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Skizze.png

Hallo Liebe Leute

Ich muss/möchte/darf im Rahmen meiner Diplomarbeit an der TU Graz eine Stahlbetonschale aus 4 zusammengefügten Einzelelementen berechnen. Die Elemente sind zweifach gekrümmte Bauteile und sollen über eine Trockene Fuge(Nur Druckkräfte in Schalenebene möglich; Zugausfall, Kräfte in der Fugenebene über Reibung) gestoßen werden. Um Zugkräfte und Momente, aufnehmen zu können werden Spannglieder eingeführt und die gesamte Konstruktion vorgespannt.

Nun stehe ich, sowie der mich betreuende Assistent vor dem Problem wie man eine Verbundlose Vorspannung (Spannkabel gibt seine Zugkräfte nur an den Endpunkten ab ist aber an die Schalen Verformung gekoppelt) in Abaqus modellieren kann. Habt ihr hiermit schon Erfahrung gemacht oder einen Tipp wie es gehen könnte?

Bereits versuchte aber nicht zielführende Varianten waren:

***Kopplung des Spannkabels an das FE Netz der Schale mit Truss Elementen und Aufbringen der Vorspannung als Boltload; es ergeben sich leider Spannnungsabfälle im  ***Spannkabel durch die große Schiefstellung der Fachwerkstäbe (Schalenlänge 20m Verkürzung Kabel ca. 6/1000 = 120mm Knotenverschiebung)

***Tube to Tube Kontakt wird in einem Artikel im Internet als Zielführend beschrieben, scheitert aber daran, dass man Trusses nicht an shellelemente embedden kann

Momentane Modellierung wie folgt:

jedes Fertigteil= 1 part und besteht aus S4 bzw. S3 Elementen
Spannkabelelementierung ist an die Mesh feinheit angepasst sodass für jeden Knoten am Mesh auch ein Knoten am Kabel vorhanden ist

Ein weiteres Problem stellt die Modellierung der Fuge dar, könnt ihr mir verraten wie ich den zugausfall modellieren kann?

mit besten Grüßen
SL

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Warum sind die Bauteile mit Schalen vernetzt? Sind die wirklich entsprechend dünn? Ich hätte bei solchen Bauteilen gedacht, dass sie her etwas dicker sind und man 2D arbeiten könnte.

Diese Art von Kantenkontakt an Schalen halte ich auch nicht für gut.

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Foto06.03.16160514.jpg Foto06.03.16160523.jpg

Danke für deine Anmerkung Mustaine

Zur Anmerkung die Dicke der Schale beträgt 50mm bei einer Spannweite in Hauptrichtung von 20m und in Nebenrichtung von 4m, zusätzlich ist die Konstruktion doppelt gekrümmt, daher muss ich sie 3dimensional betrachten.

Primär geht es bei der Konstruktion bzw. der Berechnung die Möglichkeiten von Hochfesten Betonfertigteilen in Kombination mit Trockenen Fugen auszuloten.

Es werden die Bauteile Stumpf gestoßen und zusammengespannt, solange die Spannung über den gesamten Querschnitt negativ(Druck) ist befindet sich der Querschnitt in einem quasi linear elastischen Bereich und besitzt an der Fuge die selbe Steifigkeit wie im umliegenden Bereich, sobald Zugkräfte an der Randfaser entstehen, klafft die Fuge auf und der Querschnitt geht, an der Fuge, in den Zustand 2 über (vergleichbar mit der normalen Rissbildung) sodass eine weitere Kraftzunahme nur mehr über zusätzliche Dehnung der Spannglieder möglich ist.

Anbei ein 2 Bilder die nochmals die Konstruktion verdeutlichen sollen

MFG
SteLei

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Wenn das Kabel nur an den beiden Enden am Beton befestigt ist, durch deren gekrümmte Kanäle geführt wird, aber relativ dazu rutschen kann, dann sehe ich schwarz mit der aktuellen Modellierung.

Das ginge nur über Kontakt. Dafür müsste man die Kanäle ausmodellieren und dann das Kabel über Truss- oder Beam-Elemente damit in Kontakt bringen.

Die restlichen Bereiche könnte man aber weiterhin als Schalen modellieren und über Shell-to-Solid-Coupling anbinden.

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