Christine Mittmanns Baustatik Blog

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Einzellager – Ausfall


Die definierten Federsteifigkeiten gelten zunächst einmal für beide Richtungen.

Dies bedeutet: Es spielt keine Rolle, ob die Feder in der jeweiligen Richtung gezogen oder gedrückt wird. (Die Federsteifigkeit ist unabhängig von der Bewegungsrichtung der Feder).


Beispiel:

Generell kann die Gründung eines Bauwerkes in der Z-Richtung nur Druck aufnehmen. Bei Zug hingegen existiert keine Feder.

In diesem Fall sind die Federsteifigkeiten für Zug und Druck unterschiedlich.

Diese unterschiedliche Behandlung der beiden Richtungen kann auf dem Reiter Ausfall definiert werden.

Ein Ausfall kann für alle 6 Richtungen getrennt voneinander definiert werden.

Der Ausfall wird definiert über die Bewegung des Lagers in die jeweilige Richtung des lokalen Koordinatensystems des Lagers.

Am Beispiel der Z-Richtung eines Bodenlagers ist hier die Bewegung in negativer Richtung (nach oben) auszuschließen.


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Vor der Berechnung ist nicht bekannt, in welche Richtungen sich die Lager bewegen werden. Dies muss zunächst ermittelt werden. Erst dann können die entsprechenden Lager ausgeschlossen werden.

Da dieser Vorgang lastabhängig ist, handelt es sich um eine nichtlineare Berechnung.

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Wird der Haken für den kompletten Ausfall gesetzt, reicht der Ausfall einer einzigen Richtung und das Lager fällt komplett aus.


Einzellager Verdrehung- 3 Vektoren



Die letzte Möglichkeit der Verdrehung besteht in der Eingabe der drei Richtungsvektoren des Lagers.

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Bei einem unverdrehten Lager zeigen die drei Richtungsvektoren in Richtung der globalen Achsen.

Die Bezeichnung z.B. Vektor X, gibt den Richtungsvektor der X-Achse an.


Der Ursprung der Vektoren ist der Punkt, an dem sich die 3 Richtungen kreuzen.

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Die Standardangaben sehen Sie in der oberen Graphik.


Um das Lager zu verdrehen, kann der Richtungsvektor jeder einzelnen Achse separat geändert werden.

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Dabei müssen die drei Richtungsvektoren orthogonal zu einander gerichtet sein. Ist dies nicht der Fall, bekommen Sie sofort einen Hinweis, dass hier etwas nicht stimmt.

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Diese Meldung erscheint, wenn Sie den Mauszeiger auf den roten Punkt legen.


Der Button “Auswählen“ hilft Ihnen, wenn Sie in Ihrem System mit Hilfe von vorhandenen Knoten die Lage ändern wollen. Sie klicken den Ursprung und wählen für die gewünschte Richtung einen 2.Knoten an.


Einzellager Verdrehung – Winkel


Eine weitere Möglichkeit der Verdrehung besteht in der Eingabe von drei Winkeln um die drei globalen Achsen.


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Eine Gradzahl gibt an, um welchen Winkel sich die Achse um das globale Koordinatensystem verdrehen soll.

Dabei ist die Reihenfolge der Achsen, um die gedreht wird, von Bedeutung.

Die Standardreihenfolge ist X, Y, Z. Das heißt, zuerst wird um global X gedreht. Daraus ergibt sich ein neues lokales Koordinatensystem.

Dieses wird dann um global Y gedreht. Wieder entsteht ein neues lokales Koordinatensystem.

Dieses wird zum Schluss um global Z gedreht.

Diese Rotationsreihenfolge kann verändert werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass diese Änderung eine Auswirkung auf die Lage des Lagers im Raum hat.


Beispiel 1: X, Y, Z

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Beispiel 2: Z, Y, X

Bei unveränderter Angabe der Winkel hat eine Änderung der Rotationsreihenfolge eine andere Lage im Raum zur Folge.

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Bitte achten Sie darauf, wie sich die Lage verändert.


Einzellager Verdrehung


Generell ist ein Einzellager auf das globale Koordinatensystem ausgerichtet. Jetzt kann es erforderlich sein, die Federsteifigkeiten in eine andere Richtung zeigen zu lassen.

Dies kann auf verschiedene Arten geschehen. Diese Arten werde ich in den folgenden Blogs beschreiben.

Einzellager Verdrehung- Richtungsvektor der X- Achse

Die X-Achse des Lagers ist standardmäßig identisch mit X-Achse des globalen Koordinatensystems. Dabei wird die Richtung über einen Vektor definiert (1,0,0).

Mit den Einstellungen auf diesem Reiter lässt sich die Richtung der X-Achse verändern.

Die X-Achse zeigt dann einfach in Richtung der hier angegebenen Koordinaten. z.B. (1,-1,-1)

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Die Neigung der Y-Achse gegenüber der X-Achse ergibt sich aus etwas komplizierteren Überlegungen, die hier erklärt sind.

Gegenüber dieser Lage kann die Y-Achse um den Winkel „Verdrehung um lokal X“ verdreht werden.

Beispiel 1:

Die lokale X-Achse zeigt in die globale Y-Achse.

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Beispiel 2:

Bei einer Angabe in Z, dreht sich die X-Richtung in die globale Z-Richtung. Das Lagersymbol wird gedreht dargestellt.

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Beispiel 3:

Die Angabe der Verdrehung um lokal X, erzeugt eine Verdrehung um die lokale X- Achse. Das führt dazu, dass sich die Y- Richtung in die Z-Richtung dreht.

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Manuelle Definition der Federsteifigkeit


Für die manuelle Definition der Lagerung gibt es verschiedene Möglichkeiten.

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1. Bei der Auswahl “Festes Lager“ werden die Wegfedern, sowie die Drehfedern mit 1E+008 festgelegt. Das führt dazu, dass die Beschriftung des symbolischen Lagerwertes mit xxxxxx dargestellt wird.

2. Mit der Auswahl “Gelenkiges Lager“ werden die Angaben für die Drehfeder auf 0E+000 gesetzt. Die Beschriftung der Symbole werden mit xxxooo angezeigt.

3. Es gibt noch die Voreinstellung Gel (+x), es wird zusätzlich die Drehfeder um die X- Achse mit 1E+008 festgelegt. Diese Lagerung wird mit xxxxoo dargestellt.

4. Sie können manuell auch eine ganz andere Federsteifigkeit angeben, die Beschriftung wird dann mit einem e dargestellt.

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Wie Sie in der Graphik sehen, ändert sich nicht nur die Beschriftung. Die Lagersymbole selbst geben Aufschluss über Ihre Lagerung.


Lagerung von Knoten


Für jeden Knoten kann festgelegt werden, wie er gelagert werden soll.

In einem räumlichen System existieren 3 Verschiebungsfreiheitsgrade in den Achsen X,Y und Z sowie 3 Verdrehungsfreiheitsgrade um die Achsen X,Y und Z.

Für die drei Verschiebungen wird eine Federsteifigkeit [kN/m] festgelegt.

Für die drei Verdrehungen wird eine Drehfedersteifigkeit [kNm/°]festgelegt.

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Die Größe der Federsteifigkeit wird über folgende Zeichen symbolisiert.

Symbol

Wert

x

1,0E+8

o

0,0E+8

e

elastisch


Folgende Standardlager sind im Programm hinterlegt:

Gel – xxxooo = der Freiheitsgrade in x, y und z- Richtung ist unverschieblich.

Gel (+x) – xxxxoo = die Verschiebung in x, y und z- Richtung und die Verdrehung um die x- Richtung ist fest.

Fest – xxxxxx = Die Verschiebung und die Verdrehung ist in allen Richtungen fest.


Stütze DIN EN 1992-1-1 2011-01 Vouten


In diesem Blog beschreibe ich die Eingabe von Vouten. Das fertige Beispiel kann hier (https://www.die.de/baustatik/baustatik-blog-beispiele-3.zip) heruntergeladen werden.

Nach dem Herunterladen müssen die Dateien entpackt und in einen beliebigen Projektordner kopiert werden. Anhand dieser Beispiele lassen sich die Erklärungen in diesem Blog einfach nachvollziehen.


Eine Voute kann im Eingabefenster für den Stützenabschnitt festgelegt werden. Dazu müssen lediglich ein Anfangs und Endquerschnitt festgelegt werden.

Der Anfangsquerschnitt wird beim Stützenabschnitt im Reiter “Eigenschaften“ definiert.

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Der Anfangsquerschnitt befindet sich am Stützenfuß und wir erstmal als Graphik unter dem Stützenabschnitt dargestellt.


Den Endquerschnitt wählen Sie im Reiter “Erweitert“ aus.

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Sowie Sie einen Endquerschnitt ausgewählt haben, werden die Querschnitte seitlich neben der Stützengraphik unten und oben angezeigt.


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Mit der Angabe eines Versatzes kann die Stütze für die entsprechende Richtung ausgerichtet werden.

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Für die Berechnung einer Voute darf in den Bemessungsparametern nicht der Haken “Die Stützenbewehrung ist konstant“ gesetzt sein.

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Nun steht einem Ergebnis nichts mehr im Wege.


Stütze: Lastfallberücksichtigung


In diesem Blog beschreibe ich die Verwendung der Lastfallberücksichtigung. Das fertige Beispiel kann hier (https://www.die.de/baustatik/baustatik-blog-beispiele-3.zip) heruntergeladen werden.

Nach dem Herunterladen müssen die Dateien entpackt und in einen beliebigen Projektordner kopiert werden. Anhand dieser Beispiele lassen sich die Erklärungen in diesem Blog einfach nachvollziehen.


Im Normalfall brauchen Sie sich um Lastfallkombinationen nicht zu kümmern. Doch wie so oft gibt es Situationen, für die Sie nur bestimmte Kombinationen brauchen, deshalb gibt es dieses Eingabefenster.


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Standardmäßig ist hier der Haken bei Lastfallgruppenbildung vollautomatisch durchführen gesetzt. Um Einfluss auf die Lastfallgruppenbildung zunehmen, wird dieser Haken rausgenommen.

In der Tabelle werden, bis auf die Außergewöhnlichen, alle Lastfälle gelistet.

Hier können Ausschlussgruppen festgelegt werden.

Eine Ausschlussgruppe sorgt dafür, dass verschiedene Lastfälle nicht gleichzeitig in einer Lastfallgruppe auftreten können. Würden Sie mit den in der Graphik sichtbaren Einstellungen jetzt die Lastfallgruppen anschauen, so würde auch der Wind von links und rechts in einer Lastfallgruppe auftauchen.

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Wie z. B. in der Lastfallgruppe 2, das macht natürlich keinen Sinn. Zeigt uns aber, dass sobald der Haken für die automatische Lastfallbildung entfernt wurde, Sie in der Pflicht sind, die Ausschlussgruppen festzulegen.


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Für die Art des Ausschlusses gibt es 2 Möglichkeiten:

1. Unterschiedliche Gruppennamen und Gruppen schließen sich gegenseitig aus.

2. Identischer Gruppenname und Ausschluss innerhalb der Gruppen.

Der Effekt ist der Gleiche.


Sie können festlegen, ob ständige Lastfälle nur ungünstig berücksichtigt werden sollen.

Manuell können Sie einen Faktor für Außergewöhnliche Situationen eingeben.

Lastfälle, die als Designwerte vorliegen, werden bei der Bildung von außergewöhnlichen Lastfallgruppen durch diesen Wert geteilt.


Im Reiter “Vorschau“ werden die entsprechenden Lastfallgruppen gelistet. Bevor die Lastfallgruppen erstellt werden können Sie hier sehen, welche Lastfälle mit welchen Beiwerten in den Lastfallgruppen zusammengestellt werden.


Im Reiter “Erweitert“ können Sie festlegen, welche Lastfälle erzwungen werden sollen.

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Es werden nur die Lastfallgruppen gebildet, die die hier angehakten Lastfälle enthalten.


Diese können wieder im Reiter “Vorschau“ kontrolliert werden.

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Im Reiter “Generator“ können Sie mit dem Button “Lastfallgruppen generieren“ die von Ihnen ausgewählten Lastfallgruppen erstellen.

Diese Lastfallgruppen werden für die Berechnung zu Grunde gelegt.


Stütze – Ausmittige Einwirkungen


In diesem Blog beschreibe ich die Eingabe von Einzeleinwirkungen. Das fertige Beispiel kann hier (https://www.die.de/baustatik/baustatik-blog-beispiele-3.zip) heruntergeladen werden.

Nach dem Herunterladen müssen die Dateien entpackt und in einen beliebigen Projektordner kopiert werden. Anhand dieser Beispiele lassen sich die Erklärungen in diesem Blog einfach nachvollziehen.


Standardmäßig wird eine Einzeleinwirkung in der Z-Achse angesetzt.


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Für eine ausmittig angreifende Einzeleinwirkung gibt es die Möglichkeit, einen Versatz anzusetzen.

Zunächst muss der Einzeleinwirkung eine Höhe zugeordnet werden.

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Bei mehreren Stützenabschnitten kann festgelegt werden, an welchem Abschnittsende die Einzeleinwirkung angreifen soll. Das gilt natürlich auch für mittig angreifende Einzeleinwirkungen in Z- Richtung.

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So könnte es aussehen wenn Einzeleinwirkungen an verschiedenen Stellen in der Stütze mit unterschiedlichem Versatz angegeben sind.

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Stütze - Stützenabschnitt über 2 Etagen mit Ausmitte


In diesem Blog beschreibe ich die Eingabe der Ausmitte. Das fertige Beispiel kann hier (https://www.die.de/baustatik/baustatik-blog-beispiele-3.zip) heruntergeladen werden.

Nach dem Herunterladen müssen die Dateien entpackt und in einen beliebigen Projektordner kopiert werden. Anhand dieser Beispiele lassen sich die Erklärungen in diesem Blog einfach nachvollziehen.


Es gibt nicht nur eingeschoßige sondern auch mehrgeschoßige Stützen. Diese Stützen können unterschiedliche Querschnitte haben, die dazu ausmittig übereinanderstehen.

Damit Sie diese Ausmitte berücksichtigen können, müssen zuerst die Stützenabschnitte definiert werden.

Wird keine Ausmitte/ Versatz definiert, so werden vom Programm her alle oberen Querschnitte in die Achse des untersten Querschnittes gesetzt.

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Zur besseren Darstellung habe ich einen wesentlich kleineren Querschnitt gewählt.


Nun können Sie mit Hilfe des Versatzes den oberen Querschnitt ausrichten.

Wieder ist es so, dass der Stützenfuß im “Reiter“ Eigenschaften und der Stützenkopf im Reiter “Erweitert“ ausgerichtet wird.

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So sieht es aus, wenn nur der untere Querschnitt ausmittig angesetzt wird.

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Jetzt noch der obere Querschnitt dazu.

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Bitte achten Sie in den Bemessungsparametern darauf, dass der Haken“ Die Stützenbewehrung ist konstant“ entfernt wurde.