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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 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.
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.
Auch 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.
Im Add-On Stahlanschlüsse können Sie Verbindungen nach der amerikanischen Norm ANSI/AISC 360-16 bemessen. Folgende Nachweisverfahren sind für Sie integriert:
In RFEM 6 stehen die neuen Stahlprofile gemäß dem aktuellen CISC-Handbuch (12. Ausgabe) zur Verfügung. Die Querschnitte sind in der Bibliothek Standardized aufgeführt. Wählen Sie im Filter "Kanada" als Region und "CISC 12" als Norm. Alternativ kann der Profilname auch direkt in das Suchfeld am unteren Rand des Dialogs eingegeben werden.
Das Add-On Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) bietet Ihnen zahlreiche neue Möglichkeiten. So können Sie bspw. Stabstrukturen in RFEM und RSTAB unter Berücksichtigung der Querschnittsverwölbung berechnen. Die damit ermittelten Schnittgrößen (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) können Sie im Vergleichsspannungsnachweis der Stahlbemessung berücksichtigen. Beachten Sie dabei: Dieses Feature ist aktuell noch nicht für die Bemessungsnormen AISC 360-16 und GB 50017 verfügbar.
Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 (RFEM 5 / RSTAB 8) sind im Add-On Stahlbemessung für RFEM 6 / RSTAB 9 folgende neuen Features hinzugekommen:
Neben dem Eurocode 3 sind weitere internationale Normen integriert (z. B. AISC 360, CSA S16, GB 50017, SP 16.13330)
Berücksichtigung der Feuerverzinkung (DASt-Richtlinie 027) beim Brandschutznachweis nach EN 1993-1-2
Eingabemöglichkeit für Quersteifen, die beim Schubbeulnachweis berücksichtigt werden können
Biegedrillknicken auch für Hohlprofile überprüfbar (z. B. relevant bei schlanken, hohen Rechteckhohlprofilen)
Automatische Erkennung der für die Bemessung gültigen Stäbe bzw. Stabsätze (z. B. automatisches Deaktivieren von Stäben mit ungültigem Material oder bereits in einem Stabsatz enthaltene Stäbe)
Bemessungseinstellungen können für jeden Stab einzeln angepasst werden
Grafische Ausgabe der Ergebnisse im Bruttoquerschnitt oder wirksamen Querschnitt
Ausgabe der verwendeten Nachweisformeln (inklusive Hinweis auf verwendete Gleichung aus der Norm)
Das Programm unterstützt Sie umfassend: Es ermittelt Schraubenkräfte anhand des FE-Analysemodells und wertet diese automatisch aus. Das Add-On führt die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für Versagensfälle wie Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen gemäß Norm durch und stellt alle benötigten Beiwerte übersichtlich dar.
Möchten Sie einen Schweißnahtnachweis führen? Die Schweißnähte werden als elastisch-plastische Flächenelemente modelliert, und deren Spannungen werden aus dem FE-Analysemodell ausgelesen. Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4, J2-5 (Tragfähigkeit von Schweißnähten) und J2-2 (Festigkeit des Grundmetalls) darstellen. Der Nachweis kann mit den Teilsicherheitsbeiwerten des ausgewählten Nationalen Anhangs von EN 1993-1-8 erfolgen.
Der Nachweis der Bleche in der Verbindung wird plastisch durchgeführt, indem die vorhandene plastische Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung verglichen wird. Die Standardeinstellung ist 5 % gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch benutzerdefiniert angepasst werden, ebenso 5 % beim AISC 360.
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
Berücksichtigung von 7 lokalen Verformungsrichtungen (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) bzw. 8 Schnittgrößen (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) bei der Berechnung von Stabelementen
Nutzbar in Kombination mit einer statischen Berechnung nach Theorie I., II. und III. Ordnung (dabei können auch Imperfektionen berücksichtigt werden)
Ermöglicht in Kombination mit dem Add-on Stabilitätsanalyse die Ermittlung von kritischen Lastfaktoren und Eigenformen von Stabilitätsproblemen wie Drillknicken und Biegedrillknicken
Berücksichtigung von Stirnplatten und Quersteifen als Wölbfedern bei der Berechnung von I-Profilen mit automatischer Ermittlung und grafischer Anzeige der Wölbfedersteifigkeit
Grafische Darstellung der Querschnittsverwölbung von Stäben in der Verformungsfigur
Die Berechnung der Wölbkrafttorsion führen Sie am Gesamtsystem durch. Dabei berücksichtigen Sie den zusätzlichen 7. Freiheitsgrad für die Stabberechnung. Die Steifigkeiten der angeschlossenen Strukturelemente werden dadurch automatisch berücksichtigt. Dadurch müssen Sie keine Ersatzfedersteifigkeiten oder Lagerungsbedingungen für ein herausgelöstes System definieren.
Die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion können Sie anschließend in den Add-Ons zur Bemessung nutzen. Berücksichtigen Sie das Wölbbimoment und sekundäre Torsionsmoment abhängig von Material sowie der gewählten Norm. Ein typischer Anwendungsfall ist hier der Stabilitätsnachweis nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen im Stahlbau.
Wussten Sie schon? Die Anwendung ist nicht nur auf dünnwandige Stahlquerschnitte beschränkt. Dadurch ermöglicht sie beispielsweise auch eine Berechnung des ideellen Kippmomentes von Balken mit massiven Holzquerschnitten.
Wenn Sie mit Lasten arbeiten, finden Sie hier eine Auswahl an hilfreichen Funktionen. Für Stab- und Flächenlasten stehen Ihnen vielfältige Lastarten zur Verfügung (Kraft, Moment, Temperatur, Vorkrümmung usw.). Stablasten können Sie Stäben, Stabsätzen oder Stablisten zuweisen. Bei Imperfektionen lassen sich Schiefstellung und Vorkrümmung präzise nach Eurocode, der amerikanischen Norm ANSI/AISC 360, der kanadischen Norm CSA S16 usw. ermitteln.
Die Schrittfrequenz-Analyse wird mit RFEM unter Verwendung seiner Modellgeometrie verknüpft, sodass kein anderes Modell speziell für die Schrittfrequenzanalyse zu erstellen ist.
Die Anwender können unabhängig von Form und Material jede Art von Tragwerk für die Schrittfrequenz-Analyse untersuchen, oder
Schnelle und genaue Vorhersagen resonanter und impulsiver (vorübergehender) Antworten verwenden, sowie
Kumulative Messung der Schwingungen – VDV-Analyse durchführen, und
Intuitive Ausgabe, die es dem Ingenieur ermöglicht, auf kostengünstige Weise Verbesserungsvorschläge in kritischen Bereichen zu machen
Grenzwertkontrolle bezüglich bestanden/nicht bestanden gemäß BS 6472 und ISO 10137
Auswahl der Anregungskräfte: CCIP-016, SCI P354, AISC DG11 für Geschossdecken und Treppen
Frequenzbewertungskurven (BS 6841)
Schnelle Untersuchung des gesamten Modells oder bestimmter Bereiche
Schwingungsdosiswert (VDV)
Anpassen der minimalen und maximalen Gehfrequenz sowie des Fußgängergewichts
Benutzerspezifische Dämpfungswerte
Variieren der Anzahl der Schrittfrequenzen für Resonanzantworten, Benutzereingaben oder Softwareberechnung
Umgebungsgrenzwert basierend auf BS 6472 und ISO 10137
Durch die integrierte Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion kann in RF-/STAHL AISC die Bemessung nach Bemessungsanleitung 9 (Design Guide 9) durchgeführt werden.
Die Berechnung erfolgt mit 7 Freiheitsgraden nach Wölbtorsionstheorie und ermöglicht die realistische Stabilitätsbemessung inklusive Berücksichtung von Torsion.
Die Ermittlung des Biegedrillknickmomentes erfolgt in RF-/STAHL AISC durch einen Eigenwertlöser, welcher eine genaue Bestimmung der Verzweigungslast ermöglicht.
Der Eigenwertlöser wird durch ein Anzeigefenster der Eigenformgrafik vervollständigt, das zur Überprüfung der Randbedingungen dient.
In RF-/STAHL AISC lassen sich an frei wählbaren Stellen seitiche Zwischenlager berücksichtigen. Dabei ist beispielsweise möglich, lediglich den oberen Flansch zu stabilisieren.
Weiterhin können benutzerdefinierte seitliche Zwischenlager zugewiesen werden, z. B. einzelne Drehfedern und Wegfedern an beliebigen Stellen am Querschnitt.
In der ersten Ergebnistabelle erhält man den maximalen Ausnutzungsgrad mit dem zugehörigen Nachweis je bemessenem Lastfall (Lastkombination/Ergebniskombination).
In den weiteren Ergebnistabellen werden alle Detailergebnisse thematisch in erweiterbaren Baummenüs aufgeführt. Alle Zwischenergebnisse entlang der Stäbe können an jeder Stelle abgelesen werden. Dadurch kann genau nachvollzogen werden, wie das Modul die einzelnen Nachweise führt.
Die gesamten Moduldaten sind Teil des RFEM/RSTAB-Ausdruckprotokolls. Der Inhalt des Protokolls und die gewünschte Tiefe der Ausgabe für die einzelnen Nachweise lassen sich gezielt selektieren.
Zu Beginn entscheidet der Anwender, ob er nach der Nachweismethode ASD oder LRFD bemessen möchte. Weiter müssen die zu bemessenden Lastfälle, Last- oder Ergebniskombinationen eingegeben werden. Die Lastkombinationen nach ASCE 7 können entweder manuell oder automatisch in RFEM/RSTAB generiert werden.
In den nächsten Schritten können die Voreinstellungen für seitliche Zwischenlager, Knicklängen und andere normspezifische Bemessungsparameter, wie z.B. den Modifikationsfaktor Cb für das Biegedrillknicken oder dem Shear Lag Factor angepasst werden. Bei der Verwendung von Stabzügen können an jedem Zwischenknoten der Einzelstäbe individuelle Lagerbedingungen und Exzentrizitäten definiert werden. Ein spezielles FEM-Tool bestimmt programmintern dann die kritischen Lasten und Momente, die für den Stabilitätsnachweis für diese Situationen benötigt werden.
In Verbindung mit RFEM/RSTAB kann man auch die sogenannte Direct Analysis Method anwenden, welche den Einfluss einer allgemeinen Berechnung nach Theorie II. Ordnung berücksichtigt. Dabei braucht man nicht mit speziellen Vergrößerungsfaktoren arbeiten.
Bemessung von Stäben und Stabzügen auf Zug, Druck, Biegung, Schub, kombinierten Schnittgrößen und Torsion
Stabilitätsnachweise für Knicken und Biegedrillknicken
Automatische Ermittlung der kritischen Knicklasten und des kritischen Biegedrillknickmomentes über ein spezielles integriertes FEM-Programm (Eigenwertermittlung) für allgemeine Belastung und Lagerungsbedingungen
Alternative, analytische Berechnung des kritischen Biegedrillknickmomentes für Standardsituationen
Möglichkeit einer diskreten seitlichen Stützung für Träger und Stabzüge
Automatische Querschnittsklassifizierung (compact, noncompact und slender)
Nachweis im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Durchbiegung)
Querschnittsoptimierung
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, Doppelwinkel
Klar gegliederte Ein- und Ausgabetabellen
Umfassende Ergebnisdokumentation mit Verweisen auf verwendete Nachweisgleichungen aus der Norm
Vielseitige Filter- und Sortieroptionen für Ergebnisse inklusive Auflistung stabweise, querschnittweise, x-stellenweise oder nach Lastfällen/Lastkombinationen/Ergebniskombinationen
Ergebnistabelle für Stabschlankheiten und maßgebenden Schnittgrößen
Da RF-/STAHL Wölbkrafttorsion voll in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC integriert ist, erfolgt die Eingabe gleichermaßen wie bei der üblichen Bemessung in diesen Modulen. In den Detaileinstellungen muss lediglich die Wölbkraftanalyse aktiviert werden (siehe Bild rechts). Die max. Anzahl der Iterationen kann hier ebenso definiert werden.
Die Torsions-Bemessung erfolgt in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC für Stabsätze. Für diese lassen sich Randbedingungen wie Knotenlager und Stabendgelenke definieren. Ebenso können die Imperfektionen für die nichtlineare Berechnung festgelegt werden.
Die Ergebnisse der Wölbkrafttorsions-Bemessung werden in RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL AISC auf die übliche Art und Weise ausgegeben. In den entsprechenden Ausgabetabellen werden u. a. Verzweigungswerte, Schnittgrößen und der Gesamtnachweis dargestellt.
Die grafische Darstellung der Eigenform (inkl. Verwölbung) erlaubt eine realitätsnahe Beurteilung des Knickverhaltens.
Für Stab- und Flächenlasten stehen vielfältige Lastarten zur Verfügung (Kraft, Moment, Temperatur, Vorkrümmung etc.). Stablasten können Stäben, Stabsätzen oder Stablisten zugewiesen werden. Bei Imperfektionen lassen sich Schiefstellung und Vorkrümmung nach Eurocode oder der amerikanischen Norm ANSI/AISC 360 ermitteln.