In vielen Stabwerken reicht die Verwendung eines simplen Stabes nicht mehr aus. Häufig müssen Querschnittsschwächungen oder Durchbrüche in massiven Trägern berücksichtigt werden. Für solche Anwendungsfälle steht Ihnen der Stabtyp Flächenmodell zur Verfügung. Dieser kann wie jeder andere Stab ins Modell eingebunden werden und bietet alle Möglichkeiten eines Flächenmodells. Der folgende Fachbeitrag zeigt die Anwendung eines solchen Stabs in einem bestehenden System und beschreibt die Einbindung von Staböffnungen.
Die Materialzuteilung für hybride DUENQ-Querschnitte lässt sich in RFEM und RSTAB bequem wählen. Voraussetzung dafür ist, dass den Querschnittselementen in DUENQ unterschiedliches Material zugewiesen wurde.
Das Einfügen von Löchern in Flächen ist durch eine große Auswahl an Werkzeugen sehr einfach. Um bei Volumen Löcher oder Bohren einzufügen, ist zu beachten, dass bei einem durchgehendem Loch am Anfang und am Ende eine Öffnung erstellt werden muss und zudem eine Fläche, welche das Loch von dem Volumen abtrennt.
Die Querschnittsprogramme DUENQ und DICKQ eignen sich, um die Querschnittskennwerte allgemeiner dünn- oder dickwandiger Profile zu ermitteln. Diese Querschnittswerte stehen auch für weitere Untersuchungen in RSTAB und RFEM zur Verfügung.
Mit dem Querschnittsprogramm DUENQ können beliebige dünnwandige Querschnitte erstellt und anschließend auch in RFEM oder RSTAB als Stabquerschnitt verwendet werden. Dabei kann DUENQ von beliebigen Querschnitten alle relevanten Querschnittswerte für eine Bemessung und Spannungsanalyse ausgeben.
In RFEM, RSTAB und DUENQ können Druckvorlagen ("Ausdruckprotokoll-Muster") und Druckköpfe ("Protokollköpfe") benutzerdefiniert erstellt werden. Diese Vorlagen lassen sich auch auf andere Computer übertragen und dort nutzen.
Mit der Funktion "Belastung generieren aus Flächenlast auf Öffnungen" können in RFEM automatisch beispielsweise Windlasten auf Fenster oder andere Lasten auf nichttragende und im Modell nicht abgebildete Strukturen in Öffnungen berücksichtigt werden. Die Funktion wird über "Extras" → "Belastung generieren" → "Aus Flächenlasten auf Öffnungen..." aufgerufen.
In RFEM und RSTAB lassen sich Stäbe mit veränderlichem Querschnitt untersuchen, die auch aus frei definierten DUENQ-Profilen bestehen können. Für die Ermittlung der Schnittgrößen und Verformungen werden die Querschnittswerte interpoliert.
RFEM, RSTAB und DUENQ sind in elf Sprachen lokalisiert. Alle Sprachen stehen ohne Aufpreis zur Verfügung. Die Sprache der Programmoberfläche kann über das Menü "Optionen" → "Programmoptionen" festgelegt werden.
In DUENQ-Profilen können Öffnungen wie zum Beispiel Schraubenlöcher durch Elemente der Dicke null abgebildet werden. Für die Berechnung der Schubspannungen im Bereich dieser Nullelemente bietet das Programm zwei Möglichkeiten an.
Laut Heft 631 des DAfStb, Kapitel 2.4 ändert sich das Tragverhalten von Decken, wenn deren kontinuierliche Stützung durch Wände in Bereichen von Öffnungen unterbrochen wird. In Abhängigkeit der Länge des Öffnungsbereiches und der Plattendicke sind Maßnahmen bezüglich der Untersuchung der Decke im Bereich der Öffnung nötig.
Der Tragfähigkeitsnachweis für kaltgeformte Profile nach EN 1993-1-3 und EN 1993-1-5 kann mit der Modulerweiterung RF-/STAHL Kaltgeformte Profile geführt werden. Neben den kaltgeformten Profilen aus der Querschnittsdatenbank können auch allgemeine Profile aus DUENQ nachgewiesen werden.
Bemessung einer geschweißten Verbindung eines HEA-Profils unter zweiachsiger Biegung mit Normalkraft. Nachweis der Schweißnähte für die gegebenen Schnittgrößen nach dem vereinfachten Verfahren (DIN EN 1993-1-8 Abs. 4.5.3.3 ) mittels DUENQ.
In DUENQ können Querschnittsgeometrien, die als Umriss- oder Schwerelinienmodell im DXF-Format vorliegen, importiert und als Basis für die Modellierung genutzt werden.
Beim Nachweis eines Stahlquerschnitts nach Eurocode 3 ist die Zuordnung des Profils zu einer der vier Querschnittsklassen entscheidend. Die Klassen 1 und 2 ermöglichen eine plastische Bemessung, für die Klassen 3 und 4 sind nur elastische Nachweise zulässig. Neben der Beanspruchbarkeit des Querschnitts ist die ausreichende Stabilität des Bauteils nachzuweisen.
In DUENQ kann die Berechnung von längs ausgesteiften Blechfeldern gemäß Abschnitt 4.5 der EN 1993-1-5 erfolgen. Bei längs ausgesteiften Blechfeldern sind in der Regel sowohl die wirksamen Flächen infolge lokalen Beulens der Einzelfelder im Blech und in den Steifen als auch die wirksamen Flächen aus dem Gesamtfeldbeulen des ausgesteiften Gesamtfeldes zu berücksichtigen.
Da die Tragfähigkeit von Trägern in Bereichen von Öffnungen beeinträchtigt wird, muss darauf ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Kleine Öffnungen können dabei in der Regel über eine Anpassung des Fachwerkmodells an die Öffnungen ausreichend abgedeckt werden. Bei großen Öffnungen muss jedoch eine separate Betrachtung des Bereiches und eine gesonderte Modellierung stattfinden.
Das eigenständige Programm DUENQ ermittelt die Kennwerte und Spannungen für beliebige dünnwandige Querschnitte. Grafische Tools und Funktionen ermöglichen die Modellierung von komplexen Querschnittsformen. Neben der grafischen Eingabe ist auch eine tabellarische Eingabe möglich. Alternativ kann eine DXF-Datei eingelesen und als Basis für die weitere Modellierung genutzt werden. Ebenfalls kann jeder Querschnitt aus der Dlubal-Querschnittsbibliothek eingegeben und als Teil mit den vom Benutzer definierten Elementen kombiniert werden.
Mit DUENQ lassen sich Querschnittswerte und Spannungen von beliebigen Profilen berechnen. Sind Flansch oder Steg durch Schraubenlöcher geschwächt, kann dies durch die Verwendung von Nullelementen abgebildet werden. Die Spannungen werden im Anschluss mit den abgeminderten Querschnittswerten neu berechnet. Ein besonderes Augenmerk ist hierfür auf die Schubspannungen zu legen. Diese werden standardmäßig im Bereich der Nullelemente zu Null gesetzt. Berechnet man die Schubspannungen mit den abgeminderten Querschnittswerten und ohne weitere Anpassung erneut, stellt sich heraus, dass das Integral der Schubspannungen nicht mehr gleich der angesetzten Querkraft ist. Wie sich daher die Schubspannung im Detail berechnet, soll im folgenden Beispiel aufgezeigt werden.
Die Kehlnaht ist die im Stahlhochbau am weitaus häufigsten vorkommende Nahtform. Gemäß EN 1993-1-8, 4.3.2.1 (1) [1] dürfen Kehlnähte für die Verbindung von Bauteilen verwendet werden, wenn die Flanken einen Öffnungswinkel von 60° bis 120° bilden.
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.
Neben Bögen und Kreisen können in DUENQ 8.xx folgende gekrümmte Querschnittsteile modelliert werden:EllipsenElliptische BögenParabelnHyperbelnSplinesNURBS (non-uniform rational B-Spline)
Im Querschnittsprogramm DUENQ besteht die Möglichkeit, Querschnittsteile in einem "Profil" zusammenzufassen und dessen Querschnittskennwerte abzulesen. Damit lassen sich beispielsweise bei Verbundprofilen die Kennwerte der Komponenten bestimmen.
Mit dem Querschnittsprogramm DUENQ lassen sich die Eckbereiche von Profilen detailgetreu modellieren:Die Funktion "Ecke glätten" füllt die Ecke mit einem Element und verbindet es automatisch durch ein Nullelement. Hierzu ist lediglich der Eckbereich anzuklicken.Mit der Funktion "Ecke abrunden oder abwinkeln" kann die Ecke abgerundet oder abgewinkelt werden. Hierzu sind der Abrundungsradius anzugeben und die beiden Elemente anzuklicken.
Für die Bemessung von Querschnitten werden in der Regel viele verschiedene Querschnittswerte benötigt. In RFEM und RSTAB sind alle dazu benötigten Werte für normierte Querschnitte in der Querschnittsdatenbank vorhanden und man kann diese zur direkten Bemessung heranziehen. Handelt es sich dagegen um nicht normgerechte Querschnitte, so gibt es mit DUENQ die Möglichkeit, auch diese Querschnitte zu verwenden. Über eine einfache Geometrieeingabe können alle benötigten Querschnittswerte ermittelt werden. In folgendem Beispiel wird die Berechnung der Schubfläche anhand eines konkreten Beispiels durchgeführt.
Das Querschnittsprogramm DUENQ ermittelt die wirksamen Querschnittswerte dünnwandiger Profile gemäß Eurocode 3 und Eurocode 9. Alternativ sind im Programm plastische Untersuchungen für allgemeine Querschnitte nach der Simplex-Methode möglich. Bei diesem Verfahren werden die plastischen Querschnittsreserven für elastisch ermittelte Schnittgrößen iterativ bestimmt.Folgendes Beispiel beschreibt die wirksamen Querschnittswerte im Bereich einer Ausklinkung eines I-förmigen Walzprofils. Anschließend werden die Ergebnisse mit einer plastischen Analyse verglichen.
Querschnitte, die nicht in der umfangreichen Profilbibliothek enthalten sind, können auf zwei Arten eingepflegt werden:1. Erzeugen des Querschnittes mit den Querschnittsprogrammen DUENQ und DICKQ und Einlesen in RFEM/RSTAB.2. Sind die Querschnittswerte des Herstellers bekannt, lassen sich diese in der Querschnittsdatenbank von RFEM/RSTAB mittels der Option "Neuen benutzerdefinierten Querschnitt erzeugen" anlegen.
Das Querschnittsprogramm DUENQ bietet komfortable Möglichkeiten, um Profilverstärkungen grafisch zu setzen. Bei der Modellierung von Flachstahl-Ergänzungen ist nur eine Regel zu beachten: Die Länge des Element muss größer sein als die Breite.