Detailinformationen
Allgemeine Erläuterungen ......
System erzeugen/ modellieren
Systemeigenschaften .............
Belastung / Imperfektionen ....
Bearbeitungshilfen
Dynamikmodul .......................
Nachweise u. Bemessungen
Handbuch Beispieleingaben .....
Allg. Erläuterungen
Ebene Stabtragwerke ...........
Pult- / Satteldach ...................
Stahlbetonträger ....................
Holzträger ..............................
Stahlträger .............................
Programmübersicht ................
Kontakt ....................................
Infos auf dieser Seite ... als pdf 
Allgemeines zu Ebenen .......
Ebenen erzeugen .................
Verwaltung der Ebenen ........
Ebenenfangabstand ..............
Ebenenbearbeitungsmodus
Ebeneneigenschaften ...........
Sonderfunktionen .................
Datenzustand sichern ..........
... überprüfen .......................
... bereinigen .......................
Daten exportieren ................
undo-Funktion ......................
Kontrollpunkte .....................
Allgemeines zu Gruppen ......
Stabgruppen erzeugen .........
Verwaltung der Stabgruppen
St. im Baumansichtsfenster ..
Biegedrillknicken ..................
Theorie BDK-Nachweis ........
Objekte neu nummerieren ....
Materialeinsatz / Lastsumme
Systemdruckliste .................
Start-Button ........................
benutzerdef. Anmerkungen ..
hier Informationen zu
Allgemeines
Ebenen erzeugen .......
Verwaltung der Ebenen
Ebenenfangabstand
Ebenenbearbeitungsmodus
Ebeneneigenschaften
Sonderfunktionen .......
Das grafische Eingabemodul von 4H-FRAP ermöglicht die Definition einer beliebigen Anzahl von Ebenen.
Eine Ebene kann im Ebenenbearbeitungsmodus bearbeitet werden.
Hierbei werden nur die Objekte (Knoten und Stäbe) dargestellt, die sich in der Ebene befinden.
Im Ebenenbearbeitungsmodus existieren erweiterte Konstruktions-möglichkeiten, wie das manuelle Erzeugen und Modellieren sowie das Arbeiten mit dem Konstruktionskoordinatensystem (KKS).
Auf eine definierte Ebene kann jederzeit (auch im Ergebnisvisualisierungsprozess) zurückgegriffen werden.
Um eine Ebene zu definieren, müssen im normalen 3D-Bearbeitungsmodus drei Knoten, die nicht auf einer Geraden liegen, ausgewählt sein und der Button zur Definition einer Ebene (s. links) angeklickt werden.
Ist die so festgelegte Ebene noch nicht definiert, erscheint ein Eigenschaftsblatt, in dem eine Bezeichnung für die Ebene angegeben werden kann.
Nach Bestätigen erfolgt die Transformation. In der hierzu gehörenden Animation kann die Drehung des Systems
in die gewählte Ebene verfolgt werden.
Das grafische Eingabemodul erkennt, ob es sich bei der Ebene um eine Parallele zur xy-, yz- oder xz-Ebene
oder um eine beliebige ξη-Ebene handelt.
Entsprechende Informationen erscheinen in der Kopfzeile über dem Darstellungsfenster im Ebenenmodus.
Eine definierte Ebene kann jederzeit aus dem 3D-Modus heraus durch Doppelklick des Ebenensymbols
im Baumfenster aktiviert werden.
Im Eigenschaftsblatt zur Verwaltung der Ebenen werden die definierten Ebenen in einer Auswahlliste angeboten.
Die aktuell ausgewählte Ebene kann namentlich geändert (Schreibstiftsymbol), gelöscht (Mülleimersymbol) oder aktiviert (symbolischer Bearbeitungsbutton) werden.
Bei der Transformation des Systems in die Ebene benutzt das grafische Eingabemodul einen einstellbaren Fangabstand, mit dem der Benutzer festlegen kann, wie groß der Abstand eines Knotens von der Ebene maximal sein darf, damit der Knoten noch als zur Ebene gehörend erkannt wird.
Stäbe werden als zur Ebene gehörend angenommen, wenn ihre globalen Anfangs- und Endknoten in der Ebene liegen.
Dies gilt ungeachtet evtl. definierter Exzentrizitäten.
Werden im Ebenenbearbeitungsmodus neue Knoten erzeugt, wird deren Abstand von der Ebene mit 0 festgelegt.
Alle bereits existierenden Knoten behalten ihren Abstand von der Ebene.
Ist eine Ebene aktiviert, befindet sich das grafische Eingabemodul im Ebenenbearbeitungsmodus.
Nur die Objekte werden dargestellt, die sich in der Ebene befinden.
Die Schaltflächen unter der Überschrift Ebenen haben im Ebenen-bearbeitungsmodus ein anderes Aussehen und andere Funktionen
als im 3D-Modus.
Durch Anklicken des 3D-Buttons wird der Ebenenbearbeitungsmodus beendet.
Das grafische Eingabemodul zeigt das Gesamtsystem wieder im normalen 3D-Modus.
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons wird das Eigenschaftsblatt der aktiven Ebene
geöffnet, in dem ausschließlich diese Ebene betreffende Eigenschaften festgelegt werden.
Im Register Bereich wird der im Ebenenfenster dargestellte Bereich eingestellt, der mindestens so groß sein sollte, dass alle Objekte (Punkte und Linien) im Fenster dargestellt
werden können.
Sollen neue Objekte über den aktuell eingstellten Bereich hinaus konstruiert werden, empfiehlt es sich, die Bereichs-grenze an dieser Stelle nach außen zu verschieben.
Im Register Raster kann ein der aktuellen Ebene zugeordnetes Raster festgelegt werden.
Ausgehend von einem beliebigen Punkt [xc,yc] können
die sich wiederholenden Rasterabstände mit Δx und Δy definiert werden.
Der logische Schalter Raster darstellen legt fest, ob das Raster eingeblendet (dargestellt) werden soll.
Ist der Schalter Raster aktivieren angeschaltet, wird die Rasterpunktanziehung aktiviert, die dafür sorgt, dass beim manuellen Erzeugen von Punkten und Linien Punkte nur in den Rasterpunkten „landen".
Unter dem Register DXF-Vorlage werden DXF-Vorlagen erzeugt, verwaltet und der aktuellen Ebene zugeordnet .
Die in der Ebene definierten Objekte werden mit dieser Vorlage grafisch hinterlegt, wenn der Schalter Vorlage einblenden aktiviert ist.
Ist der Schalter Kontrollpunktanziehung aktiviert, wird dafür gesorgt, dass beim manuellen Erzeugen von Punkten und Linien Punkte nur in den Kontrollpunkten der Vorlage „landen". Kontrollpunkte sind hierbei die Enden der Linien
in der DXF-Vorlage.
Es ist zu beachten, dass nur entweder das Raster oder die DXF-Vorlage dargestellt werden kann!
Entsprechendes gilt für den Anziehungsmodus.
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons wird ein symbolisches Untermenü angeboten, das nur im Ebenenbearbeitungsmodus aktivierbare Funktionen zur Verfügung stellt.
Mit Hilfe des nebenstehend dargestellten Buttons können die lmn-Stabkoordinatensysteme aller aktuell
in der Ebene ausgewählten Stäbe dem Ebenenkoordinatensystem angepasst werden.
Näheres s. Stabdrehwinkel an Ebene anpassen
Befindet sich die Interaktion in einer Lastfallfolie, können mit Hilfe des nebenstehend dargestellten Buttons die aktuell in der Ebene ausgewählten Stäbe mit eier Flächenlast belastet werden.
Die definierte Flächenlast wird in entsprechende Linienlasten umgerechnet.
Näheres s. Streckenlastbilder aus Flächenlasten generieren
Über den nebenstehend dargestellten Button wird das Konstruktionskoordinatensystem der Ebene aktiviert.
Das KKS versteht sich als Konstruktionshilfe, mit dem in der Ebene sehr leicht Punkte von beliebigen Positionen aus vermessen werden können.
Das aktivierte KKS kann beliebig im Darstellungsfenster positioniert und jederzeit verschoben werden.
Hierzu wird der Mauscursor im Nullpunkt des KKS positioniert und mit gedrückt gehaltener linker
Maustaste verschoben. Wird das KKS hierbei direkt über einem Knoten abgelegt, nimmt das KKS
die Position des Knotens ein und es erfolgt eine entsprechende Meldung in der Statuszeile.
Das KKS kann verdreht werden. Hierzu wird der Mauscursor über einen der Richtungspfeile des KKS positioniert und mit gedrückt gehaltener linker Maustaste verschoben. Wird die Maustaste losgelassen, während die Maus auf einen Knoten zeigt, weist die entsprechende Achse präzise auf diesen Knoten.
Auch hier erfolgt eine entsprechende Meldung in der Statuszeile.
Ist das KKS aktiviert, beziehen sich sämtliche absoluten Koordinatenangaben in der Ebene sowie sämtliche Koordinatenrichtungsangaben auf dieses Koordinatensystem.
Zur Kenntlichmachung sind die betreffenden Eingabefelder in den Eigenschaftsblättern grün dargestellt.
Wird der Doppelklick auf den Koordinatenursprung des KKS angewandt, erscheint das Eigenschaftsblatt des Konstruktionskoordinatensystems auf dem Sichtgerät, in dem die Lage und der Drehwinkel numerisch eingestellt werden können.
Hier können auch Inkremente festgelegt werden, die die Koordinatensystemangaben nach jedem Bestätigen des Eigenschaftsblatts automatisch um einen konstanten Wert verändern.
Da das KKS beliebig positioniert und verdreht werden kann, können Knoten in beliebiger Form untereinander vermessen und in ihrer ebenen Lage konstruiert werden.
Das KKS kann deshalb mit einem herkömmlichen Zeichengerät verglichen werden, dessen Arme ebenfalls dem zu zeichnenden Detail angepasst werden können.
Um das KKS zu deaktivieren, muss der KKS-Aktivierungsbutton angeklickt werden.
Weiterhin ist anzumerken, dass auch einige Erzeugungs- und Modellierungsfunktionen nur im Ebenenbearbeitungs-
modus angeboten werden. Als Beispiele sind die manuellen Erzeugungs- und Verschiebungsfunktionen sowie das Ausrichten ausgewählter Knoten zu nennen.
Näheres hierzu s. Systemobjekte erzeugen und Systemobjekte modellieren.
hier Informationen zu
Datenzustand sichern
Datenzustand überprüfen
Datenzustand bereinigen
Daten exportieren ..........
undo-Funktion ..............
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons wird der
aktuelle Datenzustand gesichert.
Die Definitionsdatei des grafischen Eingabemoduls wird gespeichert,
die Eingabedatei für das Rechenprogramm und die Systemdruckliste erzeugt und das DTE®-Symbol aktualisiert.
Trotz undo-Funktion, die regelmäßig zwischenspeichert, empfiehlt es
sich bei größeren Projekten, in Abständen die Sicherungsfunktion zu aktivieren.
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons wird der aktuelle Datenzustand überprüft.
Jedes Objekt (Stab, Knoten, Lastbild, Lastfall, Einwirkung, Nachweis ...) wird hinsichtlich seiner
individuellen Eigenschaften sowie seiner geometrischen Beziehung oder Verknüpfung mit anderen
Objekten auf Plausibilität im Hinblick auf das Gelingen eines nachfolgenden Rechenlaufs hin getestet.
Jede außergewöhnliche Einstellung wird in einem Eigenschaftsblatt gemeldet.
pcae empfiehlt, vor jedem Rechenlauf die Datenzustandsüberprüfung zu aktivieren.
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons werden Missstände des aktuellen
Datenzustands bereinigt.
Das 4H-FRAP-Rechenprogramm geht davon aus, dass
ein eindeutiges Netzwerk aus Knoten und Stäben besteht, in dem jeder Knoten eine eindeutige geometrische Festlegung hat
das System nicht in mehrere Teile zerfällt
jeder Knoten mit mindestens einem Stab verbunden ist
Knoten- und Stabnummern eindeutig voneinander unterscheidbar sind
die Länge jedes Stabes größer als 0 ist
Durch Generierungs- und Modellierungsaktionen kann es immer mal wieder vorkommen, dass gegen eine dieser Anforderungen verstoßen wird.
Die automatische Bereinigungsfuntion spürt diese Missstände auf und bereinigt sie.
In einem zu Beginn erscheinenden Eigenschaftsblatt können einige Bereinigungsaktionen
unterbunden werden.
Außerdem kann durch Vorgabe eines Fangabstands festgelegt werden, ab welcher Entfernung zwischen
zwei Knoten auf identische geometrische Position erkannt werden soll.
Die Produktschnittstelle Stahlbau ist eine Formatspezifikation für den Austausch von Bauteildaten unter besonderer Berücksichtigung stahlbauspezifischer Eigenarten.
Sie umfasst die Daten des Entwurfs, der Konstruktion wie auch der Statik und wird vom Deutschen Stahlbau-Verband (DSTV) zur Anwendung empfohlen.
Da die Schnittstelle sehr gut dazu geeignet ist, Daten zwischen Statik- und CAD-Programmen auszutauschen, wurde diese Möglichkeit in das 4H-FRAP-Eingabemodul aufgenommen.
Das hier berücksichtigte Format entspricht der Festlegung in der DSTV-Veröffentlichung vom September 1996 und ist Insidern unter der Abkürzung DSTV96 bekannt.
Die Exportfunktion wird durch die Menüfunktion Datenzustand → exportieren aktiviert.
Da die Codierung der Programme infolge angekündigter Änderungen einen nicht unerheblichen Aufwand darstellt,
wurde in der aktuellen Fassung von 4H-FRAP nur eine Untermenge der übertragbaren Informationen berücksichtigt.
es werden alle Knoten und Stäbe, nicht jedoch die Lastbilder übertragen
als Querschnitte werden nur die normierten Profile, nicht jedoch die parametrisiert beschriebenen
Querschnitte berücksichtigt
es werden nur die Daten des Gesamtsystems geschrieben. Ausgewählte Ebenen bleiben unberücksichtigt
Die undo-Funktion verwaltet bis zu zehn Kopien des Datenzustands in chronologischer Reihenfolge.
Jedes Mal bevor eine datenzustandsverändernde Aktion durchgeführt wird, wird eine
entsprechende Kopie erzeugt, um dem Benutzer zu ermöglichen, auf den gesicherten Datenzustand zurückzugreifen.
Durch Anklicken des undo-Buttons kann eine versehentlich durchgeführte Aktion rückgängig gemacht werden.
Wird der undo-Button ein zweites Mal angeklickt, erscheint ein kleines Eigenschaftsbatt, in dem entschieden
werden kann, ob eine geschichtlich weiter zurückliegende Kopie aktiviert oder die letzte undo-Aktion rückgängig gemacht werden soll (redo).
Die undo-Funktion arbeitet mit temporären Dateien. Bei sehr großen Systemen (mehrere 1000 Stäbe) und
langsamen Rechnern kann dies zu merklichen Geschwindigkeitsverlusten in der Interaktion führen. Aus
diesem Grunde kann der Benutzer die undo-Funktionen ein- oder abstellen.
zur Deaktivierung ist der Button für die Darstellungsoptionen anzuklicken und dann weiter auf
undo-Service. Auch die Menüfunktion Sonstiges → undo-Einstellungen kann genutzt werden.
Es erscheint das dargestellte Eigenschaftsblatt, in dem der undo-Service insgesamt abgeschaltet oder der undo-Level (die Anzahl der parallel vorgehaltenen Kopien) verringert werden kann.
Die undo-Funktionen auch bei Rechnerabstürzen hilfreich sein können, da der grafische Eingabemodul beim Hochfahren
kontrolliert, ob es noch temporäre undo-Sicherungsdateien gibt,
die jünger sind als die Originaldatei.
Allgemeines
Kontrollpunkte sind Punkte im System, die für den Benutzer hinsichtlich der Ergebnisse des Rechenlaufs von besonderem Interesse sind. In 4H-FRAP sind Kontrollpunkte entweder Lagerknoten oder Stabpunkte.
Während bei den Lagerknoten das Augenmerk auf den Reaktionskräften des Lagers liegt, sind bei Stabpunkten die Schnittgrößen an einer bestimmten Stelle des Stabes interessant.
Kontrollpunkte können zu Detailnachweis- und/oder zu Schnittgrößenexportpunkten erklärt werden.
für Detailnachweispunkte werden detaillierte Informationen zum Rechenlauf angefordert.
Jedes Mal, wenn ein solcher Punkt vom Programm bearbeitet wird, wird ein Protokoll erzeugt, in dem die
berechneten und überlagerten Schnittgrößen sowie die Entscheidungen und Berechnungen des Nachweis-
bzw. Bemessungsmoduls bzgl. dieses speziellen Punkts nachvollziehbar aufgelistet werden.
Der Umfang dieser ausführlichen Informationen kann vom Benutzer festgelegt werden.
Nach durchgeführter Berechnung liegt eine Druckliste mit der Bezeichnung Detailnachweispunkte vor,
die über den Drucklisten-Viewer eingesehen oder auf dem Drucker ausgegeben werden kann.
für Schnittgrößenexportpunkte werden sämtliche Schnittgrößen bzw. Lagerreaktionskräfte, die lastfallweise
oder durch Auswertung von Extremalbildungsvorschriften und Lastkollektiven vom Rechenprogramm ermittelt
wurden, in einer Datei gespeichert, die von Programmen zu einem späteren Zeitpunkt eingelesen und ausgewertet werden können.
die von pcae angebotenen Detailprogramme zum Nachweis von Trägerstößen, Rahmenecken, Anschlüssen etc. können diese Schnittgrößen aufnehmen und weiterverarbeiten, wenn das
nebenstehend dargestellte Symbol angeboten wird
Das Schubladenwerkzeug Schnittgrößenexport, das seit DTE® Version 4.05 in der Schreib- tischschublade angeboten wird, ist ebenfalls in der Lage, auf die gespeicherten Schnittgrößen der Kontrollpunkte zuzugreifen.
Die Schn. können mit diesem Werkzeug auf dem Drucker ausgegeben, in eine externe
Textdatei (zur Weiterverarbeitung in einem Editor) oder in eine XML-Datei (um sie z.B. in Microsoft Excel zu laden) geschrieben werden.
Nähere Informationen sind im DTE®-Hilfedokument zu finden.
Kontrollpunkte verwalten
durch Klicken des nebenstehend dargestellten Buttons, der sich in der Kopfzeile des grafischen
Eingabemoduls befindet, erscheint das Fenster der Kontrollpunktverwaltung
In den beiden angebotenen Registern werden Lagerknoten und Stabpunkte angegeben.
Während Lagerknoten allein durch Vorgabe der Knotennummer in ihrer Lage eindeutig gekennzeichnet sind, ist bei Stabknoten der Abstand vom Anfangs- oder Endknoten anzugeben.
Weiterhin ist durch Setzen logischer Schalter anzuzeigen, ob es sich um einen Schnittgrößenexport- oder (und) um einen Detailnachweispunkt handelt.
Im letzteren Fall können Angaben zum Umfang der Ausgabe in der Druckliste gemacht werden.
Jedem Kontrollpunkt kann ein farbiges Fähnchensymbol zugeordnet werden.
Darüber hinaus empfiehlt es sich, dem Kontrollpunkt eine Bezeichnung zuzuweisen.
Kontrollpunkte werden im Darstellungsbereich des grafischen Eingabemoduls in der Systemfolie durch ihr Fähnchensymbol angezeigt.
Ein Doppelklick auf ein bestimmtes Fähnchen ruft ein Eigenschaftsblatt hervor, in dem die aktuellen Einstellungen eingesehen und geändert werden können.
Die Anzeige der Kontrollpunktfähnchen kann im Eigen-schaftsblatt Darstellungseigenschaften an- bzw.
abgeschaltet werden.
hier Informationen zu
Allgemeines .......
Stabgruppen erzeugen .......
Verwaltung der Stabgruppen
Stabgruppen im Baumansichtsfenster
Biegedrillknicken
Stäbe können zu Stabgruppen zusammengefasst werden.
Entsprechende Interaktionselemente befinden sich in der rechten Spalte des Eingabefensters.
Bei Stabgruppen wird zwischen Stabzug und loser Gruppe unterschieden.
ein Stabzug ist eine zusammenhängende Stabgruppe mit jeweils einem definierten Anfangs- und Endknoten sowie beliebig vielen Zwischenknoten
eine lose Gruppe verfügt nicht über diese einschränkende topologische Eigenschaft und kann beliebige, nicht miteinander verknüpfte Stäbe umfassen
Gruppen dienen der Strukturierung von Stäben und können ausgewählt und bearbeitet werden.
Innerhalb des Eingabemoduls hat ein definierter Stabzug eine höhere Bindung als eine lose Stabgruppe.
Für die Interaktion bedeutet dies
Stäbe, die zu einem Stabzug gehören, können nicht gelöscht oder anderweitig - die Gruppenstruktur zerstörend - modelliert werden
Stäbe können maximal einer Stabgruppe angehören
Die Nutzung der Stabgruppenbildung bietet folgende Vorteile
im Gruppenbearbeitungseigenschaftsblatt können sämtliche Stäbe einer Gruppe leicht ausgewählt werden.
Außerdem lassen sich hier Stäbe einer (oder mehrerer) Gruppen "unsichtbar" schalten. Bei einer großen Anzahl existierender Stäbe kann dies aus Übersichtlichkeitsgründen für die Bearbeitung im 4H-FRAP-Eingabemodul von Vorteil sein.
Hier bestehen also interaktionstechnische Vorteile.
der Visualisierungsprozess von 4H-FRAP nimmt die Strukturierungsfestlegungen der Stabgruppenbildung des Eingabemoduls auf und bietet die Stäbe in seinen Baumstrukturen gruppenweise geordnet an.
Hierdurch können einzelne Stäbe sehr viel übersichtlicher wiedergefunden werden.
in der Systemdruckliste kann die Beschreibung des Systems optional gruppenweise erfolgen (Voreinstellung).
Auch dies erhöht die Übersichtlichkeit beim Lesen der Druckliste speziell für Dritte.
Schnittgrößen und Verformungszustände werden in der Ergebnisdruckliste und im Ergebnisvisualisierungsprozess optional am gesamten definierten Stabzug ausgegeben.
Dies erscheint sehr viel übersichtlicher als die Ausgabe der Zustandsgrößen an den Einzelstäben.
im Darstellungsfenster ausgewählte Stäbe können durch Anklicken des Buttons zur Gruppendefinition zu einer Stabgruppe zusammengefasst werden
Hat die Menge der aktuell ausgewählten Stäbe hinsichtlich ihrer Verknüpfung untereinander die Eigenschaft eines Stabzuges, muss bei der Definition der Gruppentyp (lose Gruppe oder Stabzug) festgelegt werden.
Soll ein Stab, der bereits zu einer losen Gruppe gehört, einer neu zu erzeugenden Gruppe zugeordnet werden, wird er zunächst aus der vorhandenen Gruppe herausgenommen.
Jedoch: Stäbe, die zu einem Stabzug gehören, können keiner weiteren Gruppe zugeordnet werden. Hierzu muss der bestehende Stabzug zunächst aufgelöst werden.
durch Anklicken des Gruppenbearbeitungsbuttons ändern erscheint ein Eigenschaftsblatt zur Auswahl
und Bearbeitung der definierten Gruppen
In diesem Eigenschaftsblatt sind die definierten Gruppen zeilenweise mit Typ und Bezeichnung aufgeführt.
In der vorletzten Spalte kann per Mausklick festgelegt
werden, ob die Stäbe einer bestimmten Gruppe im Darstellungsfenster sichtbar oder unsichtbar dargestellt werden sollen.
Hierdurch ist ein Ausblendmechanismus gegeben, der in
der Bearbeitung von Systemen mit sehr vielen Stäben die Übersichtlichkeit steigern kann.
Ein Haken in der letzten Spalte besagt, dass alle Stäbe
dieser Gruppe(n) nach Bestätigen des Eigenschaftsblatts
den Status ausgewählt bekommen.
Durch Anklicken einer Gruppenbezeichnung wird sie
hinterlegt dargestellt. Eine derart ausgewählte Gruppe kann
umbenannt werden. Man beachte, dass die Gruppennummer die Reihenfolgen der Gruppen im Fenster
und in der Baumansicht festlegt!
die Orientierung eines ausgewählten Stabzugs kann durch Vertauschen von Anfangs- und Endknoten
geändert werden.
Man beachte, dass die lmn-Systeme der zu einem Stabzug gehörenden Stäbe automatisch an diese Orientierung angepasst werden!
die Eigenschaften eines Stabzugs können bzgl. des Biegedrillknicknachweises bearbeitet werden.
Näheres hierzu s. weiter unten.
die Stabgruppe kann gelöscht werden. Hierbei wird die Gruppendefinition aus der Verwaltung gestrichen. Die Stäbe bleiben erhalten.
nach Bestätigen des Eigenschaftsblatts wird es geschlossen, das Baumansichtsfenster aktualisiert und die Einstellungen bzgl. Sichtbarkeit und Auswahlzustand aktiviert
Im Eigenschaftsblatt zur Verwaltung der Stabgruppen wird ein kontextsensitives Menü angeboten (rechte Maustaste drücken) mit dem die Attribute
alle Gruppen sichtbar
alle Gruppen unsichtbar
alle sichtbaren Gruppen auswählen
alle sichtbaren Gruppen nicht auswählen
geschaltet werden können.
Hierdurch ist bei einer großen Anzahl von Gruppen eine schnelle Möglichkeit gegeben, Eigenschaften kollektiv an alle Gruppen zu vergeben.
Im Baumansichtsfenster werden die Stabgruppen unter dem Wurzelobjekt Stäbe aufgelistet.
Dem vorangestellten Symbol kann direkt entnommen werden, ob es sich bei der Gruppe um einen Stabzug oder eine lose Gruppe handelt und ob der Stabzug für den Biegedrillknicknachweis über seine Eigenschaften aktiviert wurde.
Ein einfacher Klick auf ein Gruppensymbol wählt alle Stäbe einer Gruppe aus bzw. ab.
Ein Klick auf das [+]-Zeichen erlaubt die schnelle Einsichtnahme der zu dieser Gruppe gehörenden Stäbe.
Durch Doppelklicken einer Stabgruppe öffnet sich das Eigenschaftsblatt zur Verwaltung der Stabgruppen, in dem die angeklickte Gruppe bereits ausgewählt ist. Hierdurch ist ein sehr schneller Zugriff etwa auf die Biegedrillknickeigenschaften gegeben.
über den dargestellten Button in der Stabgruppenverwaltung wird das Eigenschaftsblatt zur Definition der Biegedrillknicknachweiseinstellungen, die gelten für den aktuell ausgewählten Stabzug gelten, aufgerufen.
Im Register Stabzug-Analyse wird der Stabzug
im Sinne des Biegedrillknicknachweises auf Zulässigkeit überprüft.
Es gelten folgende Restriktionen
der Stab muss ausschließlich aus Stahlstäben mit einheitlicher Stahlgüte bestehen
als Profil ist allein der doppeltsymmetrische, ungevoutete Doppel-T-Querschnitt zugelassen
der Stabzug muss ideal gerade sein, Sprünge oder Knicke zwischen den einzelnen Stäben
sind nicht erlaubt
Verstößt der Stabzug gegen eine dieser Regeln, erfolgt eine entsprechende Meldung.
Eine weitere Bearbeitung der anderen Register
ist dann nicht möglich.
Als Querschnitt kann das den Stäben des Stab-zugs zugeordnete Profil oder ein separat zu be-schreibender Nachweisquerschnitt angenommen werden.
Hierzu muss im Querschnittsregister die Schaltfläche Nachweisquerschnitt wie Stabzugquerschnitt deaktiviert werden.
In den normenabhängigen Registern können stab-zugbezogene Angaben zum BDK-Nachweis fest-gelegt werden.
Mit den Knicklängenbeiwerten kann die Reduzierung der Knicklänge infolge einer Einspannung der Stabenden berücksichtigt
werden.
Der Wölbeinspannungsgrad kann Werte zwischen 0.5 und 1.0 annehmen. Bei 0.5 liegt eine starre Wölbeinspannung vor.
Die Größe des Trägerbeiwerts n (DIN 18800) ist
von der Art des verwendeten Trägers abhängig.
Die Voreinstellung gilt für Walzprofile. Werte für andere Trägerarten wie Schweißträger, Vouten-träger usw. können der gewählten Norm entnommen werden.
zp ist der Abstand des Angriffspunkts der Quer-
belastung vom Querschnittsschwerpunkt mit positivem Wert auf der Biegezugseite.
Der Typ der Knickspannungslinie kann (Standard) vom Programm automatisch ermittelt werden. Bei Umschaltung auf benutzerdefiniert besteht die Möglichkeit, die Knickspannungslinie gemäß der gewählten Norm direkt vorzugeben.
Dies empfiehlt sich etwa bei typisiert
beschriebenen Querschnitten.
Die Ergebnisse des Biegedrillknicknachweises erscheinen nach durchgeführter Berechnung in
einer eigenständigen Druckliste.
Der Umfang dieser Druckliste kann unter der Überschrift Druckoptionen eingestellt werden.
Zunächst wird festgelegt, ob die Ergebnisse des Nachweises für alle am Nachweis beteiligten Lastkollektive oder nur am maßgebenden Lastkollektiv protokolliert werden sollen.
Diverse ergebnisträchtige Liniengrafiken können wahlweise hinzugefügt werden.
 

Für Stabzüge aus Stahl kann der Biegedrillknicknachweis n. EC3, 6.3.1 oder DIN 18800, T. 2, El. 323, unter
folgenden Voraussetzungen geführt werden (Ersatzstabverfahren)

der Stabzug ist gerade und besteht aus I-förmigen doppeltsymmetrischen Stahlquerschnitten (Profile der
Profildatei oder nicht gevoutete typisierte Querschnitte) mit einheitlicher Stahlgüte.
Diese Voraussetzungen werden vom Eingabeprogramm überprüft.
es werden die Lastkollektive der Nachweise EC 3 oder DIN 18800 Tragfähigkeit (Theorie II. Ordnung) behandelt.
Nach EC 3 werden die Gleichungen (6.61) und (6.62) ausgewertet.
Nach DIN 18800 wird entsprechend die Gleichung (30) in El. 323 für die Ergebnispunkte des Stabzugs mit den zugehörigen Schnittgrößen ausgewertet (s. /2/, Erl. 3.5.3).
Bei Vorhandensein von Torsion wird der Wölbkraftanteil über ein äquivalentes Querbiegemoment Mz,d*
berücksichtigt (s. /2/, Erl. 3.6). Dieses Vorgehen gilt sowohl für Nachweise n. DIN 18800 als n. EC 3.
Für DIN 18800 gilt somit
die Schub erzeugenden Schnittgrößen Vy,d, Vz,d, Mx,d reduzieren dabei die plastischen Grenzschnittgrößen
Npl,d, Mpl,y,d, Mpl,z,d (s. DIN 18800, T. 2, El. 315).
Die Berechnung der reduzierten Grenzschnittgrößen erfolgt wie beim Teilschnittgrößenverfahren in /6/
Für EC 3 gilt entsprechend
zur Berechnung von χLT n. EC 3, 6.3.2, bzw. kM n. DIN 18800, T. 2, El. (311), wird der bezogene
Schlankheitsgrad und damit das ideale Biegedrillknickmoment Mcr benötigt.
Mcr entspricht MKi,y gemäß DIN 18800 und wird analog DIN 18800, T. 2, El. 311, Anm. 1, ermittelt
der Momentenbeiwert ζy wird aus dem My-Verlauf als kleinster Kippeigenwert ermittelt.
Mit ζy kann der Wert des maximalen idealen Biegedrillknickmoments berechnet werden.
Der Wert des Biegedrillknickmoments an einer beliebigen Stelle x des Stabzugs erhält man durch
die Faktoren ky und kz werden mit den Momentenbeiwerten βM,y und βM,z n. DIN 18800, T. 2, El. 320 und
El. 321, berechnet.
Auf der sicheren Seite liegend kann ky = 1 und kz = 1.5 gesetzt werden (DIN 18800, Teil 2, El. 323, Anm. 3).

Wie in /7/ beschrieben, erhält man für den gabelgelagerten Stab ohne Lastexzentrizität (zp = 0) unter Verwendung einer Fourierreihe als Näherungslösung für die Verdrehung φ folgendes Eigenwertproblem

Die Funktion μ ist die mit dem Maximalwert skalierte Momentenkurve
Mit dem kleinsten Eigenwert ζ lässt sich dann das maximale ideale Biegedrillknickmoment des Stabzugs berechnen.
Für eine konstante Momentenverteilung μ ist ζ = 1.
Die in DIN 18800, T. 2, Tab. 10, angegebenen Werte entsprechen den mit c = 0 berechneten Werten.
Genauere Werte in Abhängigkeit der Torsionskennzahl c s. /5/. Diese Werte führen i.d.R. zu größeren ζ-Werten.
Der Anwender kann im Programm festlegen, ob die Torsionskennzahl berücksichtigt werden soll.
Die χ-Beiwerte für den Normalkraftanteil in den Gleichungen werden entspr. EC 3, Gl. (6.49), berechnet.
Unter den Eingaben zum Biegedrillknicknachweis kann eingestellt werden, welche Linie zu Grunde gelegt
werden soll.
Zur Berechnung von χ werden der bezogene Schlankheitsgrad und damit die Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast für das Ausweichen rechtwinklig zur Bezugsachse oder die Drillknicklast benötigt.
Für die Profile aus der Profildatei ist die Drillknicklast stets größer als die Biegeknicklast.
Über den Knicklängenbeiwert βz können von der gelenkigen Lagerung der Endpunkte des Stabzugs abweichende Einspannungen um die z-Achse berücksichtigt werden (z.B. βz = 0.5 beidseitig eingespannt, βz = 0.7 einseitig eingespannt).
Eine Behinderung der Verwölbung wird durch den Wölbeinspanngrad β0 realisiert (z.B. β0 = 0.5 Wölbeinspannung).
Das maximale ideale Biegedrillknickmoment des Stabzugs wird dann mit
ermittelt (s. /3/, Seite 395).
Der Anwender kann zusätzlich festlegen, ob die Primärbiegung nach CHWALLA berücksichtigt werden soll. Dies
führt zur Erhöhung des idealen Biegedrillknickmoments um den Faktor
Kippen ist demnach nur für Iy > Iz möglich (s. /3/, S. 400).
Der Faktor fMKi,y ist nur bei Profilen mit sehr breiten Gurten von Bedeutung (z.B. IPE300 fMKi,y = 1.038,
HE300A fMKi,y =1.236).
Der Abminderungsfaktor κz beim Normalkraftanteil in Gl. (30) ermittelt sich aus der Knickspannungslinie für das Ausweichen senkrecht zur z-Achse.
Unter den Eingaben zum BDK-Nachweis kann eingestellt werden, welche Linie zu Grunde gelegt werden soll.
Zur Berechnung von κz werden der bezogene Schlankheitsgrad und damit die Normalkraft unter der kleinsten Verzweigungslast für das Ausweichen rechtwinklig zur z-Achse oder die Drillknicklast benötigt.
Für die Profile aus der Profildatei ist die Drillknicklast stets größer als die Biegeknicklast.
Über den Knicklängenbeiwert βz können von der gelenkigen Lagerung der Endpunkte des Stabzugs abweichende Einspannungen um die z-Achse berücksichtigt werden (z.B. βz = 0.5 beidseitig eingespannt, βz = 0.7 einseitig eingespannt).
Eine Behinderung der Verwölbung wird durch den Wölbeinspanngrad β0 realisiert (z.B. β0 = 0.5 Wölbeinspannung).
Das maximale ideale Biegedrillknickmoment des Stabzugs wird dann mit
ermittelt (s. /3/, Seite 395).
Der Anwender kann zusätzlich festlegen, ob die Primärbiegung nach CHWALLA berücksichtigt werden soll. Dies
führt zur Erhöhung des idealen Biegedrillknickmoments um den Faktor
Kippen ist demnach nur für Iy > Iz möglich (s. /3/, S. 400). Der Faktor fMKi,y ist nur bei Profilen mit sehr breiten
Gurten von Bedeutung (z.B. IPE300 fMKi,y = 1.038, HE300A fMKi,y =1.236).
Zur Berechnung der Momentenbeiwerte ky und kz n. DIN 18800 werden die Beiwerte βM,y und βM,z benötigt.
In DIN 18800, T. 2, Tab. 11, Sp. 3, Z. 3, sind für den Fall Stabendmomente mit Moment aus konstanter
Querbelastung
Beziehungen für die βM-Werte angegeben.
Für andere Momentenverteilungen kann n. /2/, Formel (2-3.20), näherungsweise βM = ζ gesetzt werden.
Auf der sicheren Seite liegend kann der Nachweis auch mit ky = 1 und kz = 1.5 geführt werden.
Der Anwender kann im Programm zwischen diesen Vorgehensweisen wählen.
Die Berechnung der Interaktionsbeiwerte erfolgt n. EC 3, Anh. B, Verf. 2.
Optional kann vereinfachend mit Cmy = Cmz = CmLT = 1 gerechnet werden.
Bei Vorhandensein von Torsion wird n. /2/, Erl. 3.6, der Wölbkraftanteil über ein äquivalentes Querbiegemoment
Mz,d* berücksichtigt.
Aus der Verteilung des Torsionsmoments Mx,d kann für den Stabzug das zugehörige Wölbbimoment Mω,d mit den bekannten Lösungen der Gleichung der Wölbkrafttorsion ermittelt werden (s. /5/, Tab. 4.2).
Aus dem Wölbbimoment lässt sich dann das äquivalente Querbiegemoment als Zusatzmoment für Gl. (30) in
El. 323 berechnen
Die Ergebnisse des Biegedrillknicknachweises werden in einer separaten Druckliste gespeichert.
Am Anfang der Druckliste stehen allgemeine Angaben zum Nachweis.
Danach sind für jeden Stabzug mit aktiviertem Biegedrillknicknachweis die Ergebnisse aufgeführt.
Am Ende der Druckliste steht die Zusammenfassung, so dass sofort erkenntlich ist, ob alle Nachweise geführt
werden konnten.
Der Ausgabeumfang der Stabzugergebnisse kann vom Anwender durch Druckoptionen gesteuert werden.
 
/1/ 
DIN 18800, Ausg. Nov. 1990: Stahlbauten: Teil 1: Bemessung und Konstruktion, Teil 2: Stabilitätsfälle,
Knicken von Stäben und Stabwerken
/2/ 
Lindner, J., Scheer, J., Schmidt, H.: Erläuterungen zur DIN 18800 Teil 1 bis 4. Beuth Kommentare,
Verlag Ernst & Sohn, Berlin 1998
/3/ 
Petersen, Ch.: Stahlbau. Vieweg Verlag, 3.Auflage, 2. durchgesehener Nachdruck, 1997
/4/ 
Petersen, Ch.: Statik und Stabilität der Baukonstruktionen. Vieweg Verlag, 2.Auflage, 1982
/5/ 
Roik, K., Carl, J., Lindner, J.: Biegetorsionsprobleme gerader dünnwandiger Stäbe.
Verlag Ernst & Sohn, Berlin/München/Düsseldorf 1972
/6/ 
Kindmann, R.; Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit. Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2002
/7/ 
Martin, W. : ζ-Werte für den Biegedrillknicknachweis von I-Profilen, Institut für Statik und Dynamik der Tragstrukturen i.G. / Prof. Dr.-Ing. R. Thiele
/8/ 
DIN EN 1993-1-1, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1993-1-1:2005 + AC:2009,
Ausgabe Dezember 2010
/9/ 
DIN EN 1993-1-1/NA, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau,
Ausgabe Dezember 201
hier Informationen zu
Objekte neu nummerieren ...............
Materialeinsatz und Lastsummen
Eigenschaften der Systemdruckliste
Start-Button
benutzerdefinierte Anmerkungen
Bei der Erzeugung von Knoten und Stäben durch Importieren, Generieren, Duplizieren etc. werden ihnen automatisch Nummern zugeordnet.
Da Nummern stets eindeutig sein müssen, wird dabei auf die jeweils aktuell höchste freie Nummer zurückgegriffen.
Nachfolgende Löschoperationen haben zur Folge, dass Lücken in der Nummerierung entstehen.
Durch Anklicken des nebenstehend dargestellten Buttons
wird eine neue Durchnummerierung der Knoten und/oder
Stäbe eingeleitet, die sich an der Lage der Objekte im Raum orientiert.
Die Neunummerierung kann von oben nach unten (Z-Richtung), von rechts nach links (Y-Richtung) oder von vorne nach hinten (X-Richtung) durchgeführt werden.
Weiter unten liegende Prioritäten (s. Abb.) werden nur aktiv, wenn höhere Prioritäten keine Entscheidung herbeiführen.
Für das hier dargestellte Beispiel bedeutet dies, dass zwei Knoten aufsteigend in X-Richtung nur dann durchnummeriert werden, wenn sie dieselben Z-Koordinaten haben.
Nach umfangreichen Modellierungsaufgaben empfiehlt sich die Durchführung einer neuen Nummerierung,
da sich das Auffinden bestimmter Knoten bzw. Stäbe z.B. in der Druckliste dann einfacher gestaltet.
Durch Anklicken der dargestellten Buttonfolge erscheinen die Tabellen zu Materialeinsatz und Lastsummen.
In dem hierdurch hervorgerufenen Eigenschaftsblatt werden zunächst alle Querschnitte, die im System vorkommen durchnummeriert und vorgestellt.
Der zweiten Tabelle kann entnommen werden, welcher Querschnitt wievielen Stäben zugeordnet ist.
Durch Multiplikation der Querschnittsflächen mit der Summe der Stablängen wird das Volumen des Materials querschnittsbezogen berechnet und das Gewicht unter Berücksichtigung der Rohwichte ausgewiesen.
Die Rohwichte in t/m3 kann materialabhängig vorgegeben werden.
Die Addition der Spaltenwerte liefert letztlich das Volumen und Gewicht des Gesamtbauwerks.
Die Tabellen zum Materialeinsatz können auch in die Systemdruckliste aufgenommen werden.
Der letzten Tabelle kann entnommen werden, wieviele Lastbilder in den einzelnen Lastfallfolien definiert sind und wie groß die Kraftresultierenden in den einzelnen Richtungen des globalen Koordinatensystems X-Y-Z sind.
Bei Sicherung des Datenzustands erzeugt das grafische Eingabemodul neben der Eingabedatei für das Rechenprogramm auch die Systemdruckliste, die aus vielen unterschiedlichen Elementen - Grafiken und Tabellen - besteht.
Jedes einzelne Element der Systemdruckliste kann an- bzw. abgeschaltet werden.
Zudem können viele dieser Elemente hinsichtlich Umfang und Darstellungsform modifiziert werden.
Um zur Defintion der Drucklisteninhalte zu gelangen, muss der o.a. Button angeklickt werden. In dem hierdurch aufgerufenen Eigenschaftsblatt ist jedem Element eine Zeile mit einem logischen Schalter zugeordnet.
Der Zustand des Schalters (aktiviert oder nicht aktiviert) legt fest, ob das Element in der Druckliste erscheinen soll.
Tabellen ohne Inhalt werden automatisch unterdrückt, so dass eine Tabelle etwa mit normierten Stahlbauprofilen nur dann erscheint, wenn mindestens ein normiertes Stahlbauprofil im System definiert ist.
Es können bis zu vier Systemgrafiken (Gesamtsystem und ebenenweise) festgelegt und mit unterschiedlichen Attributen versehen werden.
Klicken Sie auf Voreinstellung, um die pcae-Voreinstellung festzulegen.
Hierin ist sichergestellt, dass alle Informationen, die im Laufe der Bearbeitung des Systems gemacht wurden, auch in der Druckliste erscheinen - und somit ein prüfbares Dokument ausgegeben wird.
Wenn Sie temporär nur ein einzelnes Element der Systemdruckliste ausgeben wollen, klicken Sie zunächst auf alles abwählen und sodann auf das gewünschte Element.
Wenn Sie einen Zustand eingestellt haben, der auch für andere 4H-FRAP-Bauteile eingesetzt werden soll, kann dieser schreibtischabhängig gespeichert werden.
Über denselben Button lassen sich auch gespeicherte Zustände laden.
Das 4H-FRAP-Eingabemodul ist nicht nur das Werkzeug zur Definition des Systems inklusive Belastung und Rechenlaufsteuerung, sondern kann auch als zentrale Schaltstelle
für weiterführende, das Bauteil betreffende Aufgaben angesehen werden.
Hierzu dient der nebenstehend dargestellte Button, der die wesentlichen Funktionen zur Berechnung, Ergebnisvisualisierung und Druckausgabe unter der Überschrift Programme direkt starten zur Verfügung stellt.
Einstellungen zum nachfolgenden Rechenlauf
Es erscheint ein Eigenschaftsblatt, in dem zunächst festgelegt werden kann, ob im nachfolgenden Rechenlauf eine statische oder dynamische Berechnung durchgeführt werden soll.
Die Aktivierung der dynamische Berechnung setzt voraus, dass Daten zur dynamischen Berechnung vorliegen und das Dynamikmodul von 4H-FRAP freigeschaltet ist.
Weitere Angaben wie etwa die Iterationssteuerung im Falle einer nichtlinearen Berechnung ermöglichen zusätzliche optionale Vorgaben an das Rechenprogramm.
Datenzustand sichern und Rechenlauf starten
Nach Anklicken dieser Schalttafel wird der aktuelle Datenzustand gesichert und das Rechenprogramm gestartet, das die Berechnung auf der Basis des aktuellen Datenzustandes unter Berücksichtigung der
o.a. Optionen durchführt.
Neben der Ermittlung der Verformungen und Schnittgrößen werden auch die aktuell eingerichteten
Nachweise geführt.
Fehlermeldungen und Warnungen anzeigen
Während des Rechenlaufs kann es passieren, dass das Programm auf Fehler oder sonstige außer-
gewöhnliche Zustände trifft, die in einer speziellen Datei gesammelt werden und nach Beendigung des Rechenlaufs eingesehen werden können.
Ergebnisse am Bildschirm visualisieren
Nach Beendigung des Rechenlaufs liegen alle Ergebnisse (Verformungen, Schnittgrößen und Nachweisergebnisse) vor und können mit Hilfe des Ergebnisvisualisierungsmoduls eingesehen werden.
optionale Einstellungen der Ergebnisdruckliste
Mit Hilfe dieses Moduls kann der Benutzer den Umfang der Ergebnisdrucklisten festlegen.
Ähnlich wie bei der Steuerung der Systemdruckliste (s.o.) kann im Spannungsfeld minimaler Druckseiten und maximaler Aussagekraft auf jedes einzelne Objekt der Ergebnisdruckliste Einfluss genommen werden.
Drucklisten auswählen und Druckmanager starten
Die aktuell existierenden Drucklistenkategorien werden zur Auswahl gestellt und können entweder mit Hilfe
des Druckklisten-Visualisierungsprogramms am Sichtgerät eingesehen oder direkt auf dem Drucker ausgegeben werden.
Hier besteht auch der Zugang zur speziellen Druckliste Bemerkungen, in der freie Texte abgelegt
werden können.
Es kann immer nur ein externes Modul gestartet werden, das beendet sein muss bevor das nächste Modul gestartet werden kann. Die gleichzeitige Aktivierung von Rechenmodul und Druckausgabe verbietet sich einleuchtenderweise.
In einer Reihe von Eigenschaftsblättern können über das nebenstehend dargestellte Symbol benutzerdefinierte Anmerkungen eingegeben werden, die in der Systemdruckliste an geeigneter
Stelle ausgegeben werden.
Hierdurch können dem Druckdokument benutzerseits erläuternde Texte hinzugefügt werden.
An den folgenden Stellen befinden sich entsprechende Einsprungpunkte.
Erläuterungen zum Gesamtsystem oder zu den Lagerangaben können über die neben-stehend dargestellte Interaktionsfolge eingegeben werden.
Die Texte werden an den Anfang der Systemdruckliste (Erl. zum Gesamtsystem) bzw. vor die Tabelle der Lagereigenschaften gesetzt.
Erläuterungen zu einer ausgewählten Stabgruppe werden im Gruppeneigenschaftsblatt nach Klicken des markierten Symbols eingegeben.
Erläuterungen zu einem ausgewählten Lastfall werden im Eigenschaftsblatt Verwaltung der Einwirkungen
zugänglich.
Entsprechendes gilt im Eigenschaftsblatt Verwaltung der Nachweise für einen ausgewählten Nachweis.
In allen Fällen erscheint ein Eigenschaftsblatt in dem der erläuternde Text eingegeben bzw. bearbeitet werden kann.
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