Plastische Gelenke in RFEM 6

Definieren plastischer Gelenke in RFEM 6

Plastische Gelenke sind für die Pushover-Analyse (POA) als nichtlineare statische Methode zur Erdbebenanalyse von Strukturen unerlässlich. Bei dieser Analyse wird ein vordefiniertes horizontales Lastmuster auf die Struktur aufgebracht und schrittweise gesteigert, um das Fließen und die Bildung plastischer Gelenke sowie die Last zu ermitteln, bei der das Versagen der verschiedenen Bauteile eintritt.

Das nichtlineare Verhalten der Struktur wird durch die Kapazitätskurve oder Pushover-Kurve als Last-Verformungskurve der Grundquerkraft über der horizontalen Verschiebung des Gebäudejets dargestellt.

Pushover-Kurven können mithilfe plastischer Gelenke erstellt werden. In RFEM 6 können plastische Gelenke als Stabendgelenke definiert werden, die als „Typen für Stäbe" in den Navigator-Daten verfügbar sind (Bild 1).

1 Stabendgelenke in RFEM 6

Für die Option „Plastisch" einer nichtlinear wirkenden Gelenkkomponente stehen vier Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung (Bild 2):

• Bilinear
• Diagramm
• FEMA 356 | Starr
• FEMA 356 | Elastisch

Gelenke nach EN 1998-3 befinden sich in der Entwicklungsphase und werden bald verfügbar sein.

2 Nichtlinearität des Gelenkes auswählen

In diesem Artikel wird als Beispiel ein plastisches Gelenk mit der Option „Plastisch | Bilinear" erstellt. Durch die Auswahl dieser Option steht ein neuer Tab zur Verfügung, in dem Sie die Eigenschaften der plastischen Bereiche definieren können (Bild 3). Die Eigenschaften im negativen und positiven Bereich sind identisch, weshalb das Kontrollkästchen „Antimetrisch" aktiviert ist. Es ist jedoch auch möglich, verschiedene Eigenschaften im negativen und positiven Bereich zuzuweisen, indem Sie dieses Kontrollkästchen deaktivieren.

3 Plastisches Gelenk mit bilinearen Eigenschaften definieren

Die Eigenschaften der plastischen Bereiche sind mit den Werten der folgenden Verhältnisse verknüpft: „M_y/M_y,yield" und „φ_y/φ_y,yield" (Bild 3). Bei einem Wert von 1 für M_y/M_y,yield beginnt der Querschnitt beispielsweise beim Erreichen des plastischen Moments zu fließen.

An dieser Stelle ist zu beachten, dass auch die angemessene Definition der Stablänge wichtig ist, da sie die Berechnung der Steifigkeit des plastischen Gelenks beeinflusst. Zwar wird die Stablänge automatisch aus den Längen der Stäbe erkannt, denen das Gelenk zugewiesen ist, Sie haben jedoch die Möglichkeit, eine benutzerdefinierte Stablänge für das Gelenk anzugeben, indem Sie das zugehörige Kontrollkästchen aktivieren.

Anschließend können Sie im Abschnitt „Akzeptanzkriterien" dieses Dialogfelds die Grenzwerte der Fließkriterien definieren, die für die Sicherheit des Gebäudes angewendet werden sollen (Bild 3). Die Beschreibung der Akzeptanzkriterien finden Sie in den Normen.

Beispielsweise bedeutet der Wert 6,000 für φ/φ_yield, dass der kritische Wert für „Life Safety" erreicht ist, sobald die plastischen Verformungen sechsmal größer sind als die beim Erreichen der Streckgrenze auftretenden Verformungen.

Schließlich werden die zugewiesenen Eigenschaften des plastischen Gelenks sowie die Bereiche der Akzeptanzkriterien im Abschnitt „Plastisches Diagramm" in der oberen rechten Ecke des Dialogfelds angezeigt (Bild 3).