Der Meilenstein beim Design von Stahlbau-Verbindungen!

 

IDEA StatiCa Connection ist eine völlig neue Software, um alle Stahlbauverbindungen zu entwerfen und nachzuweisen. Damit können Sie die Grenzen der Standard-Bemessungswerkzeuge durchbrechen, um Zeit zu sparen und den Materialverbrauch zu minimieren. In wenigen Minuten sind eindeutige Nachweise gemäß Eurocode sowie vollständige Ausgabeberichte verfügbar.

IDEA StatiCa Connection


IDEA StatiCa Connection kann alle Arten von Schweiß- oder Schraubverbindungen, Fußplatten und Verankerungen nachweisen. Die Software liefert präzise Ergebnisse der Spannungen, Dehnungen, Beulanalyse sowie eine Steifigkeitsanalyse. Schrauben, Schweißnähte und Verankerungen werden nach EUROCODE geprüft. Es stehen Vorlagen für die am häufigsten verwendeten Verbindungen sowie eine breite Palette gewalzter und geschweißter Querschnitte zur Verfügung.

JEDE TOPOLOGIE

Es gibt keine Begrenzung, wie viele Bauteile in einem Anschluss vorhanden sein können und wie diese montiert sind. Die Form wird durch die Projektanforderungen und nicht durch die Softwarefunktionen definiert.

JEDE BELASTUNG

Alle Kräfte werden berücksichtigt. Bei der Berechnung eines Anschlusses werden die Wechselwirkungen zwischen allen Bauteilen und Verbindungselementen berücksichtigt. Der Anwender ist jederzeit auf der sicheren Seite.

IN MINUTEN

Der gesamte Entwurfs- und Nachweisprozess geht so schnell und einfach, dass er Teil der täglichen Praxis sein kann.



Das können Sie mit IDEA StatiCa Connection berechnen:

Gesamt-Nachweis Eurocode 3

Spannungen / Dehnungen

Rotationssteifigkeit


Kapazität nach Eurocode 8

Beulberechnung

Design Widerstand MRd



Wie funktioniert die Berechnung?

Die grundlegende Innovation von IDEA StatiCa Connection ist der FEM-Kern, der speziell für die Analyse und Konstruktion von Stahlbauverbindungen entwickelt wurde. Gleichzeitig wird die neue CBFEM-Methode implementiert. Dabei wird das Finite Elemente Modell der Stahlbauverbindung bestehend aus Platten, Schweißnähten, Schrauben, ... automatisch generiert. Der Anwender kann sich voll auf die Modellierung der Verbindung zu konzentrieren. IDEA StatiCa Connection ist die erste Software weltweit, die die Finite-Elemente-Analyse so durchführt, dass auch ein Anwender ohne FEM-Erfahrung in der Lage ist, eine Verbindung zu entwerfen und nachzuweisen. In nur wenigen Minuten!

 


Wie funktioniert CBFEM?

IDEA StatiCa Connection kombiniert zwei allgemein anerkannte Methoden miteinander: die Finite Elemente Methode sowie die Komponentenmethode.

  • Die Verbindung wird in Komponenten aufgeteilt
  • Alle Stahlplatten werden mit finiten Elementen unter Verwendung des idealen elasto-plastischen Materialverhaltens modelliert
  • Schrauben, Schweißnähte und Verankerungen werden als nichtlineare Federn modelliert
  • Das Finite Elemente Modell wird zur Berechnung der Spannungen und Dehnungen verwendet
  • Die plastische Grenzdehnung der Platten wird, gemäß EC3 mit 5%, kontrolliert
  • Jede Komponente wird, wie mit der Komponentenmethode, einzeln überprüft

 

Platten

 

 

In IDEA Connection besteht das Modell aus Stahlplatten – beide Teile, Stahlbauplatten und versteifende Platten, sowie die wirkliche Form der Platten wird beibehalten. Jede Platte wird unabhängig als Schalenelement vernetzt; die Platten schneiden sich nicht, sondern werden durch Schweißnähte und Schrauben, welche separat erstellt werden, miteinander verbunden. Die Größe der Netzelemente für jede Platte wird vom Programm, abhängig deren Größe und Komplexität, optimiert. Dünne, auf Druck belastete Platten werden auf lokales Beulen überprüft. Für dünnwandige Bereiche wird das mögliche Nachbeulverhalten durch die effektive Spannung eingeleitet. 



Schrauben


Standardschrauben

Bei der Komponentenbasierten Finite Elemente Methode (CBFEM) werden Schrauben durch nichtlineare Federn mit Zug-, Schub- und Tragverhalten beschrieben. Die auf Zug belastete Schraube wird durch eine Feder mit axialer Anfangssteifigkeit, Tragfähigkeit, Initialisierung des Nachgebens und Verformungskapazität beschrieben.

 

Vorgespannte Schrauben
Das Spannungsmodell ist das gleich wie für Standardschrauben. Die Schubkraft wird nicht über die Verbindung, sondern über die Reibung zwischen den sich berührenden Platten übertragen. Die Grenzgleitkraft einer vorgespannten Schraube einer angewendeten Zugkraft unterworfen. IDEA StatiCa Connection überprüft den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit einer vorgespannten Schraube. Tritt eine Gleitwirkung auf, erfüllt die Schraube den Nachweis nicht. Dann kann der Grenzzustand der Tragfähigkeit als Standard-Tragfähigkeitsnachweis von Schrauben überprüft werden

 

Schraubenlöcher

Vom Schraubenschaft auf die Platte in das Schraubenloch kann nur die Druckkraft übertragen werden. Sie wird durch Verknüpfung von Interpolationen zwischen den Schaftknoten und den Kantenknoten der Löcher modelliert. Die Verformungssteifigkeit eines Schalenelements, das die Platten modelliert, verteilt die Kräfte zwischen den Schrauben und simuliert eine ausreichende Tragfähigkeit der Platte.

 

Langlöcher

 

Schraubenlöcher werden als Standard (Standardeinstellung) oder Langlöcher betrachtet. Standardschrauben können Schubkräfte in alle Richtungen übertragen, wohingegen Schrauben in Langlöchern sich in einer ausgewählten Richtung frei bewegen können.



Kontakte


Im 3D-Modell werden spezielle Kontaktelemente verwendet, um das Verhalten bei direktem Kontakt zwischen den Platten zu simulieren, da dieser Kontakt wesentliche Auswirkungen auf die Umverteilung der Kräfte in der Verbindung hat. Die allgemeine Regel ist, dass diese Kontaktelemente nur bei Druck- aber nicht bei Zugbelastung wirken. Es gibt 3 verschiedene Arten von Kontaktelementen: Zwischen zwei Flächen, zwei Kanten, und eine Kante zu einer Fläche.

 

 

Zwischen zwei Flächen

Das Kontaktelement verbindet zwei Flächen und erzeugt einen Bereich, in dem die beiden Platten nur bei Druckbelastung wirken.

 

Zwischen Kanten

Das Kontaktelement verbindet 2 Plattenkanten. Es kann sehr nützlich sein, wenn zum Beispiel Flanschaufdopplungen Schubkräfte einer Stirnplatte aufnehmen.

 

Zwischen Kante und Fläche

 

Das Kontaktelement verbindet eine Plattenkante mit einer Plattenfläche und überträgt Spannungen, wenn eine Druckkraft vorhanden ist. Wie das untenstehende Bild zeigt, wird der Stützenflansch auf Druck belastet, obwohl zwischen Steg und Unterflansch des Trägers keine Schweißnaht vorhanden ist.



Betonblock


IDEA Connection kann Stahlverbindungen konstruieren, die in einem Betonblock verankert sind, die Verankerungen eingeschlossen. Der Block wird nicht finiten Elementen modelliert, sondern wir nutzen hier den Winkler-Pasternak Untergrund, ähnlich beim Entwurf von Gebäuden. In jedem Netzpunkt der Fußplatte ist ein Kontaktelement und eine Feder vorhanden, welche die Steifigkeit des Betonblocks repräsentieren. Die Mörtelfuge berücksichtigen wir ebenfalls. Ankerschrauben werden als nichtlineare Federn modelliert und entsprechende Nachweise gemäß den Normen, sind bereits implementiert.

In diesem Modell berechnen wir die Kontaktspannung unter der Fußplatte. Daraus leiten wir anschließend die wirksame Fläche ab und berechnen dafür die durchschnittliche Spannung zum Nachweis der Tragfähigkeit des Betons.

 

 

 

Starke Verankerung

IDEA Connection kann nicht nur Verankerungen für Standard-Fußplatten entwerfe, sondern auch sehr komplexe, schwere Verankerungen, die aus vielen Elementen und Verankerungen bestehen, die durch sie verlaufen. Mehr noch: Das Programm kann Verbindungen entwerfen, die in mehr als einem Betonblock verankert sind. Erhöhte Fußplatten (Abstand), die auf Muttern stehen, welche auf die Ankerschrauben geschraubt sind, werden ebenso unterstützt.



Schweißnähte


IDEA Connection kann Schweißnähte zwischen Platten sehr genau berechnen und bemessen. Schweißnähte werden als Kraft-Interpolationsverbindungen zwischen den Platten modelliert; da die Platten sich im FEM Modell nicht überschneiden, verlaufen alle Spannungen durch die Schweißnähte.

 

 

Redistribution von Plastizität

Redistribution von Plastizität ist die Standardmethode in IDEA Connection, da ein vollplastisches Schweißnahtmodell reale Spannungswerte liefert und es nicht notwendig ist, die Spannung zu mitteln oder zu interpolieren. Berechnete Werte werden unmittelbar für den Nachweis verwendet.

 

Teilweise und & periodische Schweißnähte

 

Allgemeine Schweißnähte können, unter Verwendung der Restribution von Plastizität, als durchgehend, teilweise oder periodisch eingestellt werden. Durchgehende Schweißnähte verlaufen über die gesamte Kantenlänge, teilweise erlauben dem Benutzer, Abstände von beiden Kantenseiten, und periodische Schweißnähte können zusätzlich mit einer eingestellten Länge und einer Lücke festgelegt werden.



Berichtausgabe

Sie können die komplette Berechnung, die in IDEA Connection durchgeführt wurde, dokumentieren und sich den Bericht zur weiteren Verwendung als Word- oder PDF-Dokument abspeichern.
Zahlreiche, aber trotzdem übersichtliche Einstellungsmöglichkeiten ermöglichen eine benutzerfreundliche Dokumentation Ihrer Berechnung.


Alle Nachweise nach europäischer, amerikanischer, kanadischer, australischer, russischer oder chinesischer Norm werden angezeigt und dokumentiert.


Forschung und Entwicklung



IDEA StatiCa Connection ist das Ergebnis der Zusammenarbeit der IDEA StatiCa Entwicker mit den technischen Universitäten in Prag und Brünn - beide führend in der Forschung von Stahlbauten. Ergebnis dieses Projekts ist die Software IDEA StatiCa Connection, die mit über 1.500 kommerziellen Lizenzen schnell zum neuen Standard für die Berechnung von Stahlbauverbindungen wurde.

TU Prag

TU Brünn