3407x
000049
7. Dezember 2023

Liniengelenke

Wenn Flächen sich an einer Linie berühren, sind sie dort biegesteif verbunden. Mit einem Liniengelenk können Sie bestimmte Freiheitsgrade steuern, um die Übertragung von Schnittgrößen zu beschränken.

Info

Sie können ein Liniengelenk an jeder Begrenzungslinie der Fläche anordnen, jedoch nicht – wie in RFEM 5 – an einer in die Fläche integrierten Linie. Mit der Funktion Fläche mit schneidenden Linien teilen können Sie versuchen, diese Linie in eine Randlinie umzuwandeln.

Das Liniengelenk ist sowohl einer Linie als auch einer Fläche zuzuweisen. Sie können die Linien- und Flächennummern grafisch bestimmen.

Basis

Das Register Basis verwaltet die elementaren Gelenkparameter.

Gelenkbedingungen

Die Gelenkbedingungen sind in drei 'Translatorische' und einen 'Rotatorischen' Freiheitsgrad unterteilt. Erstere beschreiben die Verschiebungen in Richtung der lokalen Achsen, letzterer die Verdrehung um die Linienlängsachse.

Info

Die Freiheitsgrade basieren auf folgender Achsendefinition: Die Achse x zeigt in Richtung der Linie; die Achse y stellt die Tangente zur Flächenebene dar, die Achse z die Normale zur Fläche. Sie können die Achsen im Navigator - Anzeige über den Eintrag Modell → Typen für Linien → Liniengelenke → Liniengelenk-Achsensysteme x,y,z einblenden.

Um ein Gelenk zu definieren, haken Sie das Kontrollfeld für die jeweilige Achse an. Das Häkchen symbolisiert, dass die Verschiebung oder Verdrehung der Linie in oder um die entsprechende Richtung möglich ist. Die Konstante der Weg- oder Drehfeder wird dann zu null gesetzt. Sie können die 'Federkonstante' jederzeit anpassen, um ein elastisches Gelenk zu modellieren.

Info

Das φx-Gelenk stellt ein Momentengelenk um die Linienlängsachse dar. Es erzeugt ein "Scharnier" zwischen zwei Flächen.

In der Spalte 'Nichtlinearität' können Sie die Übertragung der Schnittgrößen für jede Komponente gezielt steuern. Je nach Freiheitsgrad stehen in der Liste der Nichtlinearitäten passende Einträge zur Auswahl.

Fest, falls Schnittgröße negativ bzw. positiv

Damit können Sie auf einfache Weise steuern, ob die Gelenkwirkung nur bei positiven bzw. negativen Kräften oder Momenten gegeben ist. Falls die Schnittgröße in die angegebene Richtung der Flächenachse wirkt, liegt eine feste Verbindung vor und die Kraft oder das Moment wird übertragen.

Für die Wirkung der Schnittgröße (negativ oder positiv) ist das Liniengelenk-Koordinatensystem auf die "angeschlossene Fläche" zu beziehen – also die Fläche, für die das Liniengelenk nicht definiert ist. Sollen beispielsweise nur Druckkräfte übertragen werden, wäre 'Fest, falls vy bzw. vz positiv' korrekt für den Fall, dass die Gelenkachse y bzw. z in die Richtung der gewünschten Lastübertragung zeigt.

Optionen

Über das Kontrollfeld in diesem Abschnitt können Sie weitere Eigenschaften des Liniengelenks festlegen, um die Übertragung von Momenten zu begrenzen. Die Parameter werden im Register Decke-Wand-Verbindung verwaltet.

Diagramm

Das Diagramm einer Gelenkkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft des Gelenks verfügbar (siehe Bild Gelenknichtlinearität auswählen).

Info

Wenn das Gelenk unterschiedliche Eigenschaften im negativen und positiven Bereich aufweist, deaktivieren Sie das Kontrollfeld Symmetrisch.

Legen Sie in der Spalte 'Verschiebung' bzw. 'Drehung' die Anzahl der Definitionspunkte des Arbeitsdiagramms mit den entsprechenden Werten fest. In der Spalte 'Kraft' bzw. 'Drehung' können Sie dann die Abszissenwerte der Verschiebungen bzw. Verdrehungen mit den Gelenkkräften bzw. -momenten zuweisen.

Tipp

Mit der Schaltfläche Excel Import können Sie das Diagramm aus einer Exceltabelle importieren. Falls die Reihenfolge der Definitionspunkte nicht korrekt ist, können Sie die Einträge mit der Schaltfläche Sortieren aufsteigend sortieren.

Für den 'Diagrammbeginn' und das 'Diagrammende' stehen folgende Kriterien zur Auswahl:

  • Reißen: Die Gelenkfeder ist nur bis zum Maximalwert der Kraft bzw. des Moments wirksam. Bei einer Überschreitung stellt sich die volle Gelenkwirkung ein. Es wird keine Schnittgröße mehr übertragen.
  • Fließen: Die Gelenkfeder ist bis zum Maximalwert der Kraft bzw. des Moments wirksam. Bei einer Überschreitung erhöhen sich die Dehnungen, jedoch nicht mehr die Schnittgrößen.
  • Kontinuierlich: Jenseits des Definitionsbereichs wird die Federkonstante des letzten Schritts angesetzt.
  • Anschlag: Die zulässige Verformung wird auf den Maximalwert der Verschiebung bzw. Verdrehung beschränkt. Bei einer Überschreitung wird die Gelenkwirkung aufgehoben und eine feste Verbindung bzw. Einspannung wirksam.

Kraft-Momentenverlauf

Für ein φx-Gelenk mit nichtlinearen Eigenschaften können Sie den Kraft-/Momentenverlauf in einem Diagramm definieren.

Info

Wenn das Gelenk unterschiedliche Eigenschaften im negativen und positiven Bereich aufweist, deaktivieren Sie das Kontrollfeld Symmetrisch.

Legen Sie die Definitionspunkte mit den Werten der 'Kraft' und dem jeweils zugehörigen 'Maximalen Moment' und 'Minimalen Moment' fest. Die Flächenmomente mx können auf die Normalkräfte n oder die Querkräfte vy bzw. vz bezogen werden. Legen Sie dies über die Liste unten im Abschnitt fest.

Für den 'Diagrammbeginn' und das 'Diagrammende' stehen folgende Kriterien zur Auswahl:

  • Reißen: Die Gelenksteifigkeit ist nur bis zum Start- oder Endwert der Kraft wirksam. Jenseits des Definitionsbereichs werden keine Momente übertragen.
  • Fließen: Wird der Start- oder Endwert der Kraft überschritten, erhöhen sich die Kräfte, jedoch nicht mehr die Momente.
  • Kontinuierlich: Jenseits des Definitionsbereichs wird die Gelenksteifigkeit des letzten Schritts angesetzt.

Decke-Wand-Verbindung

Bei Decken-Wand-Verbindungen im Mauerwerksbau werden Momente nicht unbegrenzt, sondern nur in Abhängigkeit von den Normalkräften übertragen. Im Register Decke-Wand-Verbindung können Sie das maximale und minimale Moment über ein Kraft-/Momentendiagramm begrenzen, das RFEM aus den Geometrieparametern erzeugt.

Parameter

Geben Sie den 'Versatz' und – falls vorhanden – die 'Roststeinbreite' an, deren Werte für die Ermittlung der Gelenksteifigkeiten benötigt werden. Die Parameter sind in der Dialoggrafik dargestellt.

Generierte Liniengelenke

Damit die Liniengelenke erzeugt werden können, muss die Deckenfläche und die Wand-Verbindungslinie zugewiesen werden (siehe Bild Liniengelenk zuordnen). Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Liniengelenk generieren am Ende des Abschnitts. Bei einer Stockwerkswand erzeugt RFEM ein Liniengelenk, bei zwei Stockwerken zwei Liniengelenke.

Die generierten Liniengelenke werden als neue Typen angelegt, die nicht editierbar sind. Damit liegen bei einer Decke mit einer Stockwerkswand unterhalb und oberhalb drei Liniengelenke vor:

  • Ursprüngliches Liniengelenk der Decke mit den Definitionsparametern für die Wandgelenke (1)
  • Generiertes Liniengelenk für die Verbindung zur unteren Wand (2)
  • Generiertes Liniengelenk für die Verbindung zur oberen Wand (3)

Sie können die Parameter eines generierten Liniengelenks wie folgt überprüfen: Selektieren Sie diesen Typ in der Liste und aktivieren dann das Register Kraft-Momentenverlauf (siehe Bild Kraft-/Momentenverlauf definieren).

Übergeordnetes Kapitel