Differenzialgleichung der Torsion

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 Bemessung von fünf Arten von Erdbebenkraftresistenzsystemen (Seismic Force-Resisting Systems - SFRS) umfasst den Special Moment Frame (SMF), den Intermediate Moment Frame (IMF), den Ordinary Moment Frame (OMF), den Ordinary Concentrically Braced Frame (OCBF) und den Special Concentrically Braced Frame (SCBF)
• Duktilitätsnachweis der Breiten-Dicken-Verhältnisse für Stege und Flansche
• Berechnung der erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit für Stabilitätsverbände von Trägern
• Berechnung des maximalen Abstands für Stabilitätsverbände von Trägern
• Berechnung der erforderlichen Festigkeit an Gelenkstellen für Stabilitätsverbände von Trägern
• Berechnung der erforderlichen Stützenfestigkeit mit der Option, alle Biegemomente, Schub und Torsion für den Grenzzustand der Überfestigkeit zu vernachlässigen
• Nachweis der Schlankheitsgrade von Stützen und Verbänden

Das Ergebnis der Erdbebenbemessung ist in zwei Abschnitte gegliedert: Stabanforderungen und Verbindungsanforderungen.

Zu den "Erdbebenanforderungen" gehören die erforderliche Biegefestigkeit und der erforderliche Schubwiderstand der Träger-Stützen-Verbindung für biegesteife Rahmen. Sie sind im Register 'Momentenrahmenverbindung stabweise' aufgelistet. Bei ausgesteiften Rahmen werden die erforderliche Verbindungszugfestigkeit und die erforderliche Verbindungsdruckfestigkeit des Verbands im Register 'Verbandsanschluss stabweise' aufgeführt.

Das Programm stellt Ihnen die geführten Nachweise tabellarisch zur Verfügung. In den Nachweisdetails werden die Formeln und Verweise zur Norm übersichtlich dargestellt.

Mithilfe des Stabtyps "Dämpfer" ist es möglich, einen Dämpfungskoeffizient, eine Federkonstante und eine Masse zu definieren. Dieser Stabtyp erweitert die Möglichkeiten innerhalb der Zeitverlaufsanalyse.

Hinsichtlich der Viskoelastizität ähnelt der Stabtyp „Dämpfer“ dem Kelvin-Voigt-Modell, das aus dem Dämpfungselement und einer elastischen Feder (beide parallel geschaltet) besteht.