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Fall 04 — Statisch unbestimmtes Fachwerk unter konzentrierten Lasten

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Eine symmetrische ebene Fachwerkkonstruktion wird durch vertikale Lasten an ausgewählten Knoten belastet. Die Konstruktion ist an beiden Enden gelagert und wird ausschließlich mit Fachwerkstäben modelliert. Dieser Verifizierungsfall prüft die korrekte Berechnung der inneren Normalkräfte unter symmetrischer Vertikallast.

Beschreibung

Betrachten Sie das in der Abbildung dargestellte symmetrische Fachwerk. Die Konstruktion wird durch zwei gleiche vertikale Lasten P=120 kN an den angegebenen Knoten belastet. Alle Stäbe haben die gleiche Axialsteifigkeit EA.

Gesucht:

Statisches System

Statically indeterminate planar truss with concentrated vertical loads

Geometrie, Lagerungsbedingungen und Lastanwendung im Verifizierungsmodell.

Modellparameter

ParameterWert
ElementtypTruss element
MaterialSteel
Elastizitätsmodul2.0 × 10⁸ kN/m²
QuerschnittseigenschaftenA = 0.1 m²
LagerungsbedingungenNode 0: Ux, Uy restrained; Node 6: Uy restrained; Node 4: Uy restrained
LastenConcentrated load −120 kN applied at nodes 5 and 7 in the Y direction

Numerische Ergebnisse

Normalkräfte

Axial force distribution in a statically indeterminate truss

Tabellenergebnisse aus RodX

Axial force results for truss members

Comparison (kN)

Stab Analytische Lösung RodX
163.71063.849
263.71063.849
363.71063.849
463.71063.849
532.43032.303
632.43032.303
7-79.750-79.811
8-120.250-120.189
9-120.250-120.189
10-79.750-79.811
11120.000120.000
120.00.0
13120.000120.000

Die numerischen Ergebnisse aus RodX stimmen mit der analytischen Lösung überein.

Literatur

  1. Karnovsky I.A, Lebed O. Advanced Methods of Structural Analysis, Springer, 2010, p. 235.