Wenn Sie bereits Stahlbauanschlüsse in RFEM 6 modelliert haben, sind Sie mit dem Add-On Stahlanschlüsse wahrscheinlich vertraut. Dieses Add-On ermöglicht die Analyse von Verbindungen anhand eines FE-Modells. Die Nachweise werden für verschiedene Anschlusstypen bei gewalzten und geschweißten Querschnitten geführt. Eingabe und Ergebnisauswertung sind vollständig in die Benutzeroberfläche des FEM-Programms RFEM integriert.
Dank dieses Add-Ons können Stahlanschlüsse in RFEM 6 über die einfache und gewohnte Eingabe von Komponenten erzeugt werden. Die Bibliothek für diese Bauteile wird ständig erweitert, um Anwendern die Modellierung von Stahlverbindungen noch einfacher zu machen.
Dieser Beitrag beschreibt die Komponente einer Verbindungsplatte und es wird anhand eines Beispiels gezeigt, wie damit ein Stahlanschluss modelliert werden kann, der den Knoten Nr. 5 und Nr. 6 zugeordnet werden soll (Bild 01).
Wie Bild 01 zeigt, verbindet der Stahlbauanschluss, der erstellt werden soll, die Stäbe Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 7 einerseits und die Stäbe Nr. 21, Nr. 6 und Nr. 14 andererseits. Um mit der Erstellung des Stahlanschlusses zu beginnen, wird zuerst das Fenster "Neuer Stahlanschluss", wie in Bild 02 gezeigt, geöffnet.
Sobald das Fenster "Neuer Stahlanschluss" geöffnet ist, sind im Abschnitt "Zugewiesen an Knoten" alle Knoten anzugeben, die für die Bemessung vorgesehen sind. Die Anzahl der Knoten kann durch Eintippen oder grafische Eingabe über die Schaltfläche "Knoten in Grafik wählen" angepasst werden. Dieser Anschluss soll den Knoten Nr. 5 und Nr. 6 zugeordnet werden, daher werden diese Knoten in diesem Dialogabschnitt eingetragen (Bild 03). Sobald Sie einen Knoten für die Bemessung auswählen, ordnet das Programm alle an diesen Knoten angeschlossenen Stäbe zu und teilt sie in separate Gruppen ein.
Das bedeutet, dass alle Stäbe mit gleichen Eigenschaften und einer entsprechenden Lage im Tragwerksmodell zusammengefasst werden. Gruppierte Stäbe sind in diesem Fall Nr. 4 und Nr. 21, Nr. 5 und Nr. 6 sowie Nr. 7 und Nr. 14 (Bild 03). Die Bezeichnung des Status wird später für diese Komponenten verwendet, denen Sie auch einen individuellen Namen zuweisen können (es muss nicht "Gruppe" sein).
Wie eben beschrieben, werden die Stäbe gruppiert, die dieselben Eigenschaften besitzen, sodass Sie diese Gruppierungen auch im Register "Stäbe" sehen können (Bild 04). Dieses Register verwaltet die detaillierten Einstellungen der Stäbe, die mit dem Knoten verbunden sind. Daher ist es wichtig, die Angaben zu den Stäben zu spezifizieren, wie z. B. deren Typ ("Stabende" oder "Durchlaufend"). In der Spalte "Gelagerte Enden" kann festgelegt werden, welcher Stab im FE-Modell am entfernt liegenden Knoten gelagert werden soll.
Bitte beachten Sie, dass Lagerungen für mehrere Stäbe aktiviert werden können, jedoch mindestens ein Stab nicht gelagert werden sollte. Dieses Lager entspricht einer festen Einspannung und sollte so bzw. an einer Stelle gewählt werden, dass das Modellverhalten möglichst gut abgebildet wird. Bei dem vorliegenden Anschluss sind gelagerte Enden bei den Stäben der Gruppe 1 (also Stab Nr. 4 und Nr. 21) aktiviert.
Im Komponenten-Register werden sämtliche Bestandteile der Verbindung verwaltet. Wie bereits am Anfang erwähnt, besteht einer der Vorteile in RFEM 6 darin, dass durch die einfache und gewohnte Eingabe vordefinierter Bauteile Stahlanschlüsse erzeugt werden können. Für die Eingabe von Anschlusssituationen aller Art stehen verschiedene Typen von vordefinierten Bauteilen (z.B. Stirnplatte, Stegwinkel, Fahnenblech) und universell einsetzbaren Basiskomponenten (Verbindungsmittel, Schweißnähte, Hilfsebenen) zur Verfügung.
Eine dieser Komponenten ist die Verbindungsplatte, um die es in diesem Beitrag geht. Dabei werden zusätzlich zum Stabschnitt, der für diese Verbindung benötigt wird, zwei Verbindungsplatten aus der Bibliothek eingefügt (Bild 05). Damit stehen alle Teilkomponenten wie Knotenblech, Kopfplatte, Zungenplatte, Schweißnähte und Schrauben, aus denen die Verbindungsplattenkomponente besteht, für die Konfiguration zur Verfügung.
Wie die Einstellungen einer Verbindungsplatte festgelegt werden, wird zunächst bei den Einstellungen der Verbindungsplatte Nr. 1 gezeigt. Bevor man jedoch auf ihre Eigenschaften und Definitionskriterien eingeht, muss zunächst der Stab definiert werden, der über die Verbindungsplatte verbunden wird.
Dabei können Sie auswählen, ob das Bezugsobjekt ein bestehendes Objekt (d.h. Stab, Stabplatte oder vorhandenes Blech) oder ein neues Knotenblech ist. Wird wie in diesem Fall ein "Neues Blech" als Bezugsobjekt gewählt (Bild 06), erscheint der Eingabebereich für ein Knotenblech. Vor der Konfiguration kann auch die X-Vertiefung festgelegt werden, d.h. der Abstand des Endes des angeschlossenen Stabs vom theoretischen Stabende.
Da als Bezugsobjekt "Neues Blech" gewählt wurde, erscheint zur Konfiguration der Eingabebereich für ein Knotenblech (Bild 07). Die Einstellungen für das Knotenblech sind durch das Hauptbezugsobjekt, das in der ersten Zeile ausgewählt wurde, auf einen Stab oder ein Blech (einschließlich Stabbleche) beschränkt. Es ist auch möglich, ein weiteres zugehöriges Objekt zu definieren, was eine gute Option darstellt, wenn Sie das Knotenblech zwischen zwei vorhandenen Objekten einfügen möchten.
Anschließend müssen Material, Dicke und Ausrichtung festgelegt werden. Bei der Auswahl der Ebene, an der das Knotenblech ausgerichtet wird, haben Sie zwei Möglichkeiten: "Angeschlossener Stab" (richtet das Knotenblech an der XZ-Ebene des angeschlossenen Stabes aus) und "Hauptbezugsobjekt" (richtet die Platte an der Ebene aus, die durch die Längsachsen des Hauptbezugsobjekts und des angeschlossenen Stabes gebildet wird). Weitere Parameter, die das Knotenblech definieren, sind seine Abmessungen (also Breite und Höhe), die Translation entlang der Längsachse des zugehörigen Hauptobjekts, die Drehung um die Längsachse des angeschlossenen Stabelements, die Exzentrizität der Platte sowie die Anzahl der Platten. Der letzte Parameter kann auf 1 oder 2 gesetzt werden; im vorliegenden Fall wird eine Platte verwendet. Außerdem kann das Knotenblech durch Versatz, Abschrägen oder eine Kombination aus beidem modifiziert werden. Für jede Änderung erscheint eine neue Definitionszeile. Für das Blech wird in diesem Fall das Knotenblech abgeschrägt.
Ein weitere Teilkomponente der Verbindungsplatte ist die Zungenplatte. Diese verbindet die (erst noch zu definierende) Kopfplatte mit dem Bezugsobjekt und kann als Verlängerung des angeschlossenen Stabelements in Form einer Platte betrachtet werden. Handelt es sich bei dem Bezugsobjekt um ein bestehendes Objekt, wird die Position der Zungenplatte entsprechend angepasst. Ist das Bezugsobjekt, wie im vorliegenden Fall, ein neues Blech, wird die Zungenplatte zentrisch zum Anschlusselement platziert und die Lage des neuen Knotenblechs an die Zungenplatte angepasst.
Um die Zungenplatte zu definieren, müssen Sie das Material sowie ihre Abmessungen und Position festlegen. Letztere kann als vorne, hinten oder beides ausgewählt werden. Die entfernten Ecken der Zungenplatte können durch Abschrägen oder Abrunden modifiziert werden. Bei der in diesem Beitrag erstellten Verbindung wird die Zungenplatte durch Abschrägung modifiziert (Bild 08).
Die nächste Teilkomponente, die Kopfplatte, kann als Verbindung zwischen dem angeschlossenen Element und der Zungenplatte angesehen werden, wobei ersteres von der einen Seite der Kopfplatte und letztere von der anderen Seite her angeschweißt wird. Diese Platte wird durch die Materialauswahl, die Plattendicke und die Abstände zu den angeschlossenen Bauteilkanten bestimmt. Die Gesamtabmessungen der Platte werden dann automatisch in den letzten beiden Zeilen des Querschnitts angezeigt (Bild 09).
Zum Abschluss der Verbindungsplattendefinition ist noch festzulegen, wie all diese neuen Komponenten, die in den Anschluss eingebracht werden, angeschlossen werden sollen. Genaue Angaben sind in den Eingabebereichen für "Schweißnähte" und "Schrauben" (Bild 08) möglich. Die Schweißnähte werden zwischen dem angeschlossenen Element und der Kopfplatte, zwischen der Kopfplatte und der Zungenplatte sowie zwischen dem Knotenblech und dem Bezugsobjekt gesetzt.
Innerhalb der obigen Verbindungen wird allgemein bei jedem Kontakt zwischen zwei Platten eine neue Definitionszeile verwendet. Die Definition umfasst ein Kontrollfeld, das angibt, ob die Schweißnaht verwendet werden soll, ein Kombinationsfeld für den Schweißnahttyp sowie (bei der Rundungsoption) die Schweißnahtdicke. Die Schrauben verbinden dahingegen die Zungenplatte und das Knotenblech. Es erscheint eine Meldung mit der Aufforderung, den Schraubendurchmesser, die Schraubenklasse und die Schraubeneigenschaften wie den horizontalen und vertikalen Abstand der Schrauben festzulegen.
Bei der Verbindungsplatte Nr. 2 wird genauso vorgegangen. Um die gesamte beschriebene Vorgehensweise nicht zu wiederholen und den vorliegenden Text nicht unnötig zu verlängern, sind die vorgenommenen Einstellungen in den Bildern 11 und 12 dargestellt.
Abschließend ist die so definierte Verbindung in Bild 13 dargestellt.
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