SOFiSTiK Finite Elemente Broschüre - SOFiSTiK AG

Hochbau
Brückenbau
Tunnelbau
Leichte Tragwerke
Spannbeton
Geotechnik
Stahlbau
Dynamik
Strömungsmechanik (CFD)
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Hochbau / Stahlbau
Allgemeines / Systemeingabe:
• 3D Finite Element Modelle
• Stab-, Schalen-, Volumen-, Seil-, Pfahlelemente
• Grafische Systemeingabe mit SOFiPLUS (AutoCAD ® ) oder
Autodesk ® Revit ® Structure
• Rhinoceros Interface: FE Netze für Freiformflächen (NURBS)
• IFC 2x3 structural Schnittstelle
• Querschnittseingabe mit SOFiPLUS (AutoCAD)
• Dialogbox-basierte Benutzerführung über den
SOFiSTiK Structural Desktop
• Dick-, dünnwandige und FE-Querschnitte
• Grafische Eingabe von Plattenvorspannung mit freier und beliebiger
Spanngliedlage
• Interaktive grafische Plot-Erstellung
• Listenausgabe
• .pdf-Export
• Excel-Schnittstelle
Berechnung
• Theorie I. / II. / III. Ordnung
• Parallel Sparse Solver (32- und 64-Bit)
• Nichtlineare Bettung („abhebende Ecken“)
• Zustand II für Schalen- und Stabelemente
• Nichtlineares Materialverhalten von Stahl (Fließzonen)
• Bauwerk-Boden-Wechselwirkung über geschichteten Halbraum
• FE-Stabelemente als Halbraumpfähle
• Globale Imperfektionen u.a. über skalierte Eigenformen
• Beuleigenwerte
• Biegedrillknicken (physikalisches Verfahren)
• Traglastberechnung
• Nichtlineare Stabgelenke (Fließen, Reißen, Schlupf, nur Zug,
nur Druck, beliebige Arbeitslinien)
• Nichtlineare Dynamik (Zeitschrittverfahren)
• Antwortspektren und künstliche Erdbeben
• Bauabschnitte
• Pfahlgründung
• Brandberechnung an freien Querschnitten und Schalen elementen
• Übergabe von FE-Bewehrungsergebnissen an SOFiCAD
Belastung / Bemessung
• Freie, vom FE-Netz unabhängige Lasten
• Hydrostatische Lasten, Schüttgutlasten
• Windlasten nach Eurocode 1, DIN 1055-4 (2006) und 1056,
DIN 4131 u. 4133, VGB-BTR, SNIP und allg. Windprofile
• Erdbeben u.a. nach EC8, DIN 4149 (alt / neu), SIA 260, ÖNorm
B 4015, NTC nach DM-2008
• Bemessung in Grenzzuständen der Tragfähigkeit (GZT: Bruch,
Außergewöhlich, Ermüdung) und Gebrauchstauglichkeit (GZG:
Rissbreiten, Stahlspannungen, Betonspannungen) für Stab-
und Schalenelemente
• U.a. DIN 1045-1:2008, DIN EN 1992-1-1/NA:2011, DIN 18800,
EN 1993-2005, OEN B 1992-1-1:2011, SIA 262 u. 263,
I DM 2008, BS EN 1992, NF EN 1992
• Klasse 4 Querschnitte mit automatischer Ermittlung der effektiven
Breiten n. EN 1993-1-5
• Nichtlineare Bemessung und heiße Bemessung nach EN von
Stahlbetonstützen n. DIN 1045-1:2008, OEN EN 1992, I DM
2008. Validiert nach DIN EN 1991-1-2 Anhang CC (COLUMN)
• Integrierte Bemessung von Unterzügen
• Durchstanznachweise an Stützen, Wandenden und einspringenden
Ecken
• Nachweis von Stahlbauverbindungen nach EC3, DIN 18800
(FIDES-SteelCON)

Brückenbau
Allgemeines
• 3D Finite Element Modelle
• Stab-, Schalen-, Volumen-, Seil-, Pfahlelemente
• Theorie I. / II. / III. Ordnung
• Einflusslinienauswertung für Verkehrslasten mit automatischer
Überlagerung (ELLA)
• Einfache Anpassung aller Eigenschaften und Kennwerte für
Nachrechnungen und Parameterstudien
• Automatische Ermittlung zeitabhängiger Effekte aus Kriechen,
Schwinden und Relaxation
• Kontaktelemente (Taktschieben)
• Nichtlineare Bettung und Federn
• Beulen und Knicken
• Integralbrücken, Verbundbrücken (z. B. VFT)
• Hänge-, Schrägseilbrücken
• Taktschieben, (abgespannter) Freivorbau
• Feldweise Herstellung auf Lehrgerüst
• Rückbausimulation, Simulation des Ausfalls von Tragelementen
• Zug-Brücke-Interaktion (Rolling Stock)
• Dynamische Belastung auf Lärmschutzwände
System und Querschnitte
• Achsenbasierte Eingabe von System und Querschnitten (CABD)
• Parametrische und CAD-basierte Systemmodellierung
• Parametrische Regelquerschnitte mit automatischer
Interpolation
• Offene und geschlossene Querschnitte
• Nichtmitwirkende Querschnittsbereiche
• Klasse 4 Querschnitte
• Bauabschnitte in System und Querschnitt
• Verbundquerschnitte
Vorspannung
• Stab- und Schalenvorspannung
• Kubische 3D-Splinegeometrie
• Beliebige Spannverfahren und -abläufe
• Sofortiger Verbund
• Verbundlose Vorspannung
• Externe Spanngliedführung
• Spannbettverfahren
• Spannkraftdiagramm
Belastung
• Lastmodelle nach DIN-FB 101, EN 1991-2, BS 5400,
AASHTO, UIC
• Normgerechte Lastfallkombinationen und Überlagerung
• Automatische Spuraufteilung relativ zur Achse
• Normgerechte Auswertung nach Lastgruppen
• Temperatur, Stützensenkung, Lagerwechsel, Wind, Anprall
Bemessung
• Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS)
• Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS)
• Ermüdungsnachweise für Bewehrungsstahl
• DIN Fachbericht 101, 102, 103, 104
• Eurocodes EN 1992, 1993 und 1994 mit nationalen Anhängen
(z. B. BS, NF, I-DM, FIN, S, DS)
• OEN EN 1992-2
• ÖNorm B 4750
• SIA 262, 263
• AASHTO 2010 (LRFD)

Geotechnik / Tunnelbau
Allgemeines
• Nichtlineare Stab-, Scheiben- oder Volumenberechnungen
inkl. Bemessung
• Interface und Kontaktelemente
• Automatische Phi-c Reduktion
• Bau- bzw. Aushubphasen
• Lastgeschichte
• Sickerwasser-, Grundwasserströmung
• Analytischer Halbraum (HASE)
- Halbraumsteifigkeit nach dem Steifezifferverfahren für
3D-Gründungssimulation (Boden-Bauwerk-Interaktion)
- Vorgabe der Bodenparameter über Bohrprofile
- Schichtinterpolation der Bodenkennwerte
- FE Stäbe im Halbraum als extended Piles mit optionaler
Begrenzung von Mantelreibung und Fußkraft
- Begrenzung der Bettungsspannungen
• Tunnelbau
- Offene Bauweise (cut and cover)
- Spritzbetonbauweise (NATM)
- TBM-Vortrieb
- Tübbingauskleidungen, -fugen
- Dynamische Berechnungen (z. B. Steinschlag)
• Geotechnik
- Winkelstützmauer (FIDES)
- Dammberechnungen
- Böschungsbruch
- Hydraulischer Grundbruch
- Pfahlgründungen
- Geschichteter Halbraum
- Dynamische Bauwerks-Boden-Interaktion
- Eigenspannung aus Hydratationswärme
Systemeingabe
• SOFiPLUS (AutoCAD) / SOFiSTiK Structural Desktop
• Parametrische Texteingabe
• WinTUBE, WallsFEM (FIDES)
Materialmodelle
• Von Mises (optional viskoplastisch)
• Drucker-Prager (optional viskoplastisch)
• Mohr-Coulomb
• Lade
• Elastoplastisch mit optimierter Verfestigungsformulierung
(Hardening Plasticity Soil)
• Quellen
• Fels (Rock)
• Orientierte Scherflächen (Klüfte)
• Nichtlineares Betonverhalten
• Benutzerdefinierte Materialmodelle
Bemessung
• Integrierte Bemessung für Stäbe und Schalen
• Stahlbeton und Stahlbau Nachweise
• Nichtlineare Stab- und Schalenelemente für realistische
Steifigkeitssimulation in Bauphasen
• Nichtlineare Bemessung nach DIN 1045-1:2008 und
DIN EN 1992-1-1/NA:2011
• Heiße Bemessung für Stäbe und Schalen n. EN 1992-1-2

Dynamik
• Parallele Beul- und Eigenwertsolver (32 und 64-Bit)
• Verfahren: Simultane Vektoriteration und Lanczos
• Optionale Filterung für positive Beuleigenwerte
• Direkte Integration der Bewegungsgleichungen nach der
Zeitschrittmethode mit beliebiger Dämpfung
• Integration der Bewegungsgleichungen durch Überlagerung
der Eigenformen auch für 3D-Kontinua
• Stationäre Schwingungen und Erregung über Spektren
• Konsistente / diagonalisierte Massen und Dämpfungs matrizen
• Konsistente Berücksichtigung von Exzentrizitäten auch für
Massenmatrix
• Einzelmassen (mit Nebendiagonaleinträgen)
• Federelemente, Rand- und FLEX-Elemente
• Dämpferelemente (Rayleigh)
• Bibliothek von Antwortspektren (DIN 4149, EN 1998, I-DM,
SIA, SNIP, IBC etc.)
• Künstliche Erdbeben aus Energie-, Geschwindigkeits- und
Beschleunigungsspektren
• Vorzeichengerechte Überlagerung der zugehörigen Schnittgrößen
bei Spektren
• CQC- und SRSS-Überlagerung sowie absolute Additionen
• Harmonisierte CQC und SRS Überlagerung für Vorzeicheninformation
• Stationärer Response mit Frequenzgängen (dynamische
Steifigkeiten)
• Dämpfungseigenschaften unterschiedlich für einzelne Gruppen
• Time-History mit modaler Rechnung und direkter Integration
• Auswertung maximaler Werte und zeitlicher Verläufe
• Zug-Brücke-Interaktion
• Rolling Stock
• Dynamische Kontaktprobleme
• Bauwerk-Boden-Interaktion in der Dynamik mit Halbraum
(SBFEM)
• Lastfunktionen für Fussgängerlasten
• Ermittlung nichtlinearer Kapazitätsspektren (Push-Over)
• Dynamische Windeigenschaften für Querschnitte
(inkl. Scanlan-Derivativa)
• Erzeugung künstlicher Windverläufe für dynamische
Zeitschrittberechnung im Brückenbau

1
4
7
Leichte Tragwerke
Yas Hotel, Abu Dhabi.
Architekt: Asymptote Architecture, New York.
Statik Netzschale: schlaich bergermann und partner
Arena Danzig. Architekt: Rhode Kellermann Wawrowsky
Statik Dachstruktur und Membran: KBP Zoltowski
Referenzen
Abbildungen Titel
2
5
8
SOFiSTiK AG
Bruckmannring 38
85764 Oberschleißheim
T +49 (0)89 315878-0
F +49 (0)89 315878-23
3
6
9
• Berechnung am Komplettsystem mit Kombination verschiedener
Elementtypen wie Stäbe, Platten, Scheiben und Schalen unter
Verwendung unterschiedlicher Materialien wie Stahl, Glas,
Beton und Membrane
• Benutzerdefinierte Arbeitslinien für Material und Federelemente
• Brandlastfalluntersuchungen
• Bauphasen mit Primärlastfällen
• Theorie III. Ordnung
• Traglastverfahren
• Lokale und globale Stabilitätsuntersuchungen (Beulen, Kippen,
Knicken)
• Eigenwerte und Eigenformen
• Globale Imperfektionen basierend auf Eigenformen
• Beuleigenwerte für alle Elemente mit optionaler Filterung von
Seileigenformen
• Wölbkrafttorsion
• Seile mit innerem Seildurchhang
• Vorspannung von beliebigen Freiformschalen
1: Hospes Huerto del Emir Hotel, Murcia · Bauherr: F.C.C. · Statik: Calter Ingeniería, Madrid
2: BC Place Stadium, Vancouver · Architekt: Stantec, Vancouver
Entwurf, Ausführungsplanung, Bauüberwachung: schlaich bergermann und partner
3: Reichstagskuppel, Berlin · Architekt: Lord Norman Foster and Partners
Statik: Leonhardt. Andrä und Partner
4: Massetalbrücke · Bauherr: DB Netz AG · Statik: Obermeyer, SSF Ingenieure AG,
Büchting+Streit AG
5: SOFiSTiK System mit freier Spanngliedlage (DBV Beispiel 17)
6: Erdbeben Simulation Taiwan Highspeed Railway, Hochtief AG
7: Interaktion Neubau Medienbrücke, München mit bestehenden U-Bahn Tunnelröhren;
bwp Burggraf + Reiminger GmbH
8: FE-Erddruckermittlung und Umströmungssimulation Weserschleuse, Minden;
Ingenieurbüro Dr. Kupfer
9: CFD Winddruckberechnung für Brückenquerschnitt; Prof. Dr.-Ing. Katz, SOFiSTiK AG
Burgschmietstraße 40
90419 Nürnberg
T +49 (0)911 39901-0
F +49 (0)911 397904
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© SOFiSTiK AG 2012