Fachwerk-Rechner 2D

Hinweise zur Verwendung

Dies ist ein Online-Tool zur Berechnung von ebenen Stabwerken bzw. Fachwerken. Es kann browserbasiert (getestet mit Chrome, Firefox und Edge) zur Berechnung von Stabwerken mit bis zu 50 Knoten und 100 Stäben verwendet werden.

Das Tool berechnet Stabwerke mittels FEM (Finite Elemente Methode). Es können auch statisch überstimmte Systeme, z.B. mit mehreren Festlagern berechnet werden.

Die Koordinatenrichtung ist x nach rechts positiv und y nach oben positiv.

Eine Verwendung auf Mobilgeräten und Tablets ist momentan leider nicht möglich.

Die Benutzeroberfläche

Die Benutzeroberfläche besteht aus einer Reihe von Buttons, die oberhalb der Zeichenfläche angeordnet sind. Im linken Bereich werden die Stabwerksdaten und Berechnungsergebnisse angezeigt. Der Umfang der angezeigten Daten variiert je nach Zustand des Modells und der Berechnung.

Ansichtsoptionen

Die Zeichenfläche kann mit der Maus verschoben werden, indem auf einen freien Bereich geklickt und die Maustaste gehalten wird. Die Ansicht kann mit dem Mausrad gezoomt werden. Sollte hierbei der Zeichenbereich zu weit verschoben worden sein, kann mit Klick auf den Button "<>" die Ansicht auf das Stabwerk ausgerichtet werden.

Dateioptionen

Sie können das von Ihnen angelegte Stabwerk mit Klick auf den Button "Speichern" herunterladen und zu einem späteren Zeitpunkt die Bearbeitung fortsetzen, indem Sie den Button "Datei öffnen" verwenden. Es werden nur die Modelldaten gespeichert, jedoch keine Berechnungsergebnisse.

Vorgehensweise zur Modellierung

Erzeugen von Knoten

Klicken sie auf den Button "Neuer Knoten". Es wird ein Knotensymbol mit Nummerierung angezeigt. Die Position des Knotens kann der Tabelle im linken Bereich entnommen werden.

Neue Knoten werden immer an der Position x = 600 mm und y = -400 mm erzeugt. Die Position eines Knotens kann durch Ziehen mit der Maus verändert werden. Es ist ein Raster von 50 mm voreingestellt. Das Raster kann im Bereich von 1 bis 500 mm gewählt werden.

Erzeugen von Stäben

Stäbe werden erzeugt, indem nacheinander zwei Knoten angewählt werden, die miteinander verbunden werden sollen. Die Knoten verfärben sich blau, wenn sie angewählt wurden.

Stäbe werden automatisch fortlaufend nummeriert und erhalten zusätzlich als Präfix ein "S".

Festlegen der Lagerung

Um ein Lager zu definieren, muss ein Knoten mit der linken Maustaste lange angewählt werden. Es öffnet sich ein Kontextmenü.

Hier gibt es eine Übersicht zu verschiedenen Lagerarten und den entsprechenden Freiheitsgraden in der technischen Mechanik.

Sie können zwischen einem Festlager, einem vertikalen Loslager und einem horizontalem Loslager wählen. Sollten Sie für Ihr Stabwerk ein Lager benötigen, dass eine Bewegung entlang einer Schräge ermöglicht, können Sie dies im Modell mithilfe eines Pendelstabs realisieren.

Festlegen der Kräfte

Um eine Kraft zu definieren, wählen Sie einen Knoten mit der linken Maustaste so lange an, bis das Kontextmenü erscheint. Wählen Sie den Punkt "Kraft hinzufügen".

In der Tabelle links werden zu der ID des Knotens, den Sie ausgewählt haben, zwei Eingabefelder für die Koordinatenrichtungen x und y angezeigt. Tragen Sie die Größe der Kraft hier ein. Im hier gezeigten Beispiel wird eine abwärts gerichtete Kraft, also negativ, von -1000 N an Knoten Nr. 5 angetragen. Ein Knoten, für den eine Kraft eingetragen wird, wird rot dargestellt.

Definition der Querschnitte und Materialien

Den einzelnen Stäben des Stabwerks können unterschiedliche Querschnitte und E-Moduln zugewiesen werden. Es können 5 unterschiedliche Stabtypen definiert werden. Die Definition dieser Stabtypen befindet sich links oben im ausklappbaren Bereich "Verfügbare Stabtypen" und "Zugeordnete Stabtypen". Die Zuordnung der Stabtypen erfolgt über das Kontextmenü im Zeichenbereich (Stab lange mit der linken Maustaste anwählen).

In der Voreinstellung sind alle Stäbe auf Typ 1 festgelegt, dieser Typ hat einen Querschnitt von 50 mm² und einen E-Modul von 210.000 N/mm² (Stahl).

Berechnung

Sobald das Stabwerk vollständig modelliert ist, kann der Button "Berechnen" angeklickt werden.

Status

Sollte das Stabwerk noch beweglich sein oder sonstige Probleme vorliegen, erhalten Sie im linken Bereich eine entsprechende Warnung unter "Status".

Berechnungsergebnisse

Die berechneten Lagerreaktionen und Stabkräfte werden links in Tabellen dargestellt. Im Grafikbereich werden die Stäbe entsprechend der auftretenden Stabkräfte farblich hervorgehoben. Rot sind Druckstäbe, Blau sind Zugstäbe, Grau sind Nullstäbe.

Verschiebungen (Verformungen) des Stabwerks

Nach Berechnung des Stabwerks können Sie sich mit Klick auf den Button "Verschiebungen einblenden" die Verschiebungen der Knoten visualisieren lassen. Die Darstellung erfolgt mit einer Verstärkung um Faktor 100. Die tatsächlichen Werte der Verschiebungen lassen sich in der Knotentabelle ablesen, wenn die Verschiebungen eingeblendet sind.

Solange die Verschiebungen aktiviert sind, können keine Knoten hinzugefügt und Berechnungen durchgeführt werden, ebenso ist das Speichern der Datei nicht möglich. Veränderungen am Stabwerk, die Sie bei eingeblendeten Verschiebungen vornehmen, werden beim Ausblenden der Verschiebungen wieder rückgängig gemacht.