Allgemeines Verfahren für Stabilitätsnachweise
Für Knick- und Biegedrillknicknachweise nach dem Allgemeinen Verfahren gemäß [1] 6.3.4 ist es notwendig, Randbedingungen zu definieren, damit das Programm die kritische Last für das Stabilitätsversagen bestimmen kann. Dieses Verfahren stellt eine Alternative zum Ersatzstabverfahren nach den Abschnitten 6.3.1 bis 6.3.3 dar, das auf der Definition von Knicklängen basiert.
Wenn einem Stab oder Stabsatz eine Randbedingung zugewiesen ist, werden die Vorgaben bei der Stabilitätsbemessung des Objekts berücksichtigt. Falls gleichzeitig eine Knicklänge für den Ersatzstabnachweis zugewiesen ist, gibt das Programm nach der Berechnung eine Fehlermeldung aus, da keine eindeutige Vorgabe für den Stabilitätsnachweis vorliegt (siehe auch Ergebnistabelle Fehler & Warnungen). Eine Fehlermeldung erscheint ebenso, wenn bei aktiviertem Stabilitätsnachweis weder Knicklängen noch Randbedingungen zugewiesen sind.
Das Allgemeine Verfahren untersucht – entsprechend den Vorgaben der Norm – lediglich die Stabilität von Tragwerken für Versagensfälle aus der Haupttragebene heraus, also Biegedrillknicken und Biegeknicken in Richtung der schwachen Achse. Falls erforderlich, muss Biegeknicken in der Haupttragebene bereits in der Schnittgrößenermittlung berücksichtigt werden. Dies kann durch Imperfektionen und die Berechnung nach Theorie II. Ordnung erfolgen. Das Vorgehen zur Berücksichtigung von möglichem Stabilitätsversagen auch in der Haupttragebene ist in einem Fachbeitrag beschrieben (siehe rechts).
Basis
Im Register Basis werden der Definitionstyp des Ersatzmodells und das Koordinatensystem für die Eingabe der Knotenlager angezeigt.
Das Programm ermittelt den kritischen Lastfaktor αcrit,op an einem internen Ersatzmodell mit vier Freiheitsgraden (φx, φz, uy, ω), festgelegten Knotenlagern und Stabendgelenken. Die Lager können Sie im Register Knotenlager definieren, die Gelenke im Register Stabendgelenke.
Knotenlager
Knotenlager
Über Knotenlager können Sie die Stützungen des Objekts beschreiben und so bestimmte Randbedingungen für den Eigenwertlöser setzen.
Zur Definition der Lager können Sie in der Spalte 'Lagertyp' typische Varianten in einer Liste auswählen. Alternativ setzen Sie die Kontrollfelder in den Zellen der einzelnen Spalten aktiv (festes Lager) oder inaktiv (keine Lagerung). Für jede Richtung sind auch Federkennwerte möglich. Nutzen Sie hierzu das Zellen-Kontextmenü. Die Federsteifigkeit können Sie im Abschnitt Zusätzliche Parameter eintragen.
Zwischenknoten
Sie können die Lagerbedingungen nicht nur am Anfang und Ende des Objekts definieren, sondern auch an Zwischenknoten. Als Zwischenknoten werden Standard-Knoten zwischen den Stäben eines Stabsatzes sowie Knoten auf Stäben berücksichtigt (siehe Kapitel Knoten des RFEM-Handbuchs). Nach dem Einfügen werden die Nummern in der Spalte 'Knoten' angegeben.
Die Definition der Zwischenknoten erfolgt nicht anhand von Knotennummern, sondern über die Reihenfolge am Stab: .1 bezeichnet den ersten Zwischenknoten ab Stabanfang, .2 den zweiten Zwischenknoten, usw. Besitzt ein Stab, dem die Randbedingung zugewiesen ist, im Modell mehr oder weniger Zwischenknoten als hier angegeben, so erfolgt die Berücksichtigung ausgehend vom Stabanfang. Überschüssige Eingaben bzw. Knoten werden ignoriert.
Um einen Zwischenknoten manuell einzufügen, haken Sie das Kontrollfeld 'Zwischenknoten' an. Mit der Schaltfläche
können Sie dann neue Zwischenknoten ergänzen. Um einen Zwischenknoten wieder zu löschen, selektieren Sie die Zeile und klicken dann auf die Schaltfläche
. Das Tabellen-Kontextmenü bietet ebenfalls Möglichkeiten zum Bearbeiten von Zeilen.
Alternativ verwenden Sie die Schaltfläche
, um die Zwischenknoten eines Objekts aus dem Modell zu übernehmen. Wählen Sie den Stab oder Stabsatz im Arbeitsfenster aus. Die Anzahl der Zwischenknoten wird dann in die Tabelle übernommen.
Ist die Randbedingung einem Stab oder Stabsatz zugewiesen, so können Sie mit der Schaltfläche
die Zuordnung der Knoten überprüfen. Nachdem Sie im Arbeitsfenster einen Knoten ausgewählt haben, wird in der Tabelle die Zeile des zugehörigen Zwischenlagers selektiert (soweit definiert).
Sobald die Randbedingung einem Stab oder Stabsatz zugewiesen ist, können Sie die Lager mithilfe der Schaltfläche
in der Dialoggrafik überprüfen (siehe Bild Knotenlager definieren).
Zusätzliche Parameter
Dieser Abschnitt wird angezeigt, wenn Sie in der Tabelle eine Zeile mit einer Stützung selektieren. Hier können Sie weitere Parameter im Detail festlegen.
Der Rotationswinkel β ermöglicht es, eine 'Lagerdrehung' in der x-z-Ebene des Stabsatzes vorzunehmen.
Liegt eine Feder vor, so können Sie die Kennwerte der 'Federn' angeben, die für die seitliche Stützung oder Verdrehung um die gelagerten Achsen vorliegen oder die die Wölbsteifigkeit beschreiben.
Die 'Exzentrizität' bezieht sich auf die Stützung in Richtung der x- und z-Achse. Je nach Lage des Druckgurtes kann sie sich stabilisierend oder destabilisierend auf das Biegedrillknicken auswirken. Die Liste bietet eine Stützung am Ober- oder Unterflansch sowie die manuelle Definitionsmöglichkeit an.
Die Federsteifigkeiten und Exzentrizitäten werden bei der Ermittlung des idealen Biegedrillknickmoments mit der Eigenwertmethode entsprechend berücksichtigt.
Stabendgelenke
Im Register Stabendgelenke können Sie Freigaben für die einzelnen Stababschnitte (Segmente) definieren, die Sie im Register Knotenlager festgelegt haben.
Am Anfang und Ende eines Segments kann jeweils ein Gelenk angesetzt werden, sodass die Verschiebung in y, die Verdrehung um x und um z sowie die Verwölbung freigegeben wird. Nutzen Sie hierzu die Kontrollfelder in der Tabelle. Die Richtungen beziehen sich auf das Koordinatensystem des Segmentes. Über das Zellen-Kontextmenü ist es auch möglich, Federn für die Gelenksteifigkeiten zu verwenden. Die Federkennwerte können Sie im Abschnitt 'Zusätzliche Parameter' eintragen (siehe Bild oben).
