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Autor
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Nikola Turudić
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Universität
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Universität Novi sad, Serbien |
Für die Stahlbemessung, die Stabilitätsanalyse und die Modalanalyse wurde RFEM 6 verwendet.
Bemessung einer Stahlkonstruktion für eine Sporthalle mit einer Spannweite von 32 Metern mit Überdachung
Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf der Stahlkonstruktion für eine Sporthalle mit einer Spannweite von 32 Metern und einem Vordach.
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Allgemeines
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Das Verständnis der Steifigkeit von Stahlverbindungen ist in der Tragwerksplanung von entscheidender Bedeutung. Häufig werden Anschlüsse dabei als streng gelenkig oder starr behandelt, was jedoch zu unwirtschaftlichen oder sogar gefährlichen Nachweisen führen kann. Erfahren Sie, wie das Add-On RFEM und Stahlanschlüsse von Dlubal Software' dabei helfen, die Steifigkeit und Momententragfähigkeit von Verbindungen nachzuweisen, und so eine sichere und wirtschaftlichere Bemessung zu gewährleisten.
Der Vorteil des RFEM 6 Add-Ons Stahlanschlüsse besteht darin, dass man Stahlverbindungen mit Hilfe eines FE-Modells untersuchen kann, dessen Modellierung vollautomatisch im Hintergrund abläuft. Die Eingabe der Stahlverbindungskomponenten, die die Modellierung steuert, kann über eine manuelle Definition der Komponenten oder mithilfe der in der Bibliothek verfügbaren Vorlagen erfolgen. Letzteres wurde bereits in einem früheren Fachbeitrag mit dem Titel "Definition von Stahlanschlusskomponenten mithilfe der Bibliothek" behandelt. Die Definition von Parametern für die Bemessung von Stahlanschlüssen ist das Thema des Fachbeitrags "Bemessung von Stahlanschlüssen in RFEM 6".
Stahlverbindungen werden in RFEM 6 als eine Anordnung von Komponenten definiert. Im neuen Add-On Stahlanschlüsse stehen für die Eingabe komplexer Verbindungen universell einsetzbare Basiskomponenten (Bleche, Schweißnähte, Hilfsebenen) zur Verfügung. Die Methoden, mit denen Verbindungen definiert werden können, sind in zwei früheren Knowledge Base-Beiträgen thematisiert: “Ein neuartiger Ansatz zur Bemessung von Stahlanschlüssen in RFEM 6" und “Definition von Stahlanschlusskomponenten mithilfe der Bibliothek".
Mit dem Add-On Stahlanschlüsse in RFEM 6 lassen sich Stahlverbindungen anhand eines FE-Modells erstellen und bemessen. Sie können die Modellierung der Verbindungen über eine einfache und komfortable Eingabe von Komponenten steuern. Stahlanschlusskomponenten können manuell oder mithilfe der verfügbaren Vorlagen in der Bibliothek definiert werden. Die erstgenannte Methode wurde in einem früheren Fachbeitrag mit dem Titel "Ein neuartiger Ansatz zur Bemessung von Stahlanschlüssen in RFEM 6" behandelt. Der vorliegende Beitrag wird sich auf die letztere Methode konzentrieren, d.h. es wird gezeigt, wie Sie mit Hilfe der in der Bibliothek verfügbaren Vorlagen Stahlanschlusskomponenten definieren können.
- Zahlreiche Komponententypen wie Fuß- und Stirnplatten, Stegwinkel, Fahnenbleche, Knotenbleche, Steifen, Vouten oder Rippen zur einfachen Eingabe typischer Verbindungssituationen
- Universell einsetzbare Basiskomponenten (z. B. Platten, Schweißnähte, Schrauben, Hilfsebenen) für die Modellierung komplexer Verbindungssituationen
- Grafische Darstellung der Verbindungsgeometrie mit dynamischer Aktualisierung während der Eingabe
- Große Auswahl an Querschnittsformen: I-Profile, U-Profile, Winkel, T-Profile, Hohlprofile, zusammengesetzte Querschnitte und dünnwandige Profile
- Bibliothek im Dlubal Center mit einer Vielzahl programmseitiger Musteranschlüsse einschließlich benutzerdefinierter Vorlagen
- Automatische Anpassung der Verbindungsgeometrie – auch bei nachträglicher Bearbeitung der Bauteile – aufgrund der relativen Anordnung der Komponenten zueinander
Im Add-On Stahlanschlüsse 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.
Zum Erklärvideo
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.
Bei der Komponente Stabeditor können Sie auch, anstelle einzelner Stabplatten, den gesamten Stab als modifizierendes Objekt wählen. Somit lassen sich die beiden Operationen 'Ausklinkung' und 'Abschrägung' über mehrere Stabplatten anwenden.
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