Reales Gelenk vs. theoretisches Gelenk
Um die Übereinstimmung des Rechenmodells mit der realen Form der Verbindung zu gewährleisten, muss insbesondere bei einer gelenkigen Verbindung über den Angriffspunkt der Querkraft nachgedacht werden.
Dies ist eine schematische "reale" Form einer strukturellen Verbindung (links) und ihr für die Analyse verwendetes strukturelles Modell (rechts).
In IDEA StatiCa Connection definieren wir die Knotenkräfte an jedem Strukturbauteil. Dies ist ein Beispiel für eine Momentenverbindung (mit angewendeter Querkraft und Biegemoment).
Zugehörige Schnittgrößenverläufe am horizontalen Bauteil verbunden mit einer Momentenverbindung. Der Wert des Biegemoments wird auch im Artikel Richtige Eingabe des Biegemoments behandelt.
Beim Gelenk ist das aufgebrachte Biegemoment gleich Null und die Diagramme der Schnittgrößen an einem horizontalen Bauteil können wie folgt aussehen:
Das obige Bild entspricht einer idealen Situation, in der die theoretische Position des Gelenks direkt am theoretischen Knoten liegt. In Wirklichkeit ist der tatsächliche Drehpunkt (Gelenk) vom Punkt des theoretischen Knotens (normalerweise der Schnittpunkt der Stabachsen) verschoben. Bei Schraubverbindungen gehen wir davon aus, dass der Drehpunkt in der Mitte der Schraubengruppe liegt.
Vergleichen wir nun die Situation, wenn das Null-Biegemoment am Knoten (links) betrachtet wird, und wenn wir die Position der Querkraft (und damit des Null-Biegemoments) zum eigentlichen Drehpunkt verschieben (rechts).
Einstellen der Position der Kräfte
In der Anwendung kann die Position der Querkraft im Bereich Modell des jeweiligen Bauteils definiert werden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Fällen wird hier gezeigt:
Links: Kräfte im Knoten | Rechts: Kräfte in Schrauben
In der linken Situation entsteht am Punkt des Gelenks ein Biegemoment, das eine Aufwärtsdrehung des Bauteils bewirkt. Dieses Moment (entstanden aus der vom Knotenpunkt linear anwachsenden Querkraft) bewirkt das Fehlverhalten des horizontalen Bauteils.
Wir können den Aufbau leicht fixieren, indem wir die Scherkraft so verschieben, dass sie an der Position des Gelenks wirkt. In einem solchen Fall (rechtes Bild) dreht der horizontale Träger wie erwartet ab.
Die dritte Option ist Kräfte in Position. Bei einigen Operationen, insbesondere beim Erstellen einer Verbindung als Zusammenbau einfacherer Operationen (z.B. Steifenblech, Schnitt, Schraubenraster), hat die Funktion Kräfte in Schrauben keine Wirkung und es erfolgt keine Verschiebung des Null-Biegemoments in die vermutetes Gelenk.
Dazu muss die Methode Kräfte in Position gewählt und der entsprechende X-Abstand eingegeben werden.
Webinar Aufzeichnung
Sehen Sie sich die Aufzeichnungen unserer vergangenen Webinare an, in denen die Position der Scherkraft besprochen wird.
Die Lage der Knotenschnittgrößen, die wir aus einem statischen Modell erhalten, kann durch Exzentrizitäten gegenüber dem Ursprung verschoben werden. Dieser Effekt unterschätzt die an der Verbindung wirkenden Schnittgrößen. Sehen wir uns an, wie man die Lage der Schnittgrößen direkt in der Operation verändert und falsche Ergebnisse vermeidet.