Berücksichtigung von Stab- und Flächenexzentrizitäten

Fachbeitrag

Soll die Systemebene von Stäben und Flächen parallel versetzt werden und bei Stäben gegebenenfalls zusätzlich noch ein axialer Versatz angewandt werden, bietet sich die Funktion der Exzentrizitäten an.

Bild 01 - Exzentrizitäten

Exzentrizität von Flächen

Flächen können über die Registerkarte "Exzentrizität/Bettung" im Dialogfenster "Fläche bearbeiten" in die lokale z-Achse versetzt werden. Dies wird dann erforderlich, wenn beispielsweise innerhalb einer Platte ein Sprung der Plattendicke auftritt und die Oberfläche eben bleiben soll. Dazu wird eine neue Fläche mit der größeren Dicke eingegeben, in die dünnere Platte integriert und die Exzentrizität definiert.

Bild 02 - Flächenexzentrizität

Exzentrizität von Stäben

Stäbe können über das Dialogfenster "Stab bearbeiten", Registerkarte "Einstellungen" bearbeitet beziehungsweise neu eingegeben werden. Dabei stehen hier absolute und relative Versätze zur Verfügung.

Beim absoluten Versatz kann zwischen dem Bezug zum globalen oder lokalen (Stabachse) Achssystem gewählt werden und die Exzentrizität wird dabei als absolute Distanz zur zuvor verwendeten Systemlinie eingegeben.

Beim relativen Versatz kann die Stabexzentrizität in Abhängigkeit des eigenen Querschnitts und des angrenzenden Bauteils (Stab oder Fläche) definiert werden.

Zudem kann ein automatischer axialer Versatz zu angrenzenden Stäben gewählt werden.

Bild 03 - Stabexzentrizitäten

Berücksichtigung der Exzentrizitäten bei der Berechnung

Exzentrizitäten sollten nicht nur für eine realistische Darstellung verwendet werden, denn diese wirken sich auch auf die Verformungen und Schnittgrößen aus.

Gibt man für eine Fläche eine Exzentrizität ein, so kann man sich das Berechnungsmodell als offenen Schuhkarton vorstellen. An allen Berandungslinien entstehen quasi unsichtbare starre Flächen, die biegesteif mit der verschobenen Ursprungsfläche verbunden sind. Die Höhe des Schuhkartons entspricht der definierten Exzentrizität. Daher sollte eine Exzentrizität nur an innenliegenden Flächen und nicht an Flächen mit freien Rändern angewandt werden. Ansonsten entstehen an den freien Rändern Einspannmomente. Die Ergebnisse werden in der ursprünglichen Höhenlage dargestellt.

Bild 04 - Berechnungsmodell exzentrische Fläche

Analog zum Berechnungsmodell der Flächen wird bei exzentrischen Stäben im Hintergrund eine Verbindung zu den ursprünglichen Knoten erstellt. Auch bei Stäben sollte also bedacht werden, dass diese durch die Exzentrizität Randmomente erhalten könnten.

Bild 05 - Berechnungsmodell exzentrischer Stab

Speziell bei RFEM gibt es die Möglichkeit, die Lage eventuell vorhandener Stabendgelenke in Kombination mit der Exzentrizität zu steuern. Standardmäßig werden diese am verschobenen Achssystem angeordnet. Sollte jedoch das Gelenk am ursprünglichen Knoten angenommen werden, lässt sich dies separat für Stabanfang und Stabende einstellen.

Bild 06 - Lage des Gelenks

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