Plattenbalkenphilosophie

SOFiSTiK Teddy
#1

Guten Tag zusammen,

ist es denn möglich die Plattenbalkentheorie auch in SOFIMSHC korrekt zu implementieren oder funktioniert es nur mit SOFIMSHA. Ich habe bereits alle Beispiele durchgearbeitet und leider will die Theorie nicht so ganz funktionieren. Das Teddy-Skript ist mit angehängt. Die Berechnungen laufen zwar durch, aber die Ergebnisse weichen von den händisch ermittelten Ergebnis bis zu 40 % ab und das kann ja nicht stimmen.
Kurze Randdaten. Es geht um einen zweistetigen Plattenbalken, welche über 2 Felder a 24m führt. Es werden Schnittkräfte über Eigengewicht, sowie über eine Streckenlast von 100kN auf beiden Mittelachsen der Träger berechnet.
Unter dem Eigengewicht ermittelte Schnittkräfte stimmen in den Biegemomenten relativ gut überein, aber die Querkräfte weiche mit über 1000kN von den händische ermittelten 1516kN ab.
Bei der Streckenlast weichen schon die Biegemomente mit -13810kN sehr stark von den händisch ermittelten -7200 kN über der Stütze ab. (Für die händische Ermittlung wurde die vereinfachte Berechnung eines Durchlaufträgers genutzt.) Es sei hier gesagt, dass selbst die Momente beim reinen Plattenbalken doppelt so hoch wie die händischen sind. allerdings, finde ich den Fehler dazu nicht.

Vielen Dank schon vorab,
Johannes
Kontrolle T-Beam.dat (91.6 KB)

#2

There’s a verification benchmark for the T-beam philosophy (BE55) that uses sofimshc, e.g.:
C:\Program Files\SOFiSTiK\2020\SOFiSTiK 2020\verification.dat\benchmarks.dat\be55

#3

Danke für das Beispiel. Ich schau mal rein.

Vielleicht ist aber auch nur ein kleiner Eingabefehler in der Teddydatei vorhanden. Ich habe
hier noch einmal die aktuelle Version der Datei mit angehangen, sowie eine pdf mit den Schnittkraftverläufen.
Das Problem liegt in 2 Punkten. Zum einen funktioniert die Plattenbalkenphilosophie erst, wenn die Steifigkeit über den Befehl GRP2 3 QUEA 1E-6 reduziert wird (3 ist die Gruppennummer der Plattenelemente). Durch die Philosophie soll doch gerade das vermieden werden. Für die Nachweise in Querrichtung soll doch ein realistischer Lastabtrag in Längs und Querrichtung vorhanden sein und nicht nur in reiner Querrichtung. Ansonsten könnte man weiterhin mit einer orthotropen Platte als Zusatzsystem arbeiten.
Dies ist aber nur eine zweitrangige Sache.
Das Hauptproblem sind die Querkräfte (siehe pdf) Die Biegemomente und Auflagerkräfte stimmen bei reinem Plattenbalken, T-BEAM Philosophy und Orthotroper Platte wunderbar überein. Nur die Querkräfte weichen um 40% von denen beim reinen Plattenbalken und der orthotropen Platte. Warum ist das so? Erkennt jemand den Fehler?

Beste Grüße und ein großes Dankeschön schon einmal vorab. :slight_smile:
Johannes

Kontrolle T-Beam.dat (96.8 KB)
Schnittkraftverläufe T-Beam.pdf (1.5 MB)

#4

Mit PLEX habe ich noch nicht gearbeitet, aber offensichtlich sind die Elementergbenisse (STAB und QUAD) in sich allein nicht stimmig. Beim PLEX-LF 8 enthalten die Vz-Stabschnittgrößen den Größtteil der LT-Gesamtschnittgröße, im Orthotrop-LF 9 steckt aber noch viel in den Quads. Im Handbuch ist vermerkt, dass man (zumindest für manche Dinge) SIR/DECREATOR für die LT-Gesamtschnittgrößen nutzen sollte. Das wird dann etwas schwierig bei Überlagerungs-LF allein auf Stab- und Quadebene, hier muss man ggf. in MAXIMA auch direkt die Schnitt-Ergebnisse überlagern oder man rechnet gleich mit den relevanten Gesamtlastfällen (ist m.E. zumindest als Kontrolle für maßgebl. Überlagerungen sinnvoll).
Hier noch meine Ein- und Ausgaben mit DECREATOR:

+prog decreator
echo dsln,quad full
echo full full; echo disp,lplt off
echo full no ; echo dsln,splt yes
dsln no 1 ncs - titl 'LT 1 ’ hdiv 0.25
let#Kn_1 1100 ; let#Kn_2 1300
dgeo o
pt line x1 #coor_x(#Kn_1) #coor_y(#Kn_1) #coor_z(#Kn_1) x2 #coor_x(#Kn_2) #coor_y(#Kn_2) #coor_z(#Kn_2)
dsel qbox ymin -3.2 zmin -0.70 ymax +3.2 zmax +0.60
lc 1,8,9
ende

SIR_DECREATOR t-beam.pdf (607.0 KB)

#5

Hallo Ragl,

danke Ihnen für Ihre schnelle Antwort. Ich habe mich mal in den Decreator reingelesen und bei mir probiert. Dem Handbuch zufolge, wird der Decreator am Ende des Ase-Ablaufes gesetzt. Allerdings ändert sich nichts bei meinen Schnittgrößen, was mich etwas verwundert. Ich Plex auch schon mal auskommentiert und dergleichen, aber meine Schnittgrößen, bleiben immer die Gleichen. Haben Sie in diesen Befehlen auch Änderungen vorgenommen? Vielleicht stelle ich mich aber auch nur etwas ungeschickt an.
Wie kommt es, dass die Querkräfte bei Ihnen so hoch ausfallen? Haben Sie das Eigengewicht wieder aktiviert? Denn ansonsten wären die Querkräfte, welche man Ihrer pdf entnehmen kann doppelt so groß, wie die händisch ermittelten von 1500kN. Dann würde es ja leider immer noch nicht stimmen.
Eine letzte Frage noch. Weswegen werden 5 verschiedene ECHO Befehle notiert und nicht alles in einem zusammengefasst?

#6

Mit SIR/DECREATOR ändert sich nichts an den ASE-Schnittgrößen der “echten” FE-Stab- und Quadelemente. Es werden nur nachträglich Meta-(Stab-)Elemente mit den (hoffentlich) sinnvoll zusammengesuchten/zusammengerechneten FE-Elementschnittgrößen erzeugt (Also für die erfassten Elemente werden die Normalkräfte usw. unter Bezug auf einen Meta-Stabquerschnitt hinsichtlich der Schnittgrößenanteile zusammengefasst).

Und auf dieser Ebene ist es egal, wie das FE-Modell generiert ist, z.B. am LT-Auflager muss die Summe der Elementquerkräfte die Auflagerkraft ergeben. Wie ASE jetzt die Steifigkeitsanteile im Modell berechnet hat ist dabei belanglos (Wenn ASE also aus irgendwelchen Gründen falsche Steifigkeiten angesetzt hätte, ließe sich das so nicht feststellen, weil es sich bei SIR/DECREATOR letztlich nur um die Summe der Lasten/Schnittgrößen handelt).

Und die Kontrolle am Innenauflager zeigt auch, dass die DECREATOR-Querkräfte einigermaßen stimmen: Auflagerkraft 5944 kN ~ [abs(-2814)+2943] (Differenzen treten immer auf).

Dagegen die PLEX-Stabschnittgrößen LF 8: (2674+2674) bzw. am Stützquerschnitt (2481+2481). Kommt ziemlich in die Nähe der Auflagerkraft, aber man sieht, dass beim Stützquerschnitt ein Querkraftteil “in die Flächenelemente rückverlagert” wird.

Die ORTHO-Stabschnittgrößen LF 9: (1481+1481) ist weit weg von der Auflagerkraft, hier steckt noch sehr viel Querkraft in den Flächenelementen.

ASE rechnet intern jeweils nur mit unterschiedlichen Wichtungen aus (fiktivem) Stabquerschnitt und (verbleibenden) Quad-Anteilen, rechnet aber (hoffentlich) immer mit den richtigen System-Gesamtsteifigkeiten. Und diesen ASE-Ansatz kann man z.B. an den Auflagerkräften überprüfen (und die Aufl.kräfte sind bei LF 8 und 9 im Rahmen der Modelldifferenzen identisch).

Das mit den mehreren ECHO-Zeilen hat nichts Ernstes zu bedeuten, man kann nur schneller eine Maximalausgabe auskommentieren. Und zumindest zu Beginn der Modellerzeugung sollte man m.E. eine Maximalausgabe fahren, damit man einige Sichtkontrollen durchführen kann. Bei einer endgültigen Ausgabe wäre das meist viel zu viel. Und da DECREATOR gegenüber SIR nicht so viel in der CDB abspeichert, muss man hier halt besonders viel ausgeben.

#7

Hallo,

ich würde das ganze mal an einem kleineren, reduzierten Projekt testen und die verschiedenen Berechnungsmodell direkt nebeneinander modellieren.
Das nachfolgende Beispiel zeigt die Vorgehensweisen bei der Berechnung eines exzentrischen Plattenbalkens eigentlich sehr gut auf.

TEDDY > Datei > Beispiele > ase > deutsch > bridge > plattenbalken_exzentrisch_test.dat

Zusätzlich können Sie sich auch einmal die Erklärungen ab Zeile 278 “!+!Kapitel Define Excentric T-beam philosophy !!!” im folgenden Beispiel anschauen. Dort wird beschrieben, wie man eine sinnvolle Kalibrierung der PLEX-Theorie durchführen kann.

TEDDY > Datei > Beispiele > ase > deutsch > bridge > plattenbalkenbruecke_exzentrisch.dat

#8

Aha. Vielen Dank für die ausführliche Erläuterung. Nur leider stimmen ja auch die Auflagerkräfte mit händische ermittelten Schnittkräften nicht ganz überein. Also muss irgendwas mit der Schnittkraftbestimmung falsch sein. Ich werde wohl doch mit 2 Systemen arbeiten müssen, wie vorher auch. Eines für die Bestimmung in Längsrichtung und eines für die in Querrichtung. Dennoch vielen Dank, für die ausführliche Auskunft.

Die beiden Beispiele habe ich schon durchgewälzt. Nur in beiden ist die Eingabe der Brücke, wenn ich mich nicht täusche über SOFIMSHA. Wenn ich es so übernehme und mich daran orientiere, dann werden eben die Querkräfte nicht korrekt ermittelt, wodurch meine Frage resultierte. Zudem sollte es ja möglich sein, dass ich die mitwirkende Plattenbreite aus der Systemgenerierung nehme und nicht einmal extra über NEFF vorgebe. Daher könnte ich dann auch nichts nachjustieren. (Habe ich dennoch ausprobiert, aber die Kräfte weichen zu stark ab, dass es über NEFF nicht korrigiert werden kann) .