Imperfektionen

Bei der Erstellung von Gebäuden sind während des Bauprozesses ungewollte Abweichungen (z.B.: Schiefstellungen) nur schwer zu vermeiden. "Bei der Tragwerksberechnung sind in der Regel geeignete Ansätze zu wählen, um die Wirkungen von Imperfektionen zu erfassen. Diese berücksichtigen insbesondere Eigenspannungen und geometrische Imperfektionen wie Schiefstellung und Abweichungen von der Geradheit, Ebenheit und Passung sowie Exzentrizitäten, die größer als die Grundlegenden Toleranzen nach EN 1090-2 sind, die in den Verbindungen des unbelasteten Tragwerks auftreten." (DIN EN 1993-1-1 5.3 Imperfektionen)

Um in MicroFe/ EuroSta Imperfektionen zu berücksichtigen sind zunächst Positionen vom Typ Imperfektion in das Tragwerk einzufügen. Imperfektionen fügen sie über die Schaltfläche 'Setzen', die Sie im Register Einwirkungen in der gleichnamigen Gruppe finden, ein. Haben Sie die Imperfektionen über die Auswahlschaltfläche gewählt, stehen Ihnen vier unterschiedliche Möglichkeiten der Eingabe zur Verfügung.

Über 'Strecke (3D)' können Sie die Imperfektion als Strecke im dreidimensionalen Raum eingeben.

Wählen Sie 'Strecke', um in der aktuellen Arbeitsebene eine Imperfektion als Strecke einzugeben.

Wird die Eingabeoption 'Stab übernehmen' gewählt, wird der Mauszeiger grün, das heißt, es ist ein Auswahlfilter aktiv. In der Folge können Sie direkt Stäbe, die mit einer Imperfektionsposition belegt werden sollen, anklicken. Neben der Geometrie des Stabes wird auch das lokale Koordinatensystem übernommen.

Die Eingabeoption 'Setzen auf Stab' ist bereits von Punkt- und Linienlasten bekannt. Wird diese Option gewählt, wird bei der Eingabe der Imperfektion das lokale Koordinatensystem des gewählten Stabes übernommen. Die Geometrie (Anfang und Ende) der Imperfektionsposition kann frei gewählt werden. Diese Eingabeoption bietet sich beispielsweise bei geteilten Stützen oder Stützen, die über mehrere Ebenen verlaufen, an.

Das Maß für die Vorverdrehungen bzw. -krümmungen, das z.B. in der DIN EN 1993-1-1 im Kapitel 5.3.2 angegeben wird, ist in den Eigenschaften der Imperfektionsposition im Register Imperfektion getrennt für jede Koordinatenrichtung einzutragen.

Ebenfalls in Kapitel 5.3.2 wird in Absatz (6) eine untere Grenze für die Berücksichtigung von Vorkrümmungen bei der Berechnung nach Th. II. O. angegeben. Im entsprechenden Feld wird diese untere Grenze über den Wert der Stabkennzahl ausgedrückt. (vgl. hierzu Stahlbaukalender 2013 S )

Wurden Imperfektionspositionen in das Modell eingefügt und die Maße für die Vorverformungen festgelegt ist im Anschluss die Wirkungsrichtung der Imperfektionsposition in den zu untersuchenden  Imperfektionsfiguren festzulegen. Hierzu sind in MicroFe zunächst Imperfektionsfiguren zu erzeugen. Das Erzeugen der Imperfektionsfiguren ist in MicroFe sowohl automatisch als auch manuell möglich. Im folgenden Text werden beide Möglichkeiten beschrieben.

Imperfektionsfiguren manuell erzeugen

Im Register Einwirkungen finden Sie in der Gruppe Imperfektion neben der Schaltfläche 'Setzen' die Schaltfläche 'Figuren verwalten. Wird diese angeklickt, öffnet sich der Dialog Imperfektionsfiguren in dem neue Imperfektionsfiguren erzeugt werden können.

Die in diesem Dialog angelegten Imperfektionsfiguren werden in den Eigenschaften der Imperfektionspositionen im Register Imperfektionsfigur angezeigt.

Für die vorhandenen Imperfektionspositionen wird über das Register Imperfektionsfigur in deren Eigenschaften, für jede Imperfektionsfigur die Wirkungsrichtung der Vorverformung festgelegt.

In einem letzen Arbeitsschritt werden die zuvor erzeugten Imperfektionsfiguren einer Lastkombination zugeweisen. Hierzu wechseln Sie in das Register FE-Modell und klicken in der Gruppe FE-Berechnung auf die Schaltfläche 'Starten'. Im sich öffnenden Berechnungsdialog wählen Sie die Berechnung nach Theorie II. Ordnung aus. Im Anschluss ist unter 'Lastfallkombinationsmatrix für nicht lineare Berechnung' die Schaltfläche 'Bearbeiten' wählbar. Über einen Klick auf diese Schaltfläche gelangen Sie in den Dialog Lastkombinationen. Wurden zuvor noch keine nichtlinearen Berechnungen durchgeführt, ist in diesem Dialog eine charakteristische Lastfallkombination LK-1 vorhanden.

Erzeugen Sie mit Hilfe der Schaltfläche 'Neu' unter 'Kombinationszeile' neue Lastfallkombinationen und tragen die zu verwendenden Kombinationsbeiwerte in die Felder ein. Alternativ können Sie die Kombinationen einer linearen Bemessung übernehmen indem Sie, nach erfolgter linearer Berechnung und Bemessung, die Schaltfläche 'Bemessungskombinationen übernehmen' (rote Schaltfläche im unteren rechten Bereich des Dialog-Fensters) anklicken und eine LKM-Datei laden. In der Spalte 'Imp.figur' wählen Sie nun für jede Lastfallkombination die gewünschte Imperfektionsfigur aus.

 

Imperfektionsfiguren automatisch ermitteln

In MicroFe können die Imperfektionsfiguren auch automatisch ermittelt werden. Nachdem die Imperfektionspostionen im Modell eingefügt wurden, führen Sie eine lineare Berechnung und Bemessung Ihres Modells durch. Im Anschluss rufen Sie den Berechnungsdialog auf und wählen die Berechnung nach Theorie II. Ordnung. Auch hier klicken Sie jetzt auf die Schaltfläche 'Bearbeiten' um den Dialog Lastkombinationen (siehe Abbildung oberhalb) zu öffnen. Laden Sie nun mit Hilfe der Schaltfläche 'Bemessungskombinationen übernehmen' (rote Schaltfläche im unteren rechten Bereich des Dialog-Fensters) die LKM-Datei einer linearen Bemessung. Unter 'Imperfektionsfiguren' klicken Sie im Anschluss auf die Schaltfläche 'Imperfektionsfiguren automatisch ermitteln'. Im sich daraufhin öffnenden Dialog wählen Sie die Lastfallkombinationen aus, für die automatisch Imperfektionsfiguren ermittelt werden sollen. Schließen Sie den Dialog mit einem Klick auf 'OK'.

MicroFe/ EuroSta ermittelt nun die zu den gewählten Kombinationen gehörigen Imperfektionsfiguren und trägt diese im Dialog der Lastkombinationen entsprechend ein.

Schließen auch diesen Dialog über einen Klick auf 'OK' und starten im Anschluss die Berechnung nach Theorie II. Ordnung aus dem Berechnungsdialog heraus, in dem Sie sich jetzt wieder befinden.

 

Das Anzeigen der Imperfektionsfiguren ist über die geteilte Auswahlschaltfläche Imperfektionen im Register FE-Modell, Gruppe Positionen möglich

 

 

 

 

Siehe auch: