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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.
Für die Berechnungsdiagramme steht Ihnen der Diagrammtyp "2D | Gelenk" zur Verfügung. Diese Gelenkdiagramme zeigen die Gelenkantwort von Lastsituationen für nichtlineare Gelenke an.
Für Berechnungen mit mehreren Lastsituationen, wie dies beispielsweise bei Pushover-Analysen und dem Zeitverlaufsverfahren der Fall ist, können Sie so den Zustand des Gelenkes in jeder Laststufe beurteilen.
Im Add-On Zeitverlaufsverfahren stehen Ihnen Akzelerogramme für die Berechnung zur Verfügung. Diese Erweiterung ermöglicht die dynamische Tragwerksanalyse von Beschleunigungs-Zeit-Diagrammen.
Ihnen steht eine umfangreiche Bibliothek von Erdbebenaufzeichnungen zur Verfügung, Sie können aber auch eigene Diagramme eingeben oder importieren. Die Zeitverlaufsanalyse wird mit Hilfe der Modalanalyse oder des linearen impliziten Newmark-Lösers realisiert.
Der Stabtyp "Feder" dient der Simulation von linearen und nichtlinearen Federeigenschaften über ein lineares Objekt. Diese Eingabefunktion hilft Ihnen dabei, Steifigkeitsvorgaben in der Einheit Kraft/Weg im Modell umzusetzen.
Das Zeitverlaufsverfahren wird über die Modalanalyse oder den linearen impliziten Newmark-Löser gelöst. Die Zeitverlaufsanalyse in diesem Add-On beschränkt sich auf lineare Systeme. Obwohl die Modalanalyse ein schneller Algorithmus ist, muss eine gewisse Anzahl von Eigenwerten verwendet werden, um die erforderliche Genauigkeit der Ergebnisse sicherzustellen.
Die implizite Newmark-Analyse ist ein sehr genaues Verfahren, unabhängig von der Anzahl der verwendeten Eigenwerte, bedarf aber einem hinreichend kleinen Zeitschritt für die Berechnung.
Mittels der Nichtlinearität "Reibung" im Linienfreigabetyp können Sie Haftreibungseffekte zwischen zwei Tragkomponenten entlang einer Linie simulieren.
Wussten Sie schon? In den Bemessungsauflagern können Sie für den Nachweis "Druck rechtwinklig zur Faser" Vollgewindeschrauben als Querdruck-Verstärkungselemente definieren. Dabei werden die Schrauben auf Hineindrücken und Knicken nachgewiesen.
Zusätzlich erfolgt der Nachweis der Querdrucktragfähigkeit in der Ebene der Schraubenspitze. Den Lastausbreitungswinkel können Sie linear unter 45° oder nichtlinear (nach Bejtka I., Verstärkung von Bauteilen aus Holz mit Vollgewindeschrauben, Universität Karlsruhe (TH), 2005) berücksichtigen.
Berücksichtigung von nichtlinearem Bauteilverhalten durch plastische Normgelenke für Stahl (FEMA 356) und nichtlinearem Materialverhalten (Mauerwerk, Stahl – bilinear, benutzerdefinierte Arbeitskurven)
Direkter Import von Massen aus Lastfällen oder -kombinationen für den Ansatz von konstanten vertikalen Lasten
Benutzerdefinierte Vorgaben zur Berücksichtigung der horizontalen Lasten möglich (auf Eigenform normiert oder gleichmäßig über die Höhe auf die Massen verteilt)
Ermittlung der Kapazitätskurve mit wählbarem Grenzkriterium der Berechnung (Einsturz oder Grenzverformung)
Transformation der Kapazitätskurve in das Kapazitätsspektrum (ADRS-Format, Einmassenschwinger)
Bilinearisierung des Kapazitätsspektrums gemäß EN 1998-1:2010 + A1:2013
Transformation des angesetzten Antwortspektrums in das Bedarfsspektrum (ADRS-Format)
Ermittlung der Zielverschiebung gemäß EC 8 (N2-Methode nach Fajfar 2000)
Grafische Gegenüberstellung von Kapazitätsspektrum und Bedarfsspektrum
Grafische Auswertung der Akzeptanzkriterien der vordefinierten plastischen Gelenke
Ausgabe der in der iterativen Berechnung der Zielverschiebung angesetzten Werte
Zugriff auf sämtliche Ergebnisse der statischen Analyse in den einzelnen Laststufen
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.
Was Plastische Gelenke sind? Ganz einfach – Plastische Gelenke nach FEMA 356 helfen Ihnen dabei, Pushover-Kurven zu erstellen. Dabei handelt sich um nichtlineare Gelenke mit voreingestellten Fließkennwerten und Akzeptanzkriterien für Stäbe aus Stahl (Kapitel 5 der FEMA 356).
Sie wissen sicher bereits, dass Knoten-, Linien- und Flächenfreigaben der Definition von Übertragungsbedingungen zwischen Objekten dienen. Somit können Sie beispielsweise Stäbe, Flächen und Volumenköper von einer Linie freigeben. Außerdem ist es problemlos möglich, dass die Freigaben auch nichtlineare Eigenschaften wie 'Fest, falls n positiv', 'Fest, falls n negativ' usw. aufweisen.
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.
Sie haben bereits erfahren, dass die Ergebnisse eines Modalanalyse-Lastfalls nach erfolgreicher Berechnung im Programm angezeigt werden. Die erste Eigenform ist für Sie also sofort grafisch oder animiert zu sehen. Dabei können Sie die Darstellung der Eigenformnormierung komfortabel anpassen. Erledigen Sie das am besten direkt im Ergebnisnavigator, wo Sie zur Visualisierung der Eigenformen eine von vier Optionen auswählen:
Wert des Eigenformvektors uj auf 1 skalieren (berücksichtigt nur die Translationskomponenten)
Auswahl der maximalen Translationskomponente des Eigenvektors und Einstellung auf 1
Betrachtung der gesamten Eigenform (inklusive der Rotationskomponenten), Auswahl des Maximums und Einstellung auf 1
Setzen der modalen Massen mi für jeden Eigenwert auf 1 kg
Ausführlichere Erläuterungen der Normierung der Eigenformen finden Sie hier im Online-Handbuch.
Die Handbuchkapitel sind logisch verknüpft. Das Programm öffnet nach Drücken der Taste [F1] im entsprechenden Dialog das jeweils zugehörige Kapitel im Online-Handbuch.
Wussten Sie schon? Um Mauerwerk berechnen zu können, wurde in RFEM ein nichtlineares Materialmodell implementiert. Dieses wurde nach dem Ansatz von Lourenco gewählt, einer zusammengesetzten Fließfläche nach Rankine und Hill. Dieses Modell ermöglicht es Ihnen, das Tragverhalten von Mauerwerk, die unterschiedlichen Bruchmechanismen, zu beschreiben und abzubilden.
Die Grenzparameter wurden dabei so gewählt, dass die verwendeten Bemessungskurven einer normativen Bemessungskurve entsprechen.
Dank RFEM können Sie die speziellen Eigenschaften der Verbindung zwischen Stahlbetondecke und Mauerwerkswand über ein spezielles Liniengelenk abbilden. Dieses begrenzt die übertragbaren Kräfte der Verbindung in Abhängigkeit der vorgegebenen Geometrie. Sie ahnen es vermutlich schon: Dadurch kann keine Überlastung des Materials erfolgen.
Das Programm entwickelt für Sie Interaktionsdiagramme, die automatisch angewendet werden. Diese bilden die verschiedenen geometrischen Situationen ab und Sie können daraus korrekte Steifigkeit ermitteln.
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.
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.
Wussten Sie schon? Im Unterschied zu anderen Materialmodellen ist das Spannungs-Dehnungs-Diagramm für dieses Materialmodell nicht antimetrisch zum Ursprung. Sie können mit diesem Materialmodell beispielsweise das Verhalten von Stahlfaserbeton abbilden. Ausführliche Hinweise zum Modellieren von Stahlfaserbeton finden Sie im Fachbeitrag Materialeigenschaften von Stahlfaserbeton.
Bei diesem Materialmodell wird die isotrope Steifigkeit mit einem skalaren Schädigungsparameter abgemindert. Dieser Schädigungsparameter bestimmt sich aus dem Verlauf der Spannung, die im Diagramm festgelegt ist. Dabei wird nicht die Richtung der Hauptspannungen berücksichtigt, sondern die Schädigung erfolgt vielmehr in Richtung der Vergleichsdehnung, die auch die dritte Richtung senkrecht zur Ebene erfasst. Der Zug- und Druckbereich des Spannungstensors wird separat behandelt. Dabei gelten jeweils unterschiedliche Schädigungsparameter.
Die 'Referenzelementgröße' steuert, wie die Dehnung im Rissbereich auf die Länge des Elements skaliert wird. Mit dem voreingestellten Wert null erfolgt keine Skalierung. Damit wird das Materialverhalten des Stahlfaserbetons realitätsnah abgebildet.
Innerhalb eines Stabes können Sie die Integrationsbreite und mitwirkende Plattenbreite von Plattenbalken (Rippen) mit unterschiedlichen Breiten definieren. Dabei wird der Stab in Segmente aufgeteilt. Sie können den Übergang zwischen den unterschiedlichen Flanschbreiten entweder abgestuft oder linear veränderlich vorgeben. Zusätzlich ermöglicht Ihnen das Programm, bei der Stahlbetonbemessung der Rippe die definierte Flächenbewehrung als Flanschbewehrung zu berücksichtigen.
Nutzen Sie das hilfreiche neue Strukturmodifikations-Objekt, um Steifigkeiten, Nichtlinearitäten sowie Objekte übersichtlich und lastfallabhängig zu modifizieren bzw. zu deaktivieren.
Stein auf Stein zu bauen, hat eine lange Tradition im Bauwesen. Das RFEM-Add-On Mauerwerksbemessung ermöglicht Ihnen die Bemessung von Mauerwerk mittels Finite-Elemente-Methode. Es wurde im Rahmen des Forschungsprojekt DDMaS – Digitizing the design of masonry structures entwickelt. Hierbei bildet das Materialmodell das nichtlineare Verhalten der Ziegel-Mörtelkombination in Form einer Makromodellierung ab. Wollen Sie mehr erfahren?
Nutzen Sie die Spezifikation der Elementtypen für Stäbe, Flächen, Volumen usw., um Ihre Eingabe zu vereinfachen (z. B. Stabnichtlinearitäten, Stabsteifigkeiten, Bemessungsauflager uvm.).
Weltweit unterstützt die Software von Dlubal ihre Kunden bei der Bauplanung, so auch Sie! Durch das moderne Online-Lizenzierungssystem lassen sich Lizenzen von RFEM, RSTAB usw. auf der ganzen Welt verteilen und über das Dlubal-Konto den jeweiligen Benutzern zuordnen.
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.
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