Upload
others
View
15
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Workshop Brückenbau 1
© SOFiSTiK AG 2009
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung .......................................................................................................................... 2
1.1 Referenzachse als Basis ........................................................................................... 2
1.2 Grafische Querschnittseingabe .................................................................................. 3
1.3 Spanngliedführung ..................................................................................................... 3
1.4 Verkehrslasten mit dem Traffic-Loader ...................................................................... 4
1.5 Bauablaufsimulation, Überlagerung und Bemessung ................................................ 4
2 Eingabebeschreibung ....................................................................................................... 6
2.1 Referenzachseingabe ................................................................................................ 6
1.1.1 Definition einer Achse im Grundriss (Registerkarte Trassierung) ....................... 6
1.1.2 Definition einer Gradienten (Registerkarte Höhenband) ..................................... 9
1.1.3 Definition von achsabhängigen Variablen (Registerkarte Variablen) ............... 10
1.1.4 Definition von Sekundärachsen (Registerkarte Sekundärachsen) ................... 12
1.1.5 Definition von Placements entlang einer Achse (Registerkarte Placements) ... 13
2.2 Auflager .................................................................................................................... 15
2.3 Spannglieder ............................................................................................................ 16
2.4 Grundlasten ............................................................................................................. 18
2.5 Verkehrslasten ......................................................................................................... 18
3 SOFiSTiK Querschnittseditor .......................................................................................... 20
3.1 Befehlsreferenz: ....................................................................................................... 21
3.2 Parametrisierte Querschnitte ................................................................................... 22
1.1.6 Punktkopplung .................................................................................................. 22
1.1.7 Variable zuweisen ............................................................................................. 23
1.1.8 Achse zuweisen ................................................................................................ 23
1.1.9 Punkt auf Linie .................................................................................................. 24
Seite 1/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1 Einleitung Die SOFiSTiK AG stellt ein neues Eingabe-Konzept für die Systemerzeugung,
Berechnung und Bemessung im Brückenbau vor.
Das bekannte und bewährte modulare Konzept der SOFiSTiK FE-Software wird seit
langem von vielen Nutzern in allen Bereichen des Brückenbaues eingesetzt. Von der
parametrisierten Berechnung von Rahmenbrücken bis zu der
Schnittgrößenoptimierung und Berechnung der Werkstattform im Spannbeton und
Stahl-Großbrückenbau reichen die Einsatzgebiete. Sonderbereiche, wie die
Berücksichtigung der Boden-Bauwerk Interaktion am 3D Modell und die
Winddynamik, runden den Leistungsumfang ab.
War bisher meistens die Eingabesprache CADINP das Mittel zur Kontrolle der
Berechnung so bietet das neue grafische Eingabe-Konzept CABD (Computer Aided
Bridge Design) die Kombination aus parametrischer Basis und nutzerfreundlicher
grafischer Eingabe innerhalb des SOFiSTiK Structural Desktops SSD.
Die Umsetzung des Konzeptes erfolgt mithilfe spezialisierter Dialoge (sog. Tasks),
die schrittweise bei der Systemeingabe, Belastung und Berechnung unterstützen.
Alle Tasks erzeugen SOFiSTiK CADINP Eingaben und sind damit voll kompatibel zu
einer textbasierten Arbeitsweise. Die Berechnung und Bemessung wird dann mit den
bekannten Modulen der SOFiSTiK FE-Software durchgeführt.
1.1 Referenzachse als Basis Um beliebige Brückensysteme mit Bezug zu der entsprechenden Trassierung
einfach erzeugen zu können, wird der Systemeingabe z.B. die Straßenachse als
Referenz hinterlegt. Diese Referenzachse kann mit allen Trassierungselementen in
Grund- und Aufriss grafisch definiert werden. Durch die Trennung von Geometrie und
Struktur, d.h. in Referenzachse und FE-Modell der Brücke, können Änderungen der
Geometrie-Parameter schnell und einfach in ein neues Berechnungsmodell
umgesetzt werden. Mithilfe von sogenannten Sekundär-Achsen können mehrstegige
Systeme, Trägerroste und hybride Strukturen (Stabmodell mit orthotropen
Schalenelementen) ebenfalls einfach definiert werden.
Seite 2/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Um schließlich das FE-Modell des Überbaues zu erhalten, können entlang der
definierten Achse die Querschnitte und spezielle Stellen (sog. Placements) mit
Informationen über Abhängigkeiten wie Arbeitsfugen, Querträger und
Auflagerachsen eingegeben werden. Die Variabilität des Brückenquerschnittes kann
einfach über die Definition von Variablen entlang der Achse erfolgen. Mithilfe dieser
Variablen, die auch Funktionen enthalten können, werden dann z.B. komplizierte
Querschnittsverläufe, mitwirkende Breiten und Abstände von Sekundär-Achsen
variabel definiert. Abhängig von der Art der Vorgabe und Anzahl der Datenpunkte
können automatisch quadratische und kubische Verläufe erzeugt werden.
1.2 Grafische Querschnittseingabe Eine weitere große Verbesserung bringt das CABD-Konzept durch die neue und
einfache grafischen Eingabemöglichkeit von Querschnitten direkt im AutoCAD
Umfeld von SOFiPLUS. Der SOFiSTiK Querschnittseditor kann alle CAD-Funktionen
von AutoCAD nutzen und vereinfacht somit die Eingabe von komplexen
Querschnitten (Standardquerschnitte, dick-, dünnwandig). Die Variablenzuweisung
und die Definition der Abhängigkeiten von Querschnittspunkten untereinander
vervollständigt die Eingabe zur Definition von Master-Querschnitten. Der endgültige
Verlauf der einzelnen Stabquerschnitte entsteht automatisch durch die Vernetzung
entlang der Achse.
Zusätzliche Tasks erlauben die Auswahl von zahlreichen Standard-Querschnitten
des Brückenbaues (z.B. Hohlkasten, I-Träger für Fertigteile sowie internationale
Brückenbau Querschnitte), dieser Teil des Produktes wird vom SOFiSTiK
Technologie- und Entwicklungspartner ABES beigesteuert.
1.3 Spanngliedführung Ein weiterer sehr wichtiger Teil des Konzeptes ist der Task zur Eingabe und
Auslegung der Vorspannung. Die Eingabe der Spannglieder erfolgt ebenfalls
unabhängig von der Struktur anhand von Kontrollpunkten im Aufriss und Querschnitt
des Systems. Die Berechnung der Vorspannkräfte nutzt die bekannten Möglichkeiten
der SOFiSTiK Software:
• Interne oder externe Vorspannung in sofortigem oder nachträglichem Verbund
Seite 3/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
• Kubische 3D Spline-Geometrie der Spannstränge
• Berechnung aller Vorspannverluste
• Spann- und Bauabschnitte
• Vorspannung für Stab- und Schalenelemente
• Sofortiger Verbund mit Spannungszuwachs im Spannstahl im Bruchzustand
• Plot der Spannkraftverläufe
• Spannprotokoll
1.4 Verkehrslasten mit dem Traffic-Loader
Da die Berechnung der Verkehrslasten eine Schlüsselstellung im Berechnungsablauf
von Brücken darstellt, und gerade durch komplexe Lastbilder und Anordnungen der
Berechnungsaufwand stark gestiegen ist, bietet das CABD-Konzept einen
spezialisierten Task zur Verkehrslastauswertung. Der sogenannte Traffic-Loader
bietet einfache Dateneingabe mit automatischer Visualisierung und Aufteilung der
Verkehrsfläche in Spuren. Viele unterschiedliche Lastenzüge und Lastnormen stehen
zur Verfügung. Die Verkehrslastauswertung erfolgt mithilfe von Einflusslinien, um
auch komplexe Lastbilder mit vertretbarem Aufwand zu bearbeiten. Zukünftige
Ausbaustufen werden auch Möglichkeiten zur Erzeugung von expliziten
Laststellungen zur Kontrolle und Vergleich bieten.
Grundlasten wie Ausbau, Temperatur und Setzungen werden ebenfalls innerhalb
eines Dialoges eingegeben und mit den SOFiSTiK FE Programmen berechnet.
1.5 Bauablaufsimulation, Überlagerung und Bemessung Am Ende des Prozesses werden die zeitabhängigen Effekte aus Kriechen,
Schwinden und Relaxation mit dem bekannten Construction Stage Manager (CSM)
berechnet. Die Simulation von komplexen Bauabläufen wird innerhalb einer Tabelle
mit einer abstrakten Zeitachse verwaltet. Vorspann-Bauabschnitte werden bereits
automatisch erkannt. Die Bildung von Einhüllenden der Verkehrslasten und der
anderen Einwirkungen und deren grafische Darstellung runden diesen Schritt ab. Die
endgültige Bemessung und Nachweisführung berücksichtigt Bruch- und sämtliche
Seite 4/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Gebrauchszustände mit Nachweisen für Stab- und Schalenelemente. Eine große
Auswahl an nationalen und internationalen Bemessungsnormen wird von SOFiSTiK
unterstützt (u.A. DIN-FB, OENorm, SIA, EC, AASHTO, BS). Interaktive
Ergebnisauswertung mit individuellen Plots und der Datenaustausch mithilfe von
Schnittstellen zur SOFiSTiK Datenbasis vervollständigen die Möglichkeiten zur
Bemessung und Dokumentation.
Mit allen Komponenten bietet das neue CABD-Konzept einen sehr
benutzerfreundlichen und leistungsfähigen Weg zur durchgängigen Berechnung von
Brückenbauwerken mit den bewährten SOFiSTiK Modulen. Besonders die offene
und parametrische Struktur ermöglicht die Umsetzung von komplizierten und
vielseitigen Berechnungen. Da grafische und textbasierte Eingaben kombiniert
erfolgen können, kann die Arbeitsweise beliebig angepasst werden. In Zukunft wird
dieses Konzept die Basis für alle Neuentwicklungen der SOFiSTiK AG und ihrer
Partner im Brückenbau darstellen.
Seite 5/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
2 Eingabebeschreibung Die graphische Eingabe über Dialogboxen im SSD beschränkt sich derzeit auf die
Eingabe von Stabbrücken. Dem Benutzer stehen dabei die folgenden Tasks für die
schrittweise Berechnung eines Brückenbauwerkes zur Verfügung:
• Referenzachseingabe
• Auflager
• Spannglieder
• Grundlasten
• Verkehrslasten
2.1 Referenzachseingabe Mit Hilfe des Referenzachsen-Tasks ist es möglich Trassierungsachsen
(Primärachen) mit Geraden, Kreis- und Übergangsbögen, wie sie im
Verkehrswegebau zum Einsatz kommen, zu definieren. Weiterhin können beliebige
achsabhängige Variablenverläufe sowie Strukturpunkte entlang der Achse definiert
werden. Die Darstellung und Eingabe der Trassierungskurven erfolgt getrennt in
Grundriss und Aufriss.
Relativ oder in Abhängigkeit einer Variablen zur Trassierungsachse können
sogenannte Sekundärachsen erzeugt werden.
1.1.1 Definition einer Achse im Grundriss (Registerkarte Trassierung)
In der Registerkarte ‚Trassierung‘ werden Elemente einer Achse im Grundriss
definiert. Eine Achse beginnt immer mit einem Startpunkt (Koordinaten x,y) und einer
Tangentenrichtung. Der Benutzer kann die Längen und Krümmungen jedes
Abschnitts definieren, die Werte der Tangente werden dann daraus errechnet. Bei
den Radien stehen positive Werte für eine Krümmung nach rechts, negative Werte
für eine Krümmung nach links.
Seite 6/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Abbildung 1: Trassierungselemente im Grundriss
Grundsätzlich stehen dem Anwender folgende Trassierungselemente zur Verfügung:
• Gerade
• Kreisbogen
• Übergangsbogen
Je nach Charakteristik des Krümmungsverlaufes über die Bogenlänge s lassen sich
verschiedene Typen von Übergangskurven unterscheiden:
• Klothoide: Die Krümmung verändert sich linear entlang s
• Bloss−Bogen: Die Krümmung verläuft kubisch
• Sinusoidaler Bogen: Die Krümmung verläuft sinusförmig
• Cosinusoidaler Bogen: Die Krümmung verläuft cosinusförmig
Seite 7/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Abbildung 2: Referenzachseingabe - Registerkarte Trassierung
1.1.1.1 Definition einer Achse im Grundriss (Per CADINP in SOFIMSHC) Eine Geometrie−Achse ist grundsätzlich von Strukturelementen unabhängig und wird
durch den Satz GAX beschrieben. Mit GAXA werden die Einzelelemente einer
Trassierung im Grundriss zur vorangegangenen Achs-Definition definiert.
Beispiel:
Seite 8/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1.1.2 Definition einer Gradienten (Registerkarte Höhenband)
Die Höhenentwicklung erfolgt unabhängig von der Trassierung im Grundriss, durch
Angabe von z−Koordinaten der Tangentenschnittpunkte und Ausrundungsradien
entlang der Achse über eine Stationsvorgabe. Die Ausrundungen folgen einer
quadratischen Parabel.
Abbildung 3: Referenzachseingabe – Registerkarte Höhenband
Die Höhe wird immer als Höhe über z = 0.0 interpretiert.
Seite 9/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1.1.2.1 Definition einer Gradienten (Per CADINP in SOFIMSHC) Der Höhenverlauf einer Achse wird zur vorangegangenen Achs-Definition mit dem
Satz GAXH definiert:
Beispiel:
1.1.3 Definition von achsabhängigen Variablen (Registerkarte Variablen)
Es können beliebige achsabhängige Variablen definiert werden. Diese Variablen
können z.B. zur Querschnittsgenerierung (Querschnittsverlauf entlang der Achse)
bzw. zur Definition von Sekundärachsen verwendet werden.
Für die Werte S (Station), V (Variablenwert) oder DV (Ableitung der Variablen)
können entweder Werte oder Formeln vorgegeben werden. Soll eine Formel erst
später dynamisch ausgewertet werden, so muss diese als Literal in Hochkomma und
mit einem führenden = definiert werden.
Für die Variation der Werte innerhalb der Abschnitte sind verschiedene
Möglichkeiten vorgesehen:
• Die bei V angegebene Formel kann für den ganzen Bereich gültig sein.
• Je nach Typ der Stützstellen werden lineare, quadratische oder kubische
Splines erzeugt. (in der Spalte ‚Art der Änderung‘ können vordefinierte‘
Verlaufsinformationen an der Stützstelle ausgewählt werden).
Abbildung 4: Variablenverläufe an Stützstellen
Seite 10/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Abbildung 5: Referenzachseingabe – Registerkarte Variablen
1.1.3.1 Definition von achsabhängigen Variablen (Per CADINP in SOFiMSHC) Mit dem Satz GAXV werden beliebige Variablen entlang einer Achse definiert.
Beispiel:
…
Seite 11/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1.1.4 Definition von Sekundärachsen (Registerkarte Sekundärachsen)
Relativ zu einer Achse können sekundäre Achsen definiert werden. Der Abstand zur
Referenzachse kann entweder konstant oder abhängig einer definierten Variablen
angegeben werden.
Abbildung 6: Referenzachseingabe – Registerkarte Sekundärachsen
1.1.4.1 Definition von Sekundärachsen (Per CADINP in SOFIMSHC) Mit dem Satz GAXS können Sekundärachsen erzeugt werden. Allen Placements die
später mit GAXP erzeugt werden kann ein Offset für Punktnummer und
Gruppennummer vorgegeben werden, auf den aufaddiert wird.
Beispiel:
Seite 12/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1.1.5 Definition von Placements entlang einer Achse (Registerkarte Placements)
Placements definieren wichtige Schnitte bzw. Punkte einer Trasse. Je nach Auswahl
bei den Achsen (Primärachse, Sekundärachsen, …) werden für jedes dieser
Placements automatisch Strukturpunkte und Strukturlinien mit den entsprechenden
Querschnitts− und Auflagerbedingungen erzeugt. In jedem Schnitt wird eine schiefe
Ebene definiert, wobei Rotationen in der Reihenfolge ALF, ALFZ, ALFY, ALFX
durchgeführt werden.
Folgende Typen des Placements stehen zur Auswahl:
• S Auflager (support)
• J Konstruktionsfuge (joint)
• A Startfläche
• E Endfläche
• H Horizontale Verbindung
• …
Bei der Berechnung von Sekundärachsen kann sich die wahre Länge dieser Achsen
verändern. Der Stationswert S bleibt jedoch für alle Spuren gleich. Damit ist eine
feldweise Vorgabe von Lasten sowie die Synchronisation von Lastenzügen möglich.
Abbildung 7: Placements auf Primär- und Sekundärachse
Weiter gibt es zwei Werte für die Querneigung die an einem Placement definiert
werden können. Das Vorzeichen der Querneigung ist so definiert, dass ein Anstieg
der Höhe nach außen positiv ist.
Bei der Verarbeitung der Querneigungen können die Variablen #INCR bzw. #INCL
verwendet werden (z.B. für eine Richtung einer Kante im Querschnitt).
Seite 13/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Placements werden im Prinzip auf der Hauptachse definiert, durch Vorgabe des
Winkels, Querneigung usw. werden diese entsprechend auf die Sekundärachsen
übertragen (Offset ist möglich). Natürlich können auch pro Sekundärachse eigene
Placements erzeugt werden.
1.1.5.1 Definition von Placements entlang einer Achse (Per CADINP inSOFIMSHC)
Mit dem Satz GAXP können Placements auf einer Achse erzeugt werden. Für jedes
Placement können Strukturpunktnummer, Gruppennummer, Querschnittsnummer
usw. explizit vorgegeben werden.
Beispiel:
Seite 14/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
2.2 Auflager
Der Auflager Task bietet die Möglichkeit vordefinierte Lagertypen entlang einer
Achse abzusetzen.
Dabei werden Placements des Typ A (Auflager) welche im Referenzachseingabe-
Task definiert wurden automatisch erkannt und verwendet:
Derzeit stehen die folgenden Lagertypen zur Auswahl:
• Lagerung des Überbaues mit zwei exzentrische
• Lagerung des Überbaues mit einem exzentrischen Lager
• Monolithische Verbindung zum Unterbau
Für die einzelnen Lagertypen können die Lagergeometrie sowie die
Lagerbedingungen vorgegeben werden.
Abbildung 8: Auflagerdialog
Seite 15/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
1.1.5.2 Per CADINP in SOFIMSHC: Lagerbedingungen können sehr einfach in SOFIMSHC erzeugt werden, indem
Strukturpunkte die zur Generierung einer Lagerung erforderlich sind relativ zu einen
Achse oder relativ zu einem Placement definiert werden. Berücksichtigt wird dabei
natürlich auch die Ausrichtung (ALF, ALFZ,...) die dem Placement zugeordnet wurde.
Ein Nachträgliches Ändern der Achse im Grund oder Aufriss impliziert somit dass
Strukturpunkte die relativ zu einer Achse oder einem Placement definiert wurden die
Änderung mitmachen.
Beispiel:
2.3 Spannglieder Die Erzeugung der Spannkabelgeometrie und die Ermittlung der Spannkräfte unter
Berücksichtigung der Anspannvorgänge und Reibungsverluste für ein gewähltes
Spannverfahrens erfolgt in der Version 2010 mit dem Programmmodul Tendon.
Tendon ist der Nachfolger von GEOS.
Die Bezugsspur für Spannglieder ist eine Ausgangsachse auf die sich alle Vorgaben
von Tendon beziehen können. Die Lage kann beliebig sein und ist im Allgemeinen
die Trassierungsachse.
Entlang der Bezugsachse oder Stabachse wird die geometrische Lage der
Spannglieder bestimmt. Zu den Vorgaben gehören neben den Abweichungen (U und
V) auch Geradenstücke und Radien.
Seite 16/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Die Definition einer allgemeinen räumlichen Splinedefintion kann somit unabhängig
von Knoten und Elementen erfolgen.
Abbildung 9: Spanngliederdialog
Als Hochpunkte werden Placements erkannt welche mit dem Typ ‚Überstand am
Anfang‘, ‚Auflager‘ oder ‚Überstand‘ am Ende definiert wurden.
Die Lage des Spanngliedes entlang der Achse kann entweder über die Angabe einer
Station oder über die Vorgabe der Laufvariable‘ xi‘ bestimmt werden. Dabei ist:
Xi = 0 Überstand am Ende
Xi = 1 Erstes Auflager
…
Xi = n Letztes Auflager
Xi = n+1 Überstand am Ende
Der Startpunkt ist bereits intern auf den Beginn und das Ende auf das Ende der
Stabzugachse vorbelegt. Alle Hochpunkte (meistens identisch mit den
Auflagerpunkten) müssen vorgegeben werden.
Seite 17/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
2.4 Grundlasten
Der Register Grundlasten sammelt alle notwendigen Eingaben für die zusätzliche
Eigengewichtsbelastung durch Belag, Mehreinbau und Ausbau.
Die Eingabe der wahrscheinlichen (GZG) und möglichen (GZT) Setzungen je
Auflager sowie der Temperaturbelastung ist ebenfalls in diesem Task enthalten. Die
Steifigkeitsfaktoren nach DIN-FB bzw. ARS für Zwangschnittgrößen im GZT kann
hier getrennt für Setzungen (wirkt nur auf die möglichen
Setzungen) und die Temperaturbelastungen erfolgen.
Abbildung 10: Grundlastendialog
2.5 Verkehrslasten Mit Hilfe dieses sogenannten Traffic-Loaders erfolgt die Verkehrslastauswertung
mittels Einflusslinien.
Zur Definition der Verkehrslasten wird zu Beginn in der Registerkarte "Querschnitt"
die Verkehrsfläche in Spuren eingeteilt. Neben den Bereichsgrenzen und der Lage
Seite 18/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
des rechten und linken Bordsteines wird hier auch die Breite und Lage (zentriert,
links- bzw. rechts-bündig) der Spuren definiert.
In der Registerkarte "Lastzüge" stehen dem Benutzer viele unterschiedliche
Lastenzüge der verschiedenen Lastnormen für Straßen- sowie Eisenbahnbrücken in
einer Bibliothek zur Verfügung.
Die hier vordefinierten Lastenzüge enthalten alle wichtigen Informationen über
Achslasten, Belastungen im Verkehrsband, Restflächenbelastungen bis hin zu
Bremsbelastungen.
Die verschiedenen Belastungen eines Lastenzuges können nun getrennt
voneinander den Spuren, Ausrichtungen sowie Belastungsgruppen zugeordnet
werden. In der letzten Registerkarte hat der Benutzer noch Einfluss auf die Ausgabe
bzw. die Darstelllung der Einflusslinien.
Abbildung 11: Verkehrslastendialog
Seite 19/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
3 SOFiSTiK Querschnittseditor Der SOFiSTiK Querschnittseditor dient der grafisch-interaktiven Beschreibung und
Berechnung beliebig zusammengesetzter Querschnitte, wobei die Beschreibung von
Bauphasen und nicht mitwirkenden Bereichen ebenfalls möglich ist.
Die graphische, auf AutoCAD basierende Benutzeroberfläche erlaubt eine leichte
und schnelle Eingabe sowie Änderung von Querschnitten. Sämtliche AutoCAD
Funktionen wie Schieben, Spiegeln, Rotieren, Skalieren etc. stehen dabei dem
Anwender zur Verfügung.
Abbildung 12: SOFiSTiK Querschnittseditor
Grundsätzlich gliedert sich der Querschnittseditor in folgende Arbeitsreihenfolge:
• Erzeugung einer Querschnittsgeometrie
Standardquerschnitt, dickwandiger Querschnitt oder dünnwandiger Querschnitt
• Festlegung bemessungsrelevanter Elemente
• Zuweisung etwaiger Variabilitäten
• Berechnung und Ermittlung von Querschnittswerte (über AQUA).
Seite 20/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
3.1 Befehlsreferenz:
Befehl Kurzbeschreibung
Umfahrung erzeugt ein Umfahrungspolygon (= Umfahrungslinie
eines dickwandigen Querschnitts).
Aussparung erzeugt ein Aussparungspolygon (= Umfahrungslinie
einer Aussparung)
Dünnwandiger
Querschnittsteil
erzeugt dünnwandige Elemente (= über die Dicke
generell konstante Normal- und Schubspannungen).
Dünnwandige
Schubverbindung
dieses Element verbindet dünnwandige
Querschnittsteile schubfest (Schweißverbindungen,
Dübelleisten, Fachwerkverbände, Beulfelder)
Stahlprofil einfügen
damit können Standard Stahlprofile eingefügt
werden (zum Erzeugen zusammengesetzter
Querschnitte).
Geometriepunkt damit können zusätzliche Konstruktionspunkte eines
Querschnitts definiert werden.
Spannungspunkt
damit können besondere oder zusätzliche
Ausgabepunkte für Normal− und Schubspannungen
am Querschnitt definiert werden.
Einzelbewehrung erzeugt Bewehrungsstäbe (werden als Punkte
definiert).
Linienbewehrung erzeugt eine Bewehrungslinie (= ‚verschmierte‘
Bewehrungsstäbe).
Schubschnitt
damit werden Teilflächen eines Querschnitts
beschrieben (werden bei der Bemessung für den
Nachweis von Schubspannungen und/oder
Rissweite verwendet).
Nicht mitwirkende
Bereiche erzeugt nicht mitwirkende Bereiche am Querschnitt.
Punktkopplung erzeugt relativ konstante Abhängigkeiten zu
anderen Polygonpunkten (Hochwert, Rechtswert,
Seite 21/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Hoch- und Rechtswert).
Variable zuweisen
damit können einem oder mehreren
Polygonpunkten Variablen bzw. Referenzen
zugewiesen werden.
Achse zuweisen
damit können einem oder mehreren
Polygonpunkten Achsen bzw. Sekundärachsen
zugewiesen werden.
Punkt auf Linie
erzeugt einen Referenzpunkt welcher auf einer
durch 2 Punkte vorgegebenen Zwangslinien zu
liegen kommt.
Tabelle 1: Befehlsreferenz im Querschnittseditor
3.2 Parametrisierte Querschnitte Es ist vor allem im Brückenbau häufig so, dass ein Querschnittstyp in vielen
Varianten vorkommt, der sich aus einer Grundvorlage (Template) herleiten lässt.
AQUA erlaubt deshalb nicht nur, in der Eingabe eine solche Parametrisierung zu
verwenden, sondern speichert diese auch mit dem Querschnitt in der Datenbasis ab,
so dass man weitere Varianten des Querschnitts erzeugen kann.
Primäre Lösung dafür sind Formelausdrücke für alle Koordinaten. Diese Formeln
werden beim Querschnitt gespeichert und die benutzten Variablen können bei der
Erzeugung weiterer Querschnitte entlang einer Achse (oder lokal) veränderte Werte
erhalten.
In Aqua stehen eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Erzeugung von Abhängigkeiten
zur Verfügung, hier seien jene Möglichkeiten die der Querschnittseditor derzeit bietet
kurz beschrieben.
1.1.6 Punktkopplung
Mit dem Befehl Punktkopplung werden relative konstante Abhängigkeiten zu einem
oder zwei Punkten hergestellt.
Der Benutzer hat mehrere Möglichkeiten konstante Abhängigkeit festzulegen:
• Nur Rechtswert koppeln: Der horizontale Abstand zwischen Pkt. 1 und Pkt. 2 bleibt
konstant, wohingegen der Hochwert von Pkt. 1 unverändert bleibt (behält den
vorgegeben Hochwert bei).
Seite 22/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
• Nur Hochwert koppeln: Der vertikale Abstand zwischen Pkt. 1 und Pkt. 2 bleibt
konstant, wohingegen der Rechtswert unverändert bleibt (behält den vorgegeben
Rechtswert bei).
• Rechtswert und Hochwert koppeln: Der Rechtswert als auch der Hochwert behalten
einen relativ konstanten Abstand zu einem bzw. zu einem zweitem Referenzpunkt.
Abbildung 13: Relativ konstante Abhängigkeit
1.1.7 Variable zuweisen
Mit dem Befehl ‚Variable zuweisen‘ können Polygonpunkten einer
Umfahrung/Aussparung, und/oder Anfangs- bzw. Endpunkten von dünnwandigen
Elementen Variablen für den Hochwert und/oder für den Rechtswert zugewiesen
werden.
Die Variablen beziehen sich auf das lokale Querschnitts-Koordinatensystem und
werden in absoluten Werten, d.h. bezogen auf 0,0 vorgegeben und gemessen.
Abbildung 14: Absolute Variable zuweisen
1.1.8 Achse zuweisen
Mit dem Befehl ‚Achse zuweisen‘ können Polygonpunkten von
Umfahrung/Aussparung, und/oder Anfangs- bzw. Endpunkten von dünnwandigen
Elementen Variablen für den Hochwert und/oder für den Rechtswert zugewiesen
werden.
Seite 23/25 Brückenbau 1
SOFiSTiK Workshop Mai 2009
Die Variablen beziehen sich auf das lokale Querschnitts-Koordinatensystem und
werden in absoluten Werten, d.h. bezogen auf 0,0 vorgegeben und gemessen.
Abbildung 15: Achsenverlauf zuweisen
1.1.9 Punkt auf Linie
Der Befehl Punkt auf Linie erzeugt eine Zwangslinie durch Angeben von 2 Punkten
(Pkt. 2 und Pkt 3) auf welcher sich Pkt. 1 bewegen soll. Anschließend wir dem Pkt. 1
eine Variable/Achse für den Hochwert oder den Rechtswert zugewiesen.
Abbildung 16: Punkt auf Linie
Auch Kombinationen dieser Anhängigkeiten sind möglich.
Seite 24/25 Brückenbau 1