Sehr geehrte Damen und Herren,
ich beschäftige mich im Rahmen meiner Masterarbeit mit dem Thema „Stabilitätsnachweis eines Fachwerkobergurts“ und habe dazu einige Fragen zur Modellierung und Berechnung in RFEM 6.
Ich untersuche einen Fachwerkobergurt ohne Dachpfetten bzw. ohne direkte seitliche Halterung. Die seitliche Stabilisierung soll stattdessen über eine Drehbettung und eine Schubsteifigkeit berücksichtigt werden. Das Fachwerk ist als 3D-Modell aufgebaut.
Ich habe verschiedene Varianten untersucht:
- ohne Drehbettung und ohne Schubsteifigkeit,
- mit Schubsteifigkeit,
- mit Drehbettung.
Dabei möchte ich untersuchen, welchen Einfluss die beiden unterschiedlichen Steifigkeiten auf die maximale aufnehmbare Last des Fachwerks haben.
Für die Berechnung habe ich zwei Vorgehensweisen betrachtet:
- Theorie I. Ordnung mit Abminderungsfaktor,
- Theorie II. Ordnung mit geometrischen Imperfektionen.
Die Berechnung nach Theorie I. Ordnung mit Abminderungsfaktor funktioniert bei meinen Varianten nachvollziehbar.
Bei der Berechnung nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen habe ich jedoch folgende Beobachtungen gemacht:
Fall a): Strukturmodifikation bei der Lastkombination ausgeschaltet
Wenn ich die Strukturmodifikation in der Lastkombination deaktiviere, erhalte ich bei den drei Varianten praktisch keinen Unterschied. Die maximale aufnehmbare Last bleibt nahezu unverändert.
Fall b): Strukturmodifikation bei der Lastkombination eingeschaltet
Wenn ich die Strukturmodifikation in der Lastkombination aktiviere, ergeben sich deutliche Unterschiede zwischen den Varianten.
Insbesondere führt die Berücksichtigung der Schubsteifigkeit zu einer sehr starken Erhöhung der Tragfähigkeit. Je nach Modell kann sich die maximale Last beispielsweise von etwa 3 kN/m² auf bis zu 25 kN/m² erhöhen.
Bei der Berücksichtigung der Drehbettung beobachte ich dagegen nahezu keine Veränderung der maximalen Tragfähigkeit.
Die Schubsteifigkeit und die Drehbettung sollen dabei beide die Wirkung eines Trapezblechs auf den Fachwerkobergurt abbilden.
Dazu habe ich folgende Fragen:
- Muss bzw. sollte bei einer Berechnung nach Theorie II. Ordnung mit Imperfektionen die Strukturmodifikation grundsätzlich auch in der Lastkombination aktiviert werden?
- Ist es grundsätzlich plausibel, dass sich die maximale Tragfähigkeit durch die Aktivierung der Schubsteifigkeit beispielsweise von ca. 3 kN/m² auf ca. 25 kN/m² erhöht, oder deutet eine derart große Änderung eher auf eine falsche Modellierung bzw. Parametrierung hin?
- Warum hat die angesetzte Schubsteifigkeit einen so großen Einfluss auf die Tragfähigkeit, während die Drehbettung nahezu keinen Einfluss zeigt?
- Welche Bedeutung hat die Strukturmodifikation in diesem Zusammenhang bei einer Berechnung nach Theorie II. Ordnung?
- Welche Unterschiede ergeben sich bei meinem Anwendungsfall, wenn ich das Fachwerk als 2D-Modell anstatt als 3D-Modell modelliere?
Insbesondere interessiert mich, welche Auswirkungen dies auf die Stabilitätsuntersuchung, die seitliche Halterung, die Drehbettung, die Schubsteifigkeit und die Berechnung nach Theorie II. Ordnung hat.
Da diese Modellierung für meine Masterarbeit verwendet wird, wäre für mich insbesondere wichtig zu wissen, ob mein Vorgehen grundsätzlich korrekt ist und welche Einstellungen Sie für diesen Anwendungsfall in RFEM 6 empfehlen würden.
Falls erforderlich, kann ich Ihnen auch die RFEM-6-Datei bzw. Screenshots der Einstellungen und Ergebnisse zur Verfügung stellen.
Vielen Dank im Voraus für Ihre Unterstützung.
Mit freundlichen Grüßen
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