Im Add-On Stahlanschüsse können Sie die Steifigkeiten der Anschlüsse klassifizieren.
Für die gewählten Schnittgrößen N, My und/oder Mz werden neben der Anfangssteifigkeit auch die Grenzwerte für gelenkige und starre Anschlüsse ausgegeben. Die sich daraus ergebene Klassifizierung wird anschließend mit "gelenkig", "nachgiebig" oder "starr" tabellarisch dargestellt.
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.
Auch kaltgeformte Stahlstäbe können nach AISI S100-16/CSA S136-16 in RFEM 6 bemessen werden. Die Bemessung erfolgt über die Auswahl von "AISC 360" oder "CSA S16" als Norm im Add-On Stahlbemessung. Anschließend wird für die Bemessung der kaltgeformten Profile automatisch "AISI S100" bzw. "CSA S136" ausgewählt.
RFEM verwendet die Direct Strength Method (DSM), um die elastische Knicklast des Stabes zu berechnen. Dieses Verfahren bietet zwei Arten von Lösungen, numerisch (Finite Strip Method) und analytisch (Spezifikation). Bei den Querschnitten können die FSM-Signaturkurve und die Knickfiguren eingesehen werden.
Im Add-On Stahlanschlüsse haben Sie die Möglichkeit, Verbindungen von Stäben mit zusammengesetzten Querschnitten zu bemessen. Zudem können Sie Anschlussbemessungen für nahezu alle dünnwandigen Querschnitte der RFEM-Bibliothek durchführen.
Im Add-On Stahlanschlüsse können Sie Verbindungen nach der amerikanischen Norm ANSI/AISC 360-16 bemessen. Folgende Nachweisverfahren sind für Sie integriert:
Eine direkte Verbindung erreichen Sie bei Rechteckquerschnitten klassischerweise durch Schweißnähte. Auf die gleiche Weise können Sie diese aber auch mit anderen Querschnitten verbinden. Des Weiteren helfen Ihnen weitere Komponenten wie Stirnplatten dabei, Rechteckquerschnitte an andere Bauteile anzuschließen.
In der Gebrauchstauglichkeitskonfiguration lassen sich verschiedene Bemessungsparameter der Querschnitte anpassen. Der angesetzte Querschnittszustand für den Verformungs- und Rissbreitennachweis kann hier gesteuert werden.
Dabei sind folgende Einstellungen aktivierbar:
Risszustand berechnet aus zugehöriger Last
Risszustand ermittelt als Umhüllende aus allen GZG-Bemessungssituationen
Nachweis einer Rahmenverbindung mit Vouten und ausgesteiften Stäben. Für die Verbindung wurde eine Spannungs- und eine Beulstabilitätsanalyse durchgeführt. Zur Darstellung der Knickergebnisse wurde der Anschluss in ein separates Modell konvertiert.
Die vorgeschlagene Verbindung kann auf alle ausgewählten Knoten im Tragwerk angewendet werden
Die Lage der Verbindung kann über das Register 'Basis' im Add-On-Dialog festgelegt werden
Die Bemessung wird für alle Verbindungen im Tragwerk durchgeführt und die Ergebnisse können nach der Berechnung an allen Anschlüssen angezeigt werden.
In der Tabelle werden die Ergebnisse für die einzelnen Verbindungen ausgewiesen, wobei jede Verbindung wird bemessen und kann separat gespeichert werden
Das Modell des Stahlanschlusses und die Ergebnisse kann als gesonderte Modelldatei abgespeichert werden
Die resultierenden Spannungen und die Ergebnisse des Stabilitätsnachweises (Anschlussbeulen) können in einer gesonderten Modelldatei dargestellt werden
Bei dem gespeicherten Modell kann an der Verbindung eine Verformungsanimation durchgeführt werden
Die Anschlussbauteile werden beim Speichern in Flächen und Stäbe umgewandelt
Die Ergebnisse der Anschlussbemessung können in das Ausdruckprotokoll eingetragen werden
Beim Anlegen eines neuen Ausdruckprotokolls sind die über das Add-On Stahlanschlüsse hinzugefügten Positionen auszuwählen
Mit dem Tool "Grafik in Ausdruckprotokoll drucken" können die Grafiken mit den Anschlussergebnissen einschließlich des Steuerpanels ins Protokoll eingefügt werden
Das Ausdruckprotokoll enthält die Angaben zu den Anschlussbauteilen, Bemessungsparametern, Ergebnissen und Grafiken
Grafische Darstellung der Verbindungsgeometrie, die parallel zur Eingabe aktualisiert wird
Die im Add-on enthaltene Stahlverbindungsvorlage ermöglicht die Auswahl verschiedener Verbindungstypen und deren Anwendung auf Ihr Modell
In der Vorlage stehen Verbindungen aus drei Kategorien zur Verfügung: Starr, Gelenkig, Fachwerk
Automatische Anpassung der Verbindungsgeometrie, auch bei nachträglicher Bearbeitung der Bauteile, aufgrund der relativen Anordnung der Komponenten zueinander
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.
Auswahl der Knoten im RFEM-Modell, automatische Erkennung und Zuordnung der am Knoten anschließenden Stäbe
Viele vordefinierte Komponenten zur einfachen Eingabe typischer Anschlusssituationen verfügbar (z. B. Stirnplatten, Stegwinkel, Fahnenblech)
Universell einsetzbare Basiskomponenten (Bleche, Schweißnähte, Hilfsebenen) für die Eingabe komplexer Anschlusssituationen
Keine manuelle Bearbeitung des FE-Modells vom Nutzer notwendig, die wesentlichen Berechnungseinstellungen können über die Konfigurationseinstellungen beeinflusst werden
Automatische Anpassung der Anschlussgeometrie auch bei nachträglicher Bearbeitung der Stäbe durch relativen Bezug der Komponenten zueinander
Parallel zur Eingabe wird vom Programm eine Plausibilitätskontrolle durchgeführt, um z. B. fehlende Eingaben oder Kollisionen schnell zu erkennen
Grafische Darstellung der Verbindungsgeometrie, die parallel zur Eingabe aktualisiert wird
Das Programm greift Ihnen auch hier unter die Arme. Es ermittelt die Schraubenkräfte anhand der Berechnung am FE-Modell und wertet diese automatisch aus. Die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für die Versagensfälle Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen führen Sie wie gewohnt entsprechend der Norm. Alles Weitere in diesem Schritt übernimmt das Programm. Es ermittelt alle benötigten Beiwerte und stellt diese übersichtlich dar.
Sie wollen einen Schweißnahtnachweis führen? Die benötigten Spannungen werden in diesem Fall auch am FE-Modell ermittelt. Anschließend wird das Schweißelement als elastisch-plastisches Schalenelement modelliert, wobei jedes FE-Element auf seine Schnittgrößen geprüft wird. (Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4 und J2-5 (Prüfung der Tragfähigkeit von Schweißnähten) und ebenso J2-2 (Prüfung der Festigkeit des Grundmetalls) wiedergeben.) Der Nachweis kann auch mit den Teilsicherheitsbeiwerten entsprechend dem ausgewählten Nationalen Anhang erfolgen.
Den Nachweis der Bleche führen Sie plastisch über einen Vergleich der vorhandenen plastischen Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung. Die Standardeinstellung ist 5% gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch auch benutzerdefiniert angegeben werden, sowie 5% beim AISC 360 bzw. benutzerdefinierte Vorgabe.
Alle wesentliche Ergebnisse können Sie sich am FE-Modell anzeigen lassen. Dabei können Sie die Ergebnisse gesondert nach den jeweiligen Komponenten filtern.
Zusätzlich gibt Ihnen RFEM sämtliche Nachweise in Tabellenform aus, inklusive der Darstellung der verwendeten Formeln. Die Ergebnistabellen können auf Ihren Wunsch hin auch ins RFEM-Ausdruckprotokoll übertragen werden.
Durch die integrierte Modulerweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion kann in RF-/STAHL AISC die Bemessung nach Bemessungsanleitung 9 (Design Guide 9) durchgeführt werden.
Die Berechnung erfolgt mit 7 Freiheitsgraden nach Wölbtorsionstheorie und ermöglicht die realistische Stabilitätsbemessung inklusive Berücksichtung von Torsion.
Die Ermittlung des Biegedrillknickmomentes erfolgt in RF-/STAHL AISC durch einen Eigenwertlöser, welcher eine genaue Bestimmung der Verzweigungslast ermöglicht.
Der Eigenwertlöser wird durch ein Anzeigefenster der Eigenformgrafik vervollständigt, das zur Überprüfung der Randbedingungen dient.
In RF-/STAHL AISC lassen sich an frei wählbaren Stellen seitiche Zwischenlager berücksichtigen. Dabei ist beispielsweise möglich, lediglich den oberen Flansch zu stabilisieren.
Weiterhin können benutzerdefinierte seitliche Zwischenlager zugewiesen werden, z. B. einzelne Drehfedern und Wegfedern an beliebigen Stellen am Querschnitt.
In den Ergebnismasken werden detailliert sämtliche Ergebnisse der Berechnung aufgelistet. Zudem wird eine dreidimensionale Grafik erstellt, in der einzelne Komponenten sowie Maßlinien und z. B. Schweißnahtangaben ein- und ausgeblendet werden können. In der Ergebniszusammenfassung ist sofort erkennbar, ob die einzelnen Nachweise erfüllt sind oder nicht. Die Höhe der Ausnutzung wird zusätzlich mit einem grünen Datenbalken visualisiert, der bei einem nicht erfüllten Nachweis rot wird. Weiterhin werden Knotennummer und maßgebende LF/LK/EK angegeben.
Bei Auswahl eines Nachweises werden detaillierte Zwischenergebnisse einschließlich der Einwirkungen und zusätzlichen Schnittgrößen aus der Anschlussgeometrie eingeblendet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, sich die Ergebnisse lastfallweise und knotenweise anzeigen zu lassen. Das 3D-Rendering ist eine wirklichkeitsgetreue und maßstäbliche Darstellung der Verbindung. Neben den Hauptansichten kann die Grafik aus jeder beliebigen Perspektive betrachtet werden.
Die Grafiken können einschließlich der Bemaßungen und Beschriftungen in das RFEM/RSTAB-Ausdruckprotokoll eingebunden oder als DXF exportiert werden. In diesem werden alle Eingabedaten und Ergebnisse prüffähig ausgegeben. Sämtliche Modultabellen können problemlos nach MS-Excel oder in eine CSV-Datei exportiert werden. Ein Übergabemenü regelt hier alle notwendigen Exportangaben.
Nach dem Start des Moduls wählt man zunächst die Anschlussgruppe (Gelenkige Anschlüsse) und danach die Anschlusskategorie und den Anschlusstyp (Stegwinkel, Fahnenblech, Stirnplatte, Knagge und Stirnplatte) aus. Nun werden die nachzuweisenden Knoten aus dem RFEM/RSTAB-Modell gewählt. RF-/JOINTS Stahl - Gelenkig erkennt automatisch die anschließenden Stäbe und stellt anhand ihrer Lage fest, ob es sich um Stützen oder Träger handelt.
Sollen bestimmte Stäbe von der Berechnung ausgeschlossen werden, können diese deaktiviert werden. Konstruktiv gleichartige Anschlüsse können gleichzeitig für mehrere Knoten nachgewiesen werden. Für die Belastung sind die maßgebenden Lastfälle, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen auszuwählen. Alternativ ist eine manuelle Profil- und Lasteingabe möglich. In der letzten Eingabemaske wird die Verbindung Schritt für Schritt konfiguriert.
Zunächst werden die maßgebenden Nachweise der Verbindung für den jeweiligen Lastfall, Last- oder Ergebniskombination dargestellt. Des Weiteren ist es auch möglich, die Ergebnisse separat für Stabsätze, Flächen, Querschnitte, Stäbe, Knoten sowie Knotenlager auszuweisen.
Die angezeigten Ergebnisse können über einen Filter weiter reduziert und so übersichtlicher dargestellt werden.
Die nichtlineare Berechnung ist durch die Wahl der Nachweismethode für die Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit aktivierbar. Die einzelnen zu führenden Nachweise, sowie die anzusetzenden Spannungs-Dehnungslinien von Beton und Betonstahl können individuell ausgewählt werden. Der Ablauf des Iterationsprozesses kann durch die Steuerparameter der Konvergenzgenauigkeit, max Anzahl der Iteration, Schichtenaufteilung über die Querschnittshöhe oder des Dämpfungsfaktors beeinflusst werden.
Die einzuhaltenden Grenzwerte im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit können für jede Fläche individuell oder für eine Flächengruppierung eingestellt werden. Als zulässige Grenzwerte werden die max. Verformung, max. Spannungen bzw. die max. Rissbreiten definiert. Bei der Definition der max. Verformung ist zusätzlich vorzugeben, ob für den Nachweis das unverformte oder das verformte System herangezogen werden soll.
RF-BETON Stäbe
Die nichtlineare Berechnung ist für den Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit aktivierbar. Für die Berechnung kann der Ansatz der Betonzugfestigkeit bzw. der Zugversteifung zwischen den Rissen individuell gesteuert werden. Der Ablauf der Iteration ist durch Steuerparameter für die Konvergenzgenauigkeit, max. Iterationen und des Dämpfungsfaktors beeinflussbar.