INHALT EINLEITUNG...3 TUTORIAL TEIL 2 RÄUMLICHE STABSTATIK...33 ALLGEMEINE BEDIENUNG VON AXISVM...4 TUTORIAL TEIL 3 FLÄCHENSTATIK...

Transkript

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2 INHALT EINLEITUNG...3 AxisVM...3 Tutorial...3 ALLGEMEINE BEDIENUNG VON AXISVM...4 Erzeugen neuer Modelle / Dateiverwaltung...4 Aufteilung des Bildschirms...5 Arbeitsfläche 5 Infopalette 5 Koordinatenpalette 6 Allgemeine Funktionen 6 Menüs 7 Register 8 Vertikale Symbolleiste 9 Ansichts-Symbolleiste 9 Schnellschalter 10 Statuszeile 11 Einstellungen...11 Grundeinstellungen 11 Einheiten 12 Darstellung 13 Service 13 Grundlegende Bedienung...13 Klicken / Zeigen 13 Cursor-Icons 13 Geometrie und Elemente 14 Definieren und Ändern 14 Markierungs-Symbolleiste 14 Wechsel zwischen Registern 14 Details 15 Geschosserkennung 15 Tabellen 16 Objekte Löschen 16 Hot-Keys (Tastaturbefehle) 16 TUTORIAL TEIL 1 EBENER RAHMEN...17 Aufgabenstellung...17 Geometrie...18 Elemente (Bauteile)...19 Lasten...22 Definition der Lastfälle und Lastfallgruppen 22 Definition der Lasten 23 Manuelle Definition von Lastfallkombinationen 25 Berechnung...26 Ergebnisse und Auswertung...27 Lastfall, Kombinationen und Grenzwerte 27 Ergebniskomponenten 28 Darstellungsweise 29 Überhöhung 29 Automatische Beschriftung 29 Manuelle Beschriftungen 30 Zusammenfassung der Ergebnisse für Linienelemente 30 Darstellung mehrerer Fenster 30 Drucken...31 Bildausschnitt wählen 31 Druckdialog 31 Zeichnungen und Ausgaben erstellen...32 Zeichnungen 32 Ausgabenzusammenstellung 32 TUTORIAL TEIL 2 RÄUMLICHE STABSTATIK...33 Aufgabenstellung...33 Geometrie und Elemente...34 Rahmen kopieren 34 Aussteifungen und Windverbände 35 Dachträger einführen 36 Knotenlager ändern 39 Anpassung der Gelenke 40 Details...41 Definition und Handhabung von Details 41 Eigenschaften und Verhalten von Details 42 Lasten...42 Definition der Lastfälle und Lastfallgruppen 42 Definition der Lasten 42 Berechnung...45 Stahlbemessung...46 Bemessungsparameter 46 Ergebnisse 46 Holzbemessung...48 Bemessungsparameter 48 Ergebnisse 48 TUTORIAL TEIL 3 FLÄCHENSTATIK...50 Aufgabenstellung...50 Geometrie und Elemente...51 Vorbereitung des Modells 51 Eingabe der Geometrie 52 Definition von Bereichen 53 Lagerung der Bodenplatte 54 Gelenke für Bereiche 54 Objekt-Modellierer...55 Wand 55 Stütze 56 Eingabe einer Fundamentvertiefung 56 Decke 57 Unterzug 57 Visuelle Kontrolle 58 Eingabe Obergeschoss 58 Logische Details und Geschosserkennung...59 Lasten...59 Statische Lasten 59 Bewegliche Lasten 59 Netzgenerierung...59 Berechnung...59 Ergebnisse...59 Segmentschnitte und Schnittebenen 59 Stahbetonbemessung Flächen...59 Stahlbetonbemessung Unterzüge...59 Stahlbetonbemessung Stützen...59 GRUNDSÄTZE DER MODELLIERUNG...60 WEITERE HINWEISE UND INFORMATIONEN Copyright by IngWare GmbH

3 EINLEITUNG AXISVM AxisVM ist ein Werkzeig für Bauingenieure für die statische und dynamische Berechnung von Bauwerken mit der Methode der finiten Elemente. Die intelligente grafische Oberfläche unterstützt den Anwender bei der Eingabe, Berechnung und Auswertung von einfachen, wie auch komplexen räumlichen Modellen. Dabei können Stab- und Flächentragwerke, sowie unterschiedliche Materialien beliebig kombiniert werden. Funktionsumfang AxisVM bietet unter Anderem folgende Möglichkeiten. Berechnung beliebiger ebener und räumlicher Stabtragwerke Berechnung beliebiger ebener und räumlicher Flächentragwerke Kombination verschiedener Materialien (Beton, Mauerwerk, Stahl, Holz) Bemessung für Bauteile in Beton, Stahl und Holz Lineare und Nichtlineare statische Berechnung Berechnung von Eigenschwingungen Erdbebenberechnung nach Antwortspektren-Verfahren Dynamische Berechnung (Time-History-Analyse) TUTORIAL Das vorliegende Tutorial soll den Einstieg in AxisVM erleichtern. Es zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Oberfläche sowie typische Vorgehensweisen bei der Eingabe, der Berechnung und der Auswertung von Hochbauten. Die hier gezeigten Verfahren können sinngemäss auch auf andere Bauwerkstypen (z.b. Brücken) angewendet werden. Das Tutorial soll den Einstieg in die Arbeit mit AxisVM aufzeigen und stellt keinen Anspruch darauf alle Möglichkeiten von AxisVM zu vermitteln. Das Tutorial ist in mehrere Teile gegliedert, welche aufeinander aufbauen. Der erste Teil zeigt die Eingabe, Berechnung und Auswertung eines ebenen Rahmens. Dabei wird die grundsätzliche Bedienung von AxisVM aufgezeigt. Definition von Stäben Definition von Knotenlagern Eingabe einfacher Lasttypen Auswertung der Ergebnisse der statischen Berechnung für Stäbe Im zweiten Teil wird der bereits behandelte Rahmen zu einen räumlichen Stabtragwerk erweitert. Stabilität von Modellen Querschnittseditor Eingabe weiterer Lasttypen Bemessung von Bauteilen in Stahl und Holz Im dritten Teil wird die vorhandene Struktur mit einem Kopfbau ergänzt. Definition von Flächenbauteilen Elementverbingungen (Gelenke) Objekt-Modellierer Auswertung der Ergebnisse für Flächenbauteilen Bemessung von Bauteilen in Beton (Flächen, Unterzüge, Stützen) EINLEITUNG 3 Copyright by IngWare GmbH

4 TUTORIAL TEIL 1 EBENER RAHMEN AUFGABENSTELLUNG Das Beispiel des ersten Teils dieses Tutorials zeigt einen ebenen Rahmen mit unten eingespannten Stützen und einem gelenkig eingehängten Fachwerk-Binder. Als Belastung sollen verschiedene Linien- und Einzellasten eingegeben werden. Detaillierte Angeben zu den Abmessungen, Eigenschaften und Lastintensitäten sind in den entsprechenden Kapiteln zu finden. Im Folgenden wird die Eingabe, Berechnung und Auswertung des abgebildeten Rahmens beschrieben. Geometrie und Elemente Eingabe der Geometrie Definition der Profile und der Gelenke Definition der Auflager (Knotenlager) Lasten Definition der Lastfälle und Festlegung des Lastsystems (Kombinations-Vorschriften) Linienlasten auf Stäbe Einzellasten auf Stäbe und Knotenlasten Berechnung Lineare statische Berechnung 1. Ordnung Auswertung Lastfälle, Lastfallkombinationen und Grenzwerte Stabbeanspruchung (Schnittkräfte) am Gesamtsystem und an Einzelstäben Stabspannungen Lagerreaktionen Automatische und manuelle Beschriftung und Bemassung TUTORIAL TEIL 1 EBENER RAHMEN 17 Copyright by IngWare GmbH

5 ZEICHNUNGEN UND AUSGABEN ERSTELLEN In AxisVM können mehrere Darstellungen zu einer Ausgabe zusammengestellt werden. Auf diese Weise können beliebige Eingaben und Ergebnisse dokumentiert und in einem Arbeitsschritt gedruckt werden. ZEICHNUNGEN Die Funktion "Ansicht in Zeichnungsbibliothek speichern" erzeugt (nach der Eingabe eines Namens ) aus der aktuellen Darstellung im Arbeitsbereich eine Zeichnung, welche später in eine Ausgabe eingefügt werden kann. Alle erstellten Zeichnungen können mit Hilfe der Zeichnungsbibliothek verwaltet (Umbenennen, Löschen) wenden. Zudem können Zeichnungen mit Hilfe des Pulldown-Menüs ( ) am Bildschirm aufgerufen werden. Alle erstellten Zeichnungen werden mit den Modellanpassungen automatisch nachgeführt. Enthält eine Zeichnung Resultate, wird die Zeichnung als "nicht vorhanden" bezeichnet, bis eine Neuberechnung durchgeführt wird. AUSGABENZUSAMMENSTELLUNG In der "Ausgabenzusammenstellung" werden die einzelnen Zeichnungen zu einem gesamten Dokument zusammengefasst. Unten links wird der Inhalt der Zeichnungsbibliothek gezeigt. Direkt darüber befindet sich die aktuelle Ausgabe. Die einzelnen Zeichnungen können in die Ausgabe eingefügt werden ( ). Neben den Zeichnungen können Ausgaben auch weitere Elemente enthalten. "Kapitel" sind Ordner, welche zur besseren Übersicht bei der Zusammenstellung von Ausgaben dienen. Die Namen der Ordner werden in der Ausgabe als Zwischenüberschriften verwendet. Mit dem integrierten Texteditor kann der Ausgabe ein beliebiger Text hinzugefügt werden. Die Anordnung der einzelnen Einträge auf den Seiten der Ausgabe kann mit manuell eingefügten Seitenumbrüchen festgelegt werden. Mit Hilfe der Schaltfläche "Einstellungen" können die Druckparameter (z.b. Masstab, Anordnung auf der Seite) für jede einzelne Zeichnung festgelegt werden. Die Beschriftung der Zeichnung kann ebenfalls geändert werden. Als Vorgabe wird der Zeichnungsname verwendet. TUTORIAL TEIL 1 EBENER RAHMEN 32 Copyright by IngWare GmbH

6 TUTORIAL TEIL 2 RÄUMLICHE STABSTATIK AUFGABENSTELLUNG Im zweiten Teil des vorliegenden Tutorials soll der eingegeben Rahmen kopiert und zu einer Halle ergänzt werden. Im Folgenden wird die Ergänzung des eingegeben Rahmens zu einer vollständigen Halle und deren Berechnung beschrieben. Geometrie und Elemente Kopieren des vorhandenen Rahmens Definition der Querträger und der Windverbände Erzeugung von Details Lasten Flächenlasten auf Linienelemente Temperaturlasten (gleichmässige Temperaturänderung und Temperaturverlauf über den Querschnitt) Berechnung Lineare statische Berechnung 1. Ordnung Auswertung und Bemessung Bemessung von Stahlprofilen Bemessung von Holzträgern TUTORIAL TEIL 2 RÄUMLICHE STABSTATIK 33 Copyright by IngWare GmbH

7 Schliesslich soll im Lastfall "Temperatur kombiniert" eine gleichmässige Temperaturänderung mit einem Temperaturverlauf über den Querschnitt angenommen werden. Dazu muss der entsprechende Lastfall aktiviert ( ) werden. Die Auswahl der Pfetten erfolgt nach demselben Vorgehen (siehe "Temperaturlasten", S. 43). Werden wie in diesem Beispiel Lasttemperaturen von T 1 = 35 C und T 2 = 25 C bei T Referenz = 20 C gewählt, wird der Querschnitt im Mittel um T = (T 1 + T 2)/2 T Referenz = +10 C erwärmt und erfährt eine Temperaturdifferenz über den Querschnitt (von oben nach unten) von δt = T 1 T 2 = 10 C. Diese Last überlagert die beiden vorgängig beschriebenen Effekte. Die Eingabe beider Anteile (gleichmässige Erwärmung und Temperaturdifferenz über den Querschnitt) und die Überlagerung der beiden Lastfälle führt zu demselben Ergebnis. Temperaturlasten können auch zur Berücksichtigung anderer Effekte verwendet werden. So können z.b. Zwängungen infolge Schwinden von Betonbauteilen auf eine Temperaturlast (gleichmässige Abkühlung) umgerechnet werden. T= T Referenz T 1, 2 = cs T T Wert der gleichmässigen Abkühlung T Referenz Referenztemperatur T 1,2 Lasttemperatur T 1,2 = T 1 = T 2 ε cs Schwindmass Temperaturausdehnungskoeffizient (Materialeigenschaft) α T BERECHNUNG Im Register "Statik" kann die Lineare statische Berechnung gestartet werden. Nach der Berechnung stehen die Ergebnisse für das räumliche Modell analog zum ebenen Rahmen (siehe "Ergebnisse und Auswertung", S. 27) zur Verfügung. Eine nichtlineare Berechnung kann ebenfalls durchgeführt werden. Dies kann aber in jedem Rechendurchlauf nur eine einzige Lastfallkombination berücksichtigen und erfordert zudem meist eine grössere Rechenzeit. In vielen Fällen ist es daher ratsam eine lineare Berechnung durchzuführen und z.b. den Druckausschluss (resp. die vergrösserte Zugkraft) bei den Windverbänden durch eine ergänzende Handrechnung zu berücksichtigen. Die Berücksichtigung nichtlinearer Eigenschaften erfordert eine nichtlineare Berechnung. Zug-, resp. Druckausschluss Grenzkräfte Plastische Gelenke Anfangsöffnung (Kraftübertragung ist erst nach erfolgter Deformation möglich) TUTORIAL TEIL 2 RÄUMLICHE STABSTATIK 45 Copyright by IngWare GmbH

8 TUTORIAL TEIL 3 FLÄCHENSTATIK AUFGABENSTELLUNG Im dritten Teil des vorliegenden Tutorials soll die Halle mit einem Kopfbau ergänzt werden. Dazu werden nicht nur linienförmige, sondern auch flächige Elemente benötigt. Im Folgenden wird die Erweiterung der Halle mit einem Kopfbau und die Berechnung beschrieben. Geometrie und Elemente Flächenförmigen Bauteilen (Bodenplatte, Wände, Decken) Definition von Gelenken für flächige Bauteile Eingabe einer Fundamentverstärkung Stützen Unterzug in Beton Objekt-Modellierer Lasten Flächenlasten auf Bereiche Bewegliche Lasten Berechnung Lineare statische Berechnung 1. Ordnung Auswertung und Bemessung Stahlbetonbemessung von Bereichen Bemessung von Stahlbeton-Riegeln (Unterzüge) Stützenkontrolle TUTORIAL TEIL 3 FLÄCHENSTATIK 50 Copyright by IngWare GmbH

9 VISUELLE KONTROLLE Mit Hilfe der Darstellungsoption "Verdeckte Flächen" (vertikale Symbolleiste) kann ein gerendertes Modell dargestellt werden. Dieses dient zur visuellen Kontrolle der Eingaben. Insbesondere kann die Materialisierung und die Grössenordnung der Abmessungen überprüft werden. Zudem kann die Vollständigkeit der Eingabe in dieser Ansicht sehr einfach kontrolliert werden. Die Bearbeitung des Modells in dieser Ansicht ist zwar möglich, in den meisten Fällen aber eher mühsam. Es wird daher empfohlen Ergänzungen und Änderungen in der "Gitternetz"-Ansicht durchzuführen. EINGABE OBERGESCHOSS Mit Hilfe des Objekt-Modellierers soll nun ein weiteres Geschoss eingegeben werden. Es werden dabei weitgehend bereits bekannte Funktionen verwendet. Diese sind im Folgenden nur kurz beschieben, ausführlichere Anleitungen können unter "Objekt- Modellierer" (S. 55) nachgeschlagen werden. Eingabe von Wänden in Mauerwerk. Material 'MB' aus der Materialdatenbank ( ) Dicke 150 mm Höhe 3.00 m Gelenk (Biegegelenk gemäss Voreinstellung) oben und unten an der Wand Die Eingabe von Fenstern erfolgt mit dem Objekttyp "Loch". Für Löcher müssen keine weiteren Eigenschaften angegeben werden. Auswahl des Objekttyps "Loch" Auswahl der Form ( "Rechteck") Anklicken der Wand für welche die Fenster eingegeben werden sollen Beim Anklicken eines Bereichs wird dieser freigestellt und eine temporäre "Arbeitsebene" (alternatives Koordinatensystem) eingeführt. Das neue Koordinatensystem wird in seinem Ursprung farbig dargestellt (bei Punkt 1 in der nebenstehenden Abbildung). Es ist zu beachten, dass die Wandebene neu die X-Y-Ebene darstellt. Zeigen mit der Maus (ohne zu klicken) auf den Ursprung der Arbeitsebene (Punkt 1) (Der relative Ursprung wurde beim Freistellen der Wand automatisch auf diesen Punkt gesetzt) Eingabe über die Tastatur [X], [0.8], [Y], [0.8], [Enter] [X], [1.5], [Y], [1.2], [Enter] (Fenster 1) [X], [0.7], [Enter] [X], [1.5], [Y], [-1.2], [Enter] (Fenster 2) [X], [0.7], [Enter] [X], [1.5], [Y], [1.2], [Enter] (Fenster 3) [Esc] (Abschluss der Eingabe) TUTORIAL TEIL 3 FLÄCHENSTATIK 58 Copyright by IngWare GmbH