Kopplung von Stäben mit Flächen in RFEM

Tipps & Tricks

In Mischsystemen von Stäben und Flächen ist deren Anschlusspunkten immer besondere Beachtung zu schenken, da an der Kopplungsstelle nicht immer alle Schnittgrößen problemlos übertragen werden können.

Die problematische Schnittgröße ist das Torsionsmoment der Fläche, also quasi das mz, welches jedoch in der FE-Methode nicht beinhaltet ist.

Die Rotationsfreiheitsgrade des Stabes, die um die lokale z-Achse der Fläche drehen, können nur bedingt beziehungsweise gar nicht weitergeleitet werden.

In den meisten Fällen kann eine Berechnung zwar erfolgreich durchgeführt werden. Die Verformungsgröße oder Verformungsfigur deutet aber auf eine Instabilität hin.

Bild 01 - Problembeschreibung zur Modellierung von Mischsystemen aus Stäben und Flächen

Lösung

Befindet sich der Stab in derselben Ebene wie die Fläche, kann dieser beispielsweise um ein FE-Element in die Fläche hinein verlängert werden. Oder es können kurze Randstäbe an der Flächenkante modelliert werden.

Trifft der Stab senkrecht auf die Fläche, kann ein "Anschlusskreuz" mittels Stäben in der Flächenebene erzeugt werden.

Mit dieser Vorgehensweise können die zuvor problematischen Momente mittels Normalkräftepaaren in die Fläche eingeleitet werden.

Um das System nicht zu sehr auszusteifen, sollten die modellierten Hilfsstäbe den Abmessungen des Stabquerschnitts entsprechen.

Bild 02 - Lösung zur Anschlussproblematik bei der Modellierung von Mischsystemen aus Stäben und Flächen

Schlüsselwörter

FEM Modellierung Verbindung Stab an Fläche Torsion Kopplung Stab mit Fläche

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Das FEM-Programm RFEM ermöglicht die schnelle und einfache Modellierung und Berechnung von Tragkonstruktionen mit Stab-, Platten-, Scheiben-, Faltwerk-, Schalen- und Volumen-Elementen aus verschiedenen Materialien.

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