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))
Die Eingabe des Systems und die Berechnung der Schnittgrößen können Sie in den Programmen RFEM und RSTAB durchführen. Dabei haben Sie vollen Zugriff auf die umfangreichen Material- und Querschnittsbibliotheken.
Die Holzbemessung ist vollständig in die Hauptprogramme integriert. Gleichzeitig berücksichtigt sie automatisch die Struktur und die vorhandenen Berechnungsergebnisse. Weitere Eingaben für die Holzbemessung wie Knicklängen, Querschnittsreduzierungen oder Bemessungsparameter ordnen Sie den zu bemessenden Objekten zu. An vielen Stellen im Programm können Sie bequem die [Pick]-Funktion zur grafischen Auswahl nutzen.
Wenn Ihre Bemessung erfolgreich war, folgt der entspannte Teil Ihrer Arbeit. Denn das Programm erledigt viele Prozesse von selbst. Beispielsweise werden Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch ausgegeben. Dabei zeigt es Ihnen sämtliche Ergebnisdetails an. Dank der übersichtlich präsentierten Nachweisformeln können Sie diese ohne viel Rätselraten nachvollziehen. Einen Blackbox-Effekt gibt es hier nicht.
Die Nachweise werden an allen maßgebenden Stellen der Stäbe geführt und Ihnen grafisch als Ergebnisverlauf dargestellt. Zudem warten in der Ergebnisausgabe weitere Detailgrafiken, wie ein Spannungsverlauf am Querschnitt oder die maßgebende Eigenform, auf Sie.
Die gesamten 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.
Für die Komponenten des Anschlusses können Sie prüfen, ob Stabilitätsversagen relevant ist. Dafür ist das Add-On Strukturstabilität für RFEM 6 erforderlich.
Dabei berechnen Sie für das Anschlussmodell den Verzweigungslastfaktor für alle untersuchten Lastkombinationen und die gewählte Anzahl an Eigenformen. Den kleinsten Verzweigungslastfaktor vergleichen Sie mit dem Grenzwert 15 aus der Norm EN 1993-1-1, Abschnitt 5. Zudem können Sie eine benutzerdefinierte Anpassung des Grenzwertes durchführen. Das Programm stellt Ihnen als Ergebnis der Stabilitätsanalyse die zugehörigen Eigenformen grafisch dar.
Für die Stabilitätsuntersuchung nutzt RFEM ein angepasstes Flächenmodell, um die lokalen Beulfiguren gezielt zu erkennen. Auch das Modell der Stabilitätsanalyse können Sie inklusive der Ergebnisse als eigene Modelldatei abspeichern und verwenden.
Auch hier wird RSTAB Sie zweifellos überzeugen. Mit dem leistungsfähigen Rechenkern, seiner optimierten Vernetzung und Unterstützung von Mehrprozessortechnik ist das Dlubal-Statikprogramm weit vorne. Dadurch können Sie linearere Lastfälle und Lastkombinationen durch mehrere Prozessoren ohne zusätzliche Beanspruchung des Arbeitsspeichers parallel berechnen. Die Steifigkeitsmatrix muss nur einmal aufgebaut werden. So ist es Ihnen möglich, selbst große Systeme mit dem schnellen und direkten Gleichungslöser zu berechnen.
Müssen bei Ihren Modellen viele Lastkombinationen berechnet werden? Dann startet das Programm mehrere Solver parallel (einen pro Kern). Jeder Solver rechnet Ihnen dann eine Lastkombination. Dies führt zu einer besseren Auslastung der Kerne.
Sie können die Entwicklung der Verformung bei Ihrer Berechnung in einem Diagramm gezielt verfolgen und dadurch das Konvergenzverhalten genau beurteilen.
Wissen Sie genau, wie eine Formfindung berechnet wird? Zunächst verschiebt der Formfindungsprozess der Lastfälle mit der Lastfallkategorie „Vorspannung“ die anfängliche Netzgeometrie mittels iterativen Berechnungsschleifen an eine Position, die optimal im Gleichgewicht steht. Für diese Aufgabe verwendet das Programm die Updated Reference Strategy (URS) Methode von Prof. Bletzinger und Prof. Ramm. Diese Technologie zeichnet sich durch Gleichgewichtsformen aus, die nach der Berechnung annähernd genau die initial vorgegebenen Formfindungsrandbedingungen (Durchhang, Kraft und Vorspannung) einhalten.
Durch den integralen Ansatz der URS wird Ihnen neben der reinen Beschreibung der zu erwartenden Kräfte oder Durchhänge auf den zu formenden Elementen auch eine Berücksichtigung von regulären Kräften ermöglicht. Das erlaubt Ihnen im gesamtheitlichen Prozess z. B. eine Beschreibung des Eigengewichts bzw. eines pneumatischen Drucks durch entsprechende Elementlasten.
Mit all diesen Optionen erhält der Berechnungskern das Potential, antiklastische und synklastische im Kräftegleichgewicht stehende Formen für flächige oder rotationssymmetrische Geometrien zu errechnen. Um beide Typen einzeln oder zusammen in einer Umgebung praxisnah umsetzen zu können, haben Sie in der Berechnung zwei Arten der Beschreibung von Formfindungskraftvektoren zur Auswahl:
Zugmethode – Beschreibung der Formfindungskraftvektoren im Raum für flächige Geometrien
Projektionsmethode – Beschreibung der Formfindungskraftvektoren auf einer Projektionsebene mit Fixierung der horizontalen Lage für konische Geometrien
Wussten Sie schon? Äquivalente statische Lasten werden getrennt für jeden relevanten Eigenwert und getrennt für jede Anregungsrichtung generiert. Diese Lasten werden im Lastfall vom Typ Antwortspektrenverfahren gespeichert und RFEM/RSTAB führt eine lineare statische Analyse durch.
Das Programm greift Ihnen auch hier unter die Arme. Es ermittelt die Schraubenkräfte anhand der Berechnung am FE-Modell und wertet diese automatisch aus. Die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für die Versagensfälle Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen führen Sie wie gewohnt entsprechend der Norm. Alles Weitere in diesem Schritt übernimmt das Programm. Es ermittelt alle benötigten Beiwerte und stellt diese übersichtlich dar.
Sie wollen einen Schweißnahtnachweis führen? Die benötigten Spannungen werden in diesem Fall auch am FE-Modell ermittelt. Anschließend wird das Schweißelement als elastisch-plastisches Schalenelement modelliert, wobei jedes FE-Element auf seine Schnittgrößen geprüft wird. (Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4 und J2-5 (Prüfung der Tragfähigkeit von Schweißnähten) und ebenso J2-2 (Prüfung der Festigkeit des Grundmetalls) wiedergeben.) Der Nachweis kann auch mit den Teilsicherheitsbeiwerten entsprechend dem ausgewählten Nationalen Anhang erfolgen.
Den Nachweis der Bleche führen Sie plastisch über einen Vergleich der vorhandenen plastischen Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung. Die Standardeinstellung ist 5% gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch auch benutzerdefiniert angegeben werden, sowie 5% beim AISC 360 bzw. benutzerdefinierte Vorgabe.
Sie haben in RFEM zwei Möglichkeiten. Zum einen können Sie die Durchstanzlast aus einer Einzellast (aus Stütze / Belastung / Knotenlager) und dem geglätteten oder ungeglätteten Schubkraftverlauf entlang des kritischen Rundschnitts ermitteln. Zum anderen können Sie diese auch selbst definieren.
Als Nachweiskriterium berechnen Sie die Ausnutzung des Durchstanzwiderstandes ohne Durchstanzbewehrung und das Programm gibt Ihnen das Ergebnis auch dementsprechend aus. Sollte der Durchstanzwiderstand ohne Durchstanzbewehrung überschritten werden, ermittelt Ihnen das Programm die erforderliche Durchstanzbewehrung und auch die erforderliche Längsbewehrung.
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.
Grafische Eingabe und Kontrolle von definierten Knotenlagern und Knicklängen für den Stabilitätsnachweis
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)
RSECTION berechnet alle relevanten Querschnittswerte. Dazu gehören auch die plastischen Grenzschnittgrößen. Bei Profilen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, bestimmt RSECTION die ideellen Querschnittswerte selbständig.
Sie haben mit RSECTION verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können Sie die Spannungen aus Normalkraft, zweiachsige Biegemomente und Querkräfte, primäres und sekundäres Torsionsmoment sowie Wölbbimoment für beliebige Querschnittsformen berechnen. Die Vergleichsspannungen ermitteln Sie nach der Spannungshypothese von Mises, Tresca und Rankine.
Lassen Sie sich vom Rechenkern, seiner optimierten Vernetzung und der uneingeschränkten Unterstützung von Mehrprozessortechnik überzeugen. Dadurch bieten sich Ihnen Vorteile wie die parallele Berechnung linearer Lastfälle und Lastkombinationen durch mehrere Prozessoren ohne zusätzliche Beanspruchung des Arbeitsspeichers. Die Steifigkeitsmatrix muss nur einmal aufgebaut werden. So können Sie selbst große Systeme mit dem schnellen und direkten Gleichungslöser berechnen. Müssen bei Ihren Modellen viele Lastkombinationen berechnet werden, so startet das Programm mehrere Solver parallel (einen pro Kern). Jeder Solver rechnet dann eine Lastkombination, wodurch der Prozessor besser ausgelastet wird. Sie können die Entwicklung der Verformung bei Ihrer Berechnung in einem Diagramm gezielt verfolgen und dadurch das Konvergenzverhalten genau beurteilen.
Wählen Sie die individuell passenden Berechnungsparameter für Ihr Projekt aus: Sie können die Berechnung für alle Stabtypen nach Theorie I., II. oder III. Ordnung durchführen. Diese Wahl haben Sie sowohl für Lastfälle als auch für Lastkombinationen. Weitere Berechnungsparameter können Sie spezifisch für die Lastfälle, Last- und Ergebniskombinationen einstellen, wodurch eine hohe Flexibilität in Bezug auf das Berechnungsverfahren und die Detailvorgaben gewährleistet ist.
In RWIND Simulation besteht die Möglichkeit, das Modell in verschiedene Zonen zu unterteilen. Zum einen können den Zonen dadurch unterschiedliche Flächenrauheiten zugeordnet werden. Zum anderen besteht dadurch die Möglichkeit, lokale Ergebnisse besser auswerten zu können.
Die Anzahl der Freiheitsgrade in einem Knoten ist in RFEM kein globaler Berechnungsparameter mehr (6 Freiheitsgrade für jeden Netzknoten in 3D-Modellen, 7 Freiheitsgrade für die Wölbkrafttorsionsanalyse). Somit wird generell jeder Knoten mit einer anderen Anzahl an Freiheitsgraden betrachtet, was zu einer variablen Anzahl an Gleichungen bei der Berechnung führt.
Diese Modifikation beschleunigt die Berechnung insbesondere bei Modellen, bei denen eine signifikante Reduzierung des Systems erreicht werden konnte (z. B. Fachwerkträger und Membrankonstruktionen).
Das Programm RWIND Simulation erlaubt durch den Ansatz einer modifizierten Wandrandbedingung die Berücksichtigung einer Oberflächenrauigkeit der Modelloberfläche. Das numerische Modell dahinter basiert auf der Annahme, dass auf der Modelloberfläche, ähnlich eines Schleifpapiers, homogen aneinandergereihte Körner mit einem bestimmten Durchmesser sitzen. Der Korndurchmesser wird hierbei mit dem Parameter Ks und die Verteilung mit dem Parameter Cs beschrieben. Mit Berücksichtigung der Wandrauigkeit kann die numerische Strömungssimulation die Realität näher erfassen.
Der Vernetzungsalgorithmus von RWIND Simulation vernetzt mithilfe der Randschichtoption den Bereich nahe der Modelloberfläche mit einem voluminösen Schichtnetz. Die Anzahl der Schichten ist hier mit einem frei definierbaren Parameter gesteuert.
Diese feine Vernetzung im Bereich der Modelloberfläche hilft, die Windgeschwindigkeit nahe der Oberfläche realitätsnah abzubilden.
DUENQ ermittelt für kaltgeformte Profile die wirksamen Querschnitte nach EN 1993-1-3 und EN 1993-1-5. Die in EN 1993-1-3, Abschnitt 5.2 genannten geometrischen Verhältnisse zur Anwendbarkeit der Norm können optional überprüft werden.
Die Auswirkungen des lokalen Plattenbeulens werden nach der Methode der reduzierten Breiten und das mögliche Ausknicken der Steifen (Forminstabilität) wird bei versteiften Profilen gemäß EN 1993-1-3, Abschnitt 5.5 berücksichtigt.
Optional kann eine iterative Berechnung zur Optimierung des wirksamen Querschnitts vorgenommen werden.
Die wirksamen Querschnitte lassen sich grafisch darstellen.
Im Fachbeitrag 'Nachweis eines dünnwandigen, kaltgeformten C-Profils nach EN 1993-1-3' wird die Bemessung von kaltgeformten Profilen mit DUENQ und RF-/STAHL Kaltgeformte Profile ausführlich beschrieben:
Die durch das Idealgasgesetz pV = nRT gegebene Steifigkeit von Gas kann in der nichtlinearen dynamischen Analyse berücksichtigt werden.
Die Berechnung von Gas ist für Akzelerogramme und Zeitdiagramme sowohl für die explizite Analyse als auch für die nichtlineare implizite Newmark-Analyse verfügbar. Um das Gasverhalten richtig zu erfassen, sollten mindestens zwei FE-Schichten für Gasvolumen definiert werden.
Für Stablasten der Lastart 'Kraft' lassen sich Ausmitten definieren. Die Lastausmitten können über einen absoluten bzw. relativen Versatz angesetzt werden.
Um alle Effekte der außermittigen Lasten zu berücksichtigen, wird die Berechnungsart III. Ordnung (große Verformungen) empfohlen.
Die diversen Lastfälle lassen sich mit einem einzigen Mausklick erzeugen. Am Ende der Generierung werden die Nummern der erstellten Lastfälle und Ergebniskombinationen zur Information angezeigt.
In DUENQ 8 kann der wirksame Querschnitt nach EN 1993-1-5, Abschnitt 4.5 längs ausgesteifter Blechfelder berechnet werden.
Dabei wird die kritische Beulspannung gemäß EN 1993-1-5, Anhang A.1 für Beulfelder mit mindestens drei Längssteifen bzw. gemäß EN 1993-1-5, Anhang A.2 für Beulfelder mit einer oder zwei Steifen in der Druckzone berechnet. Des Weiteren wird der Nachweis der Drillknicksicherheit der Steifen geführt.
In den direkten Zeitschrittintegrationen ist die Berechnung unter Berücksichtigung eines Dämpfungsmaßes (auch Lehrsche Dämpfung) nicht möglich. Stattdessen sind vom Anwender die Rayleigh-Dämpfungskoeffizienten vorzugeben.
In vielen Fällen wird in der Fachliteratur nur das Dämpfungsmaß für bestimmte Konstruktionsformen als grobe Annäherung an die realen Dämpfungsverhältnisse angegeben. In RF-/DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen besteht die Möglichkeit, aus dem Wert des Dämpfungsmaßes die Rayleigh-Dämpfung zu ermitteln. Dies kann an einer bzw. zwei vom Anwender zu definierenden Eigenkreisfrequenzen erfolgen.
Bei Deaktivierung der Checkbox 'Anzahl der Laststufen' wird die Anzahl der Laststufen in RFEM automatisch ermittelt, um nichtlineare Aufgabenstellungen effizient zu lösen.
Die dabei verwendete Methode basiert auf einem heuristischen Algorithmus.
Mit dieser Funktion besteht die Möglichkeit, das FE-Netz an Flächen automatisch verfeinern zu lassen. Die Netzverfeinerung erfolgt schrittweise. In jedem Schritt wird ein neues FE-Netz entsprechend der numerischen Fehlerauswertung des vorigen Schrittes erzeugt. Der numerische Fehler wird anhand der Ergebnisse an Flächenelementen ausgewertet und basiert auf der Energieformulierung von Zienkiewicz-Zhu.
Die Fehlerauswertung erfolgt für eine lineare statische Analyse. Es wir ein Lastfall (oder eine Lastkombination) ausgewählt, für den das FE-Netzt erzeugt wird. Das FE-Netz wird dann für alle Berechnungen verwendet.
In RFEM lässt sich eine Pushover-Kurve oder auch Kapazitätskurve ermitteln und nach Excel exportieren.
Dazu kann mit Hilfe von RF-DYNAM Pro - Ersatzlasten eine Lastverteilung analog zum Verlauf der Eigenform automatisch generiert und als Lastfall nach RFEM exportiert werden.