Im Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA) können Sie zusammengesetzte Querschnitte, mittels sogenannter Phasenquerschnitte, verwenden. Über die Bauzustände hinweg können nach und nach Teile eines Querschnitts des Typs "Parametetrisch - Dickwandig II" aktiviert oder auch deaktiviert werden.
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
Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Verbindungsanforderungen.
Zu den "Erdbebenanforderungen" gehören die erforderliche Biegefestigkeit und der erforderliche Schubwiderstand der Träger-Stützen-Verbindung für biegesteife Rahmen. Sie sind im Register 'Momentenrahmenverbindung stabweise' aufgelistet. Bei ausgesteiften Rahmen werden die erforderliche Verbindungszugfestigkeit und die erforderliche Verbindungsdruckfestigkeit des Verbands im Register 'Verbandsanschluss stabweise' aufgeführt.
Das Programm stellt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch zur Verfügung. In den Nachweisdetails werden die Formeln und Verweise zur Norm übersichtlich dargestellt.
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.
Mithilfe des Stabtyps "Dämpfer" ist es möglich, einen Dämpfungskoeffizient, eine Federkonstante und eine Masse zu definieren. Dieser Stabtyp erweitert die Möglichkeiten innerhalb der Zeitverlaufsanalyse.
Hinsichtlich der Viskoelastizität ähnelt der Stabtyp „Dämpfer“ dem Kelvin-Voigt-Modell, das aus dem Dämpfungselement und einer elastischen Feder (beide parallel geschaltet) besteht.
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.
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.
Wenn Ihnen experimentell ermittelte Flächendrücke für ein Modell zur Verfügung stehen, können diese in RFEM 6 auf ein Tragwerksmodell angesetzt, von RWIND 2 verarbeitet und als Windlasten für die statische Analyse in RFEM 6 verwendet werden.
Wie Sie die experimentell ermittelten Werte ansetzen, erfahren Sie in diesem Fachbeitrag.
Im Add-On Modalanalyse steht Ihnen die Option zur automatischen Erhöhung der gesuchten Eigenwerte bis zur Erreichung eines definierten effektiven Modalmassenfaktors zur Verfügung. Es werden dabei alle translatorischen Richtungen berücksichtigt, welche für die Modalanalyse als Massen aktiviert wurden.
Somit lassen sich die geforderten 90% der effektiven Modalmasse für das Antwortspektrenverfahren leicht berechnen.
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.
Bei der Antwortspektrumsanalyse von Gebäudemodellen können Sie die Empfindlichkeitsbeiwerte für die horizontalen Richtungen je Geschoss tabellarisch ausgeben.
Mit diesen Kennzahlen ist es möglich, die Empfindlichkeit gegenüber Stabilitätseffekten zu interpretieren.
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.
Im Kombinationsassistenten haben Sie die Möglichkeit, mehr als einen Anfangszustand zu berücksichtigen. RFEM und RSTAB erlauben Ihnen, in der Kombinatorik unterschiedliche Anfangszustände (Vorspannung, Formfindung, Dehnung, etc.) für die Zielkombinationen vorzugeben.
Damit können Sie z. B. Lastzustände auf Basis einer Formfindungsanalyse mit wechselnden Imperfektionen generieren.
In RSECTION erfolgt beim "Nachweis der plastischen Tragfähigkeit | Simplex-Methode" neben der Variation der Normalspannungen die gleichzeitige Variation der Schubspannungen über die Querschnittsfläche. Mit dieser erweiterten Analyseform können Sie vor allem für schubbelastete Querschnitte Umverteilungsreserven nutzen und somit die Querschnitte noch effizienter belasten.
Es werden die erforderlichen Kraft-Zeit-Diagramme eingegeben. Diese können in Lastfällen oder Lastkombinationen vom Typ Zeitverlaufsanalyse | Zeitdiagramm mit der Belastung kombiniert werden, um so zu definieren, wo und in welcher Richtung die Kraft-Zeit-Diagramme wirken.
Die zweite Möglichkeit ist die Eingabe von Beschleunigungs-Zeit-Diagrammen, welche in Lastfällen vom Typ Zeitverlaufsanalyse | Akzelerogramm verwendet werden können.
In den Zeitverlaufsanalyse-Einstellungen werden alle Berechnungsparameter vorgegeben. Dazu zählen z. B. die Art des Nachweisverfahrens und die maximale Berechnungszeit.
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.
Sobald das Programm die Berechnung abgeschlossen hat, wird Ihnen die Zusammenfassung der Ergebnisse aufgelistet. Alle Ergebnismasken sind im Hauptprogramm RFEM/RSTAB integriert. Sie finden alle Ergebnisse tabellarisch geordnet, diese können für jeden einzelnen Zeitschritt oder als Umhüllende angezeigt werden und Sie haben zudem die Möglichkeit, die Ergebnisse grafisch darzustellen sowie zu animieren.
Die Ergebnisse aus dem Zeitverlaufsverfahren können in den Berechnungsdiagrammen angezeigt werden. Alle Ergebnisse sind in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die numerischen Werte lassen sich in MS Excel exportieren.
Alle Ergebnismasken und Grafiken sind Bestandteil des RFEM-/RSTAB-Ausdrucksprotokolls. So können Sie eine klar strukturierte Dokumentation gewährleisten. Zudem ist Ihnen auch ein Export der Tabellen in MS Excel möglich.
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.
Mit Hilfe der Lastart Pfützenbildung können Sie Regeneinwirkungen auf mehrfach gekrümmte Flächen unter Berücksichtigung der Verschiebungen nach Theorie III. Ordnung simulieren.
Dieser numerische Regenvorgang untersucht die zugeordnete Flächengeometrie und legt fest, welche Regenanteile abfließen und welche sich in Pfützen (Wassersäcken) auf der Fläche sammeln. Die Pfützengröße ergibt dann für die statische Analyse eine entsprechende Vertikallast.
Dieses Feature lässt sich beispielsweise für die Analyse von annähernd horizontalen Membrandachgeometrien unter einer Regenbelastung anwenden.
Die RWIND-Ergebnisse können Sie sich direkt im Hauptprogramm anzeigen lassen. Wählen Sie im Navigator - Ergebnisse aus der oberen Liste den Ergebnistyp "Windsimulationsanalyse".
Derzeit sind folgende Ergebnisse verfügbar, die sich auf das RWIND-Berechnungsnetz beziehen:
Die Pushover-Analyse wird durch einen neu eingeführten Analysetyp in den Lastkombinationen verwaltet. Hier haben Sie Zugriff auf die Auswahl der horizontalen Lastverteilung und -richtung, die Auswahl einer konstanten Belastung, die Auswahl des gewünschten Antwortspektrums für die Ermittlung der Zielverschiebung und die auf die Pushover-Analyse zugeschnittenen Pushover-Analyse-Einstellungen.
In den Pushover-Analyse-Einstellungen können Sie die Schrittweite der ansteigenden horizontalen Belastung modifizieren und die Abbruchbedingung für die Analyse angeben. Zudem lässt sich die Genauigkeit für die iterative Bestimmung der Zielverschiebung mühelos von Ihnen anpassen.
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.
Im Imperfektionsfall "Gruppe der Imperfektionsfälle" können Sie mehrere geometrische Imperfektionsfälle erfassen. Somit haben Sie die Möglichkeit, GMNIA-Analysen durchzuführen, bei denen mehrere geometrische Imperfektionen überlagert werden müssen.
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).
Haben Sie das Add-On Gebäudemodell aktiviert? Sehr gut! Dann können Sie sich den Steifigkeitsmittelpunkt tabellarisch und grafisch ausgeben lassen. Verwenden Sie ihn beispielsweise für Ihre dynamische Analysen.
Wussten Sie es schon? Für Lastkombinationen können Sie sich optional die Differenzergebnisse zum Anfangszustand ausgeben lassen. So haben Sie beispielsweise bei der geotechnischen Analyse die Möglichkeit, sich die Setzungen als Differenz zum Anfangszustand "Bodeneigengewicht" ausgeben zu lassen.
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.