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28. Juni 2023

Anwendung des Stabtyps "Flächenmodell"

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.

Das in Bild 01 gezeigte Beispiel besteht aus einem auf je vier Stützen gelagerten Einfeldträger in zweierlei Ausführung, einmal ist er als reines Stabmodell abgebildet (rechts im Bild 01), einmal ist der mittlere Teil des Trägers als Stab vom Typ Flächenmodell definiert.

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1 Anwendung des Stabtyps "Flächenmodell"

Im Dialog Stab bearbeiten befindet sich im Auswahlfeld unter Stabtyp unter anderem die Bezeichnung Flächenmodell. Wählen Sie diesen aus, erhalten Sie zudem die Option zum Einfügen von Staböffnungen, zu sehen in Bild 02.

2 Auswahl des Stabtyps Flächenmodell

Beim Stabtyp Flächenmodell ist der Stab sowohl als Stabmodell vorhanden, wie auch als Flächensystem. Zwei Möglichkeiten zum Umschalten des Renderings zwischen den beiden Modellarten werden in Bild 03 gezeigt, einmal über den Anzeige-Navigator und einmal über die zugehörige Schaltfläche.

3 Wechseln der Anzeige von Stab- nach Flächenmodell

Bild 04 zeigt das isolierte Flächenmodell eines Stabes. Das verwendete FE-Netz wird vom Programm über Flächennetzverdichtungen vorgegeben, die Flächendicken sind durch den gewählten Querschnitt definiert. An beiden Enden des Flächenmodells ist je ein Netz aus Starrstäben zu erkennen. Diese dienen zur Übertragung der Flächenschnittgrößen auf die angeschlossenen Stäbe.

4 Anzeige des Flächenmodells mit Öffnungen und den Starrstäben zur Schnittgrößenübertragung an die angeschlossenen Stäbe

Zum Einfügen von Öffnungen bzw. Durchbrüchen im Steg steht die Option Staböffnungen zur Verfügung. Im eigens dafür eingerichteten Tab können vorhandene Öffnungen aus einer Liste gewählt (Bild 05) oder auch neu eingefügt werden (Bild 06). Die definierten Staböffnungen befinden sich unter den Typen für Stäbe.

5 Einfügen von Staböffnungen

6 Dialog Neue Staböffnung

Die Statische Analyse findet für das Flächenmodell statt. Zur Auswertung können dann sowohl Stab- als auch Flächenergebnisse verwendet werden. Bild 07 zeigt einen Vergleich der Modellierung aus Bild 01 anhand der Globalen Verformungen.

7 Vergleich von Stabmodell (rechts) und Flächenmodell (links) anhand der Globalen Verformungen

Die Flächenschnittgrößen können auch z.B. im Add-On Spannungs-Dehnungs-Berechnung weiterverarbeitet werden. Eine Analyse der Spannungsverteilung im Flächenmodell wird in Bild 08 gezeigt.

8 Analyse des Spannungsverlaufs im Flächenmodell mit dem Add-On Spannungs-Dehnungs-Berechnung

Zusammenfassung

Durch die Verwendung des Stabtyps Flächenmodell lassen sich elegant Stäbe als Flächenmodell analysieren. Die Modellierung findet dabei genauso intuitiv und einfach statt, wie bei jedem anderen Stabtyp. Die Übertragung der Schnittgrößen vom Flächenmodell auf angeschlossene Stäbe wird vom Programm über automatisch generierte Starrstäbe gewährleistet. Zudem können Staböffnungen erzeugt und in der Berechnung berücksichtigt werden.

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