3-D Modell / Stützen

[Tim]

Hallo zusammen,

Zur Zeit beschäftige ich mit der Modellierung von 3D-Modellen. Ich habe mir auch das Einführungsvideo angeschaut. Was ich nur noch nicht verstehe, ist wie erfasst das Programm den Anschluss von Stützen (Stabelementen) an Flächenelemente?
Ziel soll es sein, aus einem 3-D Modell die Schnittgrößen für die Stützen zu bekommen und den Anschluss von Stäben an Flächenelementen richtig zu modellieren, dass die Steifigkeit im Anschluss auch richtig erfasst wird.

Ich bin der Meinung, dass wenn man ein Stabelement z.B an eine Scheibenelement anschließt, stimmt am Übergang Stütze-Scheibe die Steifigkeit nicht.
In dem Einführungsvideo wurde dies aber gemacht, und anschließend die Stabelemente bemessen (was nach meiner Berechnung absolut falsch wäre)

Hierzu habe ich mal ein ganz simples Beispiel gerechnet (sieh Grafik). Das Beispiel ist aus dem Buch " Finite Elemente in der Baustatik" von Horst Werkle

Eine Stahlbetonscheibe von 14 x 10 m mit einer Dicke von 50cm, E-Modul 3000 KN/cm². Die Stützen haben die Abmessung von 1.0 x 0,5m und sollen mit der Scheibe verbunden sein. Stützenhöhe 5m

Modell 1:
Scheibe und die Stützen als Stäbe. Bei diesem Modell erhält man ein Biegemoment (Schnitt zwischen Scheibe und Stab) von 73 KNm

Modell 2:
Die Stützen werden ebenfalls als Scheibe modelliert. Ermittelt man hier das Anschnittmoment über die Spannungen erhält man ein Biegemoment am Stützenkopf von 608 KNm

Daher stellt sich mir die Frage, wie ich denn nun ein 3D Modell richtig abbilden kann. Ich denke am besten wäre es doch, wenn man alles also auch die Stützen mit Flächenelementen modelliert. So müsste doch alles korrekt erfasst werden?

Wäre super nett falls mir jemand weiterhelfen kann. Vielen Dank schon mal im Voraus!!!

Grüße

[Frank Faulstich]

AW: 3-D Modell / Stützen

Hallo zusammen,

Zur Zeit beschäftige ich mit der Modellierung von 3D-Modellen. Ich habe mir auch das Einführungsvideo angeschaut. Was ich nur noch nicht verstehe, ist wie erfasst das Programm den Anschluss von Stützen (Stabelementen) an Flächenelemente?

Hallo,

der Anschluss ist zunächst erst einmal biegesteif.

Ziel soll es sein, aus einem 3-D Modell die Schnittgrößen für die Stützen zu bekommen und den Anschluss von Stäben an Flächenelementen richtig zu modellieren, dass die Steifigkeit im Anschluss auch richtig erfasst wird.

Ich bin der Meinung, dass wenn man ein Stabelement z.B an eine Scheibenelement anschließt, stimmt am Übergang Stütze-Scheibe die Steifigkeit nicht.

Die Steifigkeit kann beeinflusst werden, wenn ein Stabendgelenk definiert wird und dies mit einer Drehfeder versehen wird.

In dem Einführungsvideo wurde dies aber gemacht, und anschließend die Stabelemente bemessen (was nach meiner Berechnung absolut falsch wäre)

In den Videos geht es in erster Linie um die Handhabung von RFEM, nicht so sehr um den fachlichen Inhalt.

Hierzu habe ich mal ein ganz simples Beispiel gerechnet (sieh Grafik). Das Beispiel ist aus dem Buch " Finite Elemente in der Baustatik" von Horst Werkle

Eine Stahlbetonscheibe von 14 x 10 m mit einer Dicke von 50cm, E-Modul 3000 KN/cm². Die Stützen haben die Abmessung von 1.0 x 0,5m und sollen mit der Scheibe verbunden sein. Stützenhöhe 5m

Modell 1:
Scheibe und die Stützen als Stäbe. Bei diesem Modell erhält man ein Biegemoment (Schnitt zwischen Scheibe und Stab) von 73 KNm

Modell 2:
Die Stützen werden ebenfalls als Scheibe modelliert. Ermittelt man hier das Anschnittmoment über die Spannungen erhält man ein Biegemoment am Stützenkopf von 608 KNm

Daher stellt sich mir die Frage, wie ich denn nun ein 3D Modell richtig abbilden kann. Ich denke am besten wäre es doch, wenn man alles also auch die Stützen mit Flächenelementen modelliert. So müsste doch alles korrekt erfasst werden?

Die Unterschiede in den Schnittgrößen scheinen mir etwas groß zu sein. Das müsste man sich nochmal im konkreten Fall anschauen.

Grundsätzlich sollten für Stützen Stabelemente verwendet werden. Im Zusammenspiel mit RF-BETON-Stützen ist dann sehr einfach eine Bewehrungsermittlung möglich.

Viele Grüße

Frank Faulstich

[Tim]

AW: 3-D Modell / Stützen

Vielen Dank für die Antwort.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Schnittgrößen richtig sind (und somit der Fehler auch so groß) wie schon erwähnt, das Beispiel habe ich dem genannten Buch gefunden. Ich habe es auch nicht geglaubt und dehalb nachgerechnet. Die Erklärung liegt auch auf der Hand, der Freiheitsgrad der Verdrehung eines Stabes findet im Konotenpunkt der Scheibe keinen "Gegenspieler", deshalb könne die Ergebnisse nicht richtig sein. Ich dacht, vielleicht bietet Rfem eine Möglichkeit z.b. mit der kinematischen Kopplung oder der äquivalente Spannungstransformation. Dieser Ansatz ist ebenfalls in dem genannten Buch erläutert. Aber das scheint nicht der Fall zu sein.

Wenn ich nun aber mit einem Gelenk am Stabende und einer Drehfedersteifigkeit arbeite, passen meine Freiheitsgrade ja wieder nicht zusammen. Das ist ja das Problem.
Wenn ich z.B. einen Stab biegesteif anschließe kann das Moment im Stabanschnitt ja auch zu klein sein, je nach Geometrie.

Viele Grüße

[Pitt]

AW: 3-D Modell / Stützen

Moin, Moin,

welches Ergebnis stimmt denn mit dem im Buch angegebenen überein?

Momente aus Spannungen zu ermitteln ist sicher eine kritisch zu beurteilende Sache: insbesondere im Bereich von Ecken und Kanten können unrelistische Spannungen angegeben werden. Ändere die Netzgröße, und die Spannungen ändern sich ebenfalls, je kleiner, desto höher.

Zudem ist die Genauigkeit der Berechnung, sofern man bei der FE-Methode davon sprechen kann, auch von der eingesetzten Elementart, also von der gewählten FE-Ansatzfunktion, abhängig. In RFEM besteht nicht die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Elementen zu wählen.

Versuche einmal, ein statisch bestimmtes System nachzuvollziehen, z.B. einen einfachen Kragarm. Von Groth in "FEM-Anwendungen" gibt es dazu Vergleiche mit unterschiedlichen Elementen. Bei Interesse könnte ich die Seiten scannen und mailen.

Gruß Pitt

[Tim]

AW: 3-D Modell / Stützen

Hallo,

es geht um das Moment im Anschnitt des Stützenkopfes. Da kommen rund 600 KNm raus (bei einer modellierung der Stütze als Scheibe ). Was auch stimmt, ich habs nachgerechnet.

Wenn ich aber die Stütze nun als Stab modelliere komme rund 70 KNm raus oder so was, also viel zu klein. Mir ist schon klar warum. Ich dachte nur, dass Rfem evtl. dafür eine Lösung hat, denn wenn ich in meinem FE Modell Stäbe einbauen könnt hätte man auch gleich die Schnittgrößen.

Gruß Tim

[Pitt]

AW: 3-D Modell / Stützen

moin,

mich interessiert das Thema prinzipiell, weil ich bei Volumenelementen das Ergebnis manchmal auch nicht verstehe.

Wie hast Du denn das Ergebnis nachgerechnet? Sind die Auflagerbedingungen identisch? Hast Du bei der Scheibenlösung in den Fußpunkten der "Stäbe" eine Linienlagerung angesetzt?

Welche Knotenverdrehung des Stabes (der Freiheitsgrad der Verdrehung eines Stabes findet im Konotenpunkt der Scheibe keinen Gegenspieler) meinst Du damit? Bei Flächen wird mx, my und mxy ausgegeben. Welchesd Moment fehlt zur Aufnahme der Verdrehung?

Gruß Pitt

[Tim]

AW: 3-D Modell / Stützen

Moin,

Nachgerechnet habe ich das Erbebnis wie folgt:
Ich habe einen Schnitt am oberen Ende der Stütze gesetzt und über die
Spannung die resultierenden Kräfte ermittelt. Dann Summe aller Momente.
Somit habe ich das Anschnittmoment.

Die Stützten sind liniengelagert.

Anbei eine Skizze mit den Freiheitsgraden (zu Knotenverdrehung findet keinen Gegenspieler)

Gruß

[Pitt]

AW: 3-D Modell / Stützen

Moin,

ich dachte, Du hättest es von Hand gegengerechnet.

Das System ist unbestimmt, die Auflager der "Stäbe" gekommen eine horizontale Last. Mit dem Hebelarm bis zum Scheibenanschnitt kannst Du das Biegemoment auch errechnen. Wie passt denn das zusammen mit den bisherigen Ergebnissen?

Wie ändern sich die Spannungen im Anschnitt, wenn die Elementgräße geändert wird?

Kannst mir Deine Modelle (Stabwerk und Flächen) gerne mit per Mail schicken

Gruß Pitt

[Joerg Sando]

AW: 3-D Modell / Stützen

Hallo,

für eine solche Problemstellung sind Stabwerksmodelle besser geeignet.
Es sei in diesem Zusammenhang nur an die fehlerhafte FEM-Berechnung der Bohrplattform Sleipner A und deren Kollaps 1991 erinnert!!!
Grundlegendes ist in der DIN 1045-1 10.6 Stabwerkmodelle, mit den Erläuterungen in Heft 525, genormt.
Als Literatur kann dazu empfohlen werden:
Schlaich/Schäfer: Konstruieren im Stahlbetonbau; Betonkalender Jahrgang 2001
Rombach: Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau; Ernst&Sohn
http://www.vpi-bw.com/ingenieure/tec...ws_11_05f1.pdf ff (3 Teile)

Man kann sich eine plausibles Stabwerksmodell auf der Grundlage einer möglichen Bewehrungsführung ausdenken. Dabei sind die Druckstäbe aus Beton und die Zugstäbe die Bewehrung.

Viele Grüße
Jörg Sando

[Tim]

AW: 3-D Modell / Stützen

Hallo,
danke für deinen Link für die Stabwerkmodelle. Das ist mir schon bekannt dass man das so macht, mir geht es ja in diesem von mir genannten Beispiel um die Berücksichtung Stütze Scheibe. Also sprich, man betrachtet alles als ein zusammenhängendes Bauteil. (z.B für die Gebäudemodellierung in 3-d).
Gruß