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11. April 2018

Modellieren eines Mastes mit dem Blockmanager

Gittermasten stellen typische Anwendungsfälle im Stahlbau dar. Beispiele für diese spezielle Art von Fachwerkkonstruktionen sind Antennen- und Freileitungsmasten oder Stützen für Windkraftanlagen, Seilbahnen und Gerüstkonstruktionen. Die Modellierung kann in RFEM und RSTAB individuell durch die Eingabe der einzelnen Mastelemente erfolgen. Hierzu lassen sich verschiedene Kopierfunktionen und parametrisierte Eingabemöglichkeiten nutzen. Diese Vorgehensweise ist in der Regel mit Aufwand verbunden. Komfortabler gestaltet sich die Modellierung über vorkonfektionierte Katalogelemente des sogenannten Blockmanagers, die bei der Programminstallation automatisch hinterlegt werden. Damit lassen sich Mastschüsse, Bühnen, Antennenträger, Kabelschächte et cetera als parametrisierte Bausteine für die Generierung verschiedener Mastkonstruktionen nutzen.

Spezifische Möglichkeiten für die Modellierung und die Bemessung von Mastkonstruktionen bestehen in den Zusatzmodulen RF-/MAST. In diesem Beitrag jedoch wird die Modellierung eines einfachen Gittermastes mit den parametrisierten Katalogelementen des Blockmanagers vorgestellt. Die Mastkonstruktion besteht aus zwei Segmenten und einer Bühne.

Blockmanager

Der Blockmanager ist über das Menü "Datei" → "Blockmanager" oder die zugeordente Schaltfläche aufrufbar. Er enthält verschiedene Katalogelemente, die die Modellierung von Stab- und Flächenobjekten erleichtern.

Mastsegment unten

Für die Konstruktion im unteren Bereich des Mastes ist folgende Katalog-Kategorie festzulegen:
"Maste" → "Maste - Segmente" → "Rechteckig".
In der Liste rechts kann dann der Typ TSR038 ausgewählt werden.

Ein Doppelklick auf diesen Blocktyp ruft den Dialog "Block einfügen" auf.

In der Regel bestehen Gittermasten aus Winkelprofilen. Die voreingestellten Querschnitte und das Material können bei Bedarf angepasst werden (mit einem Klick auf eine Querschnittszeile wird die Verwendung im Block grafisch dargestellt). Für das Beispiel werden die Profile aber unverändert übernommen.

Die Höhe des Segments ist auf 5,50 m zu ändern. Die Anpassung des Parameters wird in der Grafik dynamisch aktualisiert.

Als "Einfügepunkt des Blocks" ist ein Fußpunkt des Segments geeignet, beispielsweise Knoten 6. Die Nummer des Knotens kann in der Liste ausgewählt oder grafisch durch Anklicken des Fußpunktes festgelegt werden. [OK] übergibt dann das Modell nach RFEM/RSTAB.

Bühne

Zur Auswahl der Bühne ist der Blockmanager erneut zu aktivieren. Es ist folgende Katalog-Kategorie festzulegen:
"Maste" → "Bühnen" → "Für Vierseitige Maste" → "Äußere Bühnen" → "Rechteckig"
Rechts kann dann der Typ PRR000 ausgewählt werden.

Im Dialog sind die Bühnenparameter a und b jeweils auf 2,00 m zu reduzieren, um sie an die oberen Abmessungen des zuvor gesetzten Segments anzugleichen (siehe Bild 03). Alternativ lassen sich die Abstände in RFEM/RSTAB abgreifen: Dies ist über die Schaltfläche […] möglich, die beim Aktivieren des Eingabefeldes erscheint.

Die "Globale Lage des Bezugspunktes" ist auf den Knoten 1 abzuändern. Die Nummer des Knotens, an dem die Bühne eingefügt werden soll, kann in der Liste ausgewählt oder über die Schaltfläche grafisch im Mastmodell bestimmt werden. Mit [OK] wird die Bühne nach RFEM/RSTAB übergeben.

Mastsegment oben

Der obere Abschluss der Mastkonstruktion wird wieder über den Blockmanager erzeugt:
"Maste" → "Maste - Segmente" → "Rechteckig"
Es ist der Typ TSR035c auszuwählen.

Als "Einfügepunkt des Blocks" ist der Knoten 2 festzulegen. Dies kann durch Anklicken des vorderen Fußpunktes grafisch erfolgen.

Die "Globale Lage des Bezugspunktes" ist wieder auf den Knoten 1 des RFEM-/RSTAB -Modells zu setzen.

Die Höhe h ist auf 4,00 m zu ändern, die unteren Abstände a2 und b2 auf 2,00 m und die oberen Abstände a1 und b1 auf 1,00 m.

Nach [OK] sieht das Mastmodell wie im Bild 08 dargestellt aus.

Beim Zusammenfügen der Blöcke können Knoten mit identischen Koordinaten entstehen. Um das Modell zu bereinigen, sollte daher eine entsprechende Kontrolle erfolgen:
"Extras" → "Modellkontrolle" → "Identische Knoten"

Im Dialog "Identische Knoten" werden die übereinanderliegenden Knoten ausgewiesen. Der Dialog bietet auch die Möglichkeit, diese Knoten zu vereinen.

Das Mastmodell kann anschließend über weitere Katalogelemente wie Antennenträger, Kabelschächte, Querträger oder Ausfachungen erweitert werden. Auch diese Bausteine sind mit Parametern hinterlegt.

Zusammenfassung

Gittermaststrukturen lassen sich komfortabel anhand parametrisierter Katalogelemente des Blockmanagers modellieren. Die Bibliothek der Systembauteile ist auch benutzerdefiniert erweiterbar, sodass Varianten wiederkehrender Modelle schnell anhand von Bausteinen erzeugt werden können.

Alternativ bieten sich die Möglichkeiten der diversen RF-/MAST-Module an, die auf die Planung und Bemessung von Masten abgestimmt sind. Damit lassen sich auch die spezifischen Erfordernisse der Lastaufbringung erfassen. Die RF-/MAST-Module werden in einem Webinar vorgestellt.

Literatur

[1] Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 3-1: Türme, Maste und Schornsteine - Türme und Maste; EN 1993-3-1:2006 + AC:2009
[2] Handbuch RF-/MAST. Tiefenbach: Dlubal Software, August 2017. Download

Autor

Herr Vogl erstellt und pflegt die technische Dokumentation.

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