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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.
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.
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
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.
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.
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.
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
Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-/STAHL Wölbkrafttorsion (RFEM 5 / RSTAB 8) sind im Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
Vollständige Integration in die Umgebung von RFEM 6 und RSTAB 9
7. Freiheitsgrad wird direkt in der Berechnung von Stäben in RFEM/RSTAB am Gesamtsystem berücksichtigt
Keine Definition von Lagerungsbedingungen oder Federsteifigkeiten für die Berechnung am vereinfachten Ersatzsystem mehr notwendig
Kombination mit anderen Add-Ons möglich, bspw. zur Berechnung von Verzweigungslasten für Drillknicken und Biegedrillknicken mit der Stabilitätsanalyse
Keine Beschränkung auf dünnwandige Stahlquerschnitte (es ist bspw. ebenso die Berechnung von ideellen Kippmomenten für Balken mit massiven Holzquerschnitten möglich)
Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-/HOLZ Pro (RFEM 5 / RSTAB 8) sind im Add-On Holzbemessung für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
Neben dem Eurocode 5 sind weitere internationale Normen integriert (SIA 265, ANSI/AWC NDS, CSA O86, GB 50005)
Nachweis Druck rechtwinklig zur Faserrichtung (Auflagerpressung)
Implementierung des Eigenwertlöser zur Bestimmung des kritischen Moments für das Biegedrillknicken (nur EC 5)
Definition unterschiedlicher effektiven Längen für Kalt- und Heißbemessung
Auswertung der Spannungen über Einheitsspannungen (FEM)
Optimierte Stabilitätsnachweise bei gevouteten Stäben
Vereinheitlichung der Materialien für alle nationalen Anhänge (es ist in der Materialbibliothek wegen der besseren Übersicht nur noch eine Norm “EN” verfügbar)
Darstellung der Querschnittschwächungen direkt im Rendering
Ausgabe der verwendeten Nachweisformeln (inklusive Hinweis auf verwendete Gleichung aus der Norm)
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.
Berechnung von Durchbiegungen und Vergleich mit normativen oder manuell angepassten Grenzwerten
Berücksichtigung von Überhöhungen bei der Berechnung der Durchbiegungen
Unterschiedliche Grenzwerte je nach Typ der Bemessungssituation möglich
Manuelle Anpassung von Bezugslängen und Segmentierung je nach Richtung
Berechnung von Durchbiegungen bezogen auf das Ausgangssystem oder auf das verformte System
Automatische Berücksichtigung zeitabhängiger Verformungen durch Erhöhung der Last mit Kriechfaktor (benutzerdefiniert auch auf der Steifigkeitsseite möglich)
Vereinfachter Schwingungsnachweis
In RFEM/RSTAB integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Ausnutzung des Grenzwertes bzw. Verformung oder Durchhang
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-/RSTAB-Ausdruckprotokoll
Ihr Programm RFEM/RSTAB kommt für die Erzeugung und Berechnung der für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit notwendigen Last- bzw. Ergebniskombinationen selbständig auf. Dafür wählen Sie die Bemessungssituationen im Add-On Holzbemessung zum Durchbiegungsnachweis aus. Anschließend erfolgt die Ermittlung der berechneten Verformungswerte je nach eingegebener Überhöhung und Bezugssystem an jeder Stelle des Stabes, bevor das Ergebnis den Grenzwerten gegenübergestellt wird.
Wie hoch der einzuhaltende Grenzwert für die Verformung sein soll, können Sie für jedes Bauteil individuell in den Gebrauchstauglichkeitskonfigurationen einstellen. Dabei darf die max. Verformung den zulässigen Grenzwert in Abhängigkeit von der Bezugslänge nicht überschreiten. Wenn Sie Bemessungsauflager festlegen, ist Ihnen eine Segmentierung der Bauteile möglich. Dadurch können Sie für jede Nachweisrichtung die zugehörige Bezugslänge automatisch ermitteln.
Anhand der Lage der zugeordneten Bemessungsauflager nimmt das Programm automatisch die Unterscheidung zwischen Trägern und Kragträgern vor. So können Sie sich sicher sein, dass der Grenzwert passend dazu ermittelt wird.
Die Gebrauchstauglichkeitsnachweise finden Sie in den Ergebnistabellen des Add-Ons Holzbemessung bereits vollständig integriert. Falls Sie die Nachweisergebnisse überprüfen wollen, können Sie das Programm auffordern, diese an jeder Stelle der bemessenen Stäbe mit allen Details auszugeben. Des Weiteren stehen Ihnen Grafiken mit den Ergebnisverläufen der Ausnutzungen zur Verfügung.
Das Besondere: Sämtliche Ergebnistabellen und -grafiken können als Teil der Ergebnisse der Holzbemessung in das globale Ausdrucksprotokoll von RFEM/RSTAB eingebunden werden. Auch Verformungsfiguren der Gesamtstruktur lassen sich als Teil der RFEM/RSTAB-Funktionalität darstellen und dokumentieren. Diese Funktion erhalten Sie unabhängig vom Add-On.
Große Auswahl an Querschnitten wie Rechteck-, Quadrat-, T-, Rundquerschnitten, zusammengesetzten, unregelmäßigen paramatrischen Querschnitten usw. (Eignung für Nachweisverfahren abhängig von gewählter Norm)
Bemessung von Brettsperrholz (BSP)
Bemessung von Holzwerkstoffen und Furnierschichtholz nach EC 5
Bemessung von gevouteten und gekrümmten Stäben (Nachweisverfahren je nach Norm)
Anpassung der wesentlichen Nachweisbeiwerte und Normparameter möglich
Flexibilität durch detaillierte Einstellmöglichkeiten für Berechnungsgrundlagen und Berechnungsumfang
Schnelle und übersichtliche Ergebnisausgabe für einen sofortigen Überblick über den Verlauf der Nachweise nach der Bemessung
Detaillierte Ausgabe der Bemessungsergebnisse und der wesentlichen Formeln (nachvollziehbarer und prüfbarer Ergebnisweg)
Übersichtliche numerische Ergebnisausgabe in Masken und die Möglichkeit, diese grafisch in der Struktur darzustellen
Integration der Ausgabe in das RFEM-/RSTAB-Ausdruckprotokoll
Stabilitätsnachweise für Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken unter Druckbeanspruchung
Übernahme von Knicklängen aus der Berechnung mit dem Add-On Strukturstabilität möglich
Grafische Eingabe und Kontrolle von definierten Knotenlagern und Knicklängen für den Stabilitätsnachweis
Ermittlung von Ersatzstablängen für gevoutete Stäbe
Berücksichtigung der Lage der Kippaussteifungen
Biegedrillknicknachweise für Bauteile mit Momentenbeanspruchung
Je nach Norm Auswahl zwischen benutzerdefinierter Eingabe von Mcr, analytischer Methode aus der Norm und Nutzung des internen Eigenwertlösers
Berücksichtigung von Schubfeld und Drehbettung bei Nutzung des Eigenwertlösers
Grafische Darstellung der Eigenform, wenn der Eigenwertlöser genutzt wurde
Stabilitätsnachweise für Bauteile mit kombinierter Druck- und Biegebeanspruchung je nach Bemessungsnorm
Nachvollziehbare Berechnung sämtlicher benötigten Beiwerte wie Faktoren für die Berücksichtigung des Momentenverlaufs oder Interaktionsfaktoren
Alternative Berücksichtigung aller Effekte für den Stabilitätsnachweis bereits bei der Schnittgrößenermittlung in RFEM/RSTAB (Theorie II. Ordnung, Imperfektionen, Steifigkeitsreduktion, ggf. in Kombination mit dem Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade))
RFEM/RSTAB hält auch für den Brandfall eine Reihe an Funktionen für Sie bereit. Das Programm ermöglicht die automatische Erzeugung der Last- und Ergebniskombinationen für die außergewöhnliche Bemessungssituation der Brandbemessung. Dabei werden die zu bemessenden Stäbe mit den zugehörigen Schnittgrößen direkt aus RFEM/RSTAB übernommen. Ebenso sind alle Informationen zum Material und Querschnitt hinterlegt. Sie müssen also nichts weiter tun.
Sie legen lediglich über die Zuweisung einer Brandschutzkonfiguration zu den zu bemessenden Stäben und Flächen jene Parameter fest, die für den Brandschutznachweis relevant sind. Zusätzlich dazu sind weitere Detaileinstellungen, wie beispielsweise die Festlegung von einseitiger bis allseitiger Brandbeanspruchung, für Sie verfügbar.
Wie Sie sicherlich wissen, erfolgen Nachweise für die ausgewählten Stäbe unter Berücksichtigung der definierten Abbranddauer. Im Programm sind alle notwendigen Abminderungsfaktoren und Beiwerte hierfür bereits entsprechend hinterlegt und werden bei der Ermittlung der Tragfähigkeit berücksichtigt. Das erspart Ihnen einiges an Arbeit.
Auch die Knicklängen für den Ersatzstabnachweis werden direkt den Eingaben der Tragfähigkeit entnommen. Sie müssen demnach nicht erneut eingegeben werden.
Ist die Bemessung abgeschlossen, präsentiert Ihnen das Programm die Brandschutznachweise übersichtlich und mit sämtlichen Ergebnisdetails. Dadurch können Sie die Ergebnisse vollkommen transparent nachvollziehen. Die Ergebnisausgabe hält zudem alle benötigten Kennwerte für Sie bereit, damit Sie die zum Nachweiszeitpunkt maßgebende Bauteiltemperatur ermitteln können.
Zusätzlich zu all diesen Funktionen ermöglicht es Ihnen das Programm, sämtliche Ergebnistabellen und -grafiken zusammen mit den Ergebnissen für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit in das globale Ausdrucksprotokoll von RFEM/RSTAB einzubinden.
Ihre Möglichkeiten in der Holzbemessung sind vielfältig. Sie können Faseranschnittswinkel, Querzugspannungen und volumenabhängige Krümmungsradien für gevoutete sowie gekrümmte Stäbe berücksichtigen. Wollen Sie einen Faseranschnitt bemessen, wird die Festigkeit bei Biegezug oder Biegedruck entsprechend angepasst. Um Ihnen den Nachweis für Stabilität auch mit dem Ersatzstabverfahren zu ermöglichen, führen Sie einfach die Höhe zur Ermittlung der Knick- und Kipplängen in einem Abstand von 0,65 x h zum eigentlichen Nachweispunkt.
Hier haben Sie die freie Wahl. Sie können den Auflagerpressungsnachweis an beliebigen Punkten für eine Belastung in y- und z-Richtung des Querschnitts führen. Dabei steht es Ihnen offen, zwischen inneren und äußeren Lagern zu unterscheiden. Den Faktor kc,90 für Druck rechtwinklig zur Faser können Sie benutzerdefiniert einstellen (z.B. 1,75 für Leimholz). Falls zulässig, wird die Auflagerlänge entsprechend der Normvorgaben automatisch vergrößert. Hiermit erreichen Sie eine wirtschaftlichere Bemessung ohne viel Aufwand.
Häufig erfolgt keine Bemessung der seitlichen Halterungen einer Konstruktion für den Brandschutz. Sie möchten das bei Ihrem Projekt anders handhaben? Um dies in der Berechnung zu berücksichtigen, können Sie für den Brandfall andere Ersatzstablängen definieren.
Dlubal-Software macht einfach alles etwas einfacher. Die geführten Nachweise der Bemessungsnorm werden Ihnen vollkommen übersichtlich ausgegeben. Für jeden Bemessungsnachweis wird ein Ausnutzungskriterium bestimmt. Zudem gibt Ihnen das Programm Bemessungsdetails aus, in denen die Eingangswerte, die Zwischenergebnisse und die Endergebnisse strukturiert angeordnet sind. In einem Infofenster sehen Sie in den Bemessungsdetails den detaillierten Berechnungsablauf mit allen angesetzten Formeln, Normenquellen und Ergebnissen.