C Parametrisierung und Variantenuntersuchung

Vorbemerkungen

Mittels der Parametrisierung (bei textbasierter Eingabe) lassen sich schnell und sicher die Eingangsgrößen einer Berechnung varieren. Wesentlich ist dabei, dass man wirklich an allen Stellen, wo der Paramter in die Berechnung eingeht, auch tatsählich diesen Parameter verwendet. Die Parametrisierung ist die Voraussetzung für Variantenuntersuchungen.

Aufgepasst! Man beachte auch, dass eine lokale LET-Variable eine gleichnamige globale STO-Variable überschreibt!!!

Da das Programm keine Warnung bei der Überschreibung einer STO-Variable gibt, kann man natürlich echten Blödsinn fabrizieren. 👀

Wenn zum Beispiel sto#w 65 die Brückenschiefe definiert und man zwischendurch mal die Windlast mit let#w 2,6 festlegt, dann ist es passiert. Falls man anschließend sin(#w) verwendet, um aus der Brückenschiefe etwas abzuleiten, so ist das Ergebnis sehr wunderlich! Hier hilft, für die Variablen länger Namen zu verwenden: #w_schiefe und #wind.

Das klingt alles ganz gut???! hat aber auch seine Haken. Man kann z.Bsp. eine Variable mit sto#variable in die Datenbank schreiben. Dann verwendet man diese...alles prima. Aber wir Statiker wollen ja alles x-mal ändern. Also verwenden wir eine andere Variable sto#variable_neu! Leider haben wir zwischenzeitlich vergessen, dass wir die alte Variable an mehreren Stellen verwendet haben. Nun kommt das große Staunen. 🤔 regelmäßig die DATENBANK LÖSCHEN!!!!

Da man bei integralen Brücken die unterschiedlichen Grenzwerte Bodensteifigkeiten betrachten muss, sind diese Bauwerke nur mittels Parametrisierung berechenbar.

Parametrisierung bei ähnlichen Bauteilen

ähnliche Bauteile

Bei ähnlichen Bauteilen (Tunnelquerschnitte, Schächte, Tröge, Fertigteile, Lärmschutzwände...) bietet es sich an, die Berechnung in einer Zentraldatei durchzuführen. Neben der Geometrie werden auch die Lasten über Parameter erfasst. Für jedes einzelne Bauteil wird dann nur eine kleine Steuerdatei erzeugt, in welcher die konkreten Parameter definiert werden. Diese Arbeitsweise hat einige Vorteile, bedarf aber auch einer gewissen Konsequenz und einer intensiven Kontrolle.

Skizzen

Grundlage der Parametrisierung sind Skizzen...gut aufheben!

Kappenberechnung

Definition und Kontrollausgabe

prog template kopf Parameter

• sto#y_teller 0.75 $ Abstand der Telleranker vom Schrammbord
• sto#styp 'B' $ Art der Einfügung des Querschnitts auf die Strukturlinie

ende

Kontrollausgabe:

txa Abstand der Telleranker vom Bord = #(#y_teller,5.3) m

Besonderheiten bei Textvariablen

Die vereinbarten Textvariabel (sto#styp 'B') sind immer 8 Zeichen lang. Es darf aber (in diesem Fall) nur das erste Zeichen verwendet werden. Deshalb muss bei der Verwendung der Textvariabel #styp das konkret zu verwendete Zeichen benannt werden: styp=#styp(1:1) Durch diesen Aufruf wird nur das B übergeben.

Alternativ kann man auch ganz Eingabezeilen mittels #define vorgeben. Bei Plattenbalkenkonstruktionen geht z.Bsp.

#define orto=GRP2 31,32 QEMX 0.005 QUEA 0.005

Um dann später im ASE

$(orto)

und im CSM

steu ASE text "$(orto)"

zu schreiben.

Anwendung

!*!Label Telleranker

$ Knoten an der OK der Platte

loop#i #maxnr3

       let#nr #i+1
       spt nr 200+#nr  x #x_teller(#nr)        y #bg+#ly-#y_teller     z #dz3*((#y2-#y_teller)/#y2) nx 0 ny 0 nz 1 sx 1 sy 0 sz 0
       sptp    typ kf  grp 2   ref 300+#nr  $ Kopplung auf den Lagerknoten

endloop

$ Knoten an der UK der Platte für die Telleranker

loop#i #maxnr3

               let#nr #i+1
               spt nr 300+#nr  x #x_teller(#nr)        y #bg+#ly-#y_teller     z #z2-#z_teller fix 'pypz' nx 0 ny 0 nz 1 sx 1 sy 0 sz 0

endloop

Parametrisierung eines Verbundquerschnitte

Im Stahlverbundbau ist Parametrisierung ein "Muss". Besonders die Blechdicken und die Trägerhöhen dienen der Anpassung des Widerstands an die Beanspruchung. Man definiert einen Block (hier qt), in welchem ein Stahlverbundquerschnitt in Abhängigkeit der Variable #htr generiert wird. Die Generierung der vielen unterschiedlich hohen Träger erfolgt dann mittels einer Schleife über ein Feld:

!*!Label restliche Träger

let#h 1452,1124,860,657,514,428,400,429,515,659,863,1128,1457,1850 $ Höhen der einzelnen Stahlträger

loop#i h

       let#qnr #qnr+1         $ Querschnittsnummer
       let#htr #h(#i)
       #include qt

endloop

Querschnittsdefinition

Stahlverbundquerschnitt

Mit der nachstehenden Eingabe wird der komplette Stahlverbundquerschnitt definiert:

QNR #qnr mnr #mnr BEZ 'LT-Nr. #qnr'

BA 1 BEZ 'Stahlträger ohne Platte'

       $ Stahlträger über Bleche
       blec    nr      ya      za      ye      ze      d     mnr=#mnr
               1       #y1     #z1     #y2     #z2     #o
               2       #y2     #z2     #y3     #z3     #o
               3       #y4     #z4     #y5     #z5     #s
               4       #y5     #z5     #y6     #z6     #s
               5       #y7     #z7     #y8     #z8     #u
               6       #y8     #z8     #y9     #z9     #u
       $ Schweißnähte
       LNAH    NR      YA      ZA      YE      ZE      D       MNR=2
               1       #y2     #z2     #y4     #z4     #sn
               2       #y6     #z6     #y8     #z8     #sn
       QSP     nr      y       z               mnr=#mnr
               'OL'    #y1     #z1-#o/2
               'OR'    #y3     #z3-#o/2
               'UL'    #y7     #z7+#u/2
               'UR'    #y9     #z9+#u/2
               'M'     #y5     #z5

BA 10 BEZ 'Stahlträger + 1. Platte'

       $ 1. Betonplatte
       $ Punkte auf den Mittellinien der Wände
       $ Mindestbewehrung in den Rängen m1 bis m4
       let#as1 9 $7.7*((#bl+#br)/1000)  $ 7.7cm2/1000mm d=14 a=20
       let#das1 14
       wand    nr      ya      za      ye      ze      d       mnr
               1       #bl     #z11    0       #z11    #db1    11
               2       0       #z11    -#br    #z11    #db1    11
       lbew    nr      ya              za              ye              ze              rang    as=#as1      d=#das1 a=#br+#bl  tors=akti mbw=3
               1       #bl-#cbew       #db2+#cbew      -#br+#cbew      #db2+#cbew      f1
               2       #bl-#cbew       #db2+#db1-#cbew -#br+#cbew      #db2+#db1-#cbew f2
      $ untere Verdübelung
               LNAH    NR       YA     ZA      YE      ZE      D       MNR=4
                       11       #y2    #z2     #y11    #z11    -100    $ Schubverdübelung Stahlräger- 1. Platte

BA 20 BEZ '+ 2. Platte'

       let#as2 9
       let#das2 14
       $ Ortbetonplatte
       wand    nr      ya      za      ye      ze      d       mnr
               3       #bl     #z12    0       #z12    #db2    12
               4       0       #z12    -#br    #z12    #db2    12
       lbew    nr      ya              za              ye              ze              rang    as=#as2      d=#das2 a=#br+#bl  tors=akti mbw=3
               3       #bl-#cbew       #cbew           -#br+#cbew      #cbew           f3
               4       #bl-#cbew       #db2-#cbew      -#br+#cbew      #db2-#cbew      f4
       $ obere Verdübelung
               LNAH    NR       YA     ZA      YE      ZE      D       MNR=5
                       12       #y11   #z11    #y12    #z12   -100    $ Schubverdübelung zwischen den beiden Platte

Ggf. sind noch nichtmitwirkende Plattenbereiche zu definieren.

gevouteter Brückenträger

gevouteter Stahlverbundträger

Mit den unterschiedlich hohen Stahlverbundquerschnitten ergibt sich ein Längsträger mit einer Voutung.

Mit dem CABD kann man das aber noch etwas eleganter erledigen.

Parametriesierung mit CABD

parametrisierter Querschnitt

Mit dem CABD - Werkzeugen kann man Bauteilabmessungen in TVAR-Variablen speichern.

tvar name 'to_v' val 50 cmnt 't-Oberflansch'

tvar name 'tu_v' val 50 cmnt 't-Unterflansch'

tvar name 'ts_v' val 40 cmnt 't-Stege'

Diese Variabel werden dann bei der Querschnittsdefinition eingesetzt:

qsp nr 1 y 0 z '=-#to_v/2' refp OL refd ~OR mnr 0

Der Konstruktionspunkt 1 liegt y=0 und z=#to_v/2 unterhalb von OL in Richtung OR (absolute Koordinaten). Das geht ganz gut, da hier die Variable nur durch 2 dividiert wird. Man beachte die Hochkommas und das Gleichheitszeichen.

Muss man mit den tvar-Variablen wirklich kompliziertere Rechenoperationen ausführen, wird es verzwackt.

1. kann man FUNktionen einsetzten:

let#y_qsp '=FUN(ts_v,((#ue+#ts_v/2))/cos(10))' beachte '=FUN ! keine Kleinschreibung $ SOFiSTiK rechnet mit Altgrad

qsp nr 13 y #y_qsp(#ts_v) z 0 refp 11 refd ~12 mnr 0

Der Variablen #y_qsp wird der Funktionswert zugeiwesen. Hier nun ohne '=#ts_v' sondern lediglich #ts_v.

Der Konstruktionspunkt 13 liegt y=#y_qsp und z=0 von 11 in Richtung 13. 😂

2. kann man auch eine Variable berechnen:

let#99 (#ue+#ts_v/2)/cos(10)

auch wieder ohne '=...'

qsp nr 13 y #99 z 0 refp 11 refd ~12 mnr 0

3. beachte

Bei der Durchführung der Interpolation gehen LET-Variablen in diesen Ausdrücken verloren. Entweder man löst dies über STO-Variablen:

tvar name 'beff_l' val 1,49 cmnt 'mitwirkende Breite'

sto#y12 0

sto#y13 #y12-4972 also sto und eine konkrete Zahl

neff nr 1.... ymax '=#y13+(#beff_l*1000)'

oder

tvar name 'ymax' val -4972 cmnt 'Betonbreite'

neff nr 1.... ymax '=#ymax+(#beff_l*1000)'

4. das Spiegeln man kann sehr bequem Punkte (Spannungspunkte) spiegeln:

       qsp     nr      refp    refd                mnr=0

               21      -12     12 Punkt Nr. 21 entsteht durch die Spiegelung des Punktes 12 an der z-Achse

s. AQUA Handbuch Abschn. 3.31.1

s. C:\Glossar\A\AQUA\Parametrisierte Querschnitte

gutes Beispiel

s. Beispiele: csm28_suspension_bridge_real.dat

parametrisierter Querschnitt

Variantenuntersuchung

Vorgehensweise

Statiker müssen immer wieder Varianten untersuchen. Besonders im Grundbau und bei integralen Brücken, aber auch in den anderen Bereichen der Tragwerksplanung, steht häufig die Frage: "...und wenn nun die Eingangsgröße XYZ den Wert 123 hat?". Für die Lösung dieser Aufgabenstellung sollte man die Berechnung parametrisieren und den Ablauf entsprechend des unten dargestellten Schemas organisieren. Das hat den Vorteil, dass man im Zuge der häufig erforderlichen Überarbeitung immernoch den Überblick bewahrt.

Am besten gibt man den Teilaufgaben entsprechend aussagekräftige Namen und benutzt vor allem die Kommentare im TEDDY.

Grasshopper

Dr. Niggl hat das Modul Grasshopper vorgestellt. Das war sehr beeindruckend, wie er mit diesem Programm visuell und parametrisiert Strukturen erzeugen kann.