Was ist, wenn es nicht in die richtige Richtung geht?

Jeder Stahlbaukonstrukteur kennt diese Situation. Das Gesamtmodell der Baustatik hat alle Stabachsen, die direkt in den Knoten der Konstruktion münden. Und das Statiksystem ist schön und sauber. Aber die reale Struktur ist eine andere Geschichte.

Ein Beispiel dafür ist ein Träger-Stützen-Anschluss, bei dem sich die Aussteifungsstäbe in der Nähe befinden. Bei dieser Verbindung ist die Stütze das einzige Element, dessen Achsenposition mit der des Tragwerksmodells übereinstimmt. Die horizontalen Träger sind auf die obere Flanschebene ausgerichtet, d. h., wenn die Querschnitte der Träger unterschiedlich sind, liegen die Achsen auf verschiedenen Ebenen.

Und was ein noch häufigerer Unterschied ist, die Achsen der Verbände haben Exzentrizitäten in Bezug auf die optimale Knotenrichtung. Die Gründe dafür sind unterschiedlich - sie liegen in der Herstellung, in der Durchführbarkeit der Montage oder in ästhetischen Gesichtspunkten. Oftmals würde die ideale Richtung von Aussteifungselementen zu unangemessen großen Knotenblechen oder zu Kollisionen mit anderen Elementen führen. Manchmal sind auch andere Technologien oder Ausrüstungen der Grund für die Verschiebung der Verbände vom Knotenpunkt.

Und dann stellt sich die Standardfrage Nr. 1:

Wird diese Verschiebung Auswirkungen auf die Tragfähigkeit der Struktur haben?

Die Antwort ist einfach: Ja, das wird sie. Es werden zusätzliche sekundäre innere Kräfte in die Bauteile eingeleitet. Dies sind die Scherkräfte, Biege- und Torsionsmomente. Manchmal werden die Spannungen in den Bauteilen verringert, manchmal erhöht.

Dann stellt sich die Frage Nr. 2:

Ist dieser Einfluss es wert, diese Exzentrizitäten in das ursprüngliche Tragwerksmodell aufzunehmen?

Das ist die schwierige Frage!

Ich würde vermuten, dass in den meisten Fällen diese Exzentrizitäten im Detail im Gesamtmodell vernachlässigt werden. Und das ist verständlich. Die Situation müsste schon sehr untypisch sein, um nennenswerte Probleme zu verursachen. Aber es kann passieren, dass es nicht offensichtlich ist, und wenn es nicht offensichtlich ist, ist es potenziell gefährlich. Und Bauingenieure sind gerne auf der sicheren Seite.

Also, ein Beispiel für sichere Szenarien:

1. Der Tragwerksplaner berechnet das Haupttragwerk und übergibt das bemessene Analyse-Modell an den Konstrukteur.
2. Der Konstrukteur überträgt das Modell (mit dem  BIM -Export/Import oder manuell) in die CAD-Anwendung, wo er alle für die Fertigung und Montage erforderlichen Verbindungen entwirft.
3. Dann benötigt er die Bestätigung des Ingenieurs, dass die vorgeschlagenen Verbindungen mit den spezifischen Anforderungen der Normen und Bemessung übereinstimmen. Er schickt das CAD-Modell also zurück zum Ingenieur.
4. Der Ingenieur stellt die Unterschiede zwischen der ursprünglichen Geometrie und der Konstruktionsgeometrie des Konstrukteurs fest. Und jetzt kommt der Scheideweg.

          a)   Man überprüft den Entwurf kurz und bewertet ihn auf der Grundlage seiner Erfahrung.

          b)   Man wendet die ursprünglichen Kräfte auf die neue Geometrie des Konstrukteurs an und analysiert die Verbindungen

          c)   Man ändert das ursprüngliche Analyse-Modell entsprechend dem CAD-Modell, berechnet alles neu, und analysiert die Verbindungen

Und wo steht IDEA StatiCa in dieser Geschichte?

Aber genau in den Punkten 4 b) und 4 c) haben die Apps Checkbot und IDEA StatiCa Connection ihre größten Stärken. Und das liegt an der Fähigkeit des Checkbots, die Strukturmodelle aus verschiedenen Programmen beider Umgebungen - FEA- und CAD-Lösungen - zu erkennen und zu verarbeiten.

(Beispiel eines Analyse-Modells mit Exzentrizitäten)

Sobald das Modell eingelesen ist, ist es sehr einfach, einen bestimmten Knoten auszuwählen und ihn in der Verbindungs-App zu prüfen.

Die Situationen, in denen die Stäbe zwar in einen Anschluss, aber nicht in genau denselben Knoten kommen, konnten bis zur Einführung der Version 22 nicht einfach gelöst werden. Diese wurden als separate Verbindungen ausgewertet, und der Benutzer musste sich durch manuelle Bearbeitung selbst helfen. Ab der IDEA StatiCa Connection v22 ist das Gras für den Benutzer viel grüner. Der Checkbot erkennt entweder automatisch, dass die sehr nahen Knoten zur gleichen Verbindung gehören, oder der Benutzer kann manuell auswählen, welche Bauteile einbezogen werden sollen.

Auf diese Weise können wir eine bestimmte Gruppe von Bauteilen festlegen, die an einem bestimmten Verbindungsmodell angeschlossen sind.

Dies war vielleicht eine kleine Verbesserung in der Benutzeroberfläche, aber ein wichtiger Schritt in Richtung des Ziels, reale Strukturen zu analysieren und nicht nur theoretische.

Unabhängig von der Wahl des Ingenieurs zwischen den Möglichkeiten 4 b) oder 4 c) kann die Verbindungsanalyse in beiden Fällen schnell durchgeführt werden, wobei die Angst vor einer unsicheren Lösung beseitigt werden kann. Und das ist es, was uns gefällt.

Wenn Sie sich auch für andere Verbesserungen in IDEA StatiCa 22 interessieren, können Sie unseren Release Article hier lesen.