SVT 016 | Formfindung einer Dachmembran

Das Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG ermittelt in RFEM Gleichgewichtsformen von Membran- und Seilelementen. In diesem Berechnungsprozess sucht das Programm für die Membran- und Seilelemente eine geometrische Lage, in der die Oberflächenspannung/Vorspannung der Membranen und Seile im Gleichgewicht mit den natürlichen und geometrischen Randreaktionen steht. Dieser Prozess heißt Formfindung (nachfolgend FF genannt). Die FF-Berechnung wird in RFEM global in den "Basisangaben" eines Modells im Register "Optionen" aktiviert. Nach Aktivierung werden in RFEM ein Lastfall beziehungsweise ein Berechnungsprozess mit dem Namen RF-FORMFINDUNG angelegt und für die Seil- und Membraneingabe zusätzlich FF-Parameter zur Definition der Oberflächenspannung und Vorspannung freigeschaltet. Die Aktivierung der FF-Option bedeutet für das Programm, dass vor der reinen strukturellen Berechnung der Schnittgrößen, Verformung, Eigenwerte etc. immer zuerst der Formfindungsprozess gestartet und für die Folgeberechnung ein entsprechend vorgespanntes Modell vorgegeben wird.

RFEM und RSTAB können als Vertreter der allgemeinen Stab- beziehungsweise FEM-Programme eine Vielzahl von Teilgebieten des Bauwesens abdecken. So ist auch die Bemessung von Seiltragwerken in beiden Software-Lösungen möglich. Im Folgenden sollen einige Modellierungs- und Bemessungshilfen vorgestellt werden.

Die Einhaltung von Bauvorschriften wie dem Eurocode ist unerlässlich, um die Sicherheit, Stabilität und Nachhaltigkeit von Gebäuden und anderen Strukturen zu gewährleisten. Die Numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics), kurz CFD, spielt dabei eine entscheidende Rolle, indem sie das Verhalten von Flüssigkeiten simuliert, Bemessungen optimiert sowie Architekten und Ingenieuren dabei hilft, die Anforderungen des Eurocodes in Bezug auf Windlastanalyse, natürliche Lüftung, Brandsicherheit und Energieeffizienz zu erfüllen. Durch die Integration von CFD in den Planungsprozess können Fachleute sichere, effiziente und vorschriftenkonforme Gebäude erstellen, die den höchsten Bau- und Design-Standards in Europa entsprechen.

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.

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Im Vergleich zum Zusatzmodul RF-FORMFINDUNG (RFEM 5) sind im Add-On Formfindung für RFEM 6 folgende neuen Features hinzugekommen:

• Vorgabe aller formgebenden Lastrandbedingungen in einem Lastfall
• Ablage der Formfindungsergebnisse als Anfangszustand für weitere Modellanalyse
• Automatische Zuordnung des Formfindungs-Anfangszustands über Kombinationsassistenten zu allen Lastsituationen einer Bemessungssituation
• Zusätzlich formgebende Geometrierandbedingungen für Stäbe (Unbelastete Länge, Maximaler vertikaler Durchhang, Vertikaler Tiefpunktdurchhang)
• Zusätzliche formgebende Lastrandbedingungen für Stäbe (Maximale Kraft im Stab, Minimale Kraft im Stab, Horizontale Zugkomponente, Zug am Ende i, Zug am Ende j, Mindestzug am Ende i, Mindestzug am Ende j)
• Materialtyp “Gewebe” und “Folie” in Materialbibliothek
• Parallel Formfindungen in einem Modell
• Simulation von sich nacheinander aufbauenden Formfindungszuständen in Verbindung mit dem Add-On Analyse von Bauzuständen (CSA)

Wenn Sie das Add-On Formfindung in den Basisangaben aktivieren, wird den Lastfällen mit der Lastfallkategorie „Vorspannung“ in Verbindung mit den Formfindungslasten aus dem Stab-, Flächen- und Volumenlastkatalog eine formgebende Wirkung zugewiesen. Dabei handelt es sich um einen Vorspannungslastfall. Dieser mutiert damit zu einer Formfindungsanalyse für das Gesamtmodell mit allen darin definierten Stab, Flächen- und Volumenelementen. Die Formgebung der relevanten Stab- und Membranelemente inmitten des Gesamtmodells erreichen Sie durch spezielle Formfindungslasten und reguläre Lastdefinitionen. Diese Formfindungslasten beschreiben hierbei den erwarteten Verformungs- bzw. Kraftzustand nach der Formfindung in den Elementen. Die regulären Lasten beschreiben die externe Belastung des Gesamtsystems.