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.
Der Berechnungsdiagrammtyp "2D | Geschoss" dient Ihnen zur Erstellung von Ergebnisdiagrammen über die Gebäudeachse. Damit lässt sich das Verhalten des Gesamtgebäudes unter statischen und dynamischen Effekten einfach untersuchen.
Dieser Diagrammtyp kann z. B. zur Visualisierung der Erdbebenkraft über die Gebäudehöhe genutzt 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.
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.
Neben den statischen Lasten sollen auch andere Lasten als Massen berücksichtigt werden? Das Programm ermöglicht es Ihnen für Knoten-, Stab-, Linien- und Flächenlasten. Zunächst müssen Sie dafür bei der Definition der betreffenden Last die Lastart Masse auswählen. Definieren Sie für solche Lasten eine Masse oder Massenanteile in X-, Y- und Z-Richtung. Bei Knotenmassen haben Sie außerdem die Möglichkeit, auch Trägheitsmomente X, Y und Z anzugeben, um komplexere Massenpunkte zu modellieren.
Sie sehen es bereits im Bild: Auch Imperfektionen können Sie bei der Definition eines Modalanalyse-Lastfalls berücksichtigen. Die Imperfektionstypen, welche Sie in der Modalanalyse anwenden können, sind fiktive Lasten aus Lastfall, Anfangsschwingung mittels Tabelle, statische Verformung, Knicklängenbeiwert, dynamische Eigenform und Gruppe der Imperfektionsfälle.
Eines ist vollkommen unbestritten: Webservice und API deckt universelle Aspekte in der Baubranche ab. Hier gibt es allerdings ein Problem. Sie benötigen zur Berechnung und Bemessung für jede Region, jedes Land, jedes Unternehmen und je nach Bauingenieur andere Features. Jeder hat seine ganz eigenen Anforderungen. Dieses Problem haben wir gelöst. Denn mit Webservice und API können Sie auf einfache Weise Ihr ganz eigenes Berechnungs- und Bemessungssystem erstellen. Stets an Ihrer Seite: Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von RFEM, RSTAB und RSECTION.
Der Bedarf an angepasster und automatisierter statischer Berechnung und Bemessung steigt immer weiter an. Die Technologie der Webservices ermöglicht es Ihnen, spezielle Funktionalitäten schnell und präzise zu erstellen. Unsere Kunden können derartige Lösungen unabhängig von uns oder in Zusammenarbeit mit uns entwickeln. Überzeugen Sie sich selbst und probieren Sie es aus!
RFEM geht mit RFEM 6 in die neue Runde! Auch die neue Generation der 3D-FEM-Software dient der statischen Berechnung von Stäben, Flächen und Volumen. Wir haben vieles Bewährtes beibehalten, verbessert und Neuerungen eingebaut, um Ihnen die Arbeit mit RFEM weiter zu erleichtern.
Was RFEM 6 besonders auszeichnet, ist ein modernes Bemessungskonzept mit direkt im Programm integrierten Add-Ons. Neugierig geworden?
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).
Behalten Sie alle Flächen im Blick. Die Fläche mit dem Steifigkeitstyp 'Lastübertragung' hat keine statische Wirkung. Mit ihr können Sie Lasten aus Flächen berücksichtigen, die nicht mit modelliert wurden, zum Beispiel Fassadenkonstruktionen, Glasflächen, Dachtrapezprofile usw.
Sie wünschen sich nachvollziehbare statische Berechnungen? Dann treffen Sie mit der Statik-Software von Dlubal die richtige Wahl. Die Programme liefern Ihnen Berechnungen ohne 'Black-Box'-Charakter. Überzeugen Sie sich selbst und werfen Sie einen Blick auf die hier zugänglichen Verifikationsbeispiele, welche Ihnen die Berechnungsmethoden offenlegen.
Im „Vorspannungslastfall“ gibt Ihnen der Formfindungsprozess ein Strukturmodell mit eingeprägten Kräften aus. Dieser Lastfall zeigt in den Verformungsergebnissen die Verschiebung von der initialen Eingabeposition zur formgefundenen Geometrie. In den kraft- bzw. spannungsbasierten Ergebnissen (Stab- und Flächenschnittgrößen, Volumenspannungen, Gasdrücke, etc.) verdeutlicht er den Zustand zur Aufrechterhaltung der gefundenen Form. Für die Analyse der Formgeometrie bietet Ihnen das Programm einen flächigen Umrisslinienplot mit Ausgabe der absoluten Höhe und einen Neigungsplot zur Visualisierung der Gefällesituation an.
Nun kommt es zur Weiterrechnung und statischen Analyse des Gesamtmodells. Zu diesem Zweck transferiert das Programm die formgefundene Geometrie inklusive der elementweisen Dehnungen in einen universell einsetzbaren Anfangszustand. Nun kann sie in den Lastfällen und Lastkombinationen von Ihnen genutzt werden.
Wussten Sie schon? Äquivalente statische Lasten werden getrennt für jeden relevanten Eigenwert und getrennt für jede Anregungsrichtung generiert. Diese Lasten werden im Lastfall vom Typ Antwortspektrenverfahren gespeichert und RFEM/RSTAB führt eine lineare statische Analyse durch.
Sie haben die Bemessung erfolgreich durchgeführt? Nun werden die Ergebnisse der Verformungsberechnung in übersichtlichen Ausgabetabellen bzw. Detaildialog mit Infotext aufgelistet. Das Programm gibt Ihnen sämtliche Zwischenwerte nachvollziehbar aus. Dabei gestattet Ihnen die grafische Darstellung der Ausnutzung und der Verformung in RFEM einen schnellen Überblick über gefährdete Bereiche.
Dank der Ergebnisausgabe der Nachweise mit allen Zwischenergebnissen ist die Berechnung bis ins kleinste Detail nachvollziehbar. Über die vollständige Integration der Ausgabe in das RFEM-Ausdruckprotokoll stellen Sie sicher, dass Sie eine prüffähige statische Bemessung vor sich haben.
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
Behalten Sie Ihre Ergebnisse immer im Blick. Neben den entstehenden Lastfällen in RFEM oder RSTAB (siehe nächster Abschnitt) stellen die Resultate aus der Aerodynamikbetrachtung in RWIND 2 das Strömungsproblem als Ganzes dar:
Druck auf Körperoberfläche
Druckfeld um Körpergeometrie
Geschwindigkeitsfeld um Körpergeometrie
Geschwindigkeitsvektoren um Körpergeometrie
Stromlinien um Körpergeometrie
Kräfte auf stabförmige Körper, die ursprünglich aus Stabelementen generiert wurden
Konvergenzdiagramm
Richtung und Größe des Strömungswiderstands der definierten Körper
Diese Ergebnisse werden in der Umgebung von RWIND 2 dargestellt und grafisch ausgewertet. Die Strömungsergebnisse um die Körpergeometrie in der Gesamtdarstellung sind eher unübersichtlich, wofür das Programm jedoch eine Lösung bereithält. Um Ihnen anschauliche Resultate zu präsentieren, werden hier zur Analyse frei verschiebbare Schnittebenen für die separate Darstellung der 'Volumenergebnisse' in einer Ebene ausgegeben. Entsprechend präsentiert das Programm Ihnen bei dem 3D-verzweigten Stromlinienergebnis neben einer statischen auch eine animierte Darstellung in Form von bewegten Linien oder Partikeln. Diese Option hilft, die Windströmung als dynamische Wirkung darzustellen. Sie können sämtliche Ergebnisse als Bild oder speziell für die animierten Ergebnisse als Video exportieren.
Mit dieser Funktion besteht die Möglichkeit, das FE-Netz an Flächen automatisch verfeinern zu lassen. Die Netzverfeinerung erfolgt schrittweise. In jedem Schritt wird ein neues FE-Netz entsprechend der numerischen Fehlerauswertung des vorigen Schrittes erzeugt. Der numerische Fehler wird anhand der Ergebnisse an Flächenelementen ausgewertet und basiert auf der Energieformulierung von Zienkiewicz-Zhu.
Die Fehlerauswertung erfolgt für eine lineare statische Analyse. Es wir ein Lastfall (oder eine Lastkombination) ausgewählt, für den das FE-Netzt erzeugt wird. Das FE-Netz wird dann für alle Berechnungen verwendet.
RF-/DYNAM Pro - Nichtlinearer Zeitverlauf ist in die Struktur von RF-/DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen integriert und durch die zwei nichtlinearen Solver (in RSTAB ein nichtlinearer Solver) erweitert.
Kraft-Zeit-Diagramme werden vom Benutzer als transient, periodisch oder als Funktion der Zeit eingegeben. Dynamische Lastfälle kombinieren die Zeitdiagramme mit statischen Lastfällen, was eine große Flexibilität mit sich bringt. Des Weiteren werden die Zeitschritte für die Berechnung, die Strukturdämpfung und die Exportoptionen in den dynamischen Lastfällen definiert.
Die Ergebnisse des Formfindungsprozesses sind eine neue Form und dazugehörige innere Kräfte. Übliche Ergebnisse wie Verformungen, Kräfte, Spannungen etc. können im RF‑FORMFINDUNGS-Fall angezeigt werden.
Diese vorgespannte Form ist als Anfangszustand für alle anderen Lastfälle und Lastkombinationen bei der statischen Berechnung verfügbar.
Zur Erleichterung der Definition von Lastfällen kann die NURBS-Transformation verwendet werden (Berechnungsparameter/Formfindung). Dieses Leistungsmerkmal verschiebt die ursprünglichen Flächen und Seile in die Position nach der Formfindung.
Wenn die Rasterpunkte der Flächen oder die Definitionsknoten der NURBS-Flächen verwendet werden, können freie Lasten an ausgewählten Teilen der Struktur liegen.
Die Formfindungsfunktion wird im Dialog Basisangaben, Register Optionen aktiviert. Vorspannungen (oder geometrische Anforderungen für Stäbe) lassen sich in den Parametern für Flächen und Stäbe definieren. Der Formfindungsprozess wird durch die Berechnung des Falls RF-FORMFINDUNG durchgeführt.
Arbeitsschritte:
Erstellung des Modells in RFEM (Flächen, Träger, Seile. Lager, Materialdefinition etc.)
Festlegung der erforderlichen Vorspannung für Membranen und Kraft oder Länge/Durchhang für Stäbe (z. B. Seile)
Optionale Berücksichtigung anderer Lasten für den Formfindungsprozess in speziellen Formfindungslastfällen (Eigengewicht, Druck, Stahlknotengewicht etc.)
Festlegung von Lasten und Lastkombinationen für weitere statische Berechnungen
Die in RFEM/RSTAB festgelegten Querschnitte werden vom Modul automatisch übernommen. Die Bemessung in RF-/STAHL EC3 kann für alle dünnwandigen Querschnitte erfolgen. Das Programm wählt automatisch die effizienteste, normgerechte Bemessungsmethode.
Beim Tragsicherheitsnachweis erfolgt die Berücksichtigung von mehreren Beanspruchungen und der Anwender kann zwischen den von der Norm zur Verfügung gestellten Interaktionsnachweisen auswählen.
Ein wesentlicher Bestandteil der Nachweisführung nach dem Eurocode 3 ist die Einteilung der nachzuweisenden Querschnitte in die Querschnittsklassen 1 bis 4. Damit soll die Begrenzung der Beanspruchbarkeit und Rotationskapazität durch lokales Beulen von Querschnittsteilen festgestellt werden. RF-/STAHL EC3 ermittelt dazu automatisch das (c/t)-Verhältnis der druckbeanspruchten Querschnittsteile und nimmt die Klassifizierung voll automatisch vor.
Bei den Stabilitätsnachweisen kann für jeden einzelnen Stab oder Stabsatz ausgewählt werden, ob Biegeknicken in y- und/oder z- Richtung möglich ist. Auch zusätzliche, seitliche Halterungen, können definiert werden. Schlankheitsgrad und ideale Verzweigungslast werden anhand der Randbedingungen von RF-/STAHL EC3 automatisch ermittelt. Für den Biegedrillknicknachweis kann der Anwender das für den Nachweis benötigte ideale Biegedrillknickmoment vom Programm automatisch ermitteln lassen aber auch manuell definieren. Auch der Lastangriffspunkt von Querlasten, welcher einen Einfluss auf die Drillbeanspruchung hat, kann über die Einstellung in den Details berücksichtigt werden. Weiterhin lassen sich Drehbettungen (z. B. aus Trapezblechen und Pfetten) und Schubfelder (z. B. aus Trapezblechen und Verbänden) berücksichtigen.
Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist in der modernen Bauweise, mit immer schlanker werdenden Querschnitten ein wichtiger Faktor in der statischen Berechnung. In RF-/STAHL EC3 kann der Anwender hierfür Lastfälle, Last- und Ergebniskombinationen den verschiedenen Bemessungssituationen einzeln zuweisen. Die entsprechenden Grenzwerte sind im Nationalen Anhang vordefiniert, können aber auch verändert werden. Das Modul bietet die Möglichkeit Bezugslängen und Überhöhungen zu definieren und für den Nachweis zu berücksichtigen.
Bei der Schnittgrößenermittlung hat der Anwender die Wahlmöglichkeit zwischen Berechnungsmethode 1 (ungerissen über gesamte Trägerlänge) und Berechnungsmethode 2 (Rissbildung über Innenstützen).
In beiden Fällen kann eine konstante mitwirkende Breite des Betongurtes über die gesamte Stützweite nach ENV 1994-1-1, 4.2.2.1 (1) und eine Umlagerung der Momente berücksichtigt werden. Bei der Dübelbemessung ist ausschließlich eine elastische Berechnung der Schnittgrößen über den Berechnungskern von RSTAB möglich (keine Lizenz für RSTAB erforderlich!).
Während der Berechnung erfolgt eine vollautomatische Ermittlung der effektiven Querschnittswerte zu den jeweiligen Zeitpunkten unter Berücksichtigung des Kriechens und Schwindens. Die statischen Systeme werden als Stabwerk mit allen Randbedingungen und Lasten in der RSTAB-Oberfläche erzeugt. Somit wird eine zuverlässige Berechnung der Schnittgrößen auch mit den ideellen Querschnittswerten gewährleistet.
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.
Äquivalente statische Lasten werden getrennt für jeden relevanten Eigenwert und getrennt für jede Anregungsrichtung generiert. Diese werden in statische Lastfälle exportiert und es wird eine lineare statische Analyse in RFEM/RSTAB durchgeführt.
Das Zeitverlaufsverfahren wird über die Modalanalyse oder den linearen impliziten Newmark-Löser gelöst. Die Zeitverlaufsanalyse in diesem Zusatzmodul 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.
Der implizite Solver ist ein sehr genaues Verfahren, unabhängig von der Anzahl der verwendeten Eigenwerte, bedarf aber einem hinreichend kleinen Zeitschritt für die Berechnung. Beim Antwortspektren-Verfahren werden äquivalente statische Lasten intern berechnet. Damit wird im Anschluss eine lineare statische Analyse durchgeführt.
Es werden die erforderlichen Antwortspektren, Beschleunigungs-Zeit- oder Kraft-Zeit-Diagramme eingegeben. Dynamische Lastfälle definieren, wo und in welche Richtung Antwortspektren und Beschleunigungs- oder Kraft-Zeit-Diagramme wirken.
Zeitdiagramme werden mit statischen Lastfällen kombiniert, was eine große Flexibilität mit sich bringt. Für das Zeitverlaufsverfahren kann eine Anfangsverformung aus einem Lastfall oder einer Lastfallkombination importiert werden.