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.
Zum ErklärvideoIm 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.
Zum ErklärvideoIm Add-On Stahlanschüsse 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.
Zum ErklärvideoIm 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.
Erklärvideo: Berechnung der Anfangssteifigkeit Sj,iniAuch kaltgeformte Stahlstäbe können nach AISI S100-16/CSA S136-16 in RFEM 6 bemessen werden. Die Bemessung erfolgt über die Auswahl von "AISC 360" oder "CSA S16" als Norm im Add-On Stahlbemessung. Anschließend wird für die Bemessung der kaltgeformten Profile automatisch "AISI S100" bzw. "CSA S136" ausgewählt.
RFEM verwendet die Direct Strength Method (DSM), um die elastische Knicklast des Stabes zu berechnen. Dieses Verfahren bietet zwei Arten von Lösungen, numerisch (Finite Strip Method) und analytisch (Spezifikation). Bei den Querschnitten können die FSM-Signaturkurve und die Knickfiguren eingesehen 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.
Zum ErklärvideoHier 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.
ErklärvideoMittels 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.
Zum ErklärvideoFür die Ermittlung der Abschertragfähigkeit der Schrauben können Sie im Add-On Stahlanschlüsse festlegen, ob der Schaft oder das Gewinde in der Scherfuge liegt.
Zum ErklärvideoVerbindet 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.
Zum ErklärvideoSie 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.
Zum ErklärvideoKomplexen Anschluss horizontaler Träger an eine Stütze und der Verbindung von Aussteifungsdiagonalen.
Das Anschlussmodell wurde mit ungefähr 50 Komponenten modelliert. Das Modell wurde nach dem Anwendungsbeispiel eines tatsächlichen Tragwerks erstellt.
Schraubenverbindungen aus Stahl mit Knotenblechen an der Dachkonstruktion.
Laden Sie das Statikmodell herunter und öffnen Sie es mit dem Finite-Elemente-Programm RFEM 6 und dem Add-On Stahlanschlüsse.
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.
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.
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
- Die Bemessung der Anschlussbauteile erfolgt gemäß AISC 360-16 und Eurocode EN 1993-1-8.
- Nach Aktivierung des Add-Ons müssen die Bemessungssituationen für Stahlanschlüsse im Dialog "Lastfälle und Kombinationen" aktiviert werden.
- Zur Nachweisführung der Anschlussstabilität (Beulen) ist das Add-On "Strukturstabilität" erforderlich.
- Die Berechnung kann über die Tabelle oder die Ikone in der oberen Leiste gestartet 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
- 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
- Weitere Detailnachweise je nach gewählter Bemessungsnorm (z. B. Begrenzung des Stegblechatmens nach EN 1993-2)
- 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
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.
Sie finden die Gebrauchstauglichkeitsnachweise in den Ergebnistabellen des Add-Ons Stahlbemessung. Die Nachweisergebnisse können Sie sich an jeder Stelle der bemessenen Stäbe mit allen Details ausgeben lassen. Zudem stehen Ihnen Grafiken mit den Ergebnisverläufen der Ausnutzungen zur Verfügung. So haben Sie einen guten Überblick.
Des Weiteren können Sie sämtliche Ergebnistabellen und -grafiken als Teil der Ergebnisse der Stahlbemessung in das globale Ausdrucksprotokoll von RFEM/RSTAB einbinden. Die Verformungsfiguren der Gesamtstruktur können Sie dadurch als Teil der RFEM-/RSTAB-Funktionalität, unabhängig vom Add-On, darstellen und dokumentieren.
- Manuelle Vorgabe der kritischen Bauteiltemperatur oder programmseitige Ermittlung der Bauteiltemperatur für gewünschte die Zeitdauer
- Auswahl verschiedener Brandkurven: Einheits-Temperaturzeitkurve, Außenbrandkurve, Hydrokarbonkurve
- 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
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.
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.
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.
Für die Bemessung nach Eurocode 3 sind die Parameter der Nationalen Anhänge (NA) für folgende Länder integriert:
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DIN EN 1993-1-1/NA:2020-11 (Deutschland)
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ÖNORM EN 1993-1-1/NA:2015-12 (Österreich)
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SN EN 1993-1-1/NA:2016-07 (Schweiz)
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BDS EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Bulgarien)
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BS EN 1993-1-1/NA:2016-07 (Vereinigtes Königreich)
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CEN EN 1993-1-1/2015-06 (Europäische Union)
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CYS EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Zypern)
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CZE EN 1993-1-1/NA:2016-06 (Tschechische Republik)
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DS EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Dänemark)
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ELOT EN 1993-1-1/NA:2017-01 (Griechenland)
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EVS EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Estland)
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HRN EN 1993-1-1/NA:2016-03 (Kroatien)
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I.S. EN 1993-1-1/NA:2016-03 (Irland)
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ILNAS EN 1993-1-1/NA:2015-06 (Luxemburg)
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IST EN 1993-1-1/NA:2015-11 (Island)
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LST EN 1993-1-1/NA:2017-01 (Litauen)
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LVS EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Lettland)
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MS EN 1993-1-1/NA:2010-01 (Malaysia)
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MSZ EN 1993-1-1/NA:2015-11 (Ungarn)
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NBN EN 1993-1-1/NA:2015-07 (Belgien)
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NEN EN 1993-1-1/NA:2016-12 (Niederlande)
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NF EN 1993-1-1/NA:2016-02 (Frankreich)
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NP EN 1993-1-1/NA:2009-03 (Portugal)
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NS EN 1993-1-1/NA:2015-09 (Norwegen)
-
PN EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Polen)
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SFS EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Finnland)
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SIST EN 1993-1-1/NA:2016-09 (Slowenien)
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SR EN 1993-1-1/NA:2016-04 (Rumänien)
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SS EN 1993-1-1/NA:2019-05 (Singapur)
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SS EN 1993-1-1/NA:2015-06 (Schweden)
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STN EN 1993-1-1/NA:2015-10 (Slowakei)
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TKP EN 1993-1-1/NA:2015-04 (Weißrussland)
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UNE EN 1993-1-1/NA:2016-02 (Spanien)
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UNI EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Italien)
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.