Verwenden Sie die Steifigkeitsanalyse in IDEA StatiCa Connection, um zu bestimmen, ob die Anschlüsse gelenkig, halbstarr oder starr sind. Als Ergebnis der Steifigkeitsanalyse erhalten Sie das Moment-Rotations-Diagramm und eine Tabelle mit wichtigen Werten. Basierend auf der Kurve und einer ausgewählten nationalen Norm wird der Anschluss klassifiziert als:
- gelenkig
- starr
- halbstarr
Korrekte Lastdefinition
Um korrekte Ergebnisse aus der Steifigkeitsanalyse zu erhalten, können Sie entweder die Steifigkeit für jede Rotation separat berechnen, indem Sie einen separaten Lastfall für My, Mz (alternativ N und Mx) eingeben.
Oder Sie können einen ganzen Satz von Schnittgrößen anwenden, die auf das analysierte Bauteil einwirken, da alle anderen Schnittgrößen die Ergebnisse für jede Steifigkeitskomponente (Rotation) ebenfalls beeinflussen. Eine detaillierte Erklärung finden Sie im Artikel Einfluss von Querkraft und Normalkraft auf die Rotationssteifigkeit.
Die aufgebrachten Kräfte müssen größer als 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft sein
Für die Klassifizierung der Anschlusssteifigkeit erforderliche Informationen
- theoretische Länge des Bauteils
- Unterscheidung zwischen ausgesteiftem und unausgesteiftem Tragsystem (für den EN-Ansatz)
Die theoretische Länge für My und Mz [m] ist definiert als der Knoten-zu-Knoten-Abstand des analysierten Bauteils und wird nur zur Klassifizierung verwendet (nicht zur Berechnung der tatsächlichen Steifigkeitswerte).
Die Option ausgesteiftes System (ausgesteiftes Tragwerk) ist für Projekte nach Eurocode gemäß EN 1993-1-8 verfügbar, da es unterschiedliche Klassifizierungsbedingungen für ausgesteifte und unausgesteifte Systeme gibt.
In der Steifigkeitsanalyse erhaltene Ergebnisse
Es werden zwei Arten von Ergebnissen erzielt: eine Tabelle mit numerischen Werten und das Steifigkeitsdiagramm, das nach CSV oder DXF exportiert werden kann.
Für jede für die Rotationssteifigkeit ausgewertete Schnittgrößenkomponente listet die Tabelle die numerischen Werte auf, die jeder Bemessungslastkombination in einzelnen Zeilen entsprechen. Je nachdem, welche Zeile ausgewählt ist, bezieht sich das Steifigkeitsdiagramm auf die eine oder andere Komponente.
- MEd: Bemessungsbiegemoment, das in der Lastkombination eingeführt wird, nur relevant für die Sekantensteifigkeit
- Mj,Rd: Biegetragfähigkeit der Verbindung, im Hinblick auf das Fließen der Verbindung
- Sj,ini: Anfangsrotationssteifigkeit, die das lineare Steifigkeitsverhalten beschreibt, welches bis zu einem Wert von 2/3 Mj,Rd berücksichtigt wird
- Sjs: Sekanten-Rotationssteifigkeit, definiert als der Schnittpunkt des Bemessungsbiegemoments MEd und der Steifigkeitskurve der Verbindung Sj, relevant wenn MEd > 2/3 Mj,Rd
- : Für das Bemessungsbiegemoment erhaltene Rotationsverformung
- c: Rotationskapazität der Verbindung, Grenzwert definiert durch Versagen von Schrauben, Versagen von Schweißnähten oder 15 % plastischer Dehnung der Bleche
- Sj,R: Steifigkeitswert für die Grenze zwischen starr und halbstarr
- Sj,P: Steifigkeitswert für die Grenze zwischen halbstarr und gelenkig
Hinweis: Wenn die Anfangssteifigkeit Sj,ini und die Sekantensteifigkeit Sj,s eine unendliche Steifigkeit zeigen, bedeutet dies, dass die Steifigkeitskurve so steil ist, dass sie im Diagramm praktisch 90° beträgt, sodass die Tangente unendlich wird. Dies bedeutet immer eine starre Verbindung, die weit von der Grenze der halbstarren Klasse entfernt ist, sodass die genauen Werte nutzlos sind. Mit anderen Worten: Die Verbindung ist absolut steif.
Was ist in Ihrem globalen Tragwerksmodell in der FEM zu verwenden?
Die wichtigste Information für Ihr globales Modell ist die Klassifizierung, um die Randbedingung zwischen den Bauteilen als gelenkig (ideales Gelenk), starr (ideal steif) oder halbstarr (mit gewisser Steifigkeit) festzulegen.
Für die halbstarre Klasse müssen Sie den Wert finden, der die Rotationssteifigkeit des Anschlusses zwischen den Bauteilen darstellt. Dieser wird durch den Wert Sj,ini auf der Registerkarte der Ergebnisse der Steifigkeitsanalyse dargestellt.
Sie müssen jedoch immer Ihr ingenieurmäßiges Urteilsvermögen einsetzen, um den geeigneten Steifigkeitswert für Ihr globales Tragwerksmodell zu bestimmen.
Sj,ini hängt vom Mj,Rd-Wert des Anschlusses und der Form der Steifigkeitskurve ab. Zudem unterscheidet sich das CBFEM-Modell für die Steifigkeitsanalyse von dem in der EPS-Analyse verwendeten Modell, was zu einem unterschiedlichen Mj,Rd des Anschlusses und einer weiteren Anpassung des Verbindungsmodells für die Steifigkeitsanalyse führen kann.
Weitere Details finden Sie im Artikel Anschlusssteifigkeit und ihre Verwendung in der globalen Analyse.
Wo Sie weitere Informationen zur Steifigkeitsanalyse finden
Es gibt mehrere Informationsquellen zu dieser Art der Analyse. Wir empfehlen, den allgemeinen Teil des Theoretischen Hintergrunds zu lesen, den Blogbeitrag Warum sich mit Anschlusssteifigkeit befassen und/oder eines unserer Webinare zu diesem Thema anzusehen (siehe unten).
Um die Steifigkeitsergebnisse mit Ihrem globalen FEM-Modell zu kombinieren, sehen Sie sich das Video Wie Sie die Rotationssteifigkeit in Ihr FEM-Modell einbringen an.
Am Ende des Artikels finden Sie mehrere Schritt-für-Schritt-Tutorials.
Modell zur Steifigkeitsauswertung
Um die Rotationssteifigkeit kjoint der Verbindung selbst und die entsprechende Rotation θ2 zu bewerten, ziehen wir den Anteil der Steifigkeit, der der Verformung der Bauteile θ1 zugeordnet ist, von der Gesamtverformung θtot ab.
Die Rotation der Bauteile θ1 wird am Modell mit ideal starren Verbindungen zwischen allen Bauteilen ausgewertet. Die Gesamtrotation θtot wird am Modell mit realen Fertigungsvorgängen ausgewertet.
Die aus der Steifigkeitsanalyse erhaltenen Ergebnisse entsprechen kjoint und θ2.
Theoretischer Hintergrund
Lesen Sie die wesentlichen Informationen zur Steifigkeitsanalyse in unserem Theoretischen Hintergrund. Die oben genannten Einstellungen werden im allgemeinen Teil davon beschrieben.
Der allgemeine Teil des Theoretischen Hintergrunds zur Steifigkeitsanalyse und ihren Ergebnissen:
Steifigkeitsanalyse und Verformungskapazität von Stahlanschlüssen
Spezifische Teile des Theoretischen Hintergrunds für jede der unterstützten nationalen Normen:
Weitere Artikel zur Anschlusssteifigkeit und zu Verifizierungen
Weitere detaillierte Informationen und einige Verifizierungsstudien finden Sie in den folgenden Artikeln. Einige davon sind Teil des Buches „Benchmark Cases for Advanced Design of Structural Steel Connections“, verfasst von Prof. Wald und seinem Team.
- Warum sich mit Anschlusssteifigkeit befassen (Blogbeitrag)
Webinare und Videos
In der Vergangenheit haben wir mehrere Webinare zum Thema Anschlusssteifigkeit durchgeführt. Zudem beschreiben einige weitere Videos, wie man in der Anwendung arbeitet. Sie finden dort Inspiration aus realen Projekten sowie Hinweise zur korrekten Einrichtung Ihrer Berechnungsmodelle.
Connection Wednesdays - Steifigkeitsklassifizierung
In diesem Webinar gehen wir kurz auf die normativen Anforderungen zur Steifigkeitsklassifizierung ein. Anschließend versuchen wir, die Anschlüsse eines realen Rahmens zu entwerfen, der zunächst als momentensteif ausgelegt werden soll. Wir verwenden eine halbstarre Konfiguration und übertragen anschließend das prognostizierte Verhalten auf die globale Berechnungsstruktur. Im Verlauf dieses Prozesses gehen wir auf häufige Fragen ein und bewerten deren Auswirkung auf die Bemessung.
Connection Wednesdays - Bahnbrechende Analyse der Anschlusssteifigkeit
Während des Webinars sehen Sie den gesamten Arbeitsablauf der Modellierung, Belastung und des Normnachweises eines interessanten Stahlanschlusses.
Connection Wednesdays - Anschluss der Wohnanlage in Ružomberok
Plattformanschlüsse sollten in der Regel gelenkig sein, aber was ist, wenn die Realität nicht so einfach ist? Wie gibt man die Steifigkeitsanalyse des Anschlusses korrekt ein? Sehen Sie sich die Steifigkeitsanalyse des Rahmenanschlusses und die Auswirkungen der Steifigkeit auf das FEM-Modell an.
Wie Sie die Rotationssteifigkeit in Ihr FEM-Modell einbringen
Die Steifigkeit des Anschlusses ist ein bedeutender und unverzichtbarer Faktor bei der Bemessung der Gesamtstruktur für halbstarre Verbindungen. Die Frage ist: Wo kann ich die Steifigkeit des Anschlusses berechnen, und welche Steifigkeit sollte ich für meine Bemessung verwenden?
Bemessung und Normnachweis des Anschlusses des Jakarta-Velodroms
Die folgende Webinar-Aufzeichnung erklärt, wie das Diagramm der Steifigkeitsanalyse aufgebaut ist, welche Einstellungen es gibt und welche Ergebnisse Sie erhalten.
Aktualisierungen in den Versionen
Die folgenden Funktionen sind Teil unserer Versionshinweise zu IDEA StatiCa und können mit der Steifigkeitsanalyse zusammenhängen. Lesen Sie mehr über diese Funktionen in den entsprechenden Artikeln unter dem Link.
Rotationskapazität begrenzt durch Schrauben- und Schweißnahtversagen (Steifigkeitsanalyse) (Version 21.0)
Export der Moment-Rotations-Kurve nach CSV und DXF (Version 22.0)
Tutorials
Wir haben Schritt-für-Schritt-Tutorials erstellt, um das Modell einzurichten und die Analyse durchzuführen. Die entsprechenden Links finden Sie unten:
Steifigkeitsanalyse eines Stahlanschlusses (EN)
Steifigkeitsanalyse eines Stahlanschlusses (AISC)
Rotationssteifigkeit eines Trägers mit Voute
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