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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:
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
Für die Ermittlung der Abschertragfähigkeit der Schrauben können Sie im Add-On Stahlanschlüsse festlegen, ob der Schaft oder das Gewinde in der Scherfuge liegt.
Zunächst werden die maßgebenden Nachweise der Verbindung zusammengestellt und mit der Geometrie der Verbindung tabellarisch ausgegeben. In weiteren Ausgabetabellen können alle wesentlichen Nachweisdetails, wie Ankertragfähigkeiten, Spannungen in den Schweißnähten usw. eingesehen werden.
Für die Konstruktion der Verbindung wichtige Abmessungen, Materialangaben und Schweißnähte sind sofort ersichtlich und können im Ausdruck ausgeben werden. Die Verbindungen lassen sich im Modul RF-/JOINTS Stahl - Stützenfuß oder auch direkt im RFEM/RSTAB-Modell visualisieren.
Alle Grafiken sind direkt ausdruckbar oder können in das RFEM/RSTAB-Ausdruckprotokoll übernommen werden. Durch die maßstäbliche Ausgabe ist eine optimale visuelle Kontrolle schon in der Entwurfsphase möglich.
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.
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.
Bei der Bemessung nach EN 1993-1-1 kann in RFEM 6 und RSTAB 9 die Eigenform für die Forminstabilität des Querschnitts grafisch ausgegeben werden, auch für RSECTION-Querschnitte.
Die Eigenform lässt sich auch in RSECTION 1 für Bibliotheks-Querschnitte ausgeben.
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.
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.
Hier wird die Schweißnahtbemessung zum Kinderspiel. Mit dem eigens dafür entwickelten Materialmodell "Orthotrop | Plastisch | Schweißnaht (Flächen)" können Sie sämtliche Spannungskomponenten plastisch berechnen. Auch die Spannung τsenkrecht wird dabei plastisch berücksichtigt.
Die Verwendung dieses Materialmodells ermöglicht Ihnen eine realistische und wirtschaftliche Bemessung von Schweißnähten.
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
Das Programm unterstützt Sie umfassend: Es ermittelt Schraubenkräfte anhand des FE-Analysemodells und wertet diese automatisch aus. Das Add-On führt die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für Versagensfälle wie Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen gemäß Norm durch und stellt alle benötigten Beiwerte übersichtlich dar.
Möchten Sie einen Schweißnahtnachweis führen? Die Schweißnähte werden als elastisch-plastische Flächenelemente modelliert, und deren Spannungen werden aus dem FE-Analysemodell ausgelesen. Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4, J2-5 (Tragfähigkeit von Schweißnähten) und J2-2 (Festigkeit des Grundmetalls) darstellen. Der Nachweis kann mit den Teilsicherheitsbeiwerten des ausgewählten Nationalen Anhangs von EN 1993-1-8 erfolgen.
Der Nachweis der Bleche in der Verbindung wird plastisch durchgeführt, indem die vorhandene plastische Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung verglichen wird. Die Standardeinstellung ist 5 % gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch benutzerdefiniert angepasst werden, ebenso 5 % beim AISC 360.
Während der Berechnung werden die Kranlasten in vordefinierten Abständen als Lastfall für die Kranbahn erzeugt. Die Schrittweite, mit der die Krane über die Kranbahn fahren, kann beeinflusst werden.
Für jede Kranstellung werden alle Kombinationen der jeweiligen Grenzzüstande (Tragfähigkeit, Ermüdung, Verformung und Lagerkräfte) berechnet. Darüber hinaus gibt es umfassende Einstellmöglichkeiten für die Steuerung der FEM-Berechnung wie z. B. Länge der finiten Elemente oder Abbruchkriterien.
Die Kranbahnträger-Schnittgrößen werden nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung am imperfekten System berechnet.
Mittels der Komponente "Verbindungsplatte" können Sie im Add-On Stahlanschlüsse zusätzlich und automatisch ein neues Knotenblech erstellen. Dadurch sparen Sie separate Komponenten ein und die weiteren Elemente, wie Kopfplatte und Zungenplatte werden mit Ihren Abmessungen automatisch berücksichtigt.
Alle Ergebnisse lassen sich in ansprechender numerischer und grafischer Form auswerten und visualisieren. Selektionsfunktionen unterstützen die gezielte Evaluation.
Das Ausdruckprotokoll entspricht den hohen Standards des RFEM und des RSTAB. Änderungen werden automatisch aktualisiert.
Zahlreiche vordefinierte Komponenten: Ermöglicht die einfache Eingabe typischer Verbindungssituationen, wie z. B. Endplatten, Winkel, Stegplatten, Grundplatten, eingesetzte Elemente und Versteifungen
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
Große Auswahl an Querschnittsformen: Umfasst I-Profile, Kanalprofile, Winkel, T-Profile, zusammengesetzte Querschnitte, RHS (rechteckige Hohlprofile) und dünnwandige Profile
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
Die Ausgabe aller Nachweise erfolgt in thematisch gegliederten Tabellen. Dabei wird stets eine Querschnittsgrafik angezeigt, die die aktuellen Tabellenwerte veranschaulicht. Bei den Bemessungsdetails werden auch alle Zwischenwerte ausgewiesen.
Allgemeiner Spannungsnachweis
Für den Kranbahnträger wird der allgemeine Spannungsnachweis mit Berechnung der vorhandenen Spannungen und einer Gegenüberstellung mit den Grenznormal-, Grenzschub- und Grenzvergleichsspannungen geführt. Für die Schweißnähte wird ebenfalls der allgemeine Spannungsnachweis geführt, der die parallelen und senkrechten Schubspannungen und deren Überlagerung umfasst.
Ermüdungs- bzw. Betriebsfestigkeitsnachweis
Der Ermüdungsnachweis wird für bis zu drei gleichzeitig wirkende Krane auf Grundlage des Nennspannungskonzepts nach EN 1993-1-9 geführt. Beim Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN 4132 wird der Spannungsverlauf der Kranüberfahrten für jeden Spannungspunkt aufgezeichnet und mit der Rain-Flow -Methode ausgewertet.
Beulnachweis
Der Beulnachweis erfolgt unter Berücksichtigung einer örtlichen Radlasteinleitung nach EN 1993-6 oder DIN 18800-3.
Verformungsnachweis
Der Verformungsnachweis wird getrennt für die vertikale und die horizontale Richtung geführt. Dabei werden die vorhandenen bezogenen Verschiebungen mit den zulässigen Werten verglichen. Die zulässigen Verformungsverhältnisse können benutzerdefiniert festgelegt werden.
Biegedrillknicknachweis
Der Nachweis gegen Biegedrillknicken erfolgt nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung unter Ansatz von Imperfektionen. Dabei muss der allgemeine Spannungsnachweis erbracht werden, wobei der kritische Lastfaktor nicht kleiner als 1,00 sein darf. KRANBAHN weist daher für alle Lastkombinationen des Spannungsnachweises auch den zugehörigen kritischen Lastfaktor aus.
Auflagerkräfte
Das Programm ermittelt sämtliche Auflagerkräfte aus charakteristischen Lasten inkl. dynamischer Faktoren.
Beim Nachweis der Querschnittstragfähigkeit werden sämtliche Schnittgrößenkombinationen berücksichtigt.
Für die Nachweise des Teilschnittgrößenverfahrens werden die Schnittgrößen des Querschnitts, welche im Hauptachsensystem bezogen auf den Schwerpunkt bzw. Schubmittelpunkt wirken, in ein lokales Koordinatensystem transformiert, das in Stegmitte liegt und in Stegrichtung orientiert ist.
Die einzelnen Schnittgrößen werden auf den Ober- und Untergurt sowie auf den Steg verteilt und Grenzschnittgrößen der Querschnittsteile ermittelt. Sofern die Schubspannungen und die Gurtmomente aufgenommen werden können, werden anhand der restlichen Schnittgrößen die axiale und die Biegegrenztragfähigkeit des Querschnittes ermittelt und mit der vorhandenen Kraft und dem vorhandenem Moment verglichen. Falls die Grenzschubspannung bzw. Gurttragfähigkeit überschritten ist, lässt sich der Nachweis nicht führen.
Die Simplex - Methode ermittelt den plastischen Vergrößerungsfaktor unter der gegebenen Schnittgrößenkombination mittels DUENQ – Berechnung. Der Kehrwert des Vergrößerungsfaktors stellt die Ausnutzung des Querschnitts dar.
Die elliptischen Querschnitte werden mit Hilfe eines analytischen nichtlinearen Optimierungsverfahrens auf ihre plastische Tragfähigkeit hin untersucht. Dieses Verfahren ist der Simplexmethode ähnlich. Separate Bemessungsfälle gestatten eine flexible Analyse für ausgewählte Stäbe, Stabsätze und Einwirkungen sowie für die einzelnen Querschnitte.
Bemessungsrelevante Parameter wie z. B. Berechnung aller Querschnitte nach der Simplex-Methode können wie gewünscht angepasst werden.
Die Ergebnisse der plastischen Bemessung werden in RF-/STAHL EC3 auf die übliche Art und Weise ausgegeben. In den entsprechenden Ausgabetabellen werden u. a. Schnittgrößen, Querschnittsklassen und der Gesamtnachweis dargestellt.
Die Eingabe von Geometrie, Material, Querschnitten, Einwirkungen und Imperfektionen erfolgt in übersichtlich strukturierten Masken:
Geometrie
Schnelle und komfortable Systemeingabe
Definition der Lagerbedingungen anhand verschiedener Lagertypen (Gelenkig, Gelenkig verschieblich, Eingespannt, Benutzerdefiniert, Seitliche Halterung am Ober- oder Untergurt)
Optionale Vorgabe einer Wölbbehinderung
Variable Anordnung von starren und verformbaren Auflagersteifen
Einfügen von Gelenken möglich
Kranbahnprofile
I-förmige Walzprofile (I, IPE, IPEa, IPEo, IPEv, HE-B, HE-A, HE-AA, HL, HE-M, HE, HD, HP, IPB-S, IPB-SB, W, UB, UC, weitere Reihen nach AISC, ARBED, British Steel, Gost, TU, JIS, YB, GB usw.) kombinierbar mit Profilverstärkung des Obergurts (Winkel oder U-Profil) sowie mit Schiene (SA, SF) oder Lasche mit benutzerdefinierten Abmessungen
Unsymmetrische I-Profile (Typ IU) ebenfalls kombinierbar mit Profilverstärkung des Obergurts sowie mit Schiene oder Lasche
Einwirkungen
Es lassen sich Einwirkungen aus bis zu drei gleichzeitig betriebenen Kranen erfassen. Im einfachsten Fall wählt man einen benutzerdefinerten Kran aus der Bibliothek. Die Eingaben können aber auch manuell erfolgen:
Anzahl der Krane und Kranachsen (maximal 20 je Kran), Achsabstände, Lage der Kranpuffer
Einordnung nach EN 1993-6 in Schadensklasse mit editierbaren dynamischen Beiwerten und nach DIN 4132 in Hubklasse und Beanspruchungsgruppe bzw. -klasse
Vertikale und horizontale Radlasten aus Eigengewicht, Hublast, Massenkräfte aus Antrieb sowie Lasten aus Schräglauf
Axiale Belastung in Fahrtrichtung sowie Pufferkräfte mit frei definierbaren Exzentrizitäten
Ständige und veränderliche Zusatzlasten mit frei definierbaren Exzentrizitäten
Imperfektionen
Der Imperfektionsansatz erfolgt in Anlehnung an die erste Eigenschwingungsform - wahlweise identisch für alle zu berechnenden Lastkombinationen oder individuell für jede Lastkombination, da sich die Eigenformen je nach Belastung auch ändern können.
Zur Skalierung der Eigenformen stehen komfortable Werkzeuge zur Verfügung (Ermittlung von Stichmaßen für Vorverdrehung und Vorkrümmung).
DUENQ berechnet alle relevanten Querschnittswerte einschließlich der plastischen Grenzschnittgrößen. Überlappungsbereiche werden realitätsgetreu erfasst. Bei Profilen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, bestimmt DUENQ die ideellen Querschnittswerte mit Bezug auf ein Referenzmaterial.
Neben der Spannungsanalyse elastisch-elastisch ist ein plastischer Nachweis mit Interaktion der Schnittgrößen für beliebige Querschnittsformen möglich. Die plastischen Interaktionsnachweise erfolgen nach der Simplex-Methode. Die Fließhypothesen können nach Tresca und von Mises gewählt werden.
DUENQ führt nach EN 1993-1-1 und EN 1999-1-1 eine Klassifizierung des Querschnitts durch. Für Stahlquerschnitte werden bei Querschnitten der Klasse 4 effektive Breiten für unausgesteifte oder längs ausgesteifte Blechfelder gemäß EN 1993-1-1 und EN 1993-1-5 ermittelt. Für Aluminiumquerschnitte werden bei Querschnitten der Klasse 4 effektive Dicken gemäß EN 1999-1-1 berechnet.
Optional werden im Programm die Grenzwerte (c/t) nach den Verfahren el-el, el-pl oder pl-pl gemäß DIN 18800 überprüft. Die (c/t)-Felder gleichgerichteter Elemente werden dabei automatisch erkannt.
Verbindet eine Schweißnaht zwei Bleche mit unterschiedlichen Materialien, so lässt sich im Add-On Stahlanschlüsse aus einer Combobox wählen, welches der beiden Materialien für die Schweißnaht angesetzt werden soll.
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.
Die Anfangssteifigkeit Sj,ini ist ein entscheidender Parameter zur Beurteilung, ob eine Verbindung als starr, verformbar oder gelenkig charakterisiert werden kann.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" können Sie die Anfangssteifigkeiten Sj,ini nach Eurocode (EN 1993-1-8 Abschnitt 5.2.2) und AISC (AISC 360-16 Cl. B3.4) ermitteln, bezogen auf die Schnittgrößen N, My und/oder Mz.
Die optionale automatische Übertragung der Anfangssteifigkeiten ermöglicht deren direkte Übermittlung als Stabend-Gelenksteifigkeiten in RFEM. Danach wird die Gesamtstruktur neu berechnet und die resultierenden Schnittgrößen werden automatisch als Lasten in die Berechnung und Bemessung der Verbindungsmodelle übernommen.
Dieser automatisierte Iterationsprozess eliminiert die Notwendigkeit eines manuellen Exports und Imports von Daten, was den Arbeitsaufwand reduziert und potenzielle Fehlerquellen minimiert.
Die Berechnung der Wölbkrafttorsion führen Sie am Gesamtsystem durch. Dabei berücksichtigen Sie den zusätzlichen 7. Freiheitsgrad für die Stabberechnung. Die Steifigkeiten der angeschlossenen Strukturelemente werden dadurch automatisch berücksichtigt. Dadurch müssen Sie keine Ersatzfedersteifigkeiten oder Lagerungsbedingungen für ein herausgelöstes System definieren.
Die Schnittgrößen aus der Berechnung mit Wölbkrafttorsion können Sie anschließend in den Add-Ons zur Bemessung nutzen. Berücksichtigen Sie das Wölbbimoment und sekundäre Torsionsmoment abhängig von Material sowie der gewählten Norm. Ein typischer Anwendungsfall ist hier der Stabilitätsnachweis nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen im Stahlbau.
Wussten Sie schon? Die Anwendung ist nicht nur auf dünnwandige Stahlquerschnitte beschränkt. Dadurch ermöglicht sie beispielsweise auch eine Berechnung des ideellen Kippmomentes von Balken mit massiven Holzquerschnitten.