Scherengelenke

Jeder Stab besitzt am Anfang und am Ende eine Gelenkdefinition.

Eine Gelenkdefinition legt für die drei Verschiebungsfreiheitsgrade und die drei Verdrehungsfreiheitsgrade die Beweglichkeit des Stabes an dieser Stelle in den lokalen Achsen des Stabes fest. Der Stab selber ist an diesem Knoten über das Gelenk mit dem Restsystem verbunden.

So kann eingestellt werden, welche Kräfte und Momente an diesem Knoten in das Restsystem vom Stab übertragen werden.

Dies ist im Normalfall ausreichend. Bei einem Scherengelenk jedoch nicht mehr

Bei einem Scherengelenk kreuzen sich zwei biegesteife Stabstränge. Diese sind untereinander gelenkig verbunden. Der Stabstrang selber soll Biegemomente übertragen können, nicht jedoch in den jeweils anderen Strang.

Diese Art der Definition ist mit den vorhandenen Gelenken alleine nicht zu realisieren.

Sieht man sich eine reale Schere genauer an, so erkennt man, dass diese an der Kontaktstelle zwei Knoten besitzt. Diese beiden Knoten sind über eine kleine Schraube miteinander verbunden.

Und genauso müsste man in der Baustatik diese Stelle nachmodellieren:

Zunächst sind die beiden Stabstränge einzugeben. Der Knoten, an dem später die Schraube angeordnet wird, ist zweimal einzugeben. Da man nicht zwei Knoten mit denselben Koordinaten definieren kann, müssen die beiden Stabstränge ein wenig (ca. 1 mm) voneinander abgerückt werden.

Die beiden Stabstränge haben jeweils einen biegesteife Anschluss.

Damit ist zunächst einmal gewährleistet, dass die Biegemomente durch die Stabstränge laufen können.

Zwischen den beiden Knoten wird nun ein sehr kleines weiteres Stabelement eingefügt. Dieses ist an der einen Seite biegesteif. An der anderen Seite wird die Verdrehung um die lokale X-Achse des Gelenkes (Torsion) auf 0.0 gesetzt.

Auf diese Weise kann kein Biegemoment durch den Stab übertragen werden.

Fazit:

Mit dem oben gesagten kann man sich behelfen, wenn man Scherengelenke benötigt.

Da wir uns bewusst sind, dass dies ein ziemlicher Eingabeaufwand ist, sind wir dabei, Scherengelenke direkt in die Baustatik zu integrieren. Dies wird noch ein wenig dauern.

Ich werde hier wieder etwas dazu schreiben, sobald das Modul eingebaut ist.