Stabwerksberechnung einer Helikopter-Plattform mit RFEM

Ein Stabwerk wird in RFEM aufgebaut

Stabwerksbauteile wie Helikopterplattformen lassen sich nach EUROCODE 3 (Stahl) bzw. EUROCODE 9  (Aluminium) auslegen. Dies kann für einfache Strukturen noch analytisch erfolgen. Sobald die Geometrie allerdings ein wenig komplexer wird, wie wir in diesem Beispiel zeigen, empfiehlt es sich, mit einer modernen Simulationssoftware zu arbeiten. Ein händisches Auslegen wäre nicht mehr, oder nur mit sehr großem Aufwand, möglich. In unserer täglichen Praxis kommt deshalb immer wieder RFEM von Dlubal zum Einsatz. Es handelt sich hier um ein Programm zur Erstellung prüfbarer Statiken im Stahl- und Maschinenbau. Hierbei sind nicht nur Stabwerke, sondern auch Flächen- und Volumenmodelle realisierbar. Der Einsatz der Software bietet viele Vorteile, die wir hier einmal kurz vorstellen möchten.

Die Modellierung der Stabwerksstruktur erfolgt durch Knoten und Stäbe und ist mit wenig Aufwand realisierbar. Auch drehbare Gelenke und momentenfreie Verbindungen sind so möglich. Jedem Balken kann ein Querschnitt nach Norm oder nach eigener Definition zugeschrieben werden. Auch verschiedene Materialeigenschaften können definiert werden. In diesem Beispiel werden, wie in dem Bild zu sehen, Aluminium und Stahl verwendet, die über Schrauben verbunden werden.

Es wird das Stabwerk dargestellt, das in RFEM der Firma DLUBAL aufgebaut wurde. In grau ist Aluminium und in blau Stahl erkennbar.
Es wird das Stabwerk dargestellt, das in RFEM der Firma DLUBAL aufgebaut wurde. In grau ist Aluminium und in blau Stahl erkennbar.

Wir sind nicht auf Standardprofile wie Doppel-I-Träger oder T-Träger limitiert, auch kundenspezifische Aluminium-Strangpressprofile können in der Bemessung berücksichtigt werden. Eine Stahlseilkonstruktion wird zur Stabilisierung verwendet, trägt bei Druck aber nicht zur Stabilität bei? Auch solche Nichtlinearitäten können wir berücksichtigen.

Belastung und Auswertung erfolgen anhand des EUROCODE

Bei mehreren Lasten wie Schnee-, Wind- und Nutzlasten müssen nach EUROCODE 0 sehr schnell sehr viele Lastfall- und Ergebniskombinationen berücksichtigt werden. Diese können effizient mithilfe von RFEM erstellt und automatisch ausgewertet werden. Die gesamte Zeit zur Erstellung des Prüfberichts und einhergehend auch die Kosten können somit signifikant verringert werden.

Zusätzlich zu den Schneelasten und Windlasten werden in diesem Fall die Lasten aus dem Helikopter aufgebracht. In diesem Fall wurden sie anhand von den Vorschriften des DNVGL ermittelt. Es werden Lasten für die Landung, für das Parken sowie für einen Crash aufgebracht. Dabei werden die Lasten auf die schwächsten Strukturen des Stabwerks aufgeprägt.

Für jeden Stab wird einzeln die Auslastung ausgewertet. Es wird schnell sichtbar, wo nachgebessert werden muss, aber auch, wo noch Potenzial schlummert und eventuell Material gespart werden kann.

Die Auslastung für die Stabwerksstruktur wird dargestellt. Die Struktur bindet die Plattform an die umgebende Struktur an. Die Maximale Auslastung ist 0,59, die Struktur ist folglich ausreichend dimensioniert

Die Auslastung für die Stabwerksstruktur wird dargestellt. Die Struktur bindet die Plattform an die umgebende Struktur an. Die Maximale Auslastung ist 0,59, die Struktur ist folglich ausreichend dimensioniert.
Die Auslastung für die Stahlstruktur unterhalb der Landeplattform wird dargestellt. Die Maximale Auslastung ist 0,91, die Struktur ist folglich ausreichend dimensioniert
Die Auslastung für die
Stabwerksstruktur unterhalb der Landeplattform wird dargestellt. Die Maximale Auslastung ist 0,91, die Struktur ist folglich ausreichend dimensioniert.

Die Auswertung von Schrauben erfolgt nach EUROCODE automatisiert oder durch ein selbst entwickeltes Tool

Aber nicht nur die Stabwerke selbst, sondern auch geschraubte oder geschweißte Anschlüsse können analysiert und ausgewertet werden. Um die Anbindung an eine bestehende Konstruktion zu prüfen, ist es möglich Auflagerkräfte zu bestimmen.

Parametrisierung des RFEM Modells erleichtert Variationen und Optimierung

Ein weiterer großer Vorteil ist die Parametrisierung. Mit nur wenigen Angaben können sehr schnell verschiedene Designvariationen getestet werden, wie wir anhand dieser Bilder zeigen:

Da ein paar bewegte Bilder oft mehr sagen als 1000 Worte, haben wir hier ein paar Videos vorbereitet. Sie zeigen überspitzt dargestellt die Bewegung der Helikopterplattform bei verschiedenen Lastfallkombinationen.

Zusammenfassung der Ergebnisse aus RFEM. Die Verformung wirfd für verschiedene Lastfälle einzeln dargestellt.
Göttsche Verfasst von:

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