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Vordachm.Glasu.Punkthalter.PDF

Hallo, ich arbeite mit SWX Premmium 2015. Leider habe ich noch nie eine Simulation gemacht und weiss nicht, wie ich daran gehen soll bzw. finde ich kaum Informationen dazu. Drum frage ich hier mal an, ob mir einer helfen kann.
Im Anhang ist ein typisches Vordach, wie wir es schon mehrfach gebaut haben. Allerdings noch nie so gross, weshalb ich mal eine Spannungsanalyse und einen Durchbiegungsanalyse durchführen möchte.
Auf dem händischen Weg ist das bei so einem statisch unbestimmten Teil nicht so einfach.
Und meine Statik-Vorlesungen liegen schon 30 Jahre zurück.
Doch nun muss ich nach Eurocode 3 gemäß DIN EN 1090 einen Nachweis sicherstellen.

Die Gesamtmasse ist 124 kg, wovon 104 kg auf das VSG 17,52 entfallen. Das heisst jeder Träger wiegt 10 kg.

Wie gehe ich da jetzt am besten vor, um zu einem realistischem Ergebnis zu kommen? 

Dank von Gerd

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>>Wie gehe ich da jetzt am besten vor

Besuche einen Trainingskurs.
Die CAD-Anbieter sind recht eifrig, ihre Software durch "benutzerfreundliche" FEM-Programme zu ergänzen. Das verführt zu dem Eindruck, man könne mit wenigen Mausklicks zu schnellen Ergebnissen kommen. Das stimmt - wörtlich genommen - sogar. Aber wenn man sich nicht gut mit der Materie auskennt, bergen diese schnellen Ergebnisse ein großes Risiko zu Fehleinschätzungen zu kommen.

Ich bin weder ein erfahrener Berechnungsingenieur noch vertraut mit SWX, aber einige Erläuterungen zur allgemeinen Vorgehensweise kann ich geben:
Die Zeichnung macht auf den ersten Blick einen guten Eindruck. Aber bei den Profilen hast Du genau genommen nur den Querschnitt von zwei Abschnitten angegeben. Bei den übrigen Abschnitten kommt man zwar auf nahe liegende Vermutungen, aber eine Stückliste mit genauen Angaben wäre besser. Ebenso fehlt die Materialangabe für die Profile. Baustahl? Alu? Oder etwa Kunststoff?

Für eine FEM-Analyse benötigt man noch die genaue Spezifikation der Materialeigenschaften, eine Angabe der zu betrachtenden Lastfälle sowie eine Angabe der zu untersuchenden Kräfte / Spannungen.

Dem Fachmann werden die Anforderungen vermutlich vertraut sein, aber mir zum Beispiel ist "Eurocode 3 nach DIN EN 1090" nicht vertraut.
So ist mir nicht klar, ob Du nur das Verhalten der Dachfläche prüfen musst oder ob Du jede Schweißnaht und jede Verschraubung separat untersuchen musst. Wie steht es da um DEINE Kenntnisse?

Die Geometrie wird an das FEM-Modul übergeben.
Der nächste Schritt ist die Vernetzung. Die Finite-Elemente-Methode basiert darauf, die Körper in eine Vielzahl kleiner Elemente zu zerlegen und aus diesem Fachwerk ein Gleichungssystem abzuleiten, das zu lösen ist. Bei Deiner überschaubaren Struktur wirst Du vermutlich mit einer Standardeinstellung der Software zum Ziel kommen. Aber z.B. beim Knick des L-Trägers kann ein grobes Netz zu Fehlern führen. Ich weiß nicht, ob SWX hier die Möglichkeit bietet, das Netz in definierten Bereichen zu verfeinern.
Im nächsten Schritt werden die Randbedingungen eingegeben. So ist die Hauswand als "fixiert" = ohne Freiheitsgrade einzustellen. Für einen ersten Eindruck kannst Du die Befestigung des Ls an Hauswand und Vordach jeweils als "feste Verbindung" annehmen. Für eine genauere Betrachtung musst Du jede Schraubverbindung einzeln modellieren.
Falls Du die Festigkeit der Schweißnähte nachweisen musst - dazu gab es erst kürzlich interessante Beiträge im Forum für ANSYS.
Im letzten Schritt legst Du fest, was Du als Ergebnis betrachten willst.
Eventuell musst Du noch angeben, wie viele Prozessorkerne Deine Simulation verwenden darf.

>>kaum Informationen

Da Du vermutlich keine Gelegenheit haben wirst, einen Trainingskurs zu besuchen bevor Du mit den Berechnungen beginnst, zwei Adressen, die ich gerne für eine Literatursuche verwende:
http://www.buchkatalog.de/
http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/kvk.html

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Rainer Schulze

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Hallo Rainer,

zunächst einmal herzlichen Dank für Deine Antwort.

Da wir nur Edelstahl (1.4301/V2A) verarbeiten, vergesse ich das immer anzugeben. Du hast natürlich recht, dass sollte man wissen.

Die Profile sind durchgehend gleich. D.h. der L ist 60/40/3, der obere Bügel ist 40/40x2.

Um es gründlich zu machen, müßte man in der Tat auch die Schweisnähte (a=3) und die Schrauben rechnen.

Ich habe mir ein paar YouTubes-Video angesehen. Die Vorgehensweise sah immer ähnlich aus.
Auch scheint es eine Art Studien-Begleiter zu geben, der ein auch auffordert, das Material und die fixen Flächen anzugeben.

Zur Hardware:
ProGraphics Workstation T4630S - 6 Core
Midi Tower - black (424x193x525mm) - 4x 3.5"
internal/fixed SATA drive bay + 4x 2.5" internal
SAS/SATA HDD (opt.) - 900W PSU 80 PLUS Gold -
Single Socket R (LGA2011) - Intel® C612 Chipset - 1x
Intel® Xeon E5-1650v3, 6x3,5 GHz - 4x 4GB DDR4,
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SSD, Server-grade - 2x 2.0TB HDD, 7.200 rpm,
Server-grade - DVD: 1 x DVD-RW SATA - Microsoft©
Windows 7 Professional SP1 64-bit DE
AMD FirePro W7000

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Hallo, das Thema Schweißnaht hatten wir sschon öffters.

http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum131/HTML/000761.shtml#000008

Es gibt bei SWX Simulation auch Übungsprogrmme. Hier statische Analyse, das allererste.
Aber ohne Kenntnisse der Festigkeitslehre, Statik und Wekrstoffkunde
ist die einfache Anwendung eines FEM Programmes gefährlich.
Ich würde die Träger und die Glasplatte nacheinander rechnen, das ist für die Software einfacher.
Wenn die Träger gleich sind vereinfacht das auch die Rechnung und die Übersicht.

Da die Glasplatte aber einer Person auf den Kopf fallen kann, würde ich da einen Spezialisten beauftragen der auch die Vorschriften im Bauwesen kennt.

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Klaus

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Hallo Klaus, danke für die Hinweise.

Es ist auch so, dass ich die Zeichnung einem Statiker zugesendet habe.
Allerdings wagt sich kaum ein Statiker ans Glas.

Im Übrigen will ich das an dem Beispiel erlernen.
Dazu würde ich natürlich auch den Träger einzeln rechnen.

Ich war letzte Woche auch einem Seminar Statik für Metallbaumeister.
So ganz unbefangen bin ich also nicht. Mir geht es hier im Speziellen um die Anwendung in Solidworks.

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Da ich nicht mit dem Material Glas vertraut bin, habe ich mal im Internet nach VSG recherchiert. Jede Menge Händler, vermutlich auch Wettbewerber Deiner Firma. Aber ich bin nicht auf konkrete Angaben zu den mechanischen Kenngrößen gestoßen.
Werden die in der DIN EN 1863 angegeben?
Ein Verbundglas ist ja im Grunde mehr als nur EIN Körper. Da stellt sich die Frage, ob man ein 3-Schichten-Modell benötigt oder ob es ein vereinfachtes "Ersatzmodell" für den Verbund gibt. Bei einer Biegebeanspruchung wird sich eine Platte aus homogenem Material anders verhalten als ein gleich dicker Verbund mit einer elastischen Zwischenlage.
-> https://de.wikipedia.org/wiki/Balkentheorie
-> Biegesteifigkeit und Biegespannung
Offenbar wird die Berechnung nicht ganz so trivial wie es im ersten Augenblick ausschaut.

Ich habe daheim die Studentenversion von ANSYS und bin immer wieder neugierig, das eine oder andere "Fundstück" aus den Foren zu berechnen. Aber ohne verlässliche Daten hat das wenig Sinn.

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Rainer Schulze

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Hi Klaus,

ich bin mir nicht ganz sicher, welche Werte du genau brauchtst?

Das Glas selbst ist im Moment auch nicht so gravieren, da die Norm dafür gerade im Oktober neu rausgekommen ist.
Es ist halt mit vier Punkthaltern aufgehangen. Dabei gibt es gewisse (Rand-) Abstände einzuhalten.

Mir würde es reichen, wenn ich schon einen Ansatz für die Träger finde.

[Diese Nachricht wurde von MaverickGerd am 25. Okt. 2015 editiert.]

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material.PNG

>>Was ist Ansys?

Eines der am Markt führenden FEM-Programme.
http://www.ansys.com/
http://www.ansys.com/student
http://www.cadfem.de/

>>Das Glas selbst ist im Moment auch nicht so gravieren

Ich denke, Du willst einen Festigkeitsnachweis erbringen?
Das bedeutet ja wohl, dass das Glas unter der angenommenen Belastung (Schneelast? Personen?) nicht brechen darf.

>>ich bin mir nicht ganz sicher, welche Werte du genau brauchtst?

Siehe angehängtes Bild.

https://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode
-> Vorgehen einer linearen mechanischen Berechnung (exemplarisch)

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Rainer Schulze

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 25. Okt. 2015 editiert.]

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SWX_Rahmen.PNG

" Mir geht es hier im Speziellen um die Anwendung in Solidworks "

Du mußt in SolidWorks (SWX ) zuerst unter Anwendungen Simulation
aktivieren.

Dann wie im Bild in die Lehrbücher.
Da ist wirklich alles haarklein beschrieben.

Aber bitte SWX Simulation nicht mit Ansys vergleichen, Ansys ist eine
andere Kategorie.

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Klaus

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zur Glasdickenberechnung bietet die Firma Pauli ein Formblatt an, wo man sukzessive die Wind- u. Schnelllasten je nach Region ermitteln kann. Je nach Stützweite und Abstände der Punkthalter kann man dann die Scheibendicke ablesen.
Auch unser Glas-Lieferant ist da sehr auf dem Laufenden.

Ansys hatte ich auch schon gefunden. Ein weiteres Tool will ich aber nicht noch erlernen.

Die Werkstoffdaten liest swx immer direkt ein. Man findet sie aber leicht im Internet bei den Stahl-Herstellern.
Z.B. http://steelfinder.outokumpu.com/Properties/GradeDetail.aspx?OKGrade=4301&Category=Core
http://www.lob-gmbh.de/de/werkstoffe/1.4301.html
Wobei das Elastizitätsmodul immer 200-210 N/mm2 angegeben wird.

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Der E-Modul ist wichtig.
Dann noch die Querkonstraktion ( ny = 0.3 bis 0.35 )
Den Rest kannst Du bei SWX Simulation vergessen.
Verlasse Dich nicht auf die Werte in Simulation, sonst fällst Du auf die Nase.
Du mußt die errechneten Spannungen und Verformungen mit den zulässigen vergleichen.
Was SWX da macht, weiß ich nicht. Mir sind die ganzen Spannungen in den Materialdaten von SWX Simulation schleierhaft. 

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Klaus

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>>Ein weiteres Tool will ich aber nicht noch erlernen.

Klar.
ANSYS ist das Tool, das wir in unserer Firma verwenden und an dem ICH mich übe.
Anwender neigen dazu, bei Problemen die Fehler im Programm zu suchen.
Als "dummer Systemadministrator" komme ich dann manchmal in die Verlegenheit, beweisen zu müssen, dass das Problem sich VOR dem Bildschirm befindet.
Aber die grundsätzliche Vorgehensweise ist bei SWX nicht anders.

>>Die Werkstoffdaten liest swx immer direkt ein.

Ja, es gibt eine Tabelle mit häufig verwendeten Werkstoffen.
Aber gehört Glas dazu?
Oder die Folie im Verbundglas?

>>Es ist auch so, dass ich die Zeichnung einem Statiker zugesendet habe.
>>Allerdings wagt sich kaum ein Statiker ans Glas.

Warum wohl?
Ich habe mal beim Glashersteller Schott geschaut - Materialkenndaten für Festigkeitsberechnungen habe ich nicht gefunden.
Es sieht so aus, als seien die Mischungen der Zutaten und die daraus resultierenden Kennwerte ein großes Betriebsgeheimnis.
Vermutlich bist Du auf eine Handrechnung mit Erfahrungswerten angewiesen.

>>http://www.lob-gmbh.de/de/werkstoffe/

Da sehe ich auch nur metallische Werkstoffe ... kein Glas.

>>Mir würde es reichen, wenn ich schon einen Ansatz für die Träger finde.

Für den Einstieg in SWX Simulation ist das eine gute Idee.
Überlege nur in Ruhe, welche Last Du annehmen musst und wo sie angreift.

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Rainer Schulze

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Hallo Gerd.

Wenn du dieses Dach schon öfter gebaut hast, kannst du meine Neuguierde stillen?
Wie befestigst du das Glas an den Trägern?
Wie ist die unterschiedliche Ausdehnung der Materialien bei Sommer und Winter bedacht?

Gruß
ThoMay

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