Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau. Matthias Krauß
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Bild 1.6 Definition positiver Verschiebungsgrößen im lokalen KOS
w′,v′ und ϑ′ sind Ableitungen der Verschiebungsfunktionen nach x, s. Bild 1.6.
Spannungen
σx, σy, σz | Normalspannungen |
τxy, τxz, τyz | Schubspannungen |
σv | Vergleichsspannung |
Bild 1.7. Positive Spannungen
Schnittgrößen
Bei der üblichen Definition positiver Schnittgrößen (Schnittgrößendefinition I) haben die Schnittgrößen an der negativen Schnittfläche Wirkungsrichtungen, die zu den in Bild 1.8 festgelegten Richtungen entgegengesetzt sind. Bei der Schnittgrößendefinition II sind die Wirkungsrichtungen an beiden Schnittflächen wie in Bild 1.8 definiert. Die beiden Schnittgrößendefinitionen sind in Bild 1.9 für einachsige Biegung mit Normalkraft an einem Stabelement dargestellt. Dabei werden, wie bei der FEM üblich, zur Unterscheidung der Stabelemente und Knoten weitere Indizes verwendet.
N | Längskraft, Normalkraft |
Vy, Vz | Querkräfte |
My, Mz | Biegemomente |
Mx | Torsionsmoment DIN EN 1993: T |
Mxp, Mxs | primäres und sekundäres Torsionsmoment DIN EN 1993: Tt, Tw |
Mω | Wölbbimoment DIN EN 1993: B |
Mrr | siehe Tabelle 4.1 |
Index el: | Grenzschnittgröße nach der Elastizitätstheorie |
Index pl: | Grenzschnittgröße nach der Plastizitätstheorie |
Index d: | Bemessungswert (design) |
Bild 1.8 Schnittgrößen an der positiven Schnittfläche eines Stabes
Bild 1.9 Schnittgrößen am Stabelement „e“ für einachsige Biegung mit Normalkraft, Schnittgrößendefinitionen I und II
Lastgrößen
qx, qy, qz | Gleichstreckenlasten im lokalen KOS |
FX, FY, FZ | Einzellasten im globalen KOS |
mx | Streckentorsionsmoment (konstant) |
MωL | Lastwölbbimoment |
Bild 1.10. Positive Wirkungsrichtungen und Angriffspunkte der lokalen Lastgrößen
Querschnittskennwerte
A | Fläche |
Iy, Iz | Hauptträgheitsmomente |
Iω | Wölbwiderstand, DIN EN 1993: Iw |
IT | Torsionsträgheitsmoment |
Wy, Wz | Widerstandsmomente |
Sy, Sz | statische Momente |
iM, ry, rz, rω | Größen für Theorie II. Ordnung und Stabilität, s. Tabelle 4.1 |
|
polarer Trägheitsradius |
Biegeknicken und Biegedrillknicken
Ncr | ideale Drucknormalkraft (Elastizitätstheorie, Eigenwert) |
Lcr | Knicklänge für Biegeknicken |
ε | Stabkennzahl für Biegeknicken |
αcr | Verzweigungslastfaktor des Systems (Eigenwert) |
Mcr,y | ideales Biegedrillknickmoment (Elastizitätstheorie, Eigenwert) |
|
bezogene Schlankheitsgrade |
χ, χLT | Abminderungsfaktoren (LT: Lateral Torsional Buckling |
Weitere Bezeichnungen und Annahmen
Werkstoffkennwerte (isotroper Werkstoff) und Teilsicherheitsbeiwerte
E | Elastizitätsmodul | E = 21000 kN/cm2 |