DesignFiX – FEM Modul

DesignFiX enthält ein Berechnungsmodul zur Bemessung der Ankerplatte nach der Methode der Finiten Element (FEM). Die Bemessung ist nur möglich, wenn ein gültiges Ergebnis der Dübelbemessung vorliegt, mindestens ein Anker auf Zug belastet ist und ein Profil ausgewählt wurde. Auf dem Karteireiter ANKERANORDNUNG können die Stahlart der Ankerplatte und die zugehörige Streckgrenze f_yk ausgewählt bzw. benutzerdefiniert eingegeben werden. Die Berechnung wird für diese Eingaben mit der Funktion ‚FEM Berechnung‘ auf dem Karteireiter BERECHNUNG gestartet. Mit der Funktion ‚Ankerplattendicke übernehmen‘ wird die berechnete Dicke für den Ergebnisausdruck übernommen.

Zur Minimierung der Rechenzeit wird eine lineare FEM-Berechnung durchgeführt. Nachteilig im Vergleich zu einer aufwändigeren nicht-linearen Berechnung ist, dass Parameter wie z. B. die Dübelverschiebung, der Einfluss der Bettung der Ankerplatte auf dem Beton oder einer – wenn auch geringen – Verformung der Ankerplatte nicht berücksichtigt werden können. Vorteilhaft ist der deutlich geringere Rechenaufwand eines linearen Ansatzes im Vergleich zur nicht-linearen Bemessung.

Die Ankerplatte wird auf dem aufgeschweißten Profil gelagert und die Dübelkräfte sowie die Betondruckkräfte werden als äußere Lasten aufgebracht. Liegt eine Abstandsmontage vor, dann gibt es keine Betondruckkräfte. In diesem Fall werden nur die Dübelzugkräfte und bei einwirkenden Biegemomenten auch die Dübeldruckkräfte als äußere Lasten eingegeben. An den Profilecken treten Spannungsspitzen auf, deren Größe von den Abmessungen der Finiten Elemente abhängt. Für die Ankerplattenbemessung sind allerdings nicht diese Spannungsspitzen maßgebend, da in einem relativ schmalen Bereich eine Plastifizierung des Stahls hingenommen werden kann, ohne dass dies zu großen Plattenverformungen führt. Deshalb werden die Momentenspitzen über einen Bereich der Breite entsprechend der Ankerplattendicke zuzüglich der Wanddicke des Profils „verschmiert“. Der Spannungsnachweis wird für das über diesen Bereich gemittelte Biegemoment geführt. Da die Ankerplattendicke zunächst unbekannt ist, erfolgt der Nachweis iterativ. Das bedeutet, es wird die Dicke geschätzt, anschließend mit Hilfe der FEM-Berechnung die erforderlich Dicke berechnet und mit dem geschätzten Wert verglichen. Bei nennenswerter Abweichung wird die Bemessung mit der verbesserten Ankerplattendicke so lange wiederholt, bis die Abweichungen zu vernachlässigen sind.