Nemetschek Engineering User Contest 2009 • Category 5: CAE Special Projects 219 5 Überdachung der Radrennbahn Erfurt Stahlkonstruktion die Notwendigkeit einer erneuten statischen Berechnung. Eine Herausforderung stellte dabei die Ermittlung der durch die Membranwirkung erzeugten Lasten dar. Die üblich Vorgangsweise, die Angaben der Belastungsnormen unter Berücksichtigung der Einflussbreiten auf die Stahlkonstruktion zu beziehen, ist bei Membrankonstruktionen nicht ohne weiteres möglich, da neben den Vertikallasten bedingt durch den Membraneffekt hohe Horizontallasten auftreten. Außerdem können, je nach geometrischen Verhältnissen, bei andrückender Gesamtlast örtlich abhebende Lasten auftreten oder umgekehrt. Eine mögliche Vorgangsweise zur Berücksichtigung dieser Effekte ist die Berechnung an einem 3D-Gesamtmodel, in dem sowohl die Membran als auch die Stahlkonstruktion modelliert wird. Um Rechenzeit zu sparen und um einfachere und verständlichere Modelle zu erhalten, wurde bei diesem Projekt von einer Berechnung am Gesamtmodell abgesehen. Statt dessen wurde eine dreistufige Vorgangsweise gewählt, bei der die Membran und die Stahlkonstruktion mit Hilfe von zwei voneinander unabhängigen 3D-Modellen berechnet wurde: 1. Berechnung der Membrane 2. Übertragung der Membranauflagerkräfte in das Modell Stahlkonstruktion 3. Berechnung der Stahlkonstruktion Diese Vorgansweise hat den Vorteil, das im Verlaufe der Optimierung des Stahltragwerkes nur der Schritt 3 wiederholt werden muss. Beim diesem Bauwerk ergab sich durch Ausnutzung der Doppelsymmetrie eine weitere Vereinfachung, da für die Membranberechnung nur ein Viertel des Tragwerkes modelliert werden musste. Zur Übertragung der Membranauflagerkräfte als Belastungen in die vier Sektoren der Stahlkonstruktion wurde ein spezielles Computerprogramm erstellt. Um das dreidimensionale Tragverhalten richtig abbilden zu können musste die Stahlkonstruktion als volles System modelliert werden. Die anschließende Berechnung erfolge nichtlinear am imperfekten System nach Theorie II. Ordnung. Die Anfangsimperfektionen wurden in Form von Ersatzlasten berücksichtigt, wobei eine Anfangsschrägstellung der Pylone von H/200 zugrundegelegt wurde. Die beschriebene Vorgangsweise bietet sich insbesondere an, wenn Membranstatik und Stahlbaustatik nicht in der selben Hand liegen. Zwar werden, verglichen mit einer Modellierung als Gesamtmodell, Verträglichkeitsbedingungen verletzt, jedoch ist üblicherweise Steifigkeit der Stahlkonstruktion gegenüber der Steifigkeit des Membranfeldes relativ groß, so dass kaum Kräfte vom einem Membranfeld zum nächsten übertragen werden. Der in Kauf genommene Fehler ist somit gering.
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