Automatische Pfetten zwischen den Bindern
Dieser Artikel beschreibt, wie in StatiCAD mit dem Pfetten-Assistenten hölzerne Pfetten zwischen den Obergurten ausgewählter Binder angeordnet werden. Zum Aufbau der Binder siehe den Artikel Dachbinder-Assistent.
1. Zu diesem Artikel
Der Assistent ermittelt das Obergurtprofil der gewählten Binder, berechnet die Pfettenlagen am Referenzbinder und baut in jedes Feld zwischen zwei Bindern einen eigenen Holzträger (Pfette) ein.
Die Beschreibung erfolgt am Beispiel des Artikels Dachbinder-Assistent: fünf Howe-Binder im Abstand von 2 m (8 m Spannweite, 30 % Neigung, 40 cm Dachüberstand) in einem Gebäude von 10 × 8 m.
Edition: Der Pfetten-Assistent ist in allen Editionen von StatiCAD verfügbar. Die Bildschirmaufnahmen wurden mit StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0 erstellt.
2. Wie funktioniert es?
2.1. Erkennung der Binder
Der Assistent erkennt einen Binder nicht am Namen oder an der Gruppe, sondern an der Geometrie. Träger, die in derselben vertikalen Ebene liegen (gemeinsame Grundrisslinie) und miteinander verbunden sind, gelten als eine Gruppe. Eine Gruppe mit mindestens einem geneigten Element wird als Binder (oder geneigter Träger, Sparren) in die Liste aufgenommen. Deshalb funktioniert er sowohl mit Bindern, die mit dem Binder-Assistenten aufgebaut wurden, als auch mit Bindern, die nach dem bisherigen Verfahren (im Grundriss gezeichnet und um die X-Achse gedreht) gezeichnet wurden.
Das Obergurtprofil ist die obere Hüllkurve der Elemente in der Ebene. Die Hüllkurve wird mit einer Toleranz von 2 cm vereinfacht; Zeichnungsabweichungen wie ein Überstehen der Strebe über den Gurt um ein bis zwei cm verfälschen das Profil nicht. Elemente, die in derselben Flucht liegen, aber nicht mit dem Binder verbunden sind (z. B. ein Vordachsparren, der 10 cm unterhalb des Binders beginnt), gelten als eigene Gruppe.
2.2. Lagen
Die Pfettenlagen werden entlang des Obergurts des ersten in der Liste markierten Binders (Referenz) berechnet. Bei den übrigen Bindern wird der Punkt verwendet, der demselben Anteil desselben Neigungsabschnitts entspricht. Bei identischen Bindern sind die Pfetten horizontal und rechtwinklig zu den Bindern; bei unterschiedlichen Bindern liegen die Pfettenenden jeweils auf dem eigenen Gurt des Binders.
2.3. Analysemodell
In StatiCAD sind Pfetten nicht nur lastabtragende Elemente: Sie sind Holzträger, die am Analysemodell teilnehmen und bemessen werden. Jedes Feld zwischen zwei Bindern ist ein eigener Träger. Seine Enden liegen auf der Obergurtlinie des Binders und treffen sich im Finite-Elemente-Modell im selben Knoten mit dem Gurt.
3. Öffnen des Assistenten
Der Assistent wird über Zeichnen › Pfette (zwischen den Bindern)..., Makros › Pfetten-Assistent... oder die Schaltfläche Pfette in der linken Symbolleiste geöffnet. Gibt es im aktiven Geschoss keine zwei parallelen Binder, erscheint eine Warnung.
4. Auswahl der Binder
Die Binder, zwischen denen Pfetten angeordnet werden sollen, können vor dem Öffnen des Assistenten ausgewählt werden. Den Obergurt eines Binders im Grundriss auszuwählen ist schwierig, weil die Obergurte, der Untergurt und die Ausfachung im Grundriss übereinanderfallen. Verwenden Sie stattdessen das 3D-Fenster:
- Drücken Sie in der Symbolleiste des 3D-Fensters die Schaltfläche Auswahlmodus (in Abbildung 4 rot umrahmt).
- Klicken Sie von jedem Binder, der Pfetten erhalten soll, ein Element an (z. B. den Obergurt); das gewählte Element erscheint gelb. Die Ansicht bleibt zwischen den Klicks unverändert.
- Öffnen Sie den Pfetten-Assistenten. Die Binder, die ein gewähltes Element enthalten, sind in der Liste markiert.
Abbildung 4 – Auswahlmodus im 3D-Fenster: Die Obergurte der fünf Binder sind ausgewählt (gelb)
In der Liste Binder links im Fenster des Assistenten stehen alle Binder und geneigten Träger des Geschosses. Jede Zeile nennt die Lage des Binders (x oder y), seine Länge (L, einschließlich Dachüberstände), die Firsthöhenlage und den Typ (Binder: zweiseitig geneigt; geneigter Träger: einseitig geneigt). Die Markierungen können von Hand geändert werden. Die Schaltfläche Aus Auswahl übernehmen markiert die Binder, die die aktuell im Grundriss oder im 3D-Fenster gewählten Elemente enthalten. Es gibt außerdem die Schaltflächen Alle und Keine.
Ohne Auswahl: Ist beim Öffnen des Assistenten kein Element gewählt, wird die größte Gruppe derselben Profilfamilie markiert (Binder, deren s-Bereiche sich überlappen und die dieselbe Anzahl von Neigungsabschnitten haben; es gilt die Familie mit der größten Gesamtlänge). In einem Anwenderprojekt etwa sind 12 Hauptbinder markiert, während 18 Vordachsparren in derselben Richtung unmarkiert bleiben.
5. Registerkarte Anordnung
Abbildung 5 – Anordnung: größter Abstand 100 cm → 5 Abstände je Neigungsabschnitt (92 cm), 11 Pfettenlinien
Im oberen Teil der mittleren Vorschau wird die Ansicht des Referenzbinders gezeichnet: das Obergurtprofil rot, die übrigen Elemente grau, die Pfettenquerschnitte orange; die Abstände zwischen den Pfetten (entlang der Neigung, in cm) werden angegeben. Darunter wird der Grundriss gezeichnet: markierte Binder rot, die übrigen grau, Pfetten orange, Verlängerungen dunkelorange. Ganz unten stehen die Anzahl der Binder, Pfettenlinien und Pfettenträger sowie die Gesamtlänge und das Volumen.
5.1. Anordnungstyp
| Option | Erläuterung |
|---|---|
| Größter Abstand (entlang der Neigung) | Jeder Neigungsabschnitt wird gleichmäßig so unterteilt, dass der angegebene Abstand nicht überschritten wird (im Beispiel 459 cm → 5 × 92 cm). |
| Anzahl je Neigungsabschnitt | Auf jeden Neigungsabschnitt wird die angegebene Anzahl von Pfetten im gleichen Abstand gesetzt (Enden eingeschlossen). |
| An den Obergurtknoten der Binder | Die Pfetten werden an den Punkten angeordnet, an denen die Ausfachungselemente an den Obergurt anschließen (mit einer Toleranz von 5 cm). Im Gurt entsteht keine örtliche Biegung; dies ist die tragwerkstechnisch günstigste Anordnung für einen Fachwerkträger. |
Abbildung 6 – Anordnung an den Knoten: Die Pfetten liegen an den Knotenpunkten des Howe-Binders (104 cm); je eine Pfette am Ende des Dachüberstands und über dem Auflager
5.2. Endpfetten
Ist Traufpfette (Binderende) angehakt, wird an den Enden des Obergurts eine Pfette angeordnet. Wird Abstand der Traufpfette vom Ende angegeben, wird diese Pfette entlang der Neigung um diesen Betrag nach innen versetzt. Ist Firstpfette (Scheitel) angehakt, wird am Scheitel, an dem sich die beiden Neigungen treffen, eine einzelne Pfette angeordnet.
6. Registerkarte Querschnitt
Abbildung 7 – Querschnitt: C24, 10 × 12 cm, gelenkig, in der Gurtachse
| Feld | Erläuterung |
|---|---|
| Holzmaterial | Holzklassen im Projekt und in der Bibliothek; ist die Klasse nicht im Projekt vorhanden, wird sie aus der Bibliothek hinzugefügt. |
| Breite b, Höhe h | Rechteckiger Pfettenquerschnitt (cm). |
| Verbindung | Gelenkig: Jedes Feld ist ein Einfeldträger (an den Enden sind M2 und M3 frei). Durchlaufend: Die Pfette läuft über den Binder durch. |
| Lage | In der Gurtachse (Knoten): Die Pfettenachse liegt auf der Knotenlinie des Obergurts und teilt sich im Finite-Elemente-Modell denselben Knoten mit dem Gurt. Liegt auf dem Gurt auf: Die Pfette wird auf die Oberseite des Gurts gesetzt (außermittig); die Verbindung stellt das Trägerkontaktmodul her, deshalb muss in der Geometrieprüfung die Option „sich schneidende/berührende Träger automatisch verbinden“ eingeschaltet sein. |
Pfetten werden im Durchbiegungsnachweis mit dem Elementtyp Pfette gekennzeichnet.
7. Registerkarte Verlängerung
Abbildung 8 – Verlängerung: 30 cm über den ersten und letzten Binder hinaus (seitlicher Überstand eines Satteldachs); 66 Pfettenträger
Die Verlängerung über den ersten/letzten Binder hinaus verlängert die Pfetten als Kragarme über den ersten und letzten Binder hinaus (seitlicher Überstand des Satteldachs). Die auskragenden Teile werden starr an den Binder angeschlossen; auch wenn gelenkig gewählt ist, entsteht kein Mechanismus, da das Ende des Kragarms frei ist.
Die Pfetten jedes Vorgangs werden in einer eigenen Auswahlgruppe zusammengefasst (Präfix der Auswahlgruppe + laufende Nummer: ASIK-01, ASIK-02 ...). Durch Auswahl der Gruppe werden alle Pfetten dieses Vorgangs gemeinsam ausgewählt, gelöscht oder kopiert.
8. Aufbau und Ergebnis
Mit Pfetten aufbauen werden die Pfetten dem aktiven Geschoss hinzugefügt, und es wird eine Zusammenfassungsmeldung angezeigt. Der Vorgang kann in einem Schritt mit Rückgängig zurückgenommen werden. Der Assistent merkt sich die zuletzt verwendeten Einstellungen während der Sitzung.
Abbildung 9 – Ergebnis: 11 Pfettenlinien, 66 Pfettenträger zwischen 5 Bindern (ASIK-01), Gesamtlänge 94,60 m, Volumen 1,135 m³
Abbildung 10 – Die aufgebauten Pfetten im Grundriss (blaue Träger rechtwinklig zu den Bindern) und in der 3D-Ansicht
9. Analyse
Pfetten werden in der Analyse als normale Holzträger gelöst und bemessen. Ihre Enden liegen im gemeinsamen Knoten mit dem Binderobergurt; trifft ein Pfettenende auf einen inneren Punkt des Gurts, teilt es den Gurt an diesem Punkt. In der Analyse des Beispielmodells gibt es keine frei schwebenden Elemente.
Abbildung 11 – Analyse des Modells mit Pfetten (die Warnungen in der Liste betreffen die Wichte des Wandmaterials im Beispiel)
Lasten: Der Assistent kann den Pfetten keine Lasten zuweisen. Dachbeplankungs- und Schneelasten werden mit den Dach-/Deckenlastwerkzeugen des Programms oder über zusätzliche Trägerlasten angegeben. Das Eigengewicht der Pfetten wird aus dem Material berechnet.
10. Grenzen und Hinweise
- Die Pfette wird nur mit rechteckigem Holzquerschnitt aufgebaut. Die Querschnittsachsen sind vertikal; die Pfette wird nicht in die Dachneigung gedreht (schiefe Biegung wird nicht berücksichtigt).
- Es werden nur zueinander parallele Binder (gleiche Richtung) gemeinsam verwendet; bei einem Walmdach wird jede Richtung gesondert bearbeitet.
- Die Binder werden im aktiven Geschoss gesucht; die Pfetten werden Elemente desselben Geschosses.
- Die Pfetteneinstellungen werden nicht in der Datei gespeichert; die Pfetten werden als normale Träger gespeichert. Um die Anordnung zu ändern, löschen Sie die Gruppe ASIK-nn und führen Sie den Assistenten erneut aus, oder verwenden Sie Rückgängig.
- Weichen die Ausfachungsanschlüsse am Obergurt des Binders um mehr als 5 cm von der Gurtlinie ab, überspringt die Anordnung „An den Obergurtknoten der Binder“ diese Punkte.
- Bei sehr eng beieinanderliegenden Doppelbindern (z. B. zwei Binder im Abstand von 10 cm, die eine Stütze von beiden Seiten umfassen) wird auch das kurze Feld dazwischen als eigenes Pfettenstück aufgebaut.
Das Modell und die Querschnitte im Beispiel dienen nur der Veranschaulichung; für die Richtigkeit von Pfettenabstand, Querschnitt und Anschlüssen ist der verantwortliche Ingenieur des Projekts zuständig.