Vorspannung

[Felix]

Hallo zusammen,

ich bin blutiger Anfänger und wollte gerne wissen, ob mir jemand erklären kann, wie ich Zugstreben vorspanne und wie ich den verbindenden Knoten in dem Kreuz der diagonalen Verstrebung verbinde. System wird in diesem Punkt immer als instabil angezeigt.

Herzlichen Dank schon mal

[Frank Faulstich]

AW: Vorspannung

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wie ich Zugstreben vorspanne und wie ich den verbindenden Knoten in dem Kreuz der diagonalen Verstrebung verbinde. System wird in diesem Punkt immer als instabil angezeigt.

Hallo,

ich beantworte die zweite Frage mal zuerst, weil das einfacher ist.
Bei Kreuzverbänden ist es sinnvoll, die Stäbe in den Kreuzungspunkten gar nicht miteinander zu verbinden.
Zugstäbe sind erst einmal Fachwerkstäbe. Sie haben die nichtlineare Eigenschaft, dass sie entfernt werden, sobald eine Druckkraft auftritt. Sind die Stäbe im Kreuzungspunkt miteinander verbunden, dann entsteht eine Kette aus zwei Fachwerkstäben, die natürlich instabil ist.
Zur Vorspannung.
Die Vorspannung kann als Stablast auf das System aufgebracht werden.

Dabei ist zu beachten, dass die Last in einen separaten Lastfall gepackt wird und der auch entsprechend klassifiziert wird. Das ist besonders beim automatischen Erzeugen der Überlagerung sehr wichtig.
Es gibt zwei verschiedene Arten Vorspannung:

1. Anfangsvorspannung
2. Endvorspannung

Die Anfangsvorspannung kann man sich wie eine Temperaturlast vorstellen. Der Stab wird abgekühlt und er versucht sich zu verkürzen. Wenn der Stab an den Enden gehalten wird, dann tritt im Stab eine Zugkraft auf. Wenn der Stab an den Enden starr gehalten wird, dann entspricht die Zugkraft genau der Vorspannkraft. Ist er elastisch gehalten, dann ist die Zugkraft im Stab entsprechend kleiner.
Bei der Endvorspannung wird mit einem iterativen Rechenverfahren sichergestellt, dass der Stab die eingegebene Vorspannkraft hat, unabhängig von der Steifigkeit der angrenzenden Struktur. Der Nachteil ist aber, dass die Berechnungszeit länger ist und dass das Modell schneller instabil wird.

Viele Grüße
Frank Faulstich

[Felix]

AW: Vorspannung

Guten Tag Herr Faulstich.
herzliche Dank für die Antworten.

Ein paar weitere Fragen sind dabei aufgekommen:

- Sie sprechen von mehreren bzw. separaten Lastfällen. Brauche ich also auch zwei Lastfälle für den jeweiligen Vorspannungstyp? Beispielsweise LF 1 für Anfangsvorspannung, LF 2 für Endvorspannung oder empfiehlt es sich eh nicht, beide Varianten der Vorspannung zu verwenden?

- Eine generelle Frage, die in diesem Zuge aufgekommen ist. Sie sprechen davon, das die Vorspannkraft logischerweise höher ist, wenn der Stab starr eingespannt ist, bzw. vermindert ausfällt, wenn er elastisch gelagert ist.
Zur Lagerung also meine Frage:
Wenn ich den Stab, von Knoten zu Knoten "gezogen" habe, welcher Form der Festhaltung entspricht er dann? Es befindet sich ja an dieser Stelle kein gesetztes Lager. Welche Verbindung erkennt das System, wenn zwei Stäbe an einem Knoten aufeinander treffen und an diesem miteinander verbunden sind? (Bild im Anhang "Detail")

- Das angehängte Bild`(Detail_2) zeigt, mehrere Zugstäbe, davon drei blau, drei annähernd "weiß". Bedeutet das, dass diese drei "weißen Stäbe" im System keine Bedeutung haben, also quasi über diese keine Kraft übertragen wird?

Ich weiß Ihre Hilfe wirklich sehr zu schätzen. Verziehen Sie bitte meine anfängliche Unwissenheit. Ich bin einfach in einer blöden Situation geraten, die Bachelorarbeit zu schreiben, mit einem Programm, das mit bis dato fremd war.

Viele Grüße zurück und nochmals vielen Dank für Ihre Antworten.
Felix Hering

[Frank Faulstich]

AW: Vorspannung

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- Sie sprechen von mehreren bzw. separaten Lastfällen. Brauche ich also auch zwei Lastfälle für den jeweiligen Vorspannungstyp? Beispielsweise LF 1 für Anfangsvorspannung, LF 2 für Endvorspannung oder empfiehlt es sich eh nicht, beide Varianten der Vorspannung zu verwenden?

Hallo,

Sie müssen sich entscheiden, ob die Stäbe mit Anfangsvorspannung oder vorgespannt werden sollen.
Es ist sinnvoll, die Lastfälle z. B. so zu organisieren:

• LF1: Eigengewicht
• LF2: Schnee
• LF3: Nutzlast
• LF4: Vorspannung

- Eine generelle Frage, die in diesem Zuge aufgekommen ist. Sie sprechen davon, das die Vorspannkraft logischerweise höher ist, wenn der Stab starr eingespannt ist, bzw. vermindert ausfällt, wenn er elastisch gelagert ist.
Zur Lagerung also meine Frage:
Wenn ich den Stab, von Knoten zu Knoten "gezogen" habe, welcher Form der Festhaltung entspricht er dann? Es befindet sich ja an dieser Stelle kein gesetztes Lager. Welche Verbindung erkennt das System, wenn zwei Stäbe an einem Knoten aufeinander treffen und an diesem miteinander verbunden sind? (Bild im Anhang "Detail")

Der Stab ist immer elastisch gehalten. Zieht er sich zusammen, dann gibt auch der Rest der Struktur ein wenig nach. Eine Ausnahme ist es, wenn der Stab rechts und links mit Knotenlagern gehalten wird, die das Zusammenziehen verhintern.

Wenn zwei Balkenstäbe in einem Knoten verbunden sind, dann sind zunächst erst einmal steif in allen 6 Freiheitsgraden miteinander verbunden. Ist das nicht gewünscht, dann muss ein Stabendgelenk definiert werden. Es können auch spezielle Stabtypen benutzt werden, die von sich aus schon Gelenke an den Enden haben, z. B. Fachwerkstab, Zugstab, Druckstab...

- Das angehängte Bild`(Detail_2) zeigt, mehrere Zugstäbe, davon drei blau, drei annähernd "weiß". Bedeutet das, dass diese drei "weißen Stäbe" im System keine Bedeutung haben, also quasi über diese keine Kraft übertragen wird?

Die Farben für die Darstellung können im Zeigenmavigator eingestellt werden. In dem Bild sieht es so aus, dass die Farben entsprechend des Materials dargestellt werden. Vermutlich sind die Stäbe aus Aluminium oder versehentlich aus Beton.

Viele Grüße
Frank Faulstich