Die Stab-Randbedingungen beeinflussen das ideale Verzweigungsmoment bei Biegedrillknicken Mcr in entscheidender Weise. Für die Ermittlung wird im Programm ein ebenes Modell mit vier Freiheitsgraden verwendet. Die entsprechenden Beiwerte kz und kw können hierbei für normkonforme Querschnitte individuell definiert werden. Damit lassen sich die Freiheitsgrade beschreiben, die durch die Lagerungsbedingungen an den beiden Stabenden vorliegen.
Stabsätze werden in RF-/STAHL EC3 standardmäßig nach dem allgemeinen Verfahren (EN 1993-1-1, Kap. 6.3.4) auf Stabilität bemessen. Hierzu ist es notwendig, für das Ersatzsystem mit vier Freiheitsgraden die richtigen Lagerbedingungen zu bestimmen. Bei den heute üblichen 3D-Modellen kann man schnell die Übersicht über die Lage der Stabsätze im System verlieren.
Auflager, die nur bei Druck oder nur bei Zug zum Lastabtrag beitragen, sind in RFEM und RSTAB als nichtlineare Auflager definierbar. Dabei fällt es dem Anwender nicht immer leicht, die richtige Nichtlinearität für "Ausfall bei Zug" oder "Ausfall bei Druck" auszuwählen.
Im Zusatzmodul RF-GLAS ist zur Erleichterung der Definition der Auflagerbedingungen das 3D-Rendering implementiert. Durch diese interaktive graphische Visualisierung wird dem Anwender eine erleichterte Eingabe und Kontrolle der Linien- und Knotenlagerung ermöglicht. Die schematische Darstellung kann bei Bedarf jedoch auch ausgewählt werden.
Damit Singularitäten infolge eines festen Knotenlagers in RFEM vermieden werden können, gibt es die die Möglichkeit einer elastischen Lagerung. Diese kann direkt im Dialog des Knotenlagers als Stütze in Z definiert werden. Dabei müssen die Geometrie der Stütze sowie das Material und die Lagerungsbedingungen erfasst werden. In diesem Beitrag soll die Variante der Modellierung der Stütze als Flächenbettung gezeigt werden.
Häufig passiert es, dass an einem Knotenlager, welches an eine Fläche anschließt, Spannungsspitzen auftreten. Diese Singularitäten kann man umgehen, indem man das Knotenlager als Stütze modelliert.
In RF-/STAHL EC3 können gleichzeitig mehreren Stäben beziehungsweise Stabsätzen dieselben Eingabedaten zugewiesen werden. Die gleichzeitige Zuweisung der Eingabedaten ist für Zwischenabstützungen, effektive Längen, Knotenlager, Stabendgelenke sowie Schubfeld und Drehbettung möglich.
Die häufigste Ursache für instabile Modelle sind ausfallende Stabnichtlinearitäten wie Zugstäbe. Als einfachstes Beispiel dient dazu ein Rahmen, dessen Stützen am Fußpunkt gelenkig gelagert sind und am Stützenkopf Momentengelenke aufweisen. Dieses labile System soll durch einen Kreuzverband aus Zugstäben stabilisiert werden. Bei Lastkombinationen mit horizontalen Lasten bleibt dieses System stabil. Wird es jedoch ausschließlich vertikal belastet, fallen beide Zugstäbe aus und das System wird instabil, was zu einem Berechnungsabbruch führt. Dies lässt sich vermeiden, indem die besondere Behandlung der ausfallenden Stäbe unter "Berechnung" → "Berechnungsparameter" → "Globale Berechnungsparameter" aktiviert wird.
Lager können mittels Drag & Drop kopiert und verschoben werden, auch wenn im Kontextmenü die Funktion "Verschieben/Kopieren" nicht angeboten wird. Das trifft auf alle Arten von Lagern zu: Knotenlager, Linienlager und Flächenlager. Diese können so auf einfache Art und Weise weiteren Knoten beziehungsweise Linien oder Flächen zugewiesen werden.
In den Anzeigeeigenschaften kann unter Ergebnisse → Lagerreaktionen → Knotenmomente festgelegt werden, ob ein Lagermoment als Bogen oder als Vektor dargestellt werden soll.
Bei der Verwendung des Zusatzmoduls RF-GLAS besteht die Möglichkeit, im Hauptprogramm lediglich die Geometrie sowie die Belastungssituation des zu bemessenden Bauteils zu definieren. Die zugehörigen Lagerbedingungen und alle weiteren bemessungsrelevanten Definitionen, wie zum Beispiel Scheibenaufbau und Lagerbedingungen, können weiter im Modul angegeben werden.
In RFEM 5 und RSTAB 8 kann die resultierende Lagerkraft bezogen auf den Schwerpunkt des Modells ausgegeben werden. Dies kann beispielsweise zur Kontrolle der Struktur- und Lastdaten dienen.
Möchte man in RSTAB oder RFEM ein Knotenlager an den Stabachsen des anschließenden Stabes ausrichten, geht das am einfachsten mit der Funktion "Stab wählen und dessen Stabdrehung übernehmen".
In diesem Fachbeitrag wird eine Pendelstütze mit einer mittig angreifenden Normalkraft und einer auf die starke Achse wirkenden Linienlast mit Hilfe des Zusatzmoduls RF-/STAHL EC3 nach EN 1993-1-1 nachgewiesen. Stützenkopf und Stützenfuß werden als Gabellager angenommen. Die Stütze ist zwischen den Auflagern nicht gegen Verdrehen gehalten. Der Querschnitt der Stütze ist ein HEB 360 aus S235.
Mit RF-STANZ Pro können die Durchstanznachweise an punktförmigen Lasteinleitungsstellen (Stützenanschluss, Knotenlager und Kontenlast) sowie Wandenden und -ecken geführt werden.
Mit RF-FUND Pro können optional Setzungen der Einzelfundamente und daraus resultierende Federsteifigkeiten der Knotenlager ermittelt werden. Diese Federsteifigkeiten können in das RFEM-Modell exportiert und für weiterführende Analysen genutzt werden.
Bei der Modellierung von Bohrpfählen bieten RFEM und RSTAB verschiedene Optionen. Auf der einen Seite lassen sich Bohrpfähle als einwertige Auflager beziehungsweise Pendelstützen darstellen. Auf der anderen Seite ist ebenso eine realistische Modellierung unter Berücksichtigung des Baugrundes mit Hilfe des Ansatzes einer Stabbettung möglich. Im Folgenden werden diesbezüglich zwei Beispiele veranschaulicht. Die Thematiken Pfahlspitzenwiderstand, Pfahlmantelreibung und Bodenschichten sind hingegen kein Bestandteil dieses Beitrages.
Sollen Stützen oder Träger aus Stahl bemessen werden, sind in der Regel Querschnitts- sowie Stabilitätsnachweise zu führen. Ist Ersterer meist ohne weitere Eingaben durchführbar, benötigt der Nachweis der Stabilität weitere benutzerdefinierte Angaben. Da der Stab zu einem gewissen Grad aus dem System herausgeschnitten wird, sind die Lagerungsbedingungen näher zu spezifizieren. Ciò è particolarmente importante per determinare il momento critico elastico Mcr per instabilità flesso-torsionale. Inoltre, è necessario definire le lunghezze di libera inflessione Lcr corrette. Diese werden für die interne Berechnung der Schlankheitsgrade benötigt.
In der Praxis steht der Ingenieur häufig vor der Aufgabe, die Lagerbedingungen so realistisch wie möglich abzubilden, um Verformungen und Schnittgrößen der Struktur unter deren Einfluss analysieren zu können und um möglichst wirtschaftliche Konstruktionen zu ermöglichen. RFEM und RSTAB bieten zahlreiche Varianten der nichtlinearen Auflagerdefinitionen für Knotenlager. In diesem zweiten Teil sollen an einem einfachen Beispiel die Möglichkeiten der nichtlinearen Lagerausbildung für eine Einspannung gezeigt werden. Zum besseren Verständnis wird parallel immer das Ergebnis für ein linear definiertes Lager gezeigt.
RFEM und RSTAB bieten zahlreiche Varianten der nichtlinearen Definitionen von Knotenlagern. Nachfolgend sollen in Fortführung eines früheren Beitrags an einem einfachen Beispiel die weiteren Möglichkeiten der nichtlinearen Lagerausbildung für ein verschiebliches Auflager gezeigt werden. Zum besseren Verständnis wird parallel immer das Ergebnis für ein linear definiertes Lager gezeigt.
Le condizioni al contorno di un vincolo esterno della piastra possono essere inserite rapidamente come vincoli singolari e lineari nel software FEA. Wird jedoch nicht bereits bei der Modellierung auf die Nachgiebigkeit der Lagerungen geachtet, so wird häufig spätestens bei der Bemessung mittels Spannungen beziehungsweise bei der Ermittlung der erforderlichen Bewehrung ein genauerer Blick auf die Lagerdefinitionen nötig.
RFEM e RSTAB forniscono due diversi metodi per la sovrapposizione dei casi di carico. Mit Lastkombinationen werden die Lasten der einzelnen Lastfälle überlagert und in einem "großen Lastfall" zusammen berechnet. Ergebniskombinationen kombinieren hingegen nur die Ergebnisse der einzelnen Lastfälle. Der Beitrag wird sich nun im Folgenden mit den Grundlagen der Definition von Ergebniskombinationen befassen und diese an zwei Beispielen näher erläutern.
Per la verifica allo stato limite di esercizio secondo la sezione 6.6 dell'Eurocodice EN 1997-1, il cedimento deve essere calcolato per le fondazioni allargate. In RF-/FUND Pro wurde die Setzungsberechnung für ein Einzelfundament ermöglicht. Dabei kann zwischen der Setzungsberechnung für ein schlaffes oder starres Fundament gewählt werden. Durch die Definition eines Bodenprofils ist die Berücksichtigung mehrerer Bodenschichten unter der Fundamentsohle möglich. Die Ergebnisse der Setzung, Fundamentverkantung und der vertikalen Sohlspannungsverteilung sind sowohl grafisch als auch tabellarisch aufbereitet und verschaffen so einen schnellen Überblick über die durchgeführte Berechnung. Zusätzlich zum Nachweis der Fundamentsetzung in RF-/FUND Pro werden die repräsentativen Federkonstanten für das Auflager in der statischen Berechnung bestimmt und können auf Wunsch in das statische Modell von RFEM oder RSTAB exportiert werden.
Se i vincoli esterni dei nodi devono avere effetto solo in determinate direzioni, è possibile definire la rottura. Als Beispiel soll hier ein Einfeldträger dienen, dessen rechtes Auflager nur positive vertikale Lasten aufnehmen kann. Die Belastung setzt sich aus einer vertikalen Soglast sowie einer horizontalen Last zusammen. Für den Ausfall stehen jedoch 2 Optionen zur Verfügung: 1) "Ausfall, falls PZ' negativ" 2) "Ausfall alle, falls PZ' negativ" Der Unterschied soll in der Grafik verdeutlicht werden.
In RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads, un'opzione di risultato con segno secondo l'automodo dominante è disponibile dalla versione X.06.3039. Bei der modalen Überlagerung der Ergebnisse aus den einzelnen Eigenformen muss eine quadratische Überlagerungsvorschrift verwendet werden. In RFEM und RSTAB stehen dafür die SRSS- und die CQC-Regel zur Auswahl. Auch dürfen nur Ergebnisse und keine Lasten direkt überlagert werden. Der Grund liegt in den Eigenformen einer Struktur, welche beliebig skaliert und damit auch richtungsvariabel sind.
Le travi ribassate o le travi a T sono spesso utilizzate nelle strutture in cemento armato. Im Gegensatz zu früheren Möglichkeiten zur Abbildung und Berechnung dieser Problematik, wo ein Unterzug zum Beispiel als festes Lager angenommen und die ermittelte Lagerreaktion auf ein separates Stabsystem mit Plattenbalkenquerschnitt angesetzt wurde, bieten komplexe FE-Programme wie RFEM die Möglichkeit, das System als Ganzes und somit genauer zu berücksichtigen.
I vincoli esterni dei nodi sono generalmente definiti rispetto al sistema di assi globale. Je nach Situation kann jedoch eine Knotenlagerdrehung erforderlich werden. Als Beispiel soll eine Bodenplatte mit Pfahlgründung dienen. Die Pfähle stehen aus geologischen Gründen nicht senkrecht, sondern schief im Erdreich. Die Endpunkte der Pfähle werden jeweils mit einem Knotenlager versehen, welches nur Kräfte entlang der Bohrpfahlrichtung aufnehmen kann. Hierzu ist eine Drehung der Knotenlager nötig. Die Möglichkeiten hierfür wurden bereits in vorangegangenen Beiträgen erwähnt.
In Teil 2.1 der Beiträge dieser Serie wurde am Beispiel eines Stabes das Anlegen und Verändern von Elementen gezeigt. Im dritten Teil werden diese Kernelemente wiederverwendet und damit Kontenlager, Lasten, Lastfälle, Lastkombinationen und Ergebniskombinationen angelegt. Das im zweiten Beitrag erstellte Modell wird dabei erweitert. Die Elemente aus Teil 1 und 2.1 werden daher nicht erneut angesprochen.