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Die Berechnung des Gebäudemodells läuft in zwei Berechnungsphasen ab:
Globale 3D-Berechnung des Gesamtmodells, in welchem die Decken als starre Ebene (Diaphragma) oder als Biegeplatte modelliert werden
Lokale 2D-Berechnung der einzelnen Geschossdecken
Die Ergebnisse der Stützen und Wände aus der 3D-Berechnung und die Ergebnisse der Decken aus der 2D-Berechnung werden nach der Berechnung in einem einzigen Modell zusammengefasst. Dadurch muss zwischen dem 3D-Modell und der einzelnen 2D-Modellen der Decken nicht gewechselt werden. Der Anwender arbeitet nur mit einem Model, spart wertvolle Zeit und vermeidet eventuelle Fehler beim händischen Datenaustausch zwischen dem 3D-Modell und der einzelnen 2D-Decken-Modelle.
Die vertikalen Flächen im Modell können vom Nutzer in Schubwände (Shear Walls) und Öffnungsstürze (Sprandels) geteilt werden. Aus diesen Wandobjekten erzeugt das Programm automatisch interne Ergebnisstäbe, so dass diese dann nach der gewünschten Norm im Add-On Betonbemessung als Stäbe bemessen werden können.
Sie können Querschnitte über eine direkte Verbindung in RSECTION öffnen, dort modifizieren und wieder an RFEM/RSTAB übergeben. Es können sowohl RSECTION-Profile als auch Datenbankquerschnitte mit Ausnahme von elliptischen, halbelliptischen und Virtual Joists über die Schaltfläche direkt in RSECTION geöffnet und modifiziert werden.
Dieses Feature erlaubt zum Beispiel, die Bewehrungsanordnung von benutzerdefinierten RSECTION-Querschnitten direkt von RFEM/RSTAB aus in einer lokal geöffneten RSECTION-Umgebung anzupassen. Diese Funktion steht derzeit nur für Querschnitte mit gleichmäßiger Verteilungsart zur Verfügung. Die für Datenbankquerschnitte definierte Querkraft- und Längsbewehrung wird nicht in RSECTION importiert.
Der Modale Relevanzfaktor (MRF) kann Ihnen dabei helfen, zu beurteilen, inwieweit Elemente an einer Eigenform beteiligt sind. Die Berechnung basiert auf der relativen elastischen Verformungsenergie jedes einzelnen Bauteils.
Mit dem MRF kann zwischen lokalen und globalen Eigenformen unterschieden werden. Wenn mehrere Stäbe einen signifikanten MRF (z. B. > 20 %) aufweisen, ist eine Instabilität der gesamten Konstruktion oder einer Teilkonstruktion sehr wahrscheinlich. Liegt hingegen die Summe aller MRFs für eine Eigenform bei etwa 100 %, ist mit einem lokalen Stabilitätsproblem (z. B. Knicken eines einzelnen Stabes) zu rechnen.
Darüber hinaus können mit dem MRF kritische Verzweigungslasten und äquivalente Knicklängen bestimmter Bauteile ermittelt werden (z. B. für die Stabilitätsbemessung). Eigenformen, für die ein bestimmter Stab kleine MRF-Werte aufweist (z. B. < 20 %), können in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden.
Der MRF wird in den Ergebnisstabelle unter Stabilitätsanalyse --> Ergebnisse stabweise --> Knicklängen und Verzweigungslasten eigenformweise ausgegeben.
Sie möchten Querschnittsnachweise für kaltgeformte Stahlstäbe nach EN 1993-1-3 führen? Ob kaltgeformte Profile aus der Querschnittsdatenbank oder allgemeine kaltgeformte (nicht perforierte) RSECTION-Querschnitte – Ihr Statikprogramm hilft Ihnen dabei, den wirksamen Querschnitt unter Berücksichtigung des lokalen Beulens und der Forminstabilität zu ermitteln. Auch den Querschnittsnachweis nach EN 1993-1-3, 6.1.6 können Sie hier führen. Dabei werden die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion (7 Freiheitsgrade) über den Vergleichspannungsnachweis berücksichtigt.
Stäbe in Flächenmodelle umzuwandeln, funktioniert ohne großartige Probleme. Erzeugen Sie einfach lokale Stabquerschnittsreduzierungen über Stäbe in Flächen zerlegen. Dadurch können Sie Stäbe in Flächenmodelle umwandeln.
Sie wissen sicher, dass Sie für den Tragfähigkeitsnachweis beim Anschluss zugbeanspruchter Bauteile mit Schraubverbindungen die Querschnittsschwächung durch die Schraubenlöcher berücksichtigen müssen. Auch hierfür haben die Statikprogramme eine Lösung. Im Add-On Aluminiumbemessung können Sie dafür eine lokale Stabquerschnittsreduzierung eingeben. An relevanten Stellen geben Sie hier die Reduzierung des Querschnitts als Absolutwert oder den prozentualen Anteil der Gesamtfläche an.
Eine sowohl grafische als auch tabellarische Ausgabe der Ergebnisse für Verformungen, Spannungen und Dehnungen hilft Ihnen bei der Erfassung des Bodenvolumens. Um das zu erreichen, ermöglichen Ihnen spezielle Filterkriterien eine gezielte Ergebnisauswahl.
Das Programm lässt Sie mit den Ergebnissen nicht allein zurück. Wenn Sie die Ergebnisse im Bodenvolumen grafisch auswerten wollen, stehen Ihnen Hilfsobjekte zur Verfügung. Definieren Sie bspw. Clipping-Ebenen. Dadurch können Sie in beliebigen Ebenen des Bodenvolumens die entsprechenden Ergebnisse betrachten.
Nicht nur das. Die Verwendung von Ergebnisschnitten und Clipping-Boxen erleichtert Ihnen die genaue grafische Untersuchung des Bodenvolumens.
Die Ergebnisse für Stäbe können grafisch über die Navigator-Kategorie Stabendgelenke angezeigt werden. Die numerischen Stabendgelenkergebnisse finden Sie in der Tabellen-Kategorie Ergebnisse stabweise. Zur Analyse und Dokumentation von Verformungs- und Kraftergebnissen im Bereich der Stabendgelenke sind die Tabellen Stabendgelenke Verformungen und , Stabendgelenke Kräfte vorhanden.
Die Tabelle listet die Verformungen und Kräfte eines jeden Stabes für die Stellen auf, die im Ergebnistabellen-Manager festgelegt sind. Dort können Sie auch steuern, welche Extremwerte ausgegeben werden.
Berechnung von Durchbiegungen und Vergleich mit normativen oder manuell angepassten Grenzwerten
Berücksichtigung von Überhöhungen bei der Berechnung der Durchbiegungen
Unterschiedliche Grenzwerte je nach Typ der Bemessungssituation möglich
Manuelle Anpassung von Bezugslängen und Segmentierung je nach Richtung
Berechnung von Durchbiegungen bezogen auf das Ausgangssystem oder auf das verformte System
Automatische Berücksichtigung zeitabhängiger Verformungen durch Erhöhung der Last mit Kriechfaktor (benutzerdefiniert auch auf der Steifigkeitsseite möglich)
Vereinfachter Schwingungsnachweis
In RFEM/RSTAB integrierte grafische Ausgabe der Ergebnisse, z. B. Ausnutzung des Grenzwertes bzw. Verformung oder Durchhang
Vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-/RSTAB-Ausdruckprotokoll
Beachten Sie, dass Sie beim Anschluss zugbeanspruchter Bauteile mit Schraubverbindungen die Querschnittsschwächung durch die Schraubenlöcher beim Tragfähigkeitsnachweis berücksichtigen müssen. Aber keine Sorge, das lässt sich im Programm einfach umsetzen. Im Add-On Stahlbemessung geben Sie eine lokale Stabquerschnittsreduzierung ein – und fertig. An allen relevanten Stellen können Sie die Reduzierung des Querschnitts als Absolutwert oder prozentualen Anteil der Gesamtfläche eingeben.
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.
Definieren Sie nun problemlos die Stabdrehung eines Stabes in Richtung der lokalen Flächenachsen bei einer zum Beispiel schräg im Raum liegenden Fläche.
Auch die Verbesserungen im internationalen Rahmen kommen nicht zu kurz. Für den angloamerikanischen Bereich wurde eine neue lokale Achsvorgabe (y nach oben) hinzugefügt.
Die Organisation von Imperfektionen wird durch Imperfektionsfälle effizient gelöst. Die Fälle erlauben Ihnen eine Imperfektionsbeschreibung aus lokalen Imperfektionen, Ersatzlasten, Anfangsschiefstellung über Tabelle (neu), einer statischen Verformung, einer Knickfigur, einer dynamischen Eigenform oder einer Kombination aus all diesen Typen (neu).
Für jeden Lastfall können die Verformungen zum Endzeitpunkt ausgegeben werden.
Diese Ergebnisse werden für Sie auch im Ausdruckprotokoll von RFEM und RSTAB dokumentiert. Dabei können Sie den Inhalt des Protokolls und die gewünschte Tiefe der Ausgabe für die Ergebnisse gezielt selektieren.
In den Normen sind bereits Näherungsverfahren (z. B. Verformungsberechnung nach 7.4.3, EN 1992-1-1 oder ACI 318-19) festgelegt, die Sie für Ihre Verformungsberechnung benötigen. Dabei werden sogenannte effektive Steifigkeiten in den Finiten Elementen entsprechend dem vorhandenen Grenzzustand gerissen / ungerissen berechnet. Mit diesen effektiven Steifigkeiten bestimmen Sie anschließend die Verformungen durch eine nochmalige FEM-Berechnung.
Betrachten Sie für die Berechnung der effektiven Steifigkeiten der finiten Elemente den bewehrten Betonquerschnitt. Anhand der ermittelten Schnittgrößen für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit aus RFEM stufen Sie den Stahlbetonquerschnitt in „gerissen“ oder „ungerissen“ ein. Sie berücksichtigen dabei die Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen? In diesem Fall erfolgt dies mittels eines Verteilungsbeiwertes (z. B. nach Gleichung 7.19, EN 1992-1-1 oder ACI 318-19). Das Materialverhalten für den Beton setzen Sie im Druck- und Zugbereich – bis zum Erreichen der Betonzugfestigkeit – als linear-elastisch an. Für den Zustand der Gebrauchstauglichkeit ist dieses Vorgehen ausreichend genau.
Sie berücksichtigen das Kriechen und Schwinden direkt bei der Ermittlung der effektiven Steifigkeiten auf „Querschnittsebene“. Den Einfluss von Schwinden und Kriechen bei statisch unbestimmten Systemen müssen Sie bei diesem Näherungsverfahren nicht berücksichtigen (z. B. Zugkräfte aus Schwinddehnung bei allseitig eingespannten Systemen werden nicht ermittelt und müssen gesondert berücksichtigt werden). Zusammenfassend erfolgt die Verformungsberechnung in zwei Schritten:
Berechnung der effektiven Steifigkeiten des Stahlbetonquerschnittes unter linear-elastischen Annahmen
Berechnung der Verformung unter Verwendung der effektiven Steifigkeiten mit FEM
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
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 Bemessungsnorm ADM 2020 verfügbar).
Bemessung von Querschnitten der Klasse 4 mit effektiven Querschnittswerten nach EN 1999-1-1 (für RSECTION-Querschnitte sind Lizenzen für RSECTION und Effektive Querschnitte erforderlich)
Schubbeulnachweis unter Berücksichtigung von Quersteifen möglich
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
Durch klar strukturierte Tabellen behalten Sie Ihre Ergebnisse immer genau im Blick. Die erste Ergebnistabelle stellt eine zusammenfassende Übersicht dar, die das Kräftegleichgewicht am System und die maximalen Verformungen bilanziert. Sie erhalten außerdem Informationen zum Berechnungsverlauf an sich. Die weiteren Ergebnistabellen können Sie für einen besseren Überblick nach bestimmten Kriterien wie z.B. Extremwerten oder Ausgabestellen filtern.
Verlieren Sie auch Steifigkeiten und Anfangsverformungen nicht aus dem Blick. In den einzelnen Lastfällen bzw. Lastkombinationen können Sie entweder für alle oder für ausgewählte Stäbe die Steifigkeiten von Materialien, Querschnitten, Knotenlagern, Linienlagern, Flächenlagern, Stabendgelenken und Liniengelenken modifizieren. Zudem ist es Ihnen möglich, Anfangsverformungen aus anderen Lastfällen bzw. Lastkombinationen zu berücksichtigen.
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.
Das Materialmodell Orthotropes Mauerwerk 2D ist ein elastoplastisches Modell, das zusätzlich eine Materialerweichung ermöglicht, die in lokaler x- und y-Richtung einer Fläche unterschiedlich sein kann. Das Materialmodell eignet sich für (unbewehrte) Mauerwerkswände mit Beanspruchungen in Scheibenebene.
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:
Verfügbar für kaltgeformte L-, Z-, C-, U-, Hut- und CL- Profile aus der Querschnittsdatenbank sowie für allgemeine kaltgeformte (nicht perforierte) DUENQ-9-Querschnitte
Ermittlung des wirksamen Querschnitts unter Berücksichtigung des lokalen Beulens und der Forminstabilität
Querschnitts-, Stabilitäts-, und Gebrauchstauglichkeitsnachweise nach EN 1993‑1‑3
Nachweis der örtlichen Lasteinleitung für nicht ausgesteifte Stege
Für sämtliche in RF-/STAHL EC3 integrierten Nationalen Anhänge verfügbar
Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion (Lizenz erforderlich) für Stabilitätsnachweise nach Theorie II. Ordnung als Spannungsnachweis inkl. Berücksichtigung des 7. Freiheitsgrades (Verwölbung)
Arbeiten Sie an Ihren Modellen mit effizienten und präzisen Berechnungen im digitalen Windkanal. RWIND 2 verwendet zur Simulation von Windströmungen um Objekte ein numerisches CFD-Modell (Computational Fluid Dynamics). Aus dem Simulationsprozess werden spezifische Windlasten für RFEM oder RSTAB erzeugt.
Diese Simulation führt RWIND 2 mithilfe eines 3D-Volumennetzes durch. Das Programm sorgt für eine automatische Vernetzung, wobei Sie die gesamte Netzdichte und die lokale Netzverdichtung am Modell ganz einfach mit wenigen Parametern einstellen können. Für die Berechnung der Windströme und der Flächendrücke am Modell wird ein numerischer Solver für inkompressible turbulente Ströme verwendet. Die Ergebnisse werden dann an Ihrem Modell extrapoliert. RWIND 2 ist so konzipiert, dass es mit verschiedenen numerischen Solvern funktioniert.
Aktuell empfehlen wir Ihnen, das OpenFOAM®-Softwarepaket zu verwenden, welches in unseren Tests sehr gute Ergebnisse liefert und zudem ein weitverbreitetes Tool für CFD-Simulationen ist. Alternative numerische Solver sind in Entwicklung.
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.