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Im Add-On Stahlanschlüsse haben Sie die Möglichkeit, kreisförmige Hohlprofile mittels Schweißnähten anzuschließen.
Die runden Profile lassen sich untereinander verbinden oder an ebene Bauteile anschließen. Auch die Ausrundungen von genormten und dünnwandigen Profilen können mit einer Schweißnaht angeschlossen werden.
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.
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.
Die Anfangssteifigkeit Sj,ini ist ein entscheidender Parameter zur Beurteilung, ob eine Verbindung als starr, verformbar oder gelenkig charakterisiert werden kann.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" können Sie die Anfangssteifigkeiten Sj,ini nach Eurocode (EN 1993-1-8 Abschnitt 5.2.2) und AISC (AISC 360-16 Cl. B3.4) ermitteln, bezogen auf die Schnittgrößen N, My und/oder Mz.
Die optionale automatische Übertragung der Anfangssteifigkeiten ermöglicht deren direkte Übermittlung als Stabend-Gelenksteifigkeiten in RFEM. Danach wird die Gesamtstruktur neu berechnet und die resultierenden Schnittgrößen werden automatisch als Lasten in die Berechnung und Bemessung der Verbindungsmodelle übernommen.
Dieser automatisierte Iterationsprozess eliminiert die Notwendigkeit eines manuellen Exports und Imports von Daten, was den Arbeitsaufwand reduziert und potenzielle Fehlerquellen minimiert.
Die Pushover-Analyse wird durch einen neu eingeführten Analysetyp in den Lastkombinationen verwaltet. Hier haben Sie Zugriff auf die Auswahl der horizontalen Lastverteilung und -richtung, die Auswahl einer konstanten Belastung, die Auswahl des gewünschten Antwortspektrums für die Ermittlung der Zielverschiebung und die auf die Pushover-Analyse zugeschnittenen Pushover-Analyse-Einstellungen.
In den Pushover-Analyse-Einstellungen können Sie die Schrittweite der ansteigenden horizontalen Belastung modifizieren und die Abbruchbedingung für die Analyse angeben. Zudem lässt sich die Genauigkeit für die iterative Bestimmung der Zielverschiebung mühelos von Ihnen anpassen.
Berücksichtigung von nichtlinearem Bauteilverhalten durch plastische Normgelenke für Stahl (FEMA 356) und nichtlinearem Materialverhalten (Mauerwerk, Stahl – bilinear, benutzerdefinierte Arbeitskurven)
Direkter Import von Massen aus Lastfällen oder -kombinationen für den Ansatz von konstanten vertikalen Lasten
Benutzerdefinierte Vorgaben zur Berücksichtigung der horizontalen Lasten möglich (auf Eigenform normiert oder gleichmäßig über die Höhe auf die Massen verteilt)
Ermittlung der Kapazitätskurve mit wählbarem Grenzkriterium der Berechnung (Einsturz oder Grenzverformung)
Transformation der Kapazitätskurve in das Kapazitätsspektrum (ADRS-Format, Einmassenschwinger)
Bilinearisierung des Kapazitätsspektrums gemäß EN 1998-1:2010 + A1:2013
Transformation des angesetzten Antwortspektrums in das Bedarfsspektrum (ADRS-Format)
Ermittlung der Zielverschiebung gemäß EC 8 (N2-Methode nach Fajfar 2000)
Grafische Gegenüberstellung von Kapazitätsspektrum und Bedarfsspektrum
Grafische Auswertung der Akzeptanzkriterien der vordefinierten plastischen Gelenke
Ausgabe der in der iterativen Berechnung der Zielverschiebung angesetzten Werte
Zugriff auf sämtliche Ergebnisse der statischen Analyse in den einzelnen Laststufen
Während der Berechnung wird die gewählte horizontale Belastung in Lastschritten gesteigert. Für jeden Lastschritt wird eine statische nichtlineare Analyse durchgeführt, bis die vorgegebene Grenzbedingung erreicht ist.
Die Ergebnisse der Pushover-Analyse sind umfangreich. Zum einen wird das Bauwerk auf sein Verformungsverhalten analysiert. Dies kann durch eine Kraft-Verformungslinie des Systems dargestellt werden (Kapazitätskurve). Zum anderen kann die Einwirkung aus einem Antwortspektrum in der ADRS-Darstellung (Acceleration-Displacement Response Spectrum) angezeigt werden. Aus diesen beiden Ergebnissen wird im Programm automatisch auch die Zielverschiebung bestimmt. Der Vorgang ist dabei grafisch und tabellarisch auswertbar.
Im Anschluss können die einzelnen Akzeptanzkriterien grafisch ausgewertet und beurteilt werden (für den nächsten Lastschritt der Zielverschiebung, aber auch für alle anderen Lastschritte). Auch sind die Ergebnisse der statischen Analyse für die einzelnen Lastschritte verfügbar.
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.
Hier wird die Schweißnahtbemessung zum Kinderspiel. Mit dem eigens dafür entwickelten Materialmodell "Orthotrop | Plastisch | Schweißnaht (Flächen)" können Sie sämtliche Spannungskomponenten plastisch berechnen. Auch die Spannung τsenkrecht wird dabei plastisch berücksichtigt.
Die Verwendung dieses Materialmodells ermöglicht Ihnen eine realistische und wirtschaftliche Bemessung von Schweißnähten.
Mittels der Komponente "Verbindungsplatte" können Sie im Add-On Stahlanschlüsse zusätzlich und automatisch ein neues Knotenblech erstellen. Dadurch sparen Sie separate Komponenten ein und die weiteren Elemente, wie Kopfplatte und Zungenplatte werden mit Ihren Abmessungen automatisch berücksichtigt.
Für die Ermittlung der Abschertragfähigkeit der Schrauben können Sie im Add-On Stahlanschlüsse festlegen, ob der Schaft oder das Gewinde in der Scherfuge liegt.
Verbindet eine Schweißnaht zwei Bleche mit unterschiedlichen Materialien, so lässt sich im Add-On Stahlanschlüsse aus einer Combobox wählen, welches der beiden Materialien für die Schweißnaht angesetzt werden soll.
Sie möchten Querschnittsnachweise für kaltgeformte Stahlstäbe nach EN 1993-1-3 führen? Ob kaltgeformte Profile aus der Querschnittsdatenbank oder allgemeine kaltgeformte (nicht perforierte) RSECTION-Querschnitte – Ihr Statikprogramm hilft Ihnen dabei, den wirksamen Querschnitt unter Berücksichtigung des lokalen Beulens und der Forminstabilität zu ermitteln. Auch den Querschnittsnachweis nach EN 1993-1-3, 6.1.6 können Sie hier führen. Dabei werden die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) über den Vergleichspannungsnachweis berücksichtigt.
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.
Haben Sie bereits die tabellarische und grafische Ausgabe der Massen in Netzpunkten entdeckt? Richtig, auch diese gehört zu den Ergebnissen der Modalanalyse in RFEM 6. Überprüfen Sie auf diese Weise die importierten Massen, welche von verschiedenen Einstellungen der Modalanalyse abhängig sind. Diese können in den Ergebnissen im Register Massen in Netzpunkten angezeigt werden. Die Tabelle bietet Ihnen eine Übersicht über folgende Ergebnisse: Masse - Translatorische Richtung (mX, mY, mZ), Masse - Rotatorische Richtung (mφX, mφY, mφZ) und Summe der Massen. Am besten wäre für Sie eine möglichst schnelle grafische Auswertung? Dann können Sie sich auch die Massen in den Netzpunkten grafisch anzeigen lassen.
Sie haben bereits erfahren, dass die Ergebnisse eines Modalanalyse-Lastfalls nach erfolgreicher Berechnung im Programm angezeigt werden. Die erste Eigenform ist für Sie also sofort grafisch oder animiert zu sehen. Dabei können Sie die Darstellung der Eigenformnormierung komfortabel anpassen. Erledigen Sie das am besten direkt im Ergebnisnavigator, wo Sie zur Visualisierung der Eigenformen eine von vier Optionen auswählen:
Wert des Eigenformvektors uj auf 1 skalieren (berücksichtigt nur die Translationskomponenten)
Auswahl der maximalen Translationskomponente des Eigenvektors und Einstellung auf 1
Betrachtung der gesamten Eigenform (inklusive der Rotationskomponenten), Auswahl des Maximums und Einstellung auf 1
Setzen der modalen Massen mi für jeden Eigenwert auf 1 kg
Ausführlichere Erläuterungen der Normierung der Eigenformen finden Sie hier:
Online-Handbuch
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Bei der Bemessung nach EN 1993-1-1 kann in RFEM 6 und RSTAB 9 die Eigenform für die Forminstabilität des Querschnitts grafisch ausgegeben werden, auch für RSECTION-Querschnitte.
Die Eigenform lässt sich auch in RSECTION 1 für Bibliotheks-Querschnitte ausgeben.
Neben den statischen Lasten sollen auch andere Lasten als Massen berücksichtigt werden? Das Programm ermöglicht es Ihnen für Knoten-, Stab-, Linien- und Flächenlasten. Zunächst müssen Sie dafür bei der Definition der betreffenden Last die Lastart Masse auswählen. Definieren Sie für solche Lasten eine Masse oder Massenanteile in X-, Y- und Z-Richtung. Bei Knotenmassen haben Sie außerdem die Möglichkeit, auch Trägheitsmomente X, Y und Z anzugeben, um komplexere Massenpunkte zu modellieren.
Häufig müssen Massen vernachlässigt werden. Dies gilt insbesondere, wenn Sie die Ausgabe der Modalanalyse für die Erdbebenanalyse verwenden wollen. Hierfür werden schließlich 90 % der effektiven Modalmasse in jede Richtung zur Berechnung benötigt. Sie können also Massen in allen festen Knoten- und Linienlagern vernachlässigen. Die damit verbundenen Massen deaktiviert das Programm für Sie automatisch.
Des Weiteren können Sie auch Objekte, deren Massen vernachlässigt werden sollen, für die Modalanalyse manuell auswählen. Letzteres haben wir Ihnen für eine bessere Ansicht im Bild dargestellt. Dort wird eine benutzerdefinierte Selektion vorgenommen und Objekte sowie die zugehörigen Massenkomponenten werden für die Vernachlässigung von Massen ausgewählt.
Während Sie die Eingabedaten für den Lastfall Modalanalyse definieren, können Sie einen Lastfall berücksichtigen, dessen Steifigkeiten die Ausgangslage für die Modalanalyse sind. Wie Sie das erreichen? Wählen Sie, wie im Bild, die dort gezeigte Option 'Anfangszustand berücksichtigen aus'. Öffnen Sie nun den Dialog 'Anfangszustands-Einstellungen' und definieren als Anfangszustand den Typ Steifigkeit. In diesem Lastfall, ab dem der Anfangszustand betrachtet wird, können Sie die Steifigkeit des Systems nun beim Ausfall von Zugstäben berücksichtigen. Das Ziel des Ganzen: Die Steifigkeit aus diesem Lastfall wird in der Modalanalyse berücksichtigt. So erhalten Sie ein eindeutig flexibleres System.
Sie sehen es bereits im Bild: Auch Imperfektionen können Sie bei der Definition eines Modalanalyse-Lastfalls berücksichtigen. Die Imperfektionstypen, welche Sie in der Modalanalyse anwenden können, sind fiktive Lasten aus Lastfall, Anfangsschwingung mittels Tabelle, statische Verformung, Knicklängenbeiwert, dynamische Eigenform und Gruppe der Imperfektionsfälle.
Wussten Sie schon? Sie können Strukturmodifikationen komfortabel in Lastfällen des Typs Modalanalyse definieren. Dadurch wird es Ihnen möglich, beispielsweise die Steifigkeiten von Materialien, Querschnitten, Stäben, Flächen, Gelenken und Lagern individuell anzupassen. Für einige Bemessungs-Add-Ons können Sie außerdem Steifigkeiten modifizieren. Sobald Sie mit Ihrer Auswahl fertig sind, werden die Steifigkeitseigenschaften der Objekte an den Objekttyp angepasst. So können diese in separaten Registern definiert werden.
Sie wollen das Versagen eines Objekts (zum Beispiel einer Stütze) in der Modalanalyse untersuchen? Auch das ist problemlos möglich. Wechseln Sie ganz einfach zum Fenster Strukturmodifikation, in dem Sie die betreffenden Objekte deaktivieren.
Ihr Ziel ist die Ermittlung der Anzahl der Eigenformen? Dafür stellt Ihnen das Programm gleich zwei Methoden zur Verfügung. Zum einen können Sie die Anzahl der kleinsten zu berechnenden Eigenformen manuell festlegen. In diesem Fall hängt die Anzahl der verfügbaren Eigenformen von den Freiheitsgraden ab (also Anzahl der freien Massepunkte mal Anzahl der Richtungen, in welche die Massen wirken). Diese ist allerdings auf 9999 beschränkt. Zum anderen können Sie die maximale Eigenfrequenz so einstellen, dass das Programm die Eigenformen bis zum Erreichen der eingestellten Eigenfrequenz automatisch ermittelt.
Die Berechnung ist abgeschlossen? Dann stehen Ihnen die Ergebnisse der Modalanalyse sowohl grafisch als auch tabellarisch zur Verfügung. Lassen Sie sich die Ergebnistabellen für den Lastfall bzw. die Lastfälle der Modalanalyse anzeigen. Dadurch können Sie auf einen Blick die Eigenwerte, Kreisfrequenzen, Eigenfrequenzen und Eigenperioden der Struktur einsehen. Auch die effektiven Modalmassen, modalen Massenfaktoren und Beteiligungsfaktoren werden Ihnen übersichtlich angezeigt.
Um Massen für die Modalanalyse zu definieren, stehen Ihnen mehrere Möglichkeiten offen. Während Massen aus Eigengewicht automatisch berücksichtigt werden, können Lasten und Massen direkt im Lastfall mit der Modalanalyse berücksichtigt werden. Sie benötigen mehr Möglichkeiten? Wählen Sie aus, ob Gesamtlasten als Massen und Lastanteile in die globale Z-Richtung oder nur die Lastanteile in Richtung der Schwerkraft berücksichtigt werden sollen.
Das Programm bietet Ihnen eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Massenübernahme: Die manuelle Definition von Lastkombinationen, ab denen Massen in der Modalanalyse berücksichtigt werden. Sie haben eine Bemessungsnorm ausgewählt? Anschließend können Sie eine Bemessungssituation mit dem Kombinationstyp Erdbeben Masse anlegen. Dadurch berechnet das Programm automatisch eine Massensituation für die Modalanalyse nach der gewünschten Bemessungsnorm. Mit anderen Worten: Das Programm erzeugt auf Grundlage der voreingestellten Kombinationsbeiwerte für die gewählte Norm eine Lastkombination. Diese enthält die Massen, welche letztendlich für die Modalanalyse verwendet werden.
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.