Basierend auf der Methode der Finiten Elemente ist ein neuartiges und universelles Programm zur Berechnung aller Querschnittswerte für die Beanspruchung aus zweiachsiger Biegung mit Normalkraft und Schub aus Querkraft und primärer und sekundärer Torsion entwickelt worden. Das Grundprinzip des Programms besteht darin, dass alle Teilquerschnitte durch ihre Umfahrungsgeometrie beschrieben und dann zum Gesamtquerschnitt zusammengefügt werden. Das Programm erkennt automatisch Unstetigkeiten an den Rändern im Material und verknüpft das System dementsprechend, so dass für gleiche Knoten zwei Werte ausgegeben werden. Dabei können beliebige dick- und dünnwandige Teilquerschnitte mit jeweils verschiedenen Materialparametern zu einem Bemessungsquerschnitt zusammengesetzt werden.

Neben allen Querschnittswerten werden auch die kompletten Einheitsspannungszustände in den Knotenpunkten und auch dort für vorgegebene Belastungen die resultierenden Spannungen nach Zustand I berechnet.

Alle Ergebnisse können grafisch in einem Dokument ausgegeben oder in einer 3D-Darstellung sichtbar gemacht werden.

Bei der Programmentwicklung wurde besonderen Wert daraufgelegt, dass die Eingabe möglichst wenig Tastatureingaben benötigt und intuitiv ist. Jede Eingabe kann direkt visualisiert werden, um Fehleingaben zu vermeiden.

Fazit: Es zeigt sich, dass sehr anspruchsvolle Rechenprogramme aus dem Bereich des Ingenieurwesens auf mobilen Endgeräten wie Smartphone oder Tablet effizient eingesetzt werden können.

Querschnittsbeschreibung:

• Verschiedene Materialien für jeden Teilquerschnitt.
• Materialdatenbank für Beton, Stahl, Aluminium, Holz bzw. freier Definition von E- und G-Modul.
• Verschiedene parametrisierte Querschnitte:
• Rechteck für dick- bzw. dünnwandige Formen,
• Plattenbalken,
• Kreis-/ring offen oder geschlossen,
• Rechteck dünnwandig offen oder geschlossen mit Eckradien,
• Doppel-T für dick- bzw. dünnwandige Formen,
• Kasten für dick- bzw. dünnwandige Formen,
• Beliebiger Polygonquerschnitt mit Eckradien
• Profildatei für Stahlbau-Profile EU-Norm für U-, I-, H-, L-, Z-Profile
• Kranschienen der A-Serie (mit oder ohne 25% Abnutzung).
• Dickwandige Teilquerschnitte können eine kreisförmige, rechteckige- oder polygonale Aussparung mit Eckradien haben.
• Alle Teilquerschnitte können automatisch in ein Polygon zur weiteren Bearbeitung umgewandelt werden.
• Alle Teilquerschnitte können verschoben, gedreht oder vertikal bzw. horizontal gespiegelt werden.
• Die Transformationen beliebig hintereinandergeschaltet werden.
• Die verschiedenen Teilquerschnitte lassen sich miteinander durch Kontakt oder Verschneidung bzw. Ummantelung verknüpfen.

Resultate:

Neben den üblichen Querschnittswerten wie dem Schwer- und Schubmittelpunkt werden die generalisierte Fläche und die generalisierten Trägheitsmomente und das Wölb- und Torsionsträgheitsmoment berechnet, die i.a. vom E- bzw. G-Modul der Teilquerschnitte abhängig sind.

Um einen vereinfachten Kippnachweis führen zu können, stehen auch die Hilfswerte wie Trägheitsradien i und Querschnittsstrecken ri und rw und die Schubflächenbeiwerte k für die Hauptachsen bereit.

Für die Stabwerksberechnung werden zusätzlich die generalisierten effektiven Steifigkeiten E*A, E*I, G*It und Schubsteifigkeiten G*A/k angeboten.

Weitere herausragende Merkmale:

• Mehrsprachig in Deutsch, Englisch und Französisch (einstellbar).
• Wahlweise europäisches oder amerikanisches Maßsystem (einstellbar).
• Druckdokument in Word kompatibler Ausgabe mit Auswahlparametern.
• Ergebnisvorschau für die Querschnittswerte mit Gleichgewichtskontrolle aus Einheitslasten.
• Volle 3D-Animation mit Zoom, Verschieben und Drehen.
• Eigene verschiebbare, angepasste Tastatur.
• Automatische Netzgenerierung mit fester oder variabler Netzdichte.
• Extrem kurze Rechenzeiten im Sekundenbereich (auch bei 10000 und mehr Knoten).
• Verschiedene Testdaten können bei der Installation automatisch erzeugt werden.
• Programmkopf frei einstellbar.

Grenzen:

• Maximal fünf Teilquerschnitte können zu einem Gesamtquerschnitt zusammengesetzt werden.
• Maximal ca. 30000 Knoten bzw. ca. 15000 Elemente (6-Knoten-Element).
• Kleinste Elementkantenlänge ca. 2.5 mm
• Eingabegenauigkeit 0.5 mm