie die einzelnen Bauteile sowie Lastfälle den entsprechenden Bauzuständen zu. Dabei können Sie in den jeweiligen Bauzuständen beispielsweise die Gelenkdefinitionen von Stäben und Lagern modifizieren.
Modellieren Sie damit Systemänderungen, wie diese z. B. beim abschnittsweisen Verguss von Brückenträgern oder Stützensenkungen vorkommen. Anschließend ordnen Sie die in RFEM erstellten Lastfälle den Bauzuständen als ständige oder nicht-ständige Last zu.
Wussten Sie schon? Die Kombinatorik ermöglicht es Ihnen, die ständigen und nicht-ständigen Lasten in Lastkombinationen zu überlagern. So ist es Ihnen z. B. möglich, die maximalen Schnittgrößen aus verschiedenen Kranstellungen zu ermitteln oder nur in einem Bauzustand vorhandene Montagelasten zu berücksichtigen.
Wenn Geometriedifferenzen zwischen dem idealen System und dem aufgrund des vorhergehenden Bauzustandes verformten System entstehen, werden diese intern ausgeglichen. Dabei setzt das neu hinzugefügte System auf das unter Spannung stehende System der vorherigen Bauphase auf. Diese Berechnung erfolgt nichtlinear.
Die Berechnung war erfolgreich? Nun können Sie die Ergebnisse der einzelnen Bauzustände in RFEM grafisch und tabellarisch betrachten. Dabei ermöglicht es Ihnen RFEM, Bauzustände in der Kombinatorik zu berücksichtigen und darüber bei der Bemessung mit einzubeziehen.
- 002108
- Allgemeines
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RFEM 6
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RSTAB 9
- Künstliche-Intelligenz-Technik (KI): Partikelschwarmoptimierung (PSO)
- Strukturoptimierung nach minimalem Gewicht oder Verformung
- Nutzung beliebig vieler Optimierungsparameter
- Vorgabe von Variablenbereichen
- Optimierung von Querschnitten und Materialien
- Parameter-Definitionstypen
- Optimierung | Aufsteigend bzw. Optimierung | Absteigend
- Anwendung von parametrischen Modellen und Blöcken
- Code-basierte JavaScript-Parametrisierung von Blöcken
- Optimierung mit Berücksichtigung der Bemessungsergebnisse
- Tabellarische Darstellung der besten Modell-Mutationen
- Echtzeitdarstellung der Modellmutationen im Optimierungsprozess
- Modellkostenschätzung durch Vorgabe von Stückpreisen
- Ermittlung des Treibhauspotentials GWP bei der Verwirklichung des Modells durch Schätzung des CO2-Äquivalents
- Vorgabe von gewichts-, volumen- und flächenbasierten Stückeinheiten (Preis und CO2e)
- 002109
- Allgemeines
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RFEM 6
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RSTAB 9
Wussten Sie schon? Die Strukturoptimierung schließt in den Programmen RFEM bzw. RSTAB die parametrische Eingabe ab. Dies ist ein paralleler Prozess neben der eigentlichen Modellberechnung mit all seinen regulären Berechnungs- und Bemessungsdefinitionen. Dabei geht das Add-On davon aus, dass Ihr Modell bzw. der Block mit einem parametrischen Zusammenhang aufgebaut ist und in der Gesamtheit von globalen Steuerparametern mit dem Typ „Optimierung“ kontrolliert wird. Daher gibt es den Steuerparametern zur Abgrenzung des Optimierungsbereichs eine untere sowie obere Grenze und eine Schrittweite. Wenn Sie optimale Werte für die Steuerparameter finden wollen, müssen Sie ein Optimierungskriterium (z. B. minimales Gewicht) mit Auswahl einer Optimierungsmethode (z. B. Partikelschwarmoptimierung) angeben.
Die Kosten- und CO2-Emissionsschätzung finden Sie bereits in den Materialdefinitionen geregelt. Beide Optionen können Sie individuell in jeder Materialdefinition einzeln aktivieren. Die Schätzung basiert hierbei auf einer Stückkosten- bzw. Stückemissions-Einheit für Stäbe, Flächen und Volumenkörper. Dabei können Sie auswählen, ob die Stückeinheiten jeweils per Gewicht-, Volumen- oder Flächeneinheit angegeben werden sollen.
- 002110
- Allgemeines
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RFEM 6
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RSTAB 9
Ihnen stehen für den Optimierungsprozess zwei Methoden zur Verfügung, mit denen Sie optimale Parameterwerte nach einem Gewichts- oder Verformungskriterium finden können.
Die effizienteste Methode mit der niedrigsten Berechnungszeit ist die naturnahe Partikelschwarmoptimierung (PSO). Haben Sie bereits davon gehört oder gelesen? Diese künstliche-Intelligenz-Technologie (KI) weist eine starke Analogie zum Verhalten von Tierschwärmen auf, die auf der Suche nach einem Rastplatz sind. In solchen Schwärmen finden Sie zahleiche Individuen (vgl. Optimierungslösung – z. B. Gewicht), die gerne in einer Gruppe bleiben und der Gruppenbewegung folgen. Nehmen wir an, dass jedes einzelne Schwarmmitglied das Rastbedürfnis auf einem optimalen Rastplatz (vgl. beste Lösung – z. B. niedrigstes Gewicht) hat. Dieses Bedürfnis steigt mit Annäherung zum Rastplatz an. Somit wird das Schwarmverhalten auch durch die Eigenschaften des Raums (vgl. Ergebnisdiagramm) beeinflusst.
Wieso der Ausflug in die Biologie? Ganz einfach – der PSO-Prozess in RFEM bzw. RSTAB geht ähnlich vor. Der Berechnungslauf beginnt mit einem Optimierungsergebnis aus einer zufälligen Belegung der zu optimierenden Parameter. Dabei ermittelt dieser immer wieder neue Optimierungsergebnisse mit variierten Parameterwerten, die auf der Erfahrung der bereits vorher getätigten Modellmutationen basieren. Dieser Prozess läuft so lange ab, bis die vorgegebene Anzahl von möglichen Modell-Mutationen erreicht ist.
Alternativ zu dieser Methode steht Ihnen im Programm noch eine Stapelverarbeitungsmethode zur Verfügung. Diese Methode versucht, sämtliche möglichen Modell-Mutationen durch eine zufällige Vorgabe der Werte für die Optimierungsparameter bis zum Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von möglichen Modell-Mutationen zu prüfen.
Beide Varianten kontrollieren nach der Berechnung einer Modellmutation auch die jeweils aktivierten Bemessungsergebnisse der Add-Ons. Des Weiteren speichern sie die Variante bei einer Auslastung < 1 mit zugehörigem Optimierungsergebnis und Wertebelegung der Optimierungsparameter ab.
Die geschätzten Gesamtkosten und -emissionen können Sie aus den jeweiligen Summen der einzelnen Materialien ermitteln. Dabei setzen sich die Summen der Materialien aus den gewichtsbasierten, volumenbasierten und flächenbasierten Teilsummen der Stab-, Flächen- und Volumenelemente zusammen.
- 002161
- Allgemeines
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RFEM 6
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RSTAB 9
Beide Optimierungsmethoden haben eines gemeinsam. Sie präsentieren Ihnen am Ende des Prozesses aus den gespeicherten Daten eine Modellmutationsliste. Darin finden Sie die Angabe des kontrollierenden Optimierungsergebnisses und der zugehörigen Wertebelegung der Optimierungsparameter. Diese Liste ist absteigend organisiert. Sie finden an der obersten Stelle die angenommene beste Lösung. Bei dieser liegt das Optimierungsergebnis mit seiner ermittelten Wertebelegung dem Optimierungskriterium am nächsten. Sämtliche Add-On-Ergebnisse weisen eine Auslastung < 1 auf. Des Weiteren stellt das Programm mit Abschluss der Analyse automatisch die Wertebelegung der optimalen Lösung bei den Optimierungsparametern in der globalen Parameterliste ein.
In den Materialdialogen finden Sie die Register „Kostenschätzung“ und „Abschätzung der CO2-Emissionen“. Darin zeigen sich Ihnen die einzelnen Schätzsummen der zugeordneten Stäbe, Flächen und Volumen je Gewichts-, Volumen- und Flächeneinheit. Zudem weisen diese Register die Gesamtkosten und -emissionen aller zugeordneten Materialien aus. Dadurch schaffen Sie sich eine gute Übersicht zu Ihrem Projekt.
Im Vergleich zu den Zusatzmodulen RF-STABIL (RFEM 5) und RSKNICK (RSTAB 8) sind im Add-On Strukturstabilität für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
- Aktivierung als Eigenschaft eines Lastfalls oder einer Lastkombination
- Automatisierte Aktivierung der Stabilitätsberechnung über Kombinationsassistenten für mehrere Lastsituationen in einem Schritt
- Inkrementelle Laststeigerung mit benutzerdefinierten Abbruchkriterien
- Veränderung der Eigenformnormierung ohne Neuberechnung
- Ergebnistabellen mit Filteroption
Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-STAGES (RFEM 5) sind im Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) für RFEM 6 folgende neuen Features hinzugekommen:
- Berücksichtigung der Bauzustände auf RFEM-Ebene
- Integration der Bauzustandsanalyse in die Kombinatorik in RFEM
- Zusätzliche Strukturelemente, wie z. B. Liniengelenke, werden unterstützt
- Untersuchung alternativer Bauabläufe in einem Modell
- Reaktivieren von Elementen
- 002232
- Allgemeines
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RFEM 6
- Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung für RSTAB 9
Sie können sich sicher denken, dass gerade die Kosten ein wichtiger Faktor in der Planung jedes Projektes sind. Auch die Bestimmungen zur Emissionsabschätzung sind unbedingt einzuhalten. Das zweiteilige Add-On Optimierung & Kosten / CO2-Emissionsabschätzung erleichtert es Ihnen, sich im Dschungel der Normen und Möglichkeiten zurechtzufinden. Es nutzt die künstliche-Intelligenz-Technik (KI) der Partikelschwarmoptimierung (PSO), um für parametrisierte Modelle und Blöcke die passenden Parameter zu finden, die Ihnen die Einhaltung üblicher Optimierungskriterien garantieren. Zum anderen schätzt dieses Add-On die Modellkosten bzw. CO2-Emissionen durch Vorgabe von Stückkosten bzw. -emissionen je Materialdefinition für das Strukturmodell ab. Mit diesem Add-On sind Sie auf der sicheren Seite.
Die Frage 'Wie viel kannst du tragen?' beantwortet Stahlbeton normalerweise schlicht mit 'Ja'. Trotzdem benötigen Sie für die grafische Ausgabe der Grenztragfähigkeit von Stahlbetonquerschnitten ein dreidimensionales Moment-Moment-Normalkraft-Interaktionsdiagramm. Die Dlubal-Statiksoftware bietet Ihnen genau das.
Durch die zusätzliche Darstellung der Lasteinwirkung können Sie die Unter- bzw. Überschreitung des Grenzwiderstandes eines Stahlbetonquerschnittes sehr einfach erkennen bzw. visualisieren. Aufgrund der vorhandenen Steuerung der Diagrammeigenschaften lässt sich das Erscheinungsbild des My-Mz-N-Diagrammes individuell für Ihre Bedürfnisse anpassen.
Wussten Sie, dass Sie die Moment-Normalkraft-Interaktionsdiagramme (M-N-Diagramme) auch grafisch ausgeben lassen können? Dadurch können Sie die Querschnittstragfähigkeit bei einer Interaktion von Biegemoment und Normalkraft ablesen. Neben den auf die Querschnittsachsen bezogenen Interaktionsdiagrammen (My-N-Diagramm und Mz-N-Diagramm) ist es ebenso möglich, einen individuellen Momentenvektor für die Erstellung eines Mres-N Interaktionsdiagrammes zu generieren. Sie können die Schnittebene der M-N-Diagramme anschließend im 3D-Interaktionsdiagramm darstellen.In einer Tabelle gibt Ihnen das Programm die zugehörigen Wertepaare der Grenztragfähigkeit aus. Die Tabelle ist dynamisch mit dem Diagramm verbunden, sodass der ausgewählte Grenzpunkt auch im Diagramm dargestellt wird.
Sie wollen die zweiachsige Biegetragfähigkeit eines Stahlbetonquerschnittes ermitteln? Dann müssen Sie zunächst ein Moment-Moment-Interaktionsdiagramm (My-Mz-Diagramm) aktivieren. Dieses My-Mz-Diagramm stellt einen horizontalen Schnitt durch das dreidimensionale Diagramm für die vorgegebene Normalkraft N dar. Durch die Kopplung zum 3D-Interaktionsdiagramm können Sie die Schnittebene auch dort visualisieren.
Sie können in Abhängigkeit der Normalkraft N eine Moment-Krümmungs-Linie für einen beliebigen Momentenvektor generieren. Die Wertepaare des dargestellten Diagrammes werden Ihnen vom Programm zusätzlich tabellarisch ausgegeben. Außerdem können Sie die zum Momenten-Krümmungs-Diagramm gehörige Sekantensteifigkeit und Tangentensteifigkeit des Stahlbetonquerschnittes als zusätzliches Diagramm aktivieren.
Das Statikprogramm gibt Ihnen alle geführten Nachweise der Bemessungsnorm übersichtlich aus. Für jeden Bemessungsnachweis müssen Sie ein Ausnutzungskriterium bestimmen. Zusätzlich zu den Nachweisen der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit überprüft das Programm auch die konstruktiven Regeln der Norm. Jeder Bemessungsnachweis bringt entsprechende Bemessungsdetails ein, in denen die Eingangswerte, die Zwischenergebnisse und die Endergebnisse strukturiert angeordnet sind. In einem Infofenster finden Sie unter den Bemessungsdetails eine detaillierte Anzeige des Berechnungsablaufs mit angesetzten Formeln, Normenquellen und Ergebnissen.
Sie können sich die vorhandenen Spannungen und Dehnungen des Betonquerschnitts sowie der Bewehrung als 3D-Spannungsbild oder 2D-Grafik anzeigen lassen. Je nachdem, welche Ergebnisse im Ergebnisbaum der Bemessungsdetails Sie selektieren, werden Ihnen die Spannungen bzw. Dehnungen in der definierten Längsbewehrung unter den Lasteinwirkungen oder den Grenzschnittgrößen dargestellt.
Die zeitabhängigen Betoneigenschaften, wie Kriechen und Schwinden, sind sehr wichtig für Ihre Berechnungen. Im Statikprogramm können Sie diese direkt für das Material definieren. Im Eingabedialog stellt das Programm Ihnen den zeitlichen Verlauf der Kriech- bzw. Schwindfunktion grafisch dar. Dabei können Sie die gewünschte Modifikation das angesetzten Betonalters, z. B. aufgrund einer Temperaturbehandlung, einfach auswählen.
Die Verformung ermitteln Sie für Stäbe und Flächen unter Berücksichtigung des gerissenen (Zustand II) bzw. ungerissenen (Zustand I) Stahlbetonquerschnittes. Bei der Steifigkeitsermittlung können Sie die Zugversteifung zwischen den Rissen, das sogenannte 'Tension Stiffening', entsprechend der verwendeten Bemessungsnorm berücksichtigen.
Sie können bei der Querschnittsbemessung direkt steuern, ob die Betonfläche hinter den Bewehrungsstäben angesetzt oder vom Betonquerschnitt abgezogen wird. Die Bemessung des Nettobetonquerschnittes wenden Sie vor allem dann an, wenn es sich bei Ihrem Projekt um einen hochbewehrten Querschnitt handelt.
Sie können die Bügel- und Längsbewehrung für jeden Stab individuell vorgeben. Dabei stehen Ihnen unterschiedliche Vorlagen für die Bewehrungseingabe zur Verfügung.
Die Flächenbewehrung geben Sie direkt auf der Ebene von RFEM ein. Dabei können Sie die definierten Flächenbewehrungen individuell selektieren. Auch die bekannten Bearbeitungsfunktionen Kopieren, Spiegeln oder Rotieren stehen Ihnen bei der Eingabe der Flächenbewehrung zur Verfügung.
Innerhalb eines Stabes können Sie die Integrationsbreite und mitwirkende Plattenbreite von Plattenbalken (Rippen) mit unterschiedlichen Breiten definieren. Dabei wird der Stab in Segmente aufgeteilt. Sie können den Übergang zwischen den unterschiedlichen Flanschbreiten entweder abgestuft oder linear veränderlich vorgeben. Zusätzlich ermöglicht Ihnen das Programm, bei der Stahlbetonbemessung der Rippe die definierte Flächenbewehrung als Flanschbewehrung zu berücksichtigen.
Die flächenweisen Spannungs- und Dehnungsergebnisse lassen sich in der Flächenergebnistabelle je nach Dickenschicht ausgeben.
Sie arbeiten mit plattenartigen Bauteilen? In diesem Fall müssen Sie an Stellen mit konzentrierter Lasteinleitung den Querkraftnachweis mit den Regeln des Durchstanznachweises z. B. nach 6.4, EN 1992-1-1 führen. Neben Deckenplatten können Sie auch Fundamentplatten auf diese Weise nachweisen.
Die Bemessungsparameter für Durchstanzen hinsichtlich der selektierten Knoten können Sie in der Tragfähigkeitskonfiguration für die Betonbemessung festlegen.
Hier sparen Sie sich Zeit! Mit dieser Funktion haben Sie die Möglichkeit, die Stabbewehrung für mehrere Stäben oder Stabsätze gleichzeitig zu definieren bzw. nachträglich zu bearbeiten.
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