- Die Bemessung von fünf Arten von Erdbebenkraftresistenzsystemen (Seismic Force-Resisting Systems - SFRS) umfasst den Special Moment Frame (SMF), den Intermediate Moment Frame (IMF), den Ordinary Moment Frame (OMF), den Ordinary Concentrically Braced Frame (OCBF) und den Special Concentrically Braced Frame (SCBF)
- Duktilitätsnachweis der Breiten-Dicken-Verhältnisse für Stege und Flansche
- Berechnung der erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung des maximalen Abstands für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung der erforderlichen Festigkeit an Gelenkstellen für Stabilitätsverbände von Trägern
- Berechnung der erforderlichen Stützenfestigkeit mit der Option, alle Biegemomente, Schub und Torsion für den Grenzzustand der Überfestigkeit zu vernachlässigen
- Nachweis der Schlankheitsgrade von Stützen und Verbänden
In der Schichtenaufbau-Bibliothek stehen Ihnen u. a. folgende Brettsperrholz-Hersteller zur Verfügung:
- Binderholz (USA)
- KLH (USA, CAN)
- Kalesnikoff (USA, CAN)
- Nordic Structures (USA, CAN)
- Mercer Mass Timber
- SmartLam
- Sterling Structural
- Aufbauten, die in der Lignatec-Ausgabe 32 "Brettsperrholz aus Schweizer Produktion" gelistet sind
Durch das Laden eines Aufbaues aus der Schichtenaufbau-Bibliothek werden für Sie automatisch alle relevanten Parameter übernommen. Die Datenbank wird kontinuierlich für Sie erweitert.
- Analyse von Zeitdiagrammen und Akzelerogrammen (Beschleunigungs-Zeit-Diagramme, welche die Auflager des Systems anregen)
- Kombination von benutzerdefinierten Zeitdiagrammen mit Knoten-, Stab- und Flächenlasten sowie freien und generierten Lasten
- Kombination von mehreren unabhängigen Erregerfunktionen
- Linearer impliziter Newmark-Löser oder Modalanalyse im Zeitverlaufsverfahren verfügbar
- Strukturdämpfung über die Rayleigh-Dämpfungskoeffizienten oder den Lehrschen Dämpfungswert
- Grafische Ergebnisdarstellung in den Berechnungsdiagrammen
- Ausgabe der Ergebnisse in einzelnen Zeitschritten oder als Umhüllende über die gesamte Zeit
- Umfangreiche Bibliothek von Erdbebenaufzeichnungen (Akzelerogramme)
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.
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.
Die Berechnung des Mauerwerks erfolgt unter Einhaltung des nichtlinear-plastischen Materialgesetzes. Wenn die Belastung in einem Punkt höher liegt als die mögliche aufzunehmende Last, erfolgt innerhalb des Systems eine Umlagerung. Dies dient dem einfachen Zweck, das Kräftegleichgewicht wiederherzustellen. Mit einem erfolgreichen Berechnungsende haben Sie den Nachweis der Standsicherheit erbracht.
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.
Bringen Sie Ihre Tragwerksplanung einen Schritt weiter. RFEM 6 und RSTAB 9 unterstützen nun auch das neue Dateiformat für die Tragwerksplanung Structural Analysis Format (SAF). Dabei bieten beide Programme Ihnen sowohl den Import als auch den Export an. Das SAF ist ein auf MS Excel basierendes Dateiformat, das den Austausch von Statikmodellen zwischen unterschiedlichen Softwareapplikationen erleichtern soll.
Auch beim Datenaustausch gibt es Verbesserungen, um Ihren Arbeitsprozess zu erleichtern. Neben dem Import von IFC 2x3 (Coordination View & Structural Analysis View) wird nun auch der Im- und Export von IFC 4 (Reference View & Structural Analysis View) unterstützt.
Wenn Sie das Add-On Formfindung in den Basisangaben aktivieren, wird den Lastfällen mit der Lastfallkategorie „Vorspannung“ in Verbindung mit den Formfindungslasten aus dem Stab-, Flächen- und Volumenlastkatalog eine formgebende Wirkung zugewiesen. Dabei handelt es sich um einen Vorspannungslastfall. Dieser mutiert damit zu einer Formfindungsanalyse für das Gesamtmodell mit allen darin definierten Stab, Flächen- und Volumenelementen. Die Formgebung der relevanten Stab- und Membranelemente inmitten des Gesamtmodells erreichen Sie durch spezielle Formfindungslasten und reguläre Lastdefinitionen. Diese Formfindungslasten beschreiben hierbei den erwarteten Verformungs- bzw. Kraftzustand nach der Formfindung in den Elementen. Die regulären Lasten beschreiben die externe Belastung des Gesamtsystems.
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).
Umfangreiche und komfortable Optionen in den Eingabemasken erleichtern die Abbildung des statischen Systems:
Knotenlager
- Die Lagerungsart jedes Knotens kann explizit bearbeitet werden.
- Eine Wölbversteifung lässt sich an jedem Knoten definieren. Die resultierende Wölbfeder wird automatisch über die Eingabeparameter ermittelt.
Elastische Stabbettung
- Liegt eine elastische Stabbettung vor, können die Federkonstanten manuell eingegeben werden.
- Alternativ werden die vielfältigen Möglichkeiten zur Definition der Dreh- und Wegfeder aus einem Schubfeld genutzt.
Stabendfedern
- RF-/FE-BGDK berechnet die Federkonstanten automatisch. Über Dialoge mit Detailbildern lassen die Kennwerte einer Wegfeder durch ein anschließendes Bauteil, einer Drehfeder durch eine anschließende Stütze oder einer Wölbversteifung (Typauswahl zwischen Stirnplatte, U-Profil, Winkel, angeschlossene Stütze, Trägerüberstend) vom Programm ermitteln.
Stabendgelenke
- Wurden in RFEM/RSTAB noch keine Stabendgelenke für den Stabsatz definiert, kann man diese explizit für RF-/FE-BGDK festlegen.
Lastangaben
- Die Knoten- und Stablasten für die ausgewählten Lastfälle und Lastkombinationen werden in separaten Masken verwaltet. Dort können sie einzeln bearbeitet, gelöscht oder ergänzt werden.
Imperfektionen
- Die Imperfektionen werden automatisch von RF-/FE-BGDK durch eine Skalierung der niedrigsten Eigenform angesetzt.
Die Nachweise erfolgen schrittweise durch die Eigenwertberechnung der idealen Beulwerte für die einzelnen Spannungszustände sowie des Beulwertes für die gleichzeitige Wirkung aller Spannungskomponenten.
Der Beulnachweis wird mit der Methode der reduzierten Spannungen geführt, wobei je Beulfeld die einwirkenden Spannungen mit einem aus dem von-Mises-Fließzustand reduzierten Grenzspannungszustand verglichen werden. Grundlage für den Nachweis ist ein einziger Systemschlankheitsgrad, der auf der Grundlage des gesamten Spannungsfeldes bestimmt wird. Ein Nachweis der Einzelbeanspruchungen und die nachfolgende Zusammenführung mittels Interaktionskriterium entfällt daher.
Für die Erfassung des knickstabähnlichen Beulverhaltens werden die Eigenwerte der idealen Beulfeld-Knickwerte mit frei angenommenen Längsrändern berechnet. Anschließend werden die Schlankheitsgrade und Abminderungsfaktoren nach EN 1993-1-5, Kap. 4 oder Anhang B bzw. DIN 18800 Teil 3, Tabelle 1 ermittelt. Der Nachweis erfolgt dann gemäß EN 1993-1-5, Kap. 10 bzw. DIN 18800 Teil 3, Gl. (9), (10) bzw. (14).
Das Beulfeld wird in finite Viereck- oder, falls nötig, in Dreieckelemente diskretisiert. Jeder Knoten eines Elements besitzt sechs Freiheitsgrade.
Der Biegeanteil eines Dreieckelements basiert auf dem LYNN-DHILLON-Element (2nd Conf. Matrix Meth. JAPAN – USA, Tokyo) nach der Mindlinschen Biegetheorie. Der Membran-Anteil des Elements basiert auf dem BERGAN-FELIPPA-Element. Die Viereckelemente bestehen aus vier Dreieckelementen, wobei der innere Knoten eliminiert wird.
RSKNICK ermittelt die ungünstigsten Knickfiguren einer Struktur. Es ist von der Theorie des Berechnungsverfahrens generell nicht möglich, niedrigere Eigenwerte aus der Analyse auszuschließen und gleichzeitig höhere Eigenwerte ermitteln zu wollen. Mit dem Programmodul RSKNICK können die bis zu 10.000 niedrigsten Eigenwerte eines Systems ermittelt werden.
In der Standardeinstellung verwendet RSKNICK für die Berechnung der Eigenwerte/ Verzweigungslastfaktoren den Mittelwert der an den einzelnen Stäben auftretenden Normalkräfte. Optional kann RSKNICK auch die ungünstigste Normalkraft im Stab weiterverarbeiten. Die Ermittlung der Knickfiguren erfolgt mittels Eigenwertanalyse des Gesamtsystems. Hierzu wird ein iterativer Gleichungslöser verwendet.
Vom Anwender sind für dieses iterative Berechnungsverfahren zwei Werte vorzugeben:
- Die maximale Anzahl an Iterationen
- Die Abbruchschranke
Da eine exakte Lösung beliebig nahe angenähert, jedoch nie erreicht wird, bricht RSKNICK nach der eingestellten Anzahl der Iterationsschritte den Rechenvorgang ab. Liegt ein konvergentes Problem vor, regelt der Wert der Abbruchschranke wann eine angenäherte Lösung als exakte Lösung angesehen werden kann. Bei divergenten Problemen kann niemals eine Lösung erzielt werden.
Die Berechnung der „Permanenten Belastung“ erfolgt nach Theorie III. Ordnung sukzessive für jeden Bauzustand.
Entstehende Geometriedifferenzen zwischen dem idealen System und dem aufgrund des vorhergehenden Bauzustandes verformten Systems, werden intern ausgeglichen. Dabei setzt das neu hinzugefügte System auf das unter Spannung stehende System der vorherigen Bauphase auf.