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Im Add-On Geotechnische Analyse steht Ihnen das Materialmodell "Hoek-Brown" zur Verfügung. Das Modell zeigt linear-elastisches ideal-plastisches Materialverhalten. Sein nichtlineares Festigkeitskriterium ist das am häufigsten verwendete Versagenskriterium für Gestein und Fels.
Die Eingabe der Materialparameter kann über
die Gesteinsparameter direkt oder alternativ mittels
der GSI-Klassifizierung
erfolgen.
Weiterführende Informationen zu diesem Materialmodell und der Definition der Eingabe in RFEM finden Sie im entsprechenden Kapitel Hoek-Brown Model im Online-Handbuch für das Add-On Geotechnische Analyse.
Sie wollen das Verhalten des Bodenvolumens abbilden und analysieren? Um das zu gewährleisten, wurden in RFEM spezifische geeignete Materialmodelle implementiert. Das modifizierte Mohr-Coulomb-Modell mit linear-elastischer ideal-plastischer sowie ein nichtlinear elastisches Modell mit ödometrischer Spannungs-Dehnungs-Beziehung stehen Ihnen dafür zur Verfügung. Dabei ist das Grenzkriterium, welches den Übergang des elastischen Bereiches in den des plastischen Fließens beschreibt, bereits nach Mohr-Coulomb definiert.
Kennen Sie bereits das Materialmodell nach Tsai-Wu? Es vereint plastische und orthotrope Eigenschaften, wodurch spezielle Modellierungen von Werkstoffen mit anisotroper Charakteristik, wie faserverstärkter Kunststoff oder Holz, möglich sind.
Beim Plastizieren des Materials bleiben die Spannungen konstant. Es erfolgt eine Umlagerung in Abhängigkeit von den Steifigkeiten, die in die einzelnen Richtungen vorliegen. Der elastische Bereich entspricht dem Materialmodell Orthotrop | Linear elastisch (Volumenkörper). Für den plastischen Bereich gilt die Fließbedingung nach Tsai-Wu.
Sämtliche Festigkeiten werden positiv definiert. Die Fließbedingung können Sie sich in etwa als ellipsenförmige Fläche im sechsdimensionalen Spannungsraum vorstellen. Wird eine der drei Spannungskomponenten als konstanter Wert angesetzt, ist eine Projektion der Fläche auf einen dreidimensionalen Spannungsraum möglich.
Ist der Wert für fy(σ), nach Gleichung Tsai-Wu, ebener Spannungszustand kleiner als 1, so liegen die Spannungen im elastischen Bereich. Der plastische Bereich ist erreicht, sobald fy(σ) = 1. Werte größer als 1 sind unzulässig. Das Modell verhält sich ideal-plastisch, das heißt, es findet keine Versteifung statt.
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.
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.
Übernahme der Materialien, Querschnitte und Schnittgrößen aus RFEM/RSTAB
Stahlbemessung dünnwandiger Querschnitte gemäß EN 1993-1-1:2005 und EN 1993-1-5:2006
Automatische Klassifizierung der Querschnitte gemäß EN 1993-1-1:2005 + AC:2009, Abschnitt 5.5.2 und EN 1993-1-5:2006, Abschnitt 4.4 (Querschnittsklasse 4) mit optionaler Ermittlung der effektiven Breiten nach Anhang E für Spannungen unterhalb fy
Integration der Parameter für folgende Nationale Anhänge (NA):
DIN EN 1993-1-1/NA:2015-08 (Deutschland)
ÖNORM B 1993-1-1:2007-02 (Österreich)
NBN EN 1993-1-1/ANB:2010-12 (Belgien)
BDS EN 1993-1-1/NA:2008 (Bulgarien)
DS/EN 1993-1-1 DK NA:2015 (Dänemark)
SFS EN 1993-1-1/NA:2005 (Finnland)
NF EN 1993-1-1/NA:2007-05 (Frankreich)
ELOT EN 1993-1-1 (Griechenland)
UNI EN 1993-1-1/NA:2008 (Italien)
LST EN 1993-1-1/NA:2009-04 (Litauen)
LU EN 1993-1-1:2005/AN-LU:2011 (Luxemburg)
MS EN 1993-1-1/NA:2010 (Malaysia)
NEN EN 1993-1-1/NA:2011-12 (Niederlande)
NS EN 1993-1-1/NA:2008-02 (Norwegen)
PN EN 1993-1-1/NA:2006-06 (Polen)
NP EN 1993-1-1/NA:2010-03 (Portugal)
SR EN 1993-1-1/NB:2008-04 (Rumänien)
SS EN 1993-1-1/NA:2011-04 (Schweden)
SS EN 1993-1-1/NA:2010 (Singapur)
STN EN 1993-1-1/NA:2007-12 (Slowakei)
SIST EN 1993-1-1/A101:2006-03 (Slowenien)
UNE EN 1993-1-1/NA:2013-02 (Spanien)
CSN EN 1993-1-1/NA:2007-05 (Tschechische Republik)
BS EN 1993-1-1/NA:2008-12 (Vereinigtes Königreich)
CYS EN 1993-1-1/NA:2009-03 (Zypern)
Zusätzlich zu den oben aufgeführten Nationalen Anhängen (NA) können auch benutzerdefinierte NA mit eigenen Grenzwerten und Parametern definiert werden.
Automatische Berechnung aller erforderlichen Beiwerte für den Bemessungswert der Biegeknickbeanspruchbarkeit Nb,Rd
Programmseitige Berechnung des idealen Biegedrillknickmoments Mcr für jeden Stab bzw. Stabsatz an jeder x-Stelle nach der Eigenwertmethode oder durch Abgleich der Momentenverläufe. Vom Anwender sind nur Angaben über seitliche Zwischenlager erforderlich.
Bei Stäben mit Voute, unsymmetrischem Querschnitt oder bei Stabsätzen Bemessung nach allgemeinem Verfahren gemäß EN 1993-1-1, Abschnitt 6.3.4
Bei Anwendung des allgemeinen Verfahrens nach 6.3.4 optionale Anwendung der 'europäischen Biegedrillknicklinie' nach Naumes, Strohmann, Ungermann, Sedlacek (Stahlbau 77 (2008), S. 748-761)
Berücksichtigung von Drehbettungen (z. B. aus Trapezblechen und Pfetten) möglich
Optionale Berücksichtigung von Schubfeldern (z. B. aus Trapezblechen und Verbänden)
Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion (Lizenz erforderlich) für Stabilitätsnachweise nach Theorie II. Ordnung als Spannungsnachweis inkl. Berücksichtigung des 7. Freiheitsgrades (Verwölbung)
Modulerweiterung RF-/STAHL Plastizität (Lizenz erforderlich) für plastische Querschnittsnachweise nach dem Teilschnittgrößenverfahren sowie der Simplexmethode für allgemeine Querschnitt (inkl. der Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion bietet sich die Möglichkeit, Stabilitätsnachweise nach Theorie II. Ordnung plastisch zu führen!)
Modulerweiterung RF-/STAHL Kaltgeformte Profile (Lizenz erforderlich) für Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise für kaltgeformte Stahlstäbe nach den Normen EN 1993-1-3 und EN 1993-1-5
Für den Tragfähigkeitsnachweis Auswahlmöglichkeit zwischen der Bemessungssituation Grundkombination oder außergewöhnlich für jeden Lastfall sowie jede Last- bzw. Ergebniskombination
Für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis Auswahlmöglichkeit zwischen der charakteristischen, häufigen oder quasi-ständigen Bemessungssituation für jeden Lastfall sowie jede Last- bzw. Ergebniskombination
Zugnachweise mit definierbaren Nettoquerschnittsflächen für Stabanfang und Stabende möglich
Schweißnahtnachweise für Schweißprofile
Optionale Berechnung der Wölbfeder für Knotenlager an Stabsätzen
Grafik der Ausnutzungen am Querschnitt und am RFEM-/RSTAB-Modell
Ermittlung der maßgebenden Schnittgrößen
Filtermöglichkeiten für grafische Ergebnisse in RFEM/RSTAB
Darstellung der Ausnutzung und der Querschnittsklassifikation in gerenderter Ansicht
Farbskalen in den Ergebnismasken
Automatische Querschnittsoptimierung
Übergabe der optimierten Profile nach RFEM/RSTAB
Stückliste und Massenermittlung
Direkter Datenexport zu MS Excel
Prüffähiges Ausdruckprotokoll
Temperaturkurve kann in Protokoll übernommen werden
Bei den Nachweisen der Zug-, Druck-, Biege- und Querkraftbeanspruchung werden die Bemessungswerte der maximalen Beanspruchbarkeit den Bemessungswerten der Einwirkungen gegenübergestellt.
Werden Bauteile gleichzeitig auf Biegung und Druck belastet, wird eine Interaktion durchgeführt. RF-/STAHL EC3 ermöglicht dem Anwender die Wahl, ob für die Interaktionsformel die Beiwerte nach Verfahren 1 (Anhang A) oder Verfahren 2 (Anhang B) ermittelt werden sollen.
Für die Nachweisführung des Biegeknickens ist weder die Angabe des Schlankheitsgrades noch der idealen Verzweigungslast des maßgebenden Knickfalls erforderlich. Das Modul berechnet automatisch alle erforderlichen Beiwerte für den Bemessungswert der Biegebeanspruchbarkeit. Das ideale Biegedrillknickmoment ermittelt RF-/STAHL EC3 selbständig für jeden Stab an jeder x-Stelle des Querschnitts. Vom Anwender sind lediglich Angaben über etwaige seitliche Zwischenlager der einzelnen Stäbe/Stabsätze erforderlich, die in einer der Eingabemasken definiert werden.
Werden in RF-/STAHL EC3 Stäbe für die Heißbemessung ausgewählt, so erscheint eine weitere Eingabemaske zur Angabe zusätzlicher Parameter wie z. B. zum Beschichtungs- oder Verkleidungstyp. Als globale Einstellung können die erforderliche Dauer des Brandschutzes eingestellt sowie die Temperaturkurve und weitere Beiwerte gewählt werden. Im Ausgabeprotokoll werden tabellarisch die Zwischenwerte und das Endergebnis des Brandschutznachweises aufgelistet. Zudem kann die Temperaturkurve in das Protokoll gedruckt werden.
Die in RFEM/RSTAB festgelegten Querschnitte werden vom Modul automatisch übernommen. Die Bemessung in RF-/STAHL EC3 kann für alle dünnwandigen Querschnitte erfolgen. Das Programm wählt automatisch die effizienteste, normgerechte Bemessungsmethode.
Beim Tragsicherheitsnachweis erfolgt die Berücksichtigung von mehreren Beanspruchungen und der Anwender kann zwischen den von der Norm zur Verfügung gestellten Interaktionsnachweisen auswählen.
Ein wesentlicher Bestandteil der Nachweisführung nach dem Eurocode 3 ist die Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in die Querschnittsklassen 1 bis 4. Damit soll die Begrenzung der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festgestellt werden. RF-/STAHL EC3 ermittelt dazu automatisch das (c/t)-Verhältnis der druckbeanspruchten Querschnittsteile und nimmt die Klassifizierung voll automatisch vor.
Bei den Stabilitätsnachweisen kann für jeden einzelnen Stab oder Stabsatz ausgewählt werden, ob Biegeknicken in y- und/oder z- Richtung möglich ist. Auch zusätzliche, seitliche Halterungen, können definiert werden. Schlankheitsgrad und ideale Verzweigungslast werden anhand der Randbedingungen von RF-/STAHL EC3 automatisch ermittelt. Für den Biegedrillknicknachweis kann der Anwender das für den Nachweis benötigte ideale Biegedrillknickmoment vom Programm automatisch ermitteln lassen aber auch manuell definieren. Auch der Lastangriffspunkt von Querlasten, welcher einen Einfluss auf die Drillbeanspruchung hat, kann über die Einstellung in den Details berücksichtigt werden. Weiterhin lassen sich Drehbettungen (z. B. aus Trapezblechen und Pfetten) und Schubfelder (z. B. aus Trapezblechen und Verbänden) berücksichtigen.
Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist in der modernen Bauweise, mit immer schlanker werdenden Querschnitten ein wichtiger Faktor in der statischen Berechnung. In RF-/STAHL EC3 kann der Anwender hierfür Lastfälle, Last- und Ergebniskombinationen den verschiedenen Bemessungssituationen einzeln zuweisen. Die entsprechenden Grenzwerte sind im Nationalen Anhang vordefiniert, können aber auch verändert werden. Das Modul bietet die Möglichkeit Bezugslängen und Überhöhungen zu definieren und für den Nachweis zu berücksichtigen.
In RF-/BGDK wird der Nachweis im Regelfall nach dem Ersatzstabverfahren gemäß DIN 18800 Teil 2 geführt. In einem separaten Dialog können jedoch umfangreiche Detaileinstellungen für die Bemessung getroffen werden:
Bemessung nach Vogel/Heil
Optional kann im Programm das Verfahren nach Vogel/Heil angewandt werden um
die erforderliche Schubsteifigkeit Serf
die Biegedrillknicklast Nki
das Biegedrillknickmoment Mki
zu ermitteln.
Dieses Plastisch-Plastisch Berechnungsverfahren ist nur für Gabellagerung mit einfacher Biegung bei gleichzeitiger Lasteinleitung am Obergurt gültig. Weitere Voraussetzungen, die unbedingt einzuhalten sind finden Sie im Handbuch des Programms. Bei nicht zulässigen Bedingungen wie beispielsweise Doppelbiegung gibt RF-/BGDK eine entsprechende Fehlermeldung aus. Zusätzlich kann der Abminderungsfaktor κM für die Biegemomente My auf der sicheren Seite liegend zu 1.0 gesetzt werden, falls eine gebundene Drehachse vorliegt.
Nicht bemessenbare Schnittgrößen
Es lassen sich nicht bemessenbare Schnittgrößen vernachlässigen und so vom Nachweis ausklammern, wenn der Quotient von Schnittgröße zu vollplastischer Schnittgröße einen bestimmten Wert unterschreitet. Damit kann beispielsweise ein geringes Moment um die schwache Achse vernachlässigt und so das Verfahren für zweiachsige Biegung umgangen werden.
Darf-Regelung nach DIN 18800 Teil 2, Element (320) und Element (323)
Automatische Ermittlung von ζ
Soll die Ermittlung des Beiwerts zur Bestimmung des idealen Biegedrillknickmoments MKi automatisch erfolgen, kann hier eine der folgenden Arten ausgewählt werden:
Numerisches Lösen des elastischen Potentials
Abgleich der Momentenverläufe
Australische Norm AS 4100-1990
US-Norm AISC LRFD
Beim Abgleich der Momentenverläufe besteht die Möglichkeit, die Bibliothek mit über 600 tabellierten Momentenverläufen zu nutzen.
Bei den Nachweisen der Zug-, Druck-, Biege- und Querkraftbeanspruchung werden die Bemessungswerte der maximalen Beanspruchbarkeit den Bemessungswerten der Einwirkungen gegenübergestellt. Werden Bauteile gleichzeitig auf Biegung und Druck belastet, wird eine Interaktion durchgeführt. RF-/MAST Bemessung ermöglicht dem Anwender die Wahl, ob für die Interaktionsformel die Beiwerte nach Verfahren 1 (Anhang A) oder Verfahren 2 (Anhang B) ermittelt werden sollen.
Für die Nachweisführung des Biegeknickens ist weder die Angabe des Schlankheitgrades noch der idealen Verzweigungslast des maßgebenden Knickfalls erforderlich. Das Modul berechnet automatisch alle erforderlichen Beiwerte für den Bemessungswert der Biegebeanspruchbarkeit. Das ideale Biegedrillknickmoment ermittelt RF-/MAST Bemessung selbständig für jeden Stab an jeder x-Stelle des Querschnitts.