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2. Dezember 2021

Stabilitätsnachweis eines gevouteten Holzträgers in RFEM 6 nach dem Ersatzstabverfahren

Das neue Programm RFEM 6 bietet die Möglichkeit, Stabilitätsnachweise für gevoutete Holzträger nach dem Ersatzstabverfahren zu führen. Nach diesem Verfahren kann der Nachweis geführt werden, wenn die Vorgaben der DIN 1052 Abs. E8.4.2 für veränderliche Querschnitte eingehalten werden. In der Fachliteratur wird dieses Verfahren auch für den Eurocode 5 übernommen. In diesem Beitrag wird die Anwendung des Ersatzstabverfahrens bei einem gevouteten Dachträger (siehe Bild 1) gezeigt.

In diesem Beitrag wird die Anwendung des Ersatzstabverfahrens bei einem gevouteten Dachträger (siehe Bild 1) gezeigt.

Definition der Modellierungs- und Bemessungsparameter in RFEM 6

Der Stabilitätsnachweis von Holzkonstruktionen nach dem Ersatzstabverfahren erfordert die Aktivierung des Add-Ons Holzbemessung in RFEM 6 (Bild 2). Die Add-Ons sind in die RFEM-Umgebung integriert, sodass alle Bemessungseinstellungen und Parameter parallel zur Modellierung definiert werden können. Hierzu ist es wichtig, bei der Stabdefinition das Kontrollkästchen Bemessungseigenschaften anzuhaken (Bild 3).


As Image 1 shows, the timber girder has a span length of 14 m and section dimensions of <nobr>140 x 400 mm</nobr> and <nobr>140 x 900 mm</nobr> at the end and middle of the span, respectively. Brettschichtholz GL28C wird hier als Material verwendet und kann aus der Materialbibliothek in RFEM 6 ausgewählt werden. Der Träger hat neben dem Eigengewicht auch eine ständige Last von 1,75 kN/m und eine Schneelast von 3,4 kN/m.

In RFEM 6, the section properties of the new member can be defined in the Section tab shown in Image 4. This roof girder type requires the selection of Saddle under the distribution type and an alignment with respect to the bottom of the section.

Es kann ein Abstand k eingestellt werden, bei dem die Querschnittswerte von denen am Stabanfang und Stabende abweichen; ebenso können Querschnitte an diesen Punkten zugewiesen werden.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht RFEM 6 die gleichzeitige Definition der Modellierungs- und Bemessungsparameter. Therefore, the member properties including effective lengths, service classes, shear panels, and rotational restraints can easily be set in the Design Types tab of the New Member window. Wie Bild 5 zeigt, wird in diesem Beispiel kein Schubfeld oder keine Drehbettung definiert, und der Fokus wird auf die Zuordnung der Knicklänge gelegt.

Die Definition der Knicklängen ist in Bild 6 dargestellt. Generell können die Knicklängen für Biegedrillknicken sowie Biegeknicken um die starke und schwache Achse berücksichtigt werden. Bei der Bemessung nach dem Ersatzstabverfahren erfolgt die Berechnung des ideellen Biegedrillknickmomentes analytisch.

Als nächstes werden die Knotenlager definiert und die Knicklängenbeiwerte zugewiesen. In diesem Beispiel werden Knotenlager am Anfang und am Ende des Stabes angeordnet (Bild 7), wodurch die gesamte Stablänge für den Stabilitätsnachweis berücksichtigt wird.


Before starting the calculation, the user can define the parameters for the Ultimate Configuration. Die Stabilitätsnachweise können in den Bemessungsparametern der Maske Tragfähigkeit aktiviert werden (Bild 8). An dieser Stelle kann auch die (de)stabilisierende Wirkung der Last berücksichtigt werden, die in einer Vergrößerung der Knicklänge resultiert (Bild 9).


Ergebnisse

Once the calculation is done, the Timber Design results are available in both graphical and tabular form. As Image 10 shows, the design check ratios for each design type are displayed in the Results table, whereas all design check details can be accessed via the Design Check Details icon.

Die Möglichkeit, in RFEM 6 einen Stabilitätsnachweis für Voutenstäbe auf Basis der Ersatzquerschnittshöhe zu führen, wird in den Nachweisdetails übersichtlich dargestellt. For instance, if the design check details for the stability design check type ST3100 (bending about the y-axis and compression according to 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07) are displayed, the depth of the section at the member location x=1.402 m is 500.1 mm (Image 11).

However, the depth value used to calculate the section properties (for example, elastic section modulus, moment of inertia, torsional constant, and so on) considered in the design check equations is in fact the Reference Section Height.

Die Ergebnisse zeigen, dass die volle Stablänge für den Stabilitätsnachweis zu Ausnutzungen größer als 1 führt. Zur Lösung dieses Problems kann die Knicklänge geändert werden, indem Einspannungen an den Zwischenknoten entlang des Feldes definiert werden. Durch die neue Knicklänge ergeben sich verbesserte Ausnutzungen wie in Bild 13 dargestellt.


Schlussbemerkungen

Stäbe mit gevouteten Querschnitten lassen sich in RFEM 6 einfach und unkompliziert modellieren. Die Integration des Add-Ons Holzbemessung in die RFEM-Umgebung ermöglicht es, die Modellierungs- und Bemessungsparameter dieser Elemente gleichzeitig festzulegen. Einer der großen Vorteile von RFEM 6 in Bezug auf die Stabilitätsuntersuchungen ist die Möglichkeit, Stabilitätsnachweise für Stäbe mit gevouteten Querschnitten nach dem Ersatzstabverfahren durchführen zu können.

In der fünften Generation von RFEM war die Bemessung von Voutenstäben nach dem Ersatzstabverfahren nicht möglich. Stattdessen wurde die Bemessung von Voutenstäben nach dem Ersatzstabverfahren bisher nur im eigenständigen Programm RX-HOLZ angeboten.

Wichtig zu erwähnen ist, dass in RFEM 6 neben dem Ersatzstabverfahren auch eine Stabilitätsuntersuchung auf Basis der Eigenwertmethode möglich ist. Die auf diesem Verfahren basierende Stabilitätsanalyse wird in einem der nächsten Knowledge Base-Beiträge behandelt.


Autor

Frau Kirova ist bei Dlubal zuständig für die Erstellung von technischen Fachbeiträgen und unterstützt unsere Anwender im Kundensupport.

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