Modellierung gekrümmte Brücke

Ich habe stark gekrümmte Hohlkastenbrücke in SOFISTIK. Die Modellierung erfolgt über Teddy, indem ich den Hohlkastenquerschnitt einer Achse (= Mittelachse Bauwerk) zuweise - gewöhnliche Modellierung eines Längssystems eben.
Durch die starke Krümmung ist es ja nun aber so, dass die Brückenaußenseite länger ist als die Innenseite. Dadurch verschiebt sich der Flächenschwerpunkt aus der (Mittelachse des Bauwerkes) heraus und es müsste ein Torsionsmoment um diese entstehen.

Hat jemand Erfahrungen diesbezüglich und kann sagen, ob Sofistik diesen Effekt berücksichtigt, bei dieser Art von Eingabe mit berücksichtigt?

Rein von der Ansicht im Animator würde ich sagen, dass die Modellierung über eine Näherung als finiter Polygonzug durchgeführt wird, bei der allerdings Stabachse = Schwerachse bleibt.

Wie geht ihr alternativ damit um? Modellierung als Faltwerk und Integration der Spannungen?
Berücksichtigt ihr das überhaupt?

Hallo Alexander,

die Verschiebung des Schwerpunkts aufgrund der Krümmung der Achse wird nicht berücksichtigt.
Wie du schon korrekt schreibst, wird ein FE-Stabsystem durch einen Polygonzug abgebildet. Die Außenkanten der einzelnen Elemente sind dementsprechend gleich lang und der Schwerpunkt ergibt sich aus der Querschnittsdefinition.

Falls also das entstehende Torsionsmoment berücksichtigt werden soll, muss eine zusätzliche Linienlast (entweder direkt ein Torsionsmoment, oder eine exzentrisch angreifende Last) aufgebracht werden.
Alternativ kann das System auch durch Flächenelemente abgebildet werden, wodurch sich ein solcher Effekt darstellen lässt.

Mit freundlichen Grüßen
Frederik Höller
Ihr SOFiSTiK Support Team

Hallo Frederik,
danke für deine Antwort! Ich habe dazu noch eine Frage, wenn ich das Modell mit Flächenelementen abbilde:

Die Modellierung erfolgt dann ja anhand von vielen einzelnen Flächenelemten. Wie verhält es sich bei den Einzelflächen dann mit der Krümmung? Krümmen die sich automatisch anhand der definierten Achse mit oder bleiben die Einzelflächen gerade (also analog der FE Elemente im Stabmodell).

Nach allem, was ich bisher weiß und anhand deiner letzten Antwort würde ich letzteres annehmen, sodass ich da ja dann auch aufpassen sollte und möglichst kurze Flächenelemte d.h. viele Placements anlegen muss. Ist das richtig?

Also Flächenelemente haben die Eigenschaft, dass Sie durch 4 (oder mehr, je nach Elementart) Knoten aufgespannt werden. Die Verbindung der Knoten erfolgt in SOFiSTiK linear.
Eine gekrümmte Berandung erfordert komplexere Ansatzfunktionen und somit aufwendigere Berechnungsmethoden. Da es sich bei der FE-Methode immer um eine Näherungslösung handelt, ist zu hinterfragen, ob eine solch komplexere Abbildung notwendig ist, oder nicht.

In den in der Ingenieurpraxis vorkommenden Aufgabenstellungen ist eine Diskretisierung mit den von SOFiSTiK implementierten QUAD-Elementen vollkommen ausreichend. Eine Konvergenzstudie der Netzfeinheit ist jedoch immer sinnvoll (Spannungen oder Verformungen in einem Knoten bei unterschiedlichen Netzfeinheiten vergleichen). Man muss jedoch beachten, dass sehr feine FE-Netze die Rechendauer stark erhöhen und Singularitäten stärker hervortreten.

Eventuell hilft dir auch ein Blick in das ASE Handbuch weiter.

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