|
siehe
auch:
SOFiSTiK AG |
|
Berechnung leichter Flächentragwerke mit
SOFiSTiK
(27.1.2003) Die FE-Berechnung von leichten Tragwerken, wie dem Dach des
Lehrter Bahnhofs, stellt höchste Anforderungen an den Ingenieur und die für
die FE-Analyse eingesetzte Software. Die Programme der SOFiSTiK AG stellen
dem Tragwerksplaner hierfür ein passende Werkzeuge zu Verfügung.
Parametrisch-grafische Systemeingabe
SOFiSTiK bietet sowohl grafische Eingabewerkzeuge (SOFiPLUS, MONET 3D),
als auch die voll paramterisierbare Makrosprache CADiNP an. Beide
Eingabemethoden können frei miteinander kombiniert werden. CADINP wird
vorzugsweise dann eingesetzt, wenn es sich um mathematisch beschreibbare
Geometrien, mit sich oft wiederholenden Tragweksteilen handelt. Das
FE-Modell muss dabei nicht mit den absoluten Abmessungen eingeben werden,
sondern wird über variable Größen definiert - für Parameter- oder
Optimierungstudien ist diese Eingabetechnik sinnvoll. Zudem lassen sich
alltägliche statische Systeme quasi als "Vorlagen" erzeugen, sodass
effizient eine komplette Systembibliothek als Firmen-"Know How“ zur
Verfügung stehen kann. CADINP wurde beim Projekt "Lehrter Bahnhof" durch das
Büro Schlaich Bergermann und Partner zur kompletten Generierung der
FE-Struktur des Daches eingesetzt.
Ein graphische Eingabe von FE-Strukturen ist u.a. dann sinnvoll, wenn wie
im Fall der Dachkonstruktion des UNIQA-Towers eine komplizierte
Freiformflächengeometrie vorliegt. Hier wurde, ebenfalls durch das Büro
Schlaich Bergermann und Partner, der grafische Pre-Prozessor SOFiPLUS
eingesetzt. SOFiPLUS basiert auf einem intergrierten AutoCAD2002-Kern (eine
Vollversion AutoCAD ist nicht nötig) und bietet somit die notwendige
CAD-Funktionalität zur ingenieurmäßigen Beschreibung auch komplexer
statischer Systeme. Neben der Geometrie werden Stab- und Seilquerschnitten
auch Materialien und Lasten über eine interaktive Eingabemaske erzeugt oder
aus Datenbasen anderer SOFiSTiK Projekte importiert.
Leistungsfähige Berechnungskerne
Für eine realitätsnahe FE-Berechnung müssen v.a. geomterisch-nichtlineare
Effekte (Beulen, innerer Seildurchhang, große Verformungen) und
Materialnichtlinearitäten (Fliesszonen) berücksichtigt werden. Im Falle des
Lehrter Bahnhofs, wurden die, am Gesamtsystem (29.000 Elemente, 13.000
Knoten, 65.000 Freiheitsgrade) mit dem Modul "ASE" errechneten Eigenformen,
spannungsfrei, als skalierte Imperfektionen, für eine
Stabilitätsuntersuchung mittels Traglastverfahren, angesetzt. Das Ausfallen
von Teilen der Tragkonstruktion, sowie Bauzustände werden mittels
Gruppensteuerung und Primärlastfällen abgebildet. Mit dem Modul "STAR3"
wurden die material-nichtlinearen Effekte unter Brandlast berücksichtigt.
Dafür war es notwendig mehrere nichtlineare Arbeitslinien für den
verwendeten Stahl zu definieren. Bedingt durch die Modellgröße und viele
nichtlinearen Lastfälle, bedingt das FE-Modell des Lehrter Bahnhofs ein sehr
großes Gleichungssystem, das es effizient zu lösen gilt. Die SOFiSTiK AG
stellt hierfür leistungsfähige iterative Gleichungslöser zur Verfügung, die
auch unter UNIX und Linux eingesetzt werden können.
Zur Auswertung der enormen Datenmengen einer FEM-Berechnung bietet
SOFiSTiK interaktive Werkzeuge (WinGRAF, DBView, Animator) zum graphischen
und tabellarischen Auslesen aller Ergebnisse aus der Projektdatenbank (CDB).
Desweiteren stehen Datenbankschnittstellen zur Verfügung die über FORTRAN, C
oder Visual Basic angesteuert werden können.
|
Berechnung leichter Flächentragwerke mit SOFiSTiK
Nachrichten des Vormonats: Ing.-News 12/2002