Einschränkungen in der Software
In allen allgemeinen FEM-Bemessungsprogrammen einschließlich RFEM wird jeder Stab durch ein einzelnes Linienelement dargestellt, das im Schwerpunkt des Querschnitts liegt. Dies wird als Drahtmodell-Rendering-Ansicht bezeichnet. Der Stab enthält interne Informationen wie die Materialeigenschaften sowie die geometrischen Eigenschaften einschließlich Breite und Höhe, die sowohl in der Analyse als auch in den Bemessungsberechnungen verwendet werden sollen. Bei der Modellierung von sich kreuzenden Stäben liegt jedoch keine unmittelbare Information vor, wie z. B. die Orientierung der sich schneidenden Stäbe zueinander bzw. bei aufeinanderliegenden Stäben ist die Tragfläche unbekannt. Das Programm kennt nur diese Linienelemente, die an einem einzigen Knotenpunkt verbunden sind.
Wenn kleine Stäbe mit größeren Trägerstäben durch ein oberseitiges Auflager verbunden sind oder wenn die Stäbe an beiden Enden oder in Längsrichtung durch einen Lagertyp gelagert sind, sollte die Stabspannung senkrecht zur Faserrichtung in die Nachweise einbezogen werden. The NDS Sec. 3.10.2 [1] and CSA O86 Clauses 6.5.7 and 7.5.9 [2] design checks for bearing perpendicular to the grain both require the net bearing area to be known. Because of this requirement, design software may forgo important factors such as the bearing area factor, Cb, [1] or the length-of-bearing factor, KB, [2], or the design check is ignored altogether.
With the new RFEM 6 feature "design supports", it is now possible to define such information and carry out the full design checks for compression stress perpendicular to the grain.
Ablauf für NDS 2018
When creating a new design support definition, the Type should be set to "timber". Dadurch werden die relevanten Eingabedaten nach NDS-Standard aktiviert. Das Kontrollfeld Direktes Auflager gibt an, dass dieser Definitionstyp für den Drucknachweis senkrecht zur Faserrichtung verwendet wird. Die Auflagerlänge ist benutzerdefiniert und sollte die Gesamtlänge der Auflagerfläche angeben. The Support Width is automatically set as the width of the relevant member, but can be overwritten. Support from Edge indicates whether the bearing support is located at the upper +z axis of the member, the lower -z axis, or both. The Inner Support checkbox indicates whether the Cb factor should be applied to the member’s compression design value perpendicular to the grain, Fc⟂, based on Sec. 3.10.4 [1]. Ist diese Option angehakt, wird ein Endlager Cb nicht berücksichtigen. Der im NDS festgelegte Druckbemessungswert des Stabes variiert in Abhängigkeit von der gewählten Verformungsgrenze.
Nachdem die Eingaben für die Bemessungsauflager abgeschlossen sind, können die Bemessungsauflager auf die relevanten Knoten und Stäbe des Tragwerks angewendet werden. Multiple design supports may be needed, as different bearing scenarios may occur at different locations. Für eine schnellere und komfortablere Anwendung bietet RFEM die Möglichkeit, am oberen Rand des Dialogs einen benutzerdefinierten Namen für mehrere Bemessungsauflagerdefinitionen zu vergeben.
The section proof will be carried out in the Timber Design add-on considering Sec. 3.10.2 [1]. With a glued-laminated member, for example, the adjusted compression design value perpendicular to the grain, Fc⟂’, is defined in Table 5.3.1 [1] with the following equation.
| Fc⟂ | Bezugsbemessungswert des Drucks senkrecht zur Faser |
| CM | Feuchtigkeitsfaktor |
| Ct | Temperaturfaktor |
| Cb | Auflagerflächenfaktor |
| KF | Formatkonvertierungsfaktor (nur LRFD) |
| φ | Widerstandsbeiwert (nur LRFD) |
The Cb factor is further defined in Sec. 3.10.4 [1]. However, Cb is only applicable if the Support Length defined under the Design Support definition is less than 6 inches and farther than 3 inches to the end of a member. Additionally, Cb is only applicable for inner supports, which also must be indicated under the definition type as indicated above. Wenn diese Kriterien erfüllt sind, berechnet das Add-On Holzbemessung automatisch Cb und wendet es basierend auf der folgenden Gleichung an.
Das Nachweisverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis der geforderten Druckkraft senkrecht zur Faserrichtung zum angepassten Druckbemessungswert senkrecht zur Faserrichtung. Alle Variablen, Formeln und Normenverweise aus dem NDS werden direkt in den Nachweisdetails des Add-Ons Holzbemessung angezeigt und liefern klare und nachvollziehbare Ergebnisse.
Ablauf für CSA O86:19
When designing according to CSA O86:19, the same workflow above for the NDS can be followed for the design support definition type. There are a few key differences with the CSA standard, however. A new option, Check Critical Bearing, will determine if the compression load is applied within a distance from the center of the support equal to the depth, d, of the member indicated in Fig. 6.2 [2]. If so, the factored compressive resistance perpendicular to the grain is reduced by a factor of 2/3 as shown in Clause 6.5.6.3.1 [2] for sawn lumber and Clause 7.5.9.3.1 [2] for glued-laminated timber. Es sollte auch die mittlere Auflagerfläche verwendet werden.
Der Grenzwert hoher Biegespannungen für Faktor Kb wird ebenfalls im Definitionstyp des Bemessungsauflagers festgelegt. The length of the bearing factor, Kb, can be applied to the compressive resistance if the bearing area does not occur in positions of high bending stresses indicated in Clause 6.5.6.5(b) [2]. Der Benutzer kann das Verhältnis von Anforderungsmoment zu Momententragfähigkeit so einstellen, dass eine große Biegefläche berücksichtigt wird.
With a glued-laminated member, for example, the factored compressive resistance perpendicular to the grain, Qr, is defined in Clause 7.5.9.2 [2] with the following equation.
| Φ | = 0,8 |
| Fcp | = fcp (KD KScp KT ), wobei fcp der spezifizierte Druckwiderstand senkrecht zur Faserrichtung ist, |
| Ab | Auflagerfläche |
| KB | Auflagerlängenbeiwert |
| KZcp | Größenfaktor für Auflager |
Das Nachweiskriterium für für den Querschnittsnachweis ergibt sich aus dem Verhältnis der bei Bedarf berücksichtigten Lagerkraft zur bewerteten Drucktragfähigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung. Alle Variablen, Formeln und Normenverweise aus CSA O86 werden direkt in den Nachweisdetails des Add-Ons Holzbemessung angezeigt.
Zusammenfassung
Bearing stresses perpendicular to the grain are an integral part of member design according to both NDS 2018 and CSA O86:19. The bearing area is typically an unknown variable for this design check when using general analysis and design software, as all members are represented by an internal line element connected at nodal points only. However, the new "design support" feature in RFEM 6 now allows users to specify the length and width of the bearing area, paving the way for compression design checks perpendicular to the grain that previously were not possible.
