Liniengelenke

Wenn Flächen sich an einer Linie berühren, sind sie dort biegesteif verbunden. Mit einem Liniengelenk können Sie bestimmte Freiheitsgrade steuern, um die Übertragung von Schnittgrößen zu beschränken.

Dialog 'Neues Liniengelenk'

Das Liniengelenk ist sowohl einer Linie als auch einer Fläche zuzuweisen. Sie können die Linien- und Flächennummern grafisch bestimmen.

Liniengelenk zuordnen

Basis

Das Register Basis verwaltet die elementaren Gelenkparameter.

Gelenkbedingungen

Die Gelenkbedingungen sind in drei 'Translatorische' und einen 'Rotatorischen' Freiheitsgrad unterteilt. Erstere beschreiben die Verschiebungen in Richtung der lokalen Achsen, letzterer die Verdrehung um die Linienlängsachse.

Um ein Gelenk zu definieren, haken Sie das Kontrollfeld für die jeweilige Achse an. Das Häkchen symbolisiert, dass die Verschiebung oder Verdrehung der Linie in oder um die entsprechende Richtung möglich ist. Die Konstante der Weg- oder Drehfeder wird dann zu null gesetzt. Sie können die 'Federkonstante' jederzeit anpassen, um ein elastisches Gelenk zu modellieren.

In der Spalte 'Nichtlinearität' können Sie die Übertragung der Schnittgrößen für jede Komponente gezielt steuern. Je nach Freiheitsgrad stehen in der Liste der Nichtlinearitäten passende Einträge zur Auswahl.

Gelenknichtlinearität auswählen

Fest, falls Schnittgröße negativ bzw. positiv

Damit können Sie auf einfache Weise steuern, ob die Gelenkwirkung nur bei positiven bzw. negativen Kräften oder Momenten gegeben ist. Falls die Schnittgröße in die angegebene Richtung der Flächenachse wirkt, liegt eine feste Verbindung vor und die Kraft oder das Moment wird übertragen.

Für die Wirkung der Schnittgröße (negativ oder positiv) ist das Liniengelenk-Koordinatensystem auf die "angeschlossene Fläche" zu beziehen – also die Fläche, für die das Liniengelenk nicht definiert ist. Sollen beispielsweise nur Druckkräfte übertragen werden, wäre 'Fest, falls v_y bzw. v_z positiv' korrekt für den Fall, dass die Gelenkachse y bzw. z in die Richtung der gewünschten Lastübertragung zeigt.

Wenn Sie eine andere Nichtlinearität auswählen, können Sie die Parameter in den Registern Teilweise Wirkung, Diagramm, Reibung, Gekoppeltes Diagramm oder Kraft-Momentenverlauf definieren.

Optionen

Über das Kontrollfeld in diesem Abschnitt können Sie weitere Eigenschaften des Liniengelenks festlegen, um die Übertragung von Momenten zu begrenzen. Die Parameter werden im Register Decke-Wand-Verbindung verwaltet.

Teilweise Wirkung

Die Teilweise Wirkung einer Gelenkkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft des Stabendgelenks verfügbar (siehe Bild Gelenknichtlinearität auswählen).

Teilweise Wirkung eines Gelenks definieren

Legen Sie die Wirkung des Gelenks für den 'Negativen Bereich' sowie für den 'Positiven Bereich' fest. In der 'Typ'-Liste stehen verschiedene Kriterien für die Wirksamkeit des Gelenks zur Auswahl.

• Vollständig: Die Verschiebung oder Verdrehung ist durch das Gelenk in vollem Umfang möglich.
• Fest ab Freigabe-Verschiebung/Freigabe-Verdrehung: Das Gelenk wirkt nur bis zu einer bestimmten Verschiebung oder Verdrehung. Bei einer Überschreitung wird eine feste Verbindung bzw. Einspannung wirksam.
• Versagen ab Freigabe-Kraft/Freigabe-Moment: Das Gelenk wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft bzw. einem bestimmten Moment. Bei einer Überschreitung fällt das Gelenk aus und überträgt die Schnittgröße nicht mehr.
• Fließen ab Freigabe-Kraft/Freigabe-Moment: Das Gelenk wirkt nur bis zu einer bestimmten Kraft bzw. einem bestimmten Moment. Bei einer Überschreitung erhöhen sich die Dehnungen, jedoch nicht mehr die Schnittgröße.
• Federausfall: Bei einem Gelenk mit Federsteifigkeit ist die Komponente des Gelenks nicht wirksam.

Die meisten Gelenktypen sind mit einem 'Schlupf' kombinierbar, wodurch das Gelenk erst nach einer bestimmten Verschiebung oder Verdrehung wirksam wird.

Diagramm

Das Diagramm einer Gelenkkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft des Gelenks verfügbar (siehe Bild Gelenknichtlinearität auswählen).

Steifigkeitsdiagramm definieren

Legen Sie in der Spalte 'Verschiebung' bzw. 'Drehung' die Anzahl der Definitionspunkte des Arbeitsdiagramms mit den entsprechenden Werten fest. In der Spalte 'Kraft' bzw. 'Drehung' können Sie dann die Abszissenwerte der Verschiebungen bzw. Verdrehungen mit den Gelenkkräften bzw. -momenten zuweisen.

Für den 'Diagrammbeginn' und das 'Diagrammende' stehen folgende Kriterien zur Auswahl:

• Reißen: Die Gelenkfeder ist nur bis zum Maximalwert der Kraft bzw. des Moments wirksam. Bei einer Überschreitung stellt sich die volle Gelenkwirkung ein. Es wird keine Schnittgröße mehr übertragen.
• Fließen: Die Gelenkfeder ist bis zum Maximalwert der Kraft bzw. des Moments wirksam. Bei einer Überschreitung erhöhen sich die Dehnungen, jedoch nicht mehr die Schnittgrößen.
• Kontinuierlich: Jenseits des Definitionsbereichs wird die Federkonstante des letzten Schritts angesetzt.
• Anschlag: Die zulässige Verformung wird auf den Maximalwert der Verschiebung bzw. Verdrehung beschränkt. Bei einer Überschreitung wird die Gelenkwirkung aufgehoben und eine feste Verbindung bzw. Einspannung wirksam.

Reibung

In der Liste 'Nichtlinearität' stehen vier Möglichkeiten zur Auswahl, um die Reibung eines translatorischen Gelenks in Abhängigkeit von einer anderen Gelenkkomponente zu definieren (siehe Bild Gelenknichtlinearität auswählen).

Reibungskoeffizienten definieren

Die übertragenen Gelenkkräfte werden in Beziehung gesetzt zu den Normal- oder Querkräften, die in eine andere Richtung wirken. Je nach Auswahl im Register 'Basis' ist die Reibung abhängig von nur einer oder von zwei Schnittgrößen. Es besteht folgender Zusammenhang zwischen Gelenk-Reibungskraft und Normalkraft bzw. Querkraft:

Gekoppeltes Diagramm

Die Option Gekoppeltes Diagramm - ständige Freigabe ermöglicht es, das Ausfallkriterium für einen Freiheitsgrad auch für die übrigen Richtungen zu berücksichtigen: Falls eine bestimmte Schnittgröße nicht übertragen werden kann, sind auch alle anderen Freiheitsgrade gelöst und die Flächen vollständig entkoppelt.

Gekoppeltes Diagramm definieren

Kraft-Momentenverlauf

Für ein φ_x-Gelenk mit nichtlinearen Eigenschaften können Sie den Kraft-/Momentenverlauf in einem Diagramm definieren.

Kraft-/Momentenverlauf definieren

Legen Sie die Definitionspunkte mit den Werten der 'Kraft' und dem jeweils zugehörigen 'Maximalen Moment' und 'Minimalen Moment' fest. Die Flächenmomente m_x können auf die Normalkräfte n oder die Querkräfte v_y bzw. v_z bezogen werden. Legen Sie dies über die Liste unten im Abschnitt fest.

Kraft auswählen

Für den 'Diagrammbeginn' und das 'Diagrammende' stehen folgende Kriterien zur Auswahl:

• Reißen: Die Gelenksteifigkeit ist nur bis zum Start- oder Endwert der Kraft wirksam. Jenseits des Definitionsbereichs werden keine Momente übertragen.
• Fließen: Wird der Start- oder Endwert der Kraft überschritten, erhöhen sich die Kräfte, jedoch nicht mehr die Momente.
• Kontinuierlich: Jenseits des Definitionsbereichs wird die Gelenksteifigkeit des letzten Schritts angesetzt.

Decke-Wand-Verbindung

Bei Decken-Wand-Verbindungen im Mauerwerksbau werden Momente nicht unbegrenzt, sondern nur in Abhängigkeit von den Normalkräften übertragen. Im Register Decke-Wand-Verbindung können Sie das maximale und minimale Moment über ein Kraft-/Momentendiagramm begrenzen, das RFEM aus den Geometrieparametern erzeugt.

Decke-Wand-Verbindung definieren

Parameter

Geben Sie den 'Versatz' und – falls vorhanden – die 'Roststeinbreite' an, deren Werte für die Ermittlung der Gelenksteifigkeiten benötigt werden. Die Parameter sind in der Dialoggrafik dargestellt.

Generierte Liniengelenke

Damit die Liniengelenke erzeugt werden können, muss die Deckenfläche und die Wand-Verbindungslinie zugewiesen werden (siehe Bild Liniengelenk zuordnen). Klicken Sie dann auf die Schaltfläche am Ende des Abschnitts. Bei einer Stockwerkswand erzeugt RFEM ein Liniengelenk, bei zwei Stockwerken zwei Liniengelenke.

Die generierten Liniengelenke werden als neue Typen angelegt, die nicht editierbar sind. Damit liegen bei einer Decke mit einer Stockwerkswand unterhalb und oberhalb drei Liniengelenke vor:

• Ursprüngliches Liniengelenk der Decke mit den Definitionsparametern für die Wandgelenke (1)
• Generiertes Liniengelenk für die Verbindung zur unteren Wand (2)
• Generiertes Liniengelenk für die Verbindung zur oberen Wand (3)

Liniengelenke einer Decke-Wand-Verbindung

Sie können die Parameter eines generierten Liniengelenks wie folgt überprüfen: Selektieren Sie diesen Typ in der Liste und aktivieren dann das Register Kraft-Momentenverlauf (siehe Bild Kraft-/Momentenverlauf definieren).