Das Register Basis verwaltet die elementaren Stabparameter. Wenn Sie im Abschnitt 'Optionen' ein Kontrollfeld anhaken, wird in der Regel ein weiteres Dialogregister ergänzt. Dort können Sie jeweils die Details festlegen.
Stabtyp
Der Stabtyp steuert, in welcher Weise Schnittgrößen aufgenommen werden können oder welche Eigenschaften für den Stab vorausgesetzt werden. In der Liste stehen verschiedene Stabtypen zur Auswahl.
Balkenstab
Ein Balken ist ein biegesteifer Stab, der alle Schnittgrößen übertragen kann. Ein Balkenstab besitzt keine Gelenke an seinen Stabenden. Dieser Stabtyp kann durch alle Lastarten belastet werden.
Starrstab
Ein Starrstab koppelt die Verschiebungen zweier Knoten durch eine starre Verbindung. Er entspricht daher prinzipiell einer Kopplung. Damit lassen sich Stäbe mit sehr großer Steifigkeit unter Berücksichtigung von Gelenken definieren, die auch Federkonstanten und Nichtlinearitäten aufweisen können. Es treten kaum numerische Probleme auf, da die Steifigkeiten dem System angepasst sind.
Für Starrstäbe werden Schnittgrößen ausgegeben, wenn Sie im Navigator - Ergebnisse unten in der Kategorie 'Stäbe' die Ergebnisse für Kopplungen aktivieren.
Für Starrstäbe werden folgende Steifigkeiten angesetzt:
| Längssteifigkeit E · A | 1013 · ℓ [SI-Einheit] mit ℓ = Stablänge |
| Torsionssteifigkeit G · IT | 1013 · ℓ [SI-Einheit] |
| Biegesteifigkeit E · I | 1013 · ℓ3 [SI-Einheit] |
| Schubsteifigkeit GAy / GAz (falls aktiviert) | 1016 · ℓ3 [SI-Einheit] |
Fachwerkstab
Ein Fachwerkstab entspricht einem Balkenstab mit Momentengelenken an beiden Enden. Zusätzlich wird die Verdrehung um die Längsachse am Stabanfang durch ein Gelenk φx freigegeben. Bei diesem Stabtyp werden Biege- und Torsionsmomente aus den Lasten des Stabes ausgegeben.
Fachwerkstab (nur N)
Dieser Typ Fachwerkstab mit der Steifigkeit E ⋅ A ist in der Lage, Normalkräfte in Form von Zug und Druck aufzunehmen. Es werden nur Knotenschnittgrößen ausgegeben. Der Stab weist einen linearen Schnittgrößenverlauf auf, sofern keine Einzellast am Stab wirkt. Es wird kein Momentenverlauf ausgegeben, der sich infolge Eigengewicht oder einer Linienlast einstellen könnte. Die Knotenkräfte werden jedoch aus den Stablasten errechnet, wodurch die korrekte Weiterleitung gewährleistet ist.
Zugstab
Ein Zugstab kann nur Zugkräfte aufnehmen. Der Stabtyp entspricht einem 'Fachwerkstab (nur N)', der bei einer Druckkraft ausfällt.
Die Berechnung eines Stabwerks mit Zugstäben erfolgt iterativ: Im ersten Schritt werden die Schnittgrößen aller Stäbe ermittelt. Erhalten Zugstäbe eine negative Normalkraft (Druck), startet ein weiterer Iterationsschritt. Die Steifigkeitsanteile dieser Stäbe werden nicht mehr berücksichtigt – sie sind ausgefallen. Dieser Prozess wird so lange fortgeführt, bis kein Zugstab mehr ausfällt. Ein System kann durch den Ausfall von Zugstäben instabil werden.
Druckstab
Ein Druckstab kann nur Druckkräfte aufnehmen. Der Stabtyp entspricht einem 'Fachwerkstab (nur N)', der bei einer Zugkraft ausfällt. Ausfallende Druckstäbe können zu einem instabilen System führen.
Knickstab
Ein Knickstab entspricht einem 'Fachwerkstab (nur N)', der unbegrenzt Zugkräfte aufnimmt, Druckkräfte jedoch nur bis zum Erreichen der kritischen Kraft. Für den Euler-Fall 2 bestimmt sich diese Kraft wie folgt:
Mit diesem Stabtyp lassen sich oft Instabilitäten umgehen, die bei einer nichtlinearen Berechnung nach Theorie II. oder III. Ordnung durch das Knicken von Fachwerkstäben entstehen. Ersetzt man diese (realitätsgetreu) durch Knickstäbe, wird in vielen Fällen die kritische Last erhöht.
Seilstab
Ein Seil ist nur auf Zug beanspruchbar. Damit lassen sich Seilketten durch eine iterative Berechnung nach Theorie III. Ordnung unter Berücksichtigung von Longitudinal- und Transversalkräften erfassen.
Seile eignen sich für Modelle, bei denen große Verformungen mit entsprechenden Änderungen der Schnittgrößen auftreten können. Für einfache Abspannungen wie bei einem Vordach sind Zugstäbe völlig ausreichend.
Virtueller Träger
Dieser Stabtyp ermöglicht es, die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists anzusetzen, die das Steel Joist Institute in sogenannten "Virtual Joist"-Tabellen hinterlegt hat. Diese Virtual Joist-Profile repräsentieren äquivalente Breitflanschträger, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Der Träger wird damit durch einen Stab mit einem virtuellen Querschnitt ersetzt. So lassen sich komplexe Trageinheiten wie beispielsweise ein Fachwerkträger im Gesamtsystem simulieren.
Wählen Sie in der Liste die 'Reihe' des virtuellen Trägers aus.
In der Liste 'Virtueller Träger' können Sie dann den genauen Typ festlegen.
Die Schaltfläche
im Abschnitt 'Querschnitt und Material' ermöglicht es, den virtuellen Träger aus der Querschnittbibliothek zu importieren.
Steifigkeit
Mit diesem Stabtyp können Sie einen Stab mit benutzerdefinierten Steifigkeiten verwenden. Die Steifigkeitskennwerte sind im Dialog 'Neue Stabsteifigkeit' zu definieren (siehe Kapitel Stabsteifigkeiten).
Kopplung
Ein Kopplungsstab ist ein virtueller, sehr steifer Stab mit starren oder gelenkigen Stabenden. Es stehen vier Möglichkeiten zur Auswahl, um die Freiheitsgrade der Anfangs- und Endknoten 'Fest' oder über ein 'Gelenk' zu koppeln. Mit Kopplungen lassen sich spezielle Situationen für Kraft- und Momentenübertragungen modellieren. Dabei werden die Normal- und Querkräfte bzw. Torsions- und Biegemomente direkt von Knoten zu Knoten übertragen.
Feder
Ein Federstab bietet die Möglichkeit, lineare oder auch nichtlineare Federeigenschaften mit definierbaren Wirkbereichen abzubilden. Für einen Federstab brauchen Sie im Register 'Querschnitt' nur die Stablänge Lz festlegen, keinen Querschnitt: Die Steifigkeit des Stabes ergibt sich aus den Federparametern, die Sie im Dialog 'Neue Stabfeder' definieren (siehe Kapitel Stabfedern).
Dämpfer
Ein Dämpfer entspricht im Prinzip einem Federstab mit der Zusatzeigenschaft 'Dämpfungskoeffizient'. Dieser Stabtyp erweitert die Möglichkeiten für dynamische Analysen nach dem Zeitverlaufsverfahren.
Wie bei einem Federstab brauchen Sie im Register 'Querschnitt' nur die Stablänge Lz festlegen, keinen Querschnitt. Die Steifigkeit des Stabes ergibt sich aus den Federparametern, die Sie im Dialog 'Neue Stabfeder' definieren (siehe Kapitel Stabfedern). Die Dämpfungseigenschaften können Sie über den Dämpfungskoeffizienten X steuern.
Optionen
In diesem Abschnitt können Sie über die Kontrollfelder weitere Stabeigenschaften festlegen.
Knoten auf Stab
Mit einem oder mehreren Knoten am Stab können Sie den Stab in Segmente gliedern, ohne den Stab zu teilen (siehe Kapitel Knoten ).
Gelenke
Sie können an einem Stab Gelenke anordnen, um die Übertragung von Schnittgrößen an den Endknoten zu steuern (siehe Kapitel Stabendgelenke). Für bestimmte Stabtypen ist die Eingabe gesperrt, da bereits interne Gelenke vorliegen. Sie können dem 'Stabanfang i' und dem 'Stabende j' separat Gelenke zuweisen.
Exzentrizitäten
Exzentrizitäten bieten die Möglichkeiten, den Stab an den Endknoten außermittig anzuschließen (siehe Kapitel Stabexzentrizitäten). Sie können dem 'Stabanfang i' und dem 'Stabende j' separat Exzentrizitäten zuweisen.
Lager
Sie können dem Stab eine Lagerung zuweisen, die auf seiner ganzen Länge wirksam ist. Die Freiheitsgrade und Federsteifigkeiten sind bei den Lagerbedingungen zu definieren (siehe Kapitel Stablager).
Quersteifen
Quersteifen am Stab haben einen Einfluss auf die Wölbsteifigkeit des Stabes. Sie wirken sich auf die Berechnung mit Wölbkrafttorsion unter Berücksichtigung von sieben Freiheitsgraden aus (siehe Kapitel Stabquersteifen).
Nichtlinearität
Sie können dem Stab eine Nichtlinearität zuweisen. Die nichtlinearen Eigenschaften sind als Stabnichtlinearitäten zu definieren (siehe Kapitel Stabnichtlinearitäten).
Ergebniszwischenpunkte
Mit Ergebniszwischenpunkten können Sie die Tabellenausgabe der Ergebnisse entlang des Stabes steuern. Die Teilungspunkte sind im Dialog 'Neuer Stabergebniszwischenpunkt' zu definieren (siehe Kapitel Stabergebniszwischenpunkte).
Endmodifikationen
Mit Endmodifikationen können Sie die Geometrie des Stabes an seinen Enden grafisch anpassen. So lassen sich Überstände, Verkürzungen oder Abschrägungen für die gerenderte Darstellung aufbereiten.
'Verlängerung': Sie können für den Stabanfang und das Stabende jeweils eine 'Verlängerung' definieren. Ein negativer Wert Δ wirkt sich als Verkürzung aus.
'Neigung': Mit einer Neigung können Sie jedes Stabende abschrägen. Es sind Neigungswinkel um die beiden Stabachsen y und z möglich. Ein positiver Winkel bewirkt eine Drehung im Uhrzeigersinn um die jeweilige positive Achse.
Für die Berechnung deaktivieren
Wenn Sie dieses Kontrollfeld anhaken, wird der Stab einschließlich Belastung in der Berechnung nicht berücksichtigt. So können Sie untersuchen, wie sich das Tragverhalten des Modells ändert, wenn bestimmte Stäbe nicht wirksam sind. Die Stäbe brauchen nicht gelöscht werden; die Lasten bleiben ebenfalls erhalten.