Ermittlung der Kontaktkraft zwischen zwei schräg übereinander stehenden Objekten

Tipps & Tricks

In diesem Beitrag geht es um die Ermittlung der Kontaktkraft zwischen zwei wandartigen Objekten, welche in einem gewissen Winkel schräg übereinander stehen. Zur Ermittlung dieser Kontaktkraft eignet sich die Definition einer Knotenfreigabe. Da eine Knotenfreigabe bestimmte Bedingungen voraussetzt, werden zwei Beispiele dargestellt.

Zwei Wände ohne Berücksichtigung einer Zwischendecke

Im ersten Beispiel ist die untere Wand an ihrer unteren Seite liniengelagert und an den oberen beiden Ecken seitlich gestützt, während die obere Wand an allen vier Knoten punktuell gelagert ist. Der einzige Kontakt zwischen den beiden Wänden ist der Kontaktknoten, an welchem die obere auf der unteren Wand aufliegt (siehe Bild 01). Damit dieser Kontaktknoten bei der Modellierung automatisch generiert wird, empfiehlt sich die Aktivierung der Funktion "Stäbe/Linien verbinden".

Bild 01 - Lastabtragung ohne Zwischendecke

Die Knotenfreigabe kann daraufhin gemäß Beitrag Knotenfreigabe definiert werden, wobei natürlich bei Bedarf die gewünschten Freiheitsgrade beziehungsweise Nichtlinearitäten wie zum Beispiel "fest, falls Vz positiv" innerhalb der Freigabe eingestellt werden können. Nachdem innerhalb der Knotenfreigabe der entsprechende Knoten, die freizugebende Fläche, sowie eine Linie, nach dessen Achsensystem die Knotenfreigabe ausgerichtet wird, ausgewählt sind, kann die Berechnung gestartet werden. Die Ergebnisse der Knotenfreigabe sind der Tabelle "4.50 Knotenfreigaben - Kräfte" zu entnehmen. Die Kontaktkraft ist in diesem Fall Vz, (siehe Bild 02, Gelenk Nr. 1). Eine weitere Beschreibung zur Definition der Knotenfreigabe ist im RFEM-Handbuch [1] auf den Seiten 178 - 179 zu finden.

Bild 02 - Tabelle 4.50 Knotenfreigaben - Kräfte

Zwei Wände mit Berücksichtigung einer Zwischendecke

Im zweiten Beispiel ist die Zwischenebene um eine Betondecke ergänzt (siehe Bild 03), welche natürlich bei der Lastabtragung eine Rolle spielt und somit die Kontaktkräfte zwischen den beiden Wänden beeinflusst.

Bild 03 - Lastabtragung mit Zwischendecke

Auch hier ist an derselben Stelle wie im ersten Beispiel eine Knotenfreigabe zu definieren, jedoch ist aufgrund der Zwischendecke eine Besonderheit hinsichtlich der Knotenfreigabe zu beachten.

Die Knotenfreigabe generiert immer neue Knoten und wechselt den Endknoten aller Linien, die zu der freigegebenen Fläche (hier Fläche Nr. 4, obere Wand) gehören. Wenn also die Fläche Nr. 4 freigegeben werden soll, so müssten die unteren Randlinien Nr. 16 und 35 dieser Fläche in einem neuen generierten Knoten enden. Gleichzeitig müssten sie jedoch auch im originalen Knoten enden, da die Linien 16 und 35 ebenfalls Randlinien der Flächen Nr. 5, 6 und 7 (Zwischendecke) sind. Da diese Anforderungen nicht gleichzeitig erfüllt werden können, ist an dieser Stelle die zusätzliche Definition einer Linienfreigabe an den Linien 16 und 35 erforderlich, sodass intern hier wiederum zwei zusätzlich erforderliche Linien generiert werden. Weitere Informationen zur Definition einer Linienfreigabe sind im RFEM-Handbuch [1] auf den Seiten 181 - 182 zu finden.

Die Kontaktkraft Vz der Knotenfreigabe beträgt aufgrund der zusätzlichen Lastabtragung der Zwischendecke nur 22 kN gegenüber 55,12 kN aus dem ersten Beispiel (siehe Bild 02, Gelenk Nr. 2).

Schlüsselwörter

Kontakt Kontaktkraft Lastabtragung Knotenfreigabe

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