Berechnung von Stabtragwerken bei Verwendung unterschiedlicher mathematisch-mechanischer Modelle

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Dünnwandige Tragwerke, wie z.B. Stützen, Riegel im Hochbau, Hallenrahmen usw. werden in der Regel auf der Grundlage von Stabtheorien bemessen. Die Berechnung wird in der Praxis in der Regel mehrstufig durchgeführt. Nach einer Ermittlung der Schnittgrößen auf der Basis von Stabwerksmodellen, werden in einer anschließenden Handrechnung in Störbereichen die Spannungen durch Überschlagsformeln bzw. durch zusätzliche numerische Untersuchungen ermittelt. Dabei müssen verschiedene Annahmen (z.B. Belastung und Lagerung in einer herausgeschnittenen Ecke) getroffen werden, welche in der nachfolgend vorgeschlagenen Vorgehensweise nicht notwendig sind. Bei den vorgesehenen einstufigen Berechnungen werden die Störbereiche mit Schalenelementen und die übrigen Bereiche mit dreidimensionalen Stabelementen diskretisiert. An den Koppelstellen müssen Übergangselemente die Kontinuität des Verschiebungsfeldes erzwingen. Dort sind Nebenbedingungen in der Art der kinematischen Annahmen der Stabelemente zu erfüllen. Andernfalls können erhebliche Spannungsspitzen auftreten, die z.B. bei inelastischem Materialverhalten zu völlig falschen Ergebnissen führen können. Dieses Problem ist bisher nicht grundlegend untersucht worden. Einfache Modellstudien mit einem kommerziellen Programm verdeutlichen die gemachten Aussagen.