RF-/STAHL EC3 Version 5/8

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2.7 Knotenlager - Stabsätze

Diese Maske wird angezeigt, wenn in Maske 1.1 Basisangaben mindestens ein Stabsatz zur Bemessung ausgewählt wurde und die Stabilitätsuntersuchung nach dem allgemeinen Verfahren gemäß [1] Abschnitt 6.3.4 erfolgt (Standardeinstellung).

Wird im Dialog Details (siehe Bild 3.2) das Ersatzstabverfahren für Stabsätze gewählt, so wird die Maske 1.7 nicht angezeigt. Seitliche Zwischenabstützungen können in diesem Fall in Maske 1.4 über Teilungspunkte definiert werden.

Bild 2.27 Maske 1.7 Knotenlager - Stabsätze

Die aktuelle Tabelle verwaltet die Randbedingungen des Stabsatzes, der links im Navigator selektiert ist!

Die in RFEM bzw. RSTAB definierten Lagerungen (z. B. Stützungen in Z bei einem Durchlaufträger) sind in dieser Maske nicht relevant: Die Momenten- und Querkraftverläufe zur Bestimmung des Vergrößerungsfaktors werden automatisch aus RFEM/RSTAB eingelesen. Hier sind die Lagerungsbedingungen festzulegen, die das Stabilitätsversagen (Knicken, Biegedrillknicken) beeinflussen.

Es sind Lager am Anfangs- und Endknoten des Stabsatzes voreingestellt. Weitere Lagerungen z. B. durch anschließende Stäbe müssen manuell ergänzt werden. Mit der Schaltfläche  können Knoten grafisch im RFEM/RSTAB-Arbeitsfenster ausgewählt werden.

Nach [1] Abschnitt 6.3.4 (1) können einfachsymmetrische Querschnitte nachgewiesen werden, die ausschließlich in ihrer Hauptebene belastet sind. Bei diesem Nachweisverfahren muss der Vergrößerungsfaktor αcr,op des ganzen Stabsatzes bekannt sein. Zur Ermittlung des Faktors wird ein ebenes Stabwerk mit vier Freiheitsgraden je Knoten gebildet.

Bei der Knotenlagerdefinition ist die Ausrichtung der Achsen im Stabsatz von Bedeutung. Das Programm prüft die Lage der Knoten und legt gemäß Bild 2.28 bis Bild 2.31 intern die Achsen der Knotenlager für Maske 1.7 fest. Die Schaltfläche [Lokales Koordinatensystem] unterhalb der Grafik ist hilfreich für die Orientierung: Damit kann der Stabsatz als Ausschnitt dargestellt werden, in dem die Achsen ersichtlich sind. Ein Beispiel finden Sie in der Knowledge Base auf unserer Website.

Bild 2.28 Hilfskoordinatensystem für Knotenlager – Gerader Stabsatz

Liegen alle Stäbe des Stabsatzes auf einer Geraden wie im Bild 2.28 gezeigt, so entspricht das lokale Koordinatensystem des ersten Stabes im Stabsatz dem Ersatzkoordinatensystem des Stabsatzes.

Bild 2.29 Hilfskoordinatensystem für Knotenlager – Stabsatz in vertikaler Ebene

Falls die Stäbe eines Stabsatzes nicht auf einer Geraden liegen, müssen sie sich trotzdem in einer Ebene befinden. In Bild 2.29 ist dies eine vertikale Ebene. In diesem Fall ist die X'-Achse horizontal und in Richtung der Ebene ausgerichtet. Die Y'-Achse ist ebenfalls horizontal und rechtwinklig zur X'-Achse definiert. Die Z'-Achse zeigt senkrecht nach unten.

Bild 2.30 Hilfskoordinatensystem für Knotenlager – Stabsatz in horizontaler Ebene

Liegen die Stäbe des geknickten Stabsatzes in einer horizontalen Ebene, wird die X'-Achse parallel zur X-Achse des globalen Koordinatensystems definiert. Die Y'-Achse ist dann entgegengesetzt zur globalen Z-Achse und die Z'-Achse parallel zur globalen Y-Achse ausgerichtet.

Bild 2.31 Hilfskoordinatensystem für Knotenlager – Stabsatz in geneigter Ebene

Bild 2.31 zeigt den allgemeinen Fall eines geknickten Stabsatzes: Die Stäbe liegen nicht auf einer Geraden, sondern in einer geneigten Ebene. Die Definition der X'-Achse ergibt sich aus der Verschneidungslinie zwischen geneigter Ebene und horizontaler Ebene. Die Y'-Achse ist dann rechtwinklig zur X'-Achse und senkrecht zur geneigten Ebene ausgerichtet. Die Z'-Achse wird rechtwinklig zur X'- und Y'-Achse definiert.

Die Schaltflächen unterhalb der Grafik sind mit folgenden Funktionen belegt:

Tabelle 2.4 Grafik-Schaltflächen

Stellt Modell oder Systemskizze dar

Zeigt Stäbe als 3D-Rendering oder Drahtmodell an

Zeigt aktuellen Stabsatz oder ganzes Modell an

Stellt nicht relevante Stäbe des Modells transparent oder opak dar

Stellt Stabsatz mit lokalem Koordinatensystem oder ganzes Modell dar

Zeigt Ansicht in Richtung der X-Achse

Zeigt Ansicht entgegen der Y-Achse

Zeigt Ansicht in Richtung der Z-Achse

Stellt isometrische Ansicht dar

Über die Schaltfläche [Wölbfeder bearbeiten] ist es möglich, die Konstante einer Wölbfeder vom Programm ermitteln zu lassen.

Bild 2.32 Dialog Wölbversteifung bearbeiten

Im Dialog Wölbversteifung bearbeiten stehen folgende Typen von Wölbversteifungen zur Auswahl:

  • Stirnplatte
  • U-Profil
  • Winkel
  • Angeschlossene Stütze
  • Trägerüberstand

Materialien und Querschnitte können über die Listen und [Bibliothek]-Schaltflächen ausgewählt werden. Mit der Schaltfläche  ist auch eine grafische Auswahl im RFEM/RSTAB-Modell möglich.

RF-/STAHL EC3 ermittelt aus den Parametern die Resultierende Wölbfeder Cω, die dann mit [OK] in Maske 1.7 übernommen werden kann.

Wölbkraftanalyse mit sieben Freiheitsgraden

Um Stabsätze nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung mit Wölbkrafttorsion zu untersuchen, ist im Dialog Details, Register Wölbkrafttorsion das entsprechende Kontrollfeld anzuwählen (siehe Bild 3.9). Die Tabellenüberschriften der Maske 1.7 werden dann entsprechend angepasst.

Für die Wölbkraftanalyse ist eine Lizenz des Moduls RF-/STAHL Wölbkrafttorsion erforderlich.

Bild 2.33 Maske 1.7 Knotenlager - Stabsätze für Wölbkraftanalyse mit sieben Freiheitsgraden

Hier sind die Lagerungsbedingungen des aus dem System herausgelösten Stabsatzes festzulegen, die an den Knoten der beteiligten Stäbe vorliegen. Die in RFEM bzw. RSTAB definierten Knotenlager sind voreingestellt, ebenso Lager an den beiden Enden des Stabsatzes.

Seitliche Stützungen des Stabsatzes sind in Form zusätzlicher Lager zu ergänzen. Damit wird die Wirkung z. B. einer Pfette erfasst, die im räumlichen Modell von RFEM bzw. RSTAB gegeben ist. Fehlt diese Lagerung im Modell des herausgelösten Stabsatzes, sind Instabilitäten möglich.

Die gelagerten Knoten lassen sich über die Schaltfläche grafisch im RFEM/RSTAB-Arbeitsfenster festlegen.

In den Spalten B bis N sind die Lagerungsbedingungen der ausgewählten Knoten anzugeben. Durch Klicken in die Kontrollkästchen werden die Stützungen oder Einspannungen für die entsprechenden Freiheitsgrade aktiviert bzw. deaktiviert. Alternativ können die Konstanten der Weg- und Drehfedern manuell eingetragen werden.

Die Parameter Lagerdrehung und Exzentrizität ermöglichen eine realitätsnahe Modellierung der Lagerungsbedingungen.

Ein Beispiel zur Wölbkraftanalyse eines gevouteten Einfeldträgers ist in einem Fachbeitrag vorgestellt, den Sie in der Knowledge Base auf unserer Website finden.

Literatur
[1] Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; EN 1993-1-1:2010-12

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