Modellierung einer Holz-Beton-Verbunddecke

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. Dies können z.B. Zugstäbe, nichtlineare Auflager oder nichtlineare Gelenke sein. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie diese in einer dynamischen Analyse behandelt werden können.

Explosionslasten aus energiereichen Explosivmitteln bzw. Sprengstoffen, ob nun zufällig oder absichtlich, sind selten, können jedoch eine statische Bemessungsanforderung darstellen. Diese dynamischen Lasten unterscheiden sich von normalen statischen Lasten durch ihre erhebliche Größe und sehr kurze Dauer. Ein Explosionsszenario kann direkt in einem FEM-Programm als Zeitverlaufsanalyse durchgeführt werden, um die Verletzung des Lebens von Personen zu minimieren und das Ausmaß von Gebäudeschäden zu bewerten.

In einem System können zahlreiche Nichtlinearitäten vorhanden sein. Um diese in einer Dynamischen Analyse realitätsnah abzubilden wurde das Zusatzmodul RF-DYNAM Pro - Nichtlinearer Zeitverlauf entwickelt. Zur Anwendung des Zusatzmoduls wird im Folgenden die Vorgehensweise anhand eines Beispiels beschrieben.

RF-/DYNAM Pro - Nichtlinearer Zeitverlauf ist in die Struktur von RF-/DYNAM Pro - Erzwungene Schwingungen integriert und durch die zwei nichtlinearen Solver (in RSTAB ein nichtlinearer Solver) erweitert. 

Kraft-Zeit-Diagramme werden vom Benutzer als transient, periodisch oder als Funktion der Zeit eingegeben. Dynamische Lastfälle kombinieren die Zeitdiagramme mit statischen Lastfällen, was eine große Flexibilität mit sich bringt. Des Weiteren werden die Zeitschritte für die Berechnung, die Strukturdämpfung und die Exportoptionen in den dynamischen Lastfällen definiert.

• Nichtlineare Stabtypen, wie Zug- und Druckstäbe sowie Seile
• Stabnichtlinearitäten wie Ausfall, Reißen und Fließen unter Zug bzw. Druck
• Auflagernichtlinearitäten wie Ausfall, Reibung, Diagramm und teilweise Wirkung
• Gelenknichtlinearitäten wie Reibung, teilweise Wirkung, Diagramm und Fest bei positiven bzw. negativen Schnittgrößen

• Definition benutzerdefinierter Zeitdiagramme als Funktion der Zeit, tabellarisch oder harmonisch
• Zeitdiagramme werden mit RFEM-/RSTAB-Lastfällen oder Lastkombinationen kombiniert (dies ermöglicht die Definition von zeitlich veränderlichen Knoten-, Stab- und Flächenlasten sowie freien und generierten Lasten)
• Kombination von mehreren unabhängigen Erregerfunktionen möglich
• Nichtlineare Zeitverlaufsanalyse mit implizitem Newmark-Solver (nur RFEM) oder explizitem Solver
• Strukturdämpfung wird über die Rayleigh-Dämpfungskoeffizienten definiert.
• Anfangsverformungen können aus einem Lastfall importiert werden (nur RSTAB)
• Steifigkeitsmodifikationen als Anfangsbedingungen möglich, z. B. Normalkrafteinfluss, deaktivierte Stäbe (nur RSTAB)
• Grafische Ergebnisdarstellung in einem Zeitverlaufsdiagramm
• Export von Ergebnissen in benutzerdefinierten Zeitschritten oder als Umhüllende