Andreas Wölfers Blog

Baustatik und FEM

Auflagerkräfte beim Durchlaufträger

Die Auflagersteifigkeiten, speziell die Drehfedersteifigkeit, kann auf verschiedene Arten definiert werden:

  • Angabe einer Steifigkeit in [kNm/rad]
  • Angabe einer prozentualen Eingabe
  • Angabe von Stützenabmessungen

Bei der Definition über die Angabe von Stützenabmessungen wird intern ein statisches System berechnet, welches diese Stützen enthält. Bei diesem System fallen als Ergebnisse sehr viele Schnittgrößen und Auflagerkräfte an.

Bei einem System mit Stütze oben und unten sind dies:

  • Auflagerkräfte oben am Kopf der oberen Stütze
  • Schnittgrößen der oberen Stütze auf Höhe des Trägers
  • Schnittgrößen der unteren Stütze auf Höhe des Trägers
  • Auflagerkräfte unten am Fuß unteren Stütze

Alle diese Werte wurden bisher in der Grafik und im textuellen Ausdruck angegeben. Diese Ausgabe habe ich vor einiger Zeit schon mal verbessert. Doch so richtig gut war das danach auch nicht. Es fehlten nämlich die Anschlussschnittgrößen am Träger. Diese musste man sich erst manuell ermitteln.

Ab der nächsten Version werden nur noch diese Anschlussschnittgrößen angegeben.

Somit unterscheidet sich die Tabelle nicht mehr von der Tabelle der "normalen" Auflagergrößen.

 

 

 

Dachdatei als Faltwerk exportieren

Mit dem Dachmodul lassen sich zahlreiche Dachformen berechnen. Das Programm erzeugt dabei intern eine Faltwerksdatei mit allen erforderlichen Abmessungen, Belastungen und Überlagerungsregeln.

Leider kommen in der Praxis schon mal Spezialfälle vor, die mit dem Dach nicht berechnet werden können. In solchen Fällen müsste man zur Berechnung das komplette System im Faltwerk definieren. Gerade in Bezug auf die Belastung ist dies recht aufwändig.

Um diese Arbeit zu erleichtern, kann die Dachdatei einfach als Faltwerk abgespeichert werden.

An dieser Datei lassen sich dann recht einfach die Änderungen durchführen.

Momentan wird bei Dächern, bei denen ein Lagereinschnitt definiert wurde, eine Faltwerksdatei erzeugt, die nicht sofort berechnet werden kann. Dies liegt an den kleinen Stäben, die in den Bereichen des Lagereinschnittes in das System eingefügt werden. In der Meldungsansicht erscheint dann folgende Fehlermeldung:

In der aktuellen Version muss nun ein Parameter in den Dokumenteneigenschaften der Faltwerksdatei geändert werden.

Dieses Problem habe ich in der kommenden Version behoben.

Ein weiteres aktuelles Problem sind die nichtlinearen Lastfallgruppen. Bei diesen ist Th.1 anstatt Th.2 aktiviert. Auch dies ist in der nächsten Version korrigiert.

 

 

 

 

 

 

 

 

Neuer Dokumenttyp „Stahlnachweise“ in der Baustatik

Im Laufe der nächsten Zeit werden wir alle "alten" Programme in die Baustatik Oberfläche integrieren. Den Anfang macht hier das alte Programm "Stahlnachweise".

Es kann einfach als neuer Dokumenttyp erzeugt werden.

 

 

Das Modul führt die Spannungsnachweise für beliebige selbstdefinierte Stahlprofile. Es ist somit eine Erweiterung des Moduls "Stahlprofil". Neben den Spannungen werden verschiedene Querschnittswerte berechnet und auf Wunsch ausgedruckt.

 

 

 

Vorspannung bei Zugstäben

Im Faltwerk und Rahmen ist es möglich, Zugstäbe zu definieren. Diese fallen bei einer "nicht linearen" Berechnung aus, sobald sie Druck erhalten.

Die Berechnung wird getrennt für jede einzelne "nichtlineare Lastfallgruppe" durchgeführt.
Die Berechnung erfolgt dabei iterativ. Pro Iterationsschritt wird dabei ein einzelner Stab entfernt, falls er Druck erhält. Die Berechnung ist abgeschlossen, sobald keine Zugstäbe im System Druck erhalten. Ist ein Stab einmal ausgeschlossen worden, so wird er zu keinem späteren Zeitpunkt mehr berücksichtigt (in der jeweiligen "Nichtlinearen Lastfallgruppe")

Es gibt nun Systeme, bei denen folgendes Problem auftritt:

Ein Zugstab fällt in einer Iteration aufgrund einer geringen Druckkraft aus und wird anschließend nicht mehr berücksichtigt. Dadurch entsteht unter Umständen ein System, dass instabil wird, weil dieser Stab in der letzen Iteration Zug aufnehmen müsste. Das kann er aber dann nicht mehr (da er ausgeschlossen wurde) und dadurch wird das System instabil (also nicht berechenbar).

Um dieses Problem zu umgehen, ist es ab dieser Version möglich, Zugstäbe mit einer Vorspannung zu belasten. Dazu kann eine Einwirkung vom Typ "Temperaturbelastung/Längenänderung" verwendet werden.

Die Größe der Einzugebenden Längenänderung berechnet sich zu Delta,T = gewünschte Vorspannkraft / (Alpha,T * E * Ax):

Die Vorspannung führt zu einer Verkürzung des Stabes. Deshalb ist die Temperaturlängenänderung negativ einzugeben.

 

 

 

 

 

 

Überlagerungsregeln im Dach

In der kommenden Version habe ich die Windlastüberlagerung überbearbeitet. Dies führt dazu, dass intern erheblich mehr Überlagerungen berechnet werden müssen als bisher.

Insgesamt sind es nun bei einem Dach 61 Stück.

Diese einzeln aufzuführen würde hier ein wenig zu weit führen. Dabei habe ich allerdings auch die Bezeichnungen geändert. Diese sind nun, speziell was den Schnee angeht, verständlicher geworden.

 

Einzellastfälle im Dach

Ich habe in den letzten Tagen das Dach hinsichtlich der Wind und Schneebelastung überarbeitet. An der Eingabe hat sich nicht viel getan, doch ein wenig an den Zwischenergebnissen im Ausdruck.

Wind

Es werden nun, getrennt für Wind von links und rechts, jeweils 4 Einzellastfälle separat berechnet: Dies sind im Einzelnen:

Wind links

  • Wind links,1 = Sog auf der Luv Seite (links)
  • Wind links,2 = Druck auf der Luv Seite (links)
  • Wind links,3 = Sog auf der Lee Seite (rechts)
  • Wind links,4 = Druck auf der Lee Seite (rechts)

Wind rechts

  • Wind rechts,1 = Sog auf der Luv Seite (rechts)
  • Wind rechts,2 = Druck auf der Luv Seite (rechts)
  • Wind rechts,3 = Sog auf der Lee Seite (links)
  • Wind rechts,4 = Druck auf der Lee Seite (links)

 

Schnee

Neben den beiden Einzellastfälle "Schnee links" und "Schnee rechts" werden nun auch die Ergebnisse für "Schnee auf beiden Seiten" angegeben.

 

 

 

Windbelastung im Dach

In Abhängigkeit von der Dachneigung legt EN 1991-1-4 (z.B. für Satteldächer nach Tabelle 7.4a) die berücksichtigenden cpe-Werte fest.

Dabei sind sowohl auf der Luv als auch auf der Lee Seite unter Umständen positive (Druck) und negative (sog) Werte zu berücksichtigen.

Die Norm schreibt vor, dass (pro Anströmrichtung) insgesamt 4 Lastkombinationen untersucht werden müssen:

 

  • Luv Druck + Lee Druck
  • Luv Druck + Lee Sog
  • Luv Sog + Lee Druck
  • Luv Sog + Lee Sog

 

In den bisherigen Versionen wurden nur 2 dieser 4 möglichen Kombinationen berücksichtigt.

 

Zur Unterscheidung der einzelnen Lastfälle haben wir folgende Bezeichnung gewählt:

  • Luv Druck (Wind1), bzw FGH1
  • Luv Sog (Wind2), bzw FGH2
  • Lee Druck (Wind3), bzw IJ3
  • Lee Sog (Wind4), bzw IJ4

 

Somit werden folgende Kombinationen untersucht:

 

Für Wind von links:

  • FGH1 + IJ3
  • FGH1 + IJ4
  • FGH2 + IJ3
  • FGH2 + IJ4

     

Und genauso für Wind von rechts:

  • FGH1 + IJ3
  • FGH1 + IJ4
  • FGH2 + IJ3
  • FGH2 + IJ4

     

     

     

     

Bei den Ergebnissen der Einzellastfälle lassen sich diese Ergebnisse auch anzeigen.

 

Schraubenfestigkeit beim Stahlanschluss

Im Rahmenprogramm können für Stäbe die Anschlüsse als biegesteife Anschlüsse oder Querkraftanschlüsse nachgewiesen werden.

Dazu wird der Anschluss einfach auf dem Dialog des Stabes definiert.

Ab der kommenden Version kann bei einem Anschluss die Festigkeit der Schrauben beeinflusst werden.

 

 

Erweiterung des Rissnachweises nach EN 1992, Teil2

Die Ausgabe des Rissnachweises wurde überarbeitet.

  • Die Ergebnisse werden für alle gewählten Durchmesser ausgegeben.
  • Zusätzlich zu der erforderlichen Mindestbewehrung wird die erforderliche Anzahl an Stäben berechnet.

  • Die Bewehrung im Querschnitt wird nur noch von der Lage her dargestellt. (Nicht mehr zwei Eisen pro Ecke).