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Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Verbindungsanforderungen.
Zu den "Erdbebenanforderungen" gehören die erforderliche Biegefestigkeit und der erforderliche Schubwiderstand der Träger-Stützen-Verbindung für biegesteife Rahmen. Sie sind im Register 'Momentenrahmenverbindung stabweise' aufgelistet. Bei ausgesteiften Rahmen werden die erforderliche Verbindungszugfestigkeit und die erforderliche Verbindungsdruckfestigkeit des Verbands im Register 'Verbandsanschluss stabweise' aufgeführt.
Das Programm stellt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch zur Verfügung. In den Nachweisdetails werden die Formeln und Verweise zur Norm übersichtlich dargestellt.
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.
Manuelle Anpassung der wesentlichen Beiwerte für die Ermittlung der Stahltemperatur möglich
Berücksichtigung der Feuerverzinkung von Bauteilen bei der Stahltemperaturermittlung
Ausgabe des Temperatur-Zeit-Diagramms für Gas- und Stahltemperatur
Brandschutzverkleidung als Kontur oder Kastenverkleidung mit temperaturunabhängigen Materialien kann bei der Temperaturermittlung berücksichtigt werden
Bemessung von Stäben aus Kohlenstoffstahl oder nichtrostendem Stahl
Querschnittsnachweise und Stabilitätsnachweise (Ersatzstabverfahren) nach EN 1993-1-2, Abschnitt 4.2.3
Nachweise von Querschnitten der Klasse 4 nach EN 1993-1-2, Anhang E
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.
Die System-Eingabe und die Berechnung der Schnittgrößen führen Sie in den Programmen RFEM und RSTAB durch. Dabei haben Sie vollen Zugriff auf die umfangreichen Material- und Querschnittsbibliotheken. Wussten Sie schon? Mithilfe des Programms RSECTION können Sie auch allgemeine Querschnitte erzeugen.
Die Stahlbemessung finden Sie vollständig in den Hauptprogrammen integriert. Diese berücksichtigen automatisch die Struktur und Ihre vorhandenen Berechnungsergebnisse. Weitere Eingaben für die Stahlbemessung wie Knicklängen, Querschnittsreduzierungen oder Bemessungsparameter können Sie den zu bemessenden Objekten zuordnen. An vielen Stellen im Programm ist es Ihnen möglich, einfach die [Pick]-Funktion zur grafischen Auswahl zu nutzen.
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.
Große Auswahl an verfügbaren Profilen wie z.B. gewalzte I-Profile, U-Profile, T-Profile, Winkel, rechteckige und runde Hohlprofile, Rundstähle, symmetrische und unsymmetrische, parametrische I-, T- und Winkelprofile, Zusammengesetzte Querschnitte (Eignung für Nachweisverfahren abhängig von gewählter Norm)
Nachweise für allgemeine RSECTION-Querschnitte möglich (in Abhängigkeit der in der jeweiligen Norm zur Verfügung stehenden Nachweisformate), bspw. Vergleichsspannungsnachweis
Bemessung von gevouteten 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
Die Nachweise für jene Stäbe, die Sie ausgewählt haben, erfolgen unter Berücksichtigung der maßgebenden Bauteiltemperatur. Querschnittsnachweise und Stabilitätsnachweise führen Sie im Add-On Stahlbemessung nach EN 1993-1-2, Abschnitt 4.2.3. Alle Abminderungsfaktoren und Beiwerte, die notwendig sind, werden hierfür entsprechend hinterlegt und bei der Ermittlung der Tragfähigkeit berücksichtigt.
Die Knicklängen für den Ersatzstabnachweis werden direkt den Eingaben der Tragfähigkeit entnommen. Sie müssen sie demnach nicht erneut eingeben.
In jedem Nachweis führen Sie zunächst die Querschnittsklassifizierung durch. Für Querschnitte der Klasse 4 erfolgt die Bemessung anschließend automatisch nach EN 1993-1-2, Anhang E.
Der Modale Relevanzfaktor (MRF) kann Ihnen dabei helfen, zu beurteilen, inwieweit Elemente an einer Eigenform beteiligt sind. Die Berechnung basiert auf der relativen elastischen Verformungsenergie jedes einzelnen Bauteils.
Mit dem MRF kann zwischen lokalen und globalen Eigenformen unterschieden werden. Wenn mehrere Stäbe einen signifikanten MRF (z. B. > 20 %) aufweisen, ist eine Instabilität der gesamten Konstruktion oder einer Teilkonstruktion sehr wahrscheinlich. Liegt hingegen die Summe aller MRFs für eine Eigenform bei etwa 100 %, ist mit einem lokalen Stabilitätsproblem (z. B. Knicken eines einzelnen Stabes) zu rechnen.
Darüber hinaus können mit dem MRF kritische Verzweigungslasten und äquivalente Knicklängen bestimmter Bauteile ermittelt werden (z. B. für die Stabilitätsbemessung). Eigenformen, für die ein bestimmter Stab kleine MRF-Werte aufweist (z. B. < 20 %), können in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden.
Der MRF wird in den Ergebnisstabelle unter Stabilitätsanalyse --> Ergebnisse stabweise --> Knicklängen und Verzweigungslasten eigenformweise ausgegeben.
Übersichtlichkeit ist Ihnen wichtig? Das Programm gibt Ihnen alle geführten Nachweise der Bemessungsnorm übersichtlich aus. Für jeden Bemessungsnachweis muss ein Ausnutzungskriterium bestimmt werden. Ebenso gibt es entsprechende Bemessungsdetails, in denen die Eingangswerte, die Zwischenergebnisse und die Endergebnisse strukturiert angeordnet sind. Dort finden sie außerdem ein Infofenster vor, in dem der Berechnungsablauf mit den angesetzten Formeln, Normenquellen und Ergebnissen sehr detailliert angezeigt wird.
Sie können alle Bezugslängen, die bei der Berechnung des Durchbiegungsgrenzwertes berücksichtigt werden müssen, sowie die zu überprüfenden Segmente je nach Richtung unabhängig voneinander festlegen. Definieren Sie hierfür Bemessungsauflager an den Zwischenknoten eines Stabes und weisen Sie diese der jeweiligen Richtung für den Nachweis der Verformung zu. Dadurch entstehen Segmente, in denen auch die Definition einer Überhöhung je Richtung und Segment möglich ist.
Die Nachweise finden Sie direkt im Add-On Stahlbemessung. Dort stehen sie Ihnen in tabellarischer Form zur Verfügung. Ebenso können Sie sich den Verlauf der Ausnutzungen grafisch darstellen lassen. Sowohl in der Tabelle als auch in der grafischen Ausgabe stehen Ihnen dabei umfangreiche Filteroptionen zur Verfügung. Dadurch können Sie gezielt die gewünschten Nachweise nach Grenzzustand oder Nachweisart auswählen.
Die Dlubal-Software präsentiert Ihnen nach der Bemessung die Brandschutznachweise übersichtlich und mit sämtlichen Ergebnisdetails. Dadurch sind die Ergebnisse detailliert nachvollziehbar. Zusätzlich erhält die Ergebnisausgabe alle benötigten Kennwerte zur Ermittlung der zum Nachweiszeitpunkt maßgebenden Bauteiltemperatur.
Auch den Temperaturverlauf im Bauteil können Sie anhand des Temperatur-Zeit-Diagramms gezielt auswerten.
Sämtliche Ergebnistabellen und -grafiken können Sie zusammen mit den Ergebnissen für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit in das globale Ausdrucksprotokoll von RFEM/RSTAB einbinden.
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.
Die Statikprogramme RFEM/RSTAB bieten Ihnen eine Vielzahl an automatisierten Funktionen, die Ihren Arbeitsalltag erleichtern. Eine davon ist die automatische Erzeugung der Last- und Ergebniskombinationen für die außergewöhnliche Bemessungssituation der Brandbemessung. Die zu bemessenden Stäbe mit den zugehörigen Schnittgrößen werden direkt aus RFEM/RSTAB übernommen. Sie müssen also nichts weiter tun. Auch alle Informationen zum Material und Querschnitt hat das Programm bereits für Sie hinterlegt.
Über die Zuweisung einer Brandschutzkonfiguration zu den zu bemessenden Stäben legen Sie die für den Brandschutznachweis relevanten Parameter fest. Hier können Sie die kritische Stahltemperatur zum Nachweiszeitpunkt manuell vorgeben. Oder Sie lassen die Temperatur automatisch für eine vorgegebene Branddauer vom Programm ermitteln. Dabei haben Sie die Auswahl zwischen verschiedenen Brandtemperaturkurven und Brandschutzmaßnahmen. Ebenso sind weitere Detaileinstellungen wie beispielsweise die Festlegung von allseitiger oder dreiseitiger Brandbeanspruchung verfügbar.
Ihre Bemessung war erfolgreich? Lehnen Sie sich einfach zurück. Das Programm gibt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch aus. Sämtliche Ergebnisdetails werden Ihnen angezeigt und anhand der übersichtlich präsentierten Nachweisformeln können Sie diese problemlos nachvollziehen.
Die Nachweise werden an allen maßgebenden Stellen der Stäbe geführt. Die Darstellung als Ergebnisverlauf erfolgt grafisch. Zudem haben Sie in der Ergebnisausgabe Zugriff auf weitere Detailgrafiken, wie einen Spannungsverlauf am Querschnitt oder die maßgebende Eigenform.
Alle Eingabe- und Ergebnisdaten sind Teil des RFEM-/RSTAB Ausdruckprotokolls. Den Inhalt des Protokolls und die gewünschte Tiefe der Ausgabe für die einzelnen Nachweise können Sie gezielt selektieren.
Die Ermittlung der zum Nachweiszeitpunkt anzusetzenden Bauteiltemperatur erfolgt automatisch. Sie können dabei die zur Temperaturermittlung genutzten Beiwerte benutzerdefiniert anpassen. Nehmen Sie in diesem Schritt am besten auch gleich die Auswahl der Feuerverzinkung vor. Entsprechend der DASt-Richtlinie 027 „Ermittlung der Bauteiltemperatur feuerverzinkter Stahlbauteile im Brandfall“ wird dann bis zu einer Grenztemperatur eine geringere Emissivität der Stahloberfläche angesetzt. Insgesamt erhalten Sie dadurch eine niedrigere Temperatur für den somit günstigeren Brandschutznachweis.
Führen Sie den Brandschutznachweis mit einer abgeminderten Tragfähigkeit entsprechend der automatisch ermittelten Bauteiltemperatur direkt zum Nachweiszeitpunkt. Ermitteln können Sie diese automatisch nach verschiedenen Temperaturkurven im Programm (Einheits-Temperaturzeitkurve, Außenbrandkurve, Hydrokarbonkurve). Für andere Arten der Temperaturermittlung ist ebenso möglich, dass Sie eine manuelle Vorgabe der zum Nachweis anzusetzenden Temperatur durchführen. Diese können Sie zum Beispiel nach der parametrischen Temperatur-Zeit-Kurve aus DIN EN 1991-1-2 ermitteln oder einem Brandschutzgutachten entnehmen.
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.
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.
Bemessung auf Zug, Druck, Biegung, Schub, Torsion und kombinierte Schnittgrößen
Zugnachweis unter Berücksichtigung einer reduzierten Querschnittsfläche (z. B. Lochschwächung) möglich
Automatische Klassifizierung der Querschnitte zur Überprüfung lokalen Beulens
Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) werden über den Vergleichspannungsnachweis berücksichtigt (aktuell noch nicht für die Bemessungsnormen AISC 360-16 und GB 50017 verfügbar)
Bemessung von Querschnitten der Klasse 4 mit effektiven Querschnittswerten nach EN 1993-1-5 sowie kaltgeformten Profilen nach EN 1993-1-3, AISI S100 oder CSA S136 (für RSECTION-Querschnitte sind Lizenzen für RSECTION und Effektive Querschnitte erforderlich)
Schubbeulnachweis nach EN 1993-1-5 unter Berücksichtigung von Quersteifen möglich
Bemessung von Bauteilen aus nichtrostendem Stahl nach EN 1993-1-4
Beachten Sie, dass Sie beim Anschluss zugbeanspruchter Bauteile mit Schraubverbindungen die Querschnittsschwächung durch die Schraubenlöcher beim Tragfähigkeitsnachweis berücksichtigen müssen. Aber keine Sorge, das lässt sich im Programm einfach umsetzen. Im Add-On Stahlbemessung geben Sie eine lokale Stabquerschnittsreduzierung ein – und fertig. An allen relevanten Stellen können Sie die Reduzierung des Querschnitts als Absolutwert oder prozentualen Anteil der Gesamtfläche eingeben.
In RFEM/RSTAB haben Sie die Möglichkeit, die Last- bzw. Ergebniskombinationen, welche für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit notwendig sind, zu erzeugen sowie anschließend zu berechnen. Diese Bemessungssituationen wählen Sie im Add-On Stahlbemessung für den Durchbiegungsnachweis aus. Dementsprechend werden die berechneten Verformungswerte je nach eingegebener Überhöhung und Bezugssystem an jeder Stelle des Stabes ermittelt. Letztendlich können Sie diese Verformungswerte den Grenzwerten gegenüberstellen.
Wussten Sie schon? Den einzuhaltenden Grenzwert für die Verformung können Sie für jedes Bauteil individuell in den Gebrauchstauglichkeitskonfigurationen einstellen. Als zulässiger Grenzwert definieren Sie die max. Verformung in Abhängigkeit von der Bezugslänge. Über die Festlegung von Bemessungsauflagern ist Ihnen eine Segmentierung der Bauteile möglich, sodass für jede Nachweisrichtung die zugehörige Bezugslänge automatisch ermittelt werden kann.
Anhand der Lage der zugeordneten Bemessungsauflager wird zudem automatisch die Unterscheidung zwischen Trägern und Kragträgern vorgenommen, sodass der Grenzwert passend dazu ermittelt wird.
Im Add-On Stahlbemessung können Sie für kaltgeformte Querschnitte nach EN 1993-1-3 die Stabilitäts- sowie Querschnittsnachweise nach den Abschnitten 6.1.2 - 6.1.5 und 6.1.8 - 6.1.10 führen.