Materialmodelle

Sowohl die Ermittlung von Eigenschwingungen als auch das Antwortspektrenverfahren werden stets an einem linearen System durchgeführt. Sind Nichtlinearitäten im System vorhanden, werden diese linearisiert und somit nicht berücksichtigt. Gerade Zugstäbe werden in der Praxis sehr häufig verwendet. Wie diese näherungsweise in einer dynamischen Analyse korrekt abgebildet werden können, soll in diesem Beitrag gezeigt werden.

Wenn eine Gewichtskraft auf eine Struktur einwirkt, tritt eine seitliche Verschiebung auf. Im Gegenzug wird ein sekundäres Kippmoment erzeugt, da die Gewichtskraft in der seitlich versetzten Position weiterhin auf die Elemente einwirkt. Dieser Effekt ist auch als "P-Delta (Δ)" bekannt. Abschnitt 12.9.1.6 der amerikanischen Norm ASCE 7-16 und der Kommentar zur kanadischen Norm NBC 2015 legen fest, wann P-Delta-Effekte berücksichtigt werden sollten, wenn ein multimodales Antwortspektrenverfahren für die Erdbebenbemessung durchgeführt wird.

In RFEM besteht die Möglichkeit, ein Antwortspektrenverfahren nach ASCE 7-16 durchzuführen. Diese Norm beschreibt die Ermittlung der Erdbebenlasten für den US-amerikanischen Raum. Dabei kann es vorkommen, dass man aufgrund der Steifigkeit der Gesamtstruktur den sogenannten P-Delta-Effekt berücksichtigen muss, um die internen Schnittgrößen zu berechnen und eine Bemessung durchzuführen.

Die Anzahl der Freiheitsgrade in einem Knoten ist in RFEM kein globaler Berechnungsparameter mehr (6 Freiheitsgrade für jeden Netzknoten in 3D-Modellen, 7 Freiheitsgrade für die Wölbkrafttorsionsanalyse). Somit wird generell jeder Knoten mit einer anderen Anzahl an Freiheitsgraden betrachtet, was zu einer variablen Anzahl an Gleichungen bei der Berechnung führt. 

Diese Modifikation beschleunigt die Berechnung insbesondere bei Modellen, bei denen eine signifikante Reduzierung des Systems erreicht werden konnte (z. B. Fachwerkträger und Membrankonstruktionen).

Im Projekt-Navigator - Ergebnisse von RFEM sowie in Tabelle 4.0 lassen sich erweiterte Verzerrungen von Stäben, Flächen und Volumen (z. B. wichtige Hauptverzerrungen, äquivalente Gesamtverzerrungen etc.) ausgeben.

Damit können beispielsweise bei der plastischen Berechnung von Anschlüssen mit Flächenelementen die maßgebenden plastischen Verzerrungen dargestellt werden.

RFEM- und RSTAB-Modelle lassen sich als 3D-glTF-Modelle (Formate *.glb und *.glTF) abspeichern. Diese können dann in einem 3D-Viewer von Google oder Babylon rundum dreidimensional und im Detail betrachtet werden. Mit einer VR-Brille, wie zum Beispiel Oculus, kann man sogar durch die Struktur 'wandern'.

Die 3D-glTF-Modelle können mittels JavaScript gemäß dieser Anleitung in eigene Webseiten integriert werden (wie auf der Dlubal-Webseite Modelle zum Herunterladen): "Interaktive 3D-Modelle einfach im Web & in AR darstellen" .