Stabsätze werden in RF-/STAHL EC3 standardmäßig nach dem allgemeinen Verfahren (EN 1993-1-1, Kap. 6.3.4) auf Stabilität bemessen. Hierzu ist es notwendig, für das Ersatzsystem mit vier Freiheitsgraden die richtigen Lagerbedingungen zu bestimmen. Bei den heute üblichen 3D-Modellen kann man schnell die Übersicht über die Lage der Stabsätze im System verlieren.
Tragwerke sind von Natur aus dreidimensional. Weil man aber in der Vergangenheit nicht in der Lage war, Berechnungen an dreidimensionalen Modellen ohne weiteres durchzuführen, wurden die Tragwerke vereinfacht und in ebene Teilsysteme zerlegt. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit von Computern und zugehöriger Software kann man heute oft auf diese Vereinfachungen verzichten.Digitale Trends, wie zum Beispiel Building Information Modeling (BIM) oder neue Möglichkeiten der Erstellung von realitätsnah visualisierten Modellen, verstärken diesen Trend. Aber haben wir von 3D-Modellen wirklich einen Vorteil oder folgen wir nur einem Trend? Nachfolgend einige Argumente für die Arbeit in 3D-Modellen.
Bei der Ein- und Weiterleitung von horizontalen Lasten wie Wind- oder Erdbebenlasten kommt es in 3D-Modellen immer öfter zu Schwierigkeiten. Um solche Probleme zu umgehen, fordern einige Normen (zum Beispiel ASCE 7, NBC) die Vereinfachung des Modells mithilfe von Ebenen, welche die horizontalen Lasten auf die lastabtragenden Bauteile verteilen, aber selbst keine Biegung aufnehmen können (engl. "Diaphragm").
In diesem Beitrag wird die Untersuchung der numerischen Methode auf einen Biegeträger mit einer kreisförmigen Öffnung bezogen. Dabei wird als Anhaltspunkt das Beispiel eines Lochträgers aus [1] verwendet. Die dortige Modellierung als 3D-Modell wurde hier vereinfacht auf eine zweidimensionale Diskretisierung heruntergebrochen.
In räumlichen Tragwerken spielt die Stablage eine wichtige Rolle für die Ermittlung der Schnittgrößen. Die Ausrichtung der Stabachsen kann zum einen durch einen globalen Querschnittsdrehwinkel, zum anderen durch einen stabspezifischen Stabdrehwinkel definiert werden. Diese beiden Winkel werden addiert, um die Lage der Stab-Hauptachsen im 3D-Modell festzulegen.
Durch den zunehmenden Einsatz der BIM-Methode in der Planung von Gebäuden ergeben sich auch für Tragwerksplaner neue Möglichkeiten. Wurde erst einmal ein umfassendes 3D-Modell eines Gebäudes erstellt, so möchte man das auch für die statische Berechnung weiter nutzen und den größtmöglichen Vorteil daraus erzielen. Dabei entstehen aber auch einige neue Herausforderungen an den Tragwerksplaner und die verwendete Software, auf welche in diesem Beitrag eingegangen wird.