Statikprogramm

Statik3D – Benutzerhandbuch

Statik3D ist ein Finite-Elemente-Programm für Stab-, Flächen- und Volumentragwerke mit Lastfällen und Kombinationen nach DIN EN 1990, Kontakt, Nachweisen nach DIN EN 1993-1-1 (Stahlbau) und DIN EN 1993-1-9 (Ermüdung), Mehrkernrechnung, Rechnerfarm und statischem Bericht.

1 Installation und Start

pip install -r requirements.txt        # numpy, scipy, PySide6, pyvista, pyvistaqt
pip install gmsh                       # optional: CAD-Import STEP/IGES/STL
pip install pypardiso mkl              # Mehrkern-Gleichungslöser (Intel MKL); ohne ihn rechnet
                                       # die Faktorisierung auf genau einem Kern
pip install reportlab svglib           # optional: PDF-Bericht direkt aus dem Programm

python run_gui.py                      # oder: python -m statik3d.gui
python -m statik3d.cli --beispiel hall --nachweise --ermuedung --bericht halle.html

Windows-Programm ohne Python: Statik3D.exe von https://github.com/Alex1977-code/Statikprogramm/releases/latest/download/Statik3D.exe (eine Datei, doppelklicken; SmartScreen beim ersten Start mit „Weitere Informationen → Trotzdem ausführen“ bestätigen). Der Start dauert zehn bis dreißig Sekunden — die Datei packt sich aus und lädt die Grafik- und Rechenbibliotheken. Solange steht ein Startbild mit Programmsymbol, Fassung und der Meldung, was gerade geladen wird; es verschwindet, sobald das Fenster steht. Kein zweiter Doppelklick nötig. Der Knopf Update suchen unten rechts holt die neueste Version: prüfen, herunterladen, austauschen, Neustart. Dasselbe leistet Hilfe → Nach Update suchen… in jeder Installation. Der Austausch läuft nicht, solange eine Berechnung oder Vernetzung läuft — der Knopf zeigt dann „Update bereit“, und der Austausch folgt auf Knopfdruck nach dem Ende. Nach dem Schließen beendet sich Statik3D sofort, ohne Modell und Sicherungen abzuräumen (bei 2 Mio. Elementen 11 s je Kopie); das Skript wartet bis zu 300 s. Am 11.09.2026 gab es nach 120 s auf, weil das Programm noch lief, und die neue Fassung startete nicht. Meldet das Skript „läuft noch“, obwohl kein Fenster offen ist, halten Reste einer früheren Sitzung die Programmdatei fest (am 11.09.2026 drei Prozesse vom Vorabend, 4 bis 43 MB): nach 20 s zeigt das Skript diese Prozesse und beendet sie nur auf „J“; der Knopf „Update bereit“ nennt sie vorher mit ihrer PID, damit sie im Task-Manager beendet werden können.

Der Austausch läuft über ein kleines Skript statik3d_update.bat neben der exe: Statik3D beendet sich, das Skript ersetzt die Datei und startet die neue Fassung. Es räumt dabei die internen Umgebungsvariablen des Programmpackers weg (_PYI_…, _MEIPASS2) — erbte die neue exe sie, hielte sie sich für einen Unterprozess der alten und bräche mit „Security validation failure: parent process has different executable!“ ab. Die neu gestartete Fassung meldet sich beim Skript zurück (Datei statik3d_update.ok); bleibt die Meldung aus, weil die exe beim Start abgebrochen ist, sagt das Skript das und was zu tun ist, statt sich zu löschen. Ein Protokoll des Austauschs liegt als statik3d_update.log daneben; klappt etwas nicht, bleibt das Fenster mit der Begründung stehen und die neue Datei liegt bereit.

Erscheint die Sicherheitsmeldung trotzdem einmal — das ist der Fall, wenn die alte exe den Austausch noch ohne diese Vorkehrung ausgeführt hat —, ist der Austausch selbst schon geschehen: die neue Fassung liegt an Ort und Stelle. Meldung schließen, Statik3D.exe aus dem Explorer heraus starten (Doppelklick), fertig; der Fensterrahmen zeigt den neuen Stand. Ab dann laufen alle weiteren Aktualisierungen mit der Vorkehrung.

Windows ohne Kommandozeile, aber mit Python: Statik3D-Windows.bat aus dem Repository in einen eigenen Ordner speichern und doppelklicken. Die Datei lädt bei jedem Start die neueste Version von GitHub (Ordner Statikprogramm, wird ersetzt), legt einmalig die Python-Umgebung .venv an und startet die GUI. Mit dem Zusatz handy startet sie den Browser-Server (Kap. 12), mit offline ohne Aktualisierung. Eigene Modelle gehören in den Ordner Projekte daneben.

Einheiten im Programm: m, N, Pa, kg/m³. Eingabefelder mit anderer Einheit sind beschriftet (z. B. E-Modul in GPa, fy in MPa). Ergebnisse werden in kN, kNm, MPa und mm angezeigt.

2 Die Oberfläche

Oben eine dunkle Kopfzeile: links Statik3D, daneben Bauteil und Fassung, rechts zwei Marken mit dem Umfang des Modells und dem Zustand („bereit”, „rechnet…”, „berechnet · 12,4 s”).

Darunter das Ribbon — die Befehlsleiste. Jeder Befehl steht dort genau einmal; es gibt keine Menüleiste und keine zweite Werkzeugleiste daneben. Vierzehn Register nach Arbeitsschritt:

Register Inhalt
Datei Neu, Öffnen, Speichern, Projektangaben, Übernehmen aus fremden Formaten, Exportieren, Beispiele
Start Auswahl, Modellprüfung, doppelte Knoten, freie Stabenden anschließen, Berechnen
Geometrie Knoten, Linien, Auswahlart in der Ansicht, Koordinatensysteme, Arbeitsebene und Fang
Struktur nach Objektart gegliedert: Stäbe (Stab, Stabzug, Stäbe für Nachweise, automatisch erkennen, Querschnitt zuweisen), Flächen (Schale, Fläche aus Linien, Rechteckplatte, vernetzen, Dicke zuweisen), Volumen (Volumen aus Flächen, Quader, vernetzen), Gelenke (Gelenk anlegen, Gelenke setzen, Tabelle), Eigenschaften (Querschnitte, Werkstoffe, Dicken, Elemente löschen)
Lager / Kontakt Knoten-, Linien-, Flächenlager, Nichtlinearität, Kontakt, Anschlüsse (anlegen, zeigen, löschen)
Lasten Lastfälle, Kombinationen, Lastfälle nach DIN 19704, Knoten-, Stab-, Flächen-, Temperaturlast, Zwangsverformung, Vorspannung, Eigengewicht, Generierer Wasserdruck und Wind
Netz Vernetzen (Flächen und Volumen), Netzeinstellungen (Netzdichte, Elementform, intelligente Anpassung), Netzvorschau, Netz löschen, Kontaktfugen
Berechnung Berechnen (F5), einzelner Lastfall, Eigenschwingungen, Knicken, alle Stellungen, DIN 19704, Einstellungen, Bedienung im Browser
Nachweise EC3, Ermüdung, Verformung (GZG), Beulen (EC3-1-5/-1-6), Lasteinleitung, Konfiguration
Ergebnisse Ergebniswahl und die Tabellen
Bericht Statischer Bericht, Ansicht übernehmen, Lastenheft (anzusetzende Einwirkungen nach DIN 19704/ZTV-ING mit Hintergrund, Ansatz und Skizzen)
Ansicht Blickrichtungen, Darstellungsart (Voll, Transparent, Hidden-Line, Drahtmodell), FE-Netz, Knoten, Nummern, Lasten, Stäbe farbig, Lagergröße und Lagerdichte, Einheiten
Messen Abstand, Winkel, Koordinaten, Fläche eines Polygons, Länge/Fläche der Auswahl; Bemaßung (Linearmaß, Maßkette, Höhenkote, Winkelmaß, Radius) mit Einstellungen
Extras Handbücher, Info, Update

Links über dem Ribbon die Schnellzugriffsleiste (Speichern, Rückgängig, Wiederholen, Berechnen) — dieselben Befehle, nur schneller erreichbar; „Alles deselektieren“ steht in der Glasleiste über der Ansicht. Rechts die Befehlssuche: Namen eintippen, Eingabetaste, der Befehl läuft und sein Register kommt nach vorn.

Die Arbeitsfläche in drei Spalten:

Unten die Tabellen. Erst die Eingaben — Protokoll, Werkstoffe, Querschnitte, Dicken, Knoten, Linien, Elemente, Lager, Gelenke, Lastfälle, Kombinationen —, dann die Ergebnisse: Stabkräfte, Auflagerkräfte, Umhüllende, Nachweise EC3, Ermüdung, Kontakt, Anschlüsse, Verformungen, Beulfelder, Volumen, Lasteinleitung. Das gesamte Modell steht damit tabellarisch da und lässt sich dort auch ändern — nicht nur die Ergebnisse. Wie die Tabellen zu bedienen sind, steht im nächsten Abschnitt.

Tabelle editierbar
Knoten x, y, z; dazu Elementzahl am Knoten und Lagername (Doppelklick öffnet die Maske)
Linien über die Maske (Doppelklick): Name, Art, Knoten, Bemerkung
Elemente Werkstoff, Querschnitt bzw. Dicke, Drehung der lokalen Achsen
Lager Name und Symbolgröße; Klick oder Doppelklick öffnet rechts die Lagermaske: Wirkung, Feder und Ausfall je Freiheitsgrad, Bettung auf/an Beton als Vorschlag, Schlupf/Reibung/Grenzkraft über den Knopf
Gelenke über die Maske (Doppelklick)
Lastfälle Nr und Beschreibung in der Tabelle; Klick im Modellbaum öffnet rechts nur den Lastfall: Nummer, Name, Beschreibung, Einwirkung, darunter alle enthaltenen Lasten nach Art untereinander (dieselben Punkte wie im Modellbaum), dann Ausschlussgruppe, Situation, Theorie, Eigengewicht g_z, ψ-Beiwerte und „aktiver Lastfall“; „Lasten in der Tabelle“ stellt die Lastentabelle auf den Lastfall
Kombinationen Klick im Modellbaum öffnet rechts die Maske: Name, Typ (auch FAT für Ermüdung), Beschreibung, Bemessungssituation (nur wenn aus der Quelldatei bekannt, als Angabe), Situation, Theorie, Faktoren als Text („LF1: 1,35, Wind: 1,5“)
Kontaktbedingungen Maske rechts (Klick im Modellbaum, „+ Kontaktbedingung anlegen“ oder Lager / Kontakt → Kontaktbedingung…): Körper A und B, Kontaktflächen, Standardkontakt, Zug, Schub x/y, Reibung, Verdrehungen, Suchradius, Anfangsspalt; ausgeführt werden sie beim Vernetzen
Flächen, Volumenkörper über die Maske rechts (Doppelklick): Randlinien bzw. Randflächen — getippt oder mit „Randlinien anklicken“ / „Randflächen anklicken“ in der Ansicht gewählt —, Dicke, Werkstoff, Teilung, Bemerkung, Haken „gleich vernetzen“

Listenfelder der Masken. Wo eine Maske eine Namensliste zeigt — Randlinien einer Fläche, Randflächen eines Volumens, Kontaktflächen, Lastfälle einer Situation —, steht die Anzahl in der Beschriftung („Randflächen (13)“), das Feld beginnt am Textanfang, und der Zeiger darauf zeigt die vollständige Liste, zehn Namen je Zeile. Vorher stand das einzeilige Feld am Zeilenende: aus dreizehn Randflächen war „9, F64, F71, F98, F46, F52“ zu sehen, was sich wie „neun Flächen, davon fünf genannt“ liest — und zu der falschen Diagnose verleitet, es fehlten Flächen. Wird die Liste in der Ansicht angeklickt, zählt die Beschriftung mit. | Bericht | Name, Bildunterschrift, Bemerkung; Reihenfolge mit ▲/▼ | | Lasten | nur Anzeige und Löschen; das Auswahlfeld links zeigt einen einzelnen Lastfall |

Lasten anklicken. Mit der Auswahlart „Last“ in der Glasleiste trifft der Klick in der Ansicht die Lastsymbole des aktiven Lastfalls - Pfeile von Knoten-, Strecken-, Flächen- und Linienlasten, die Temperaturpunkte, Zwangs- und Vorspannungspfeile. Die getroffene Last leuchtet gelb, rechts steht ihre Maske mit den Werten (Kräfte, q und q2, Abschnitt, p, ΔT, u, F_v) und dem Lastfall: Werte ändern und „Übernehmen“, ein anderer Lastfall verschiebt die Last dorthin, „Löschen“ nimmt sie heraus. Dasselbe geschieht beim Klick auf eine Zeile der Lastentabelle unten.

Vorspannung als Last (Lasten → Vorspannung): Stäbe (Zugstange, Seil, Anker) oder Volumen (Schraubenschaft) in der Ansicht wählen, die Vorspannkraft F_v in kN eintragen, bei Volumen die Achse (automatisch die längste Abmessung des Körpers, oder global x/y/z), „Last aufbringen“. Die Vorspannung ist eine Anfangsdehnung: das Bauteil will sich um F_v/(E·A) verkürzen. Hält die Umgebung es fest, trägt es F_v als Zug und klemmt die Umgebung - wie eine angezogene Schraube zwischen zwei Platten, deren Kontaktfuge dann die Klemmkraft F_v überträgt. Ein freies Bauteil verkürzt sich nur, ohne Kraft. Bei Volumen wirkt sie als einachsige Anfangsspannung −F_v/A längs der Achse in allen Elementen des Körpers (A = Volumen / Länge, der Schaftquerschnitt); die Spannungen im Ergebnis enthalten die Vorspannung. In der Ansicht stehen an beiden Enden violette Pfeile nach außen mit der Kraft, im Modellbaum steht sie als Unterpunkt „Vorspannung“ des Lastfalls, in Tabelle und Bericht mit Bauteil, Kraft und Achse.

Flächenkontakte (in RFEM „Flächenfreigaben“) sind Kontaktfugen: in der Fugenebene starr oder frei, senkrecht dazu frei mit Ausfall.

Wo die Fuge in der RFEM-Datei steht. Eine Flächenfreigabe führt zwei Listen: releasedSolids/releasedSurfaces — was gelöst wird — und assignedToObjects — woran die Freigabe hängt. Die Fuge ist die zweite. Die erste zählt bei einem gelösten Volumen dessen ganze Außenhaut auf: bei der Grundplatte eines Lagerbocks 36 Flächen über 1,65 m² — Ober- und Unterseite, alle Schmalseiten, alle Buchsenmäntel —, von denen nur ein Bruchteil an einer Fuge liegt. Die zugeordneten Flächen sind dagegen genau die Fuge: bei einem Passstift seine beiden Mantelhälften, sonst nichts.

Statik3D nimmt darum die zugeordneten Flächen als Fuge und sucht beim Vernetzen die Randseiten des gelösten Körpers, die auf ihnen liegen. Im Modellbaum steht deshalb „V14 an 16 Flächen“ und nicht „36 Flächen“. Nur wenn eine Freigabe keinen gelösten Körper und keine zugeordneten Flächen nennt — eine reine Flächen-an-Flächen-Freigabe —, sind die freigegebenen Flächen selbst die Kontaktseite.

Bis Version 1.x wurden die freigegebenen Flächen als Kontaktseite genommen. Das trennte das Netz an Flächen ohne Gegenüber und paarte Knoten über Zentimeter Luft hinweg; an einer Grundplatte fand nur ein Viertel der Kontaktseite eine Gegenseite, bei einem mittleren Spalt von 29 mm. Modelle, die vorher eingelesen wurden, sind neu zu importieren — in der gespeicherten Datei stehen noch die alten Kontaktflächen. Vor dem Vernetzen steht am Eintrag „wird beim Vernetzen getrennt“ - ohne Warnzeichen, denn ohne Netz gibt es nichts, was zu steif sein könnte. Ein ⚠ mit „nicht ausgeführt - hier zu steif“ erscheint nur, wenn das Netz da ist und die Fuge trotzdem nicht getrennt werden konnte; das Protokoll nennt dann den Grund. Statik3D liest sie aus der RFEM-Datei vollständig ein und führt sie beim Vernetzen auch aus: die Netze werden an der Fuge getrennt, und je nachdem, ob sie Knoten für Knoten zusammenpassen, hält sie ein Spaltelement je Knotenpaar oder ein Kontaktpaar über die Fläche. Die Fuge trägt dann Druck und geht unter Zug auf.

Wer nur einzelne Körper neu vernetzt oder ein Modell von Hand aufgebaut hat, findet den Befehl auch einzeln: Netz → Kontaktfugen ausführen. Die Spalte „Trennung ausgeführt” sagt, ob und wie es geschehen ist („ja (68 Spaltelemente)”, „ja (Kontaktpaar)”); steht dort „nein”, rechnet das Modell an dieser Stelle durchverbunden — also zu steif —, und das Protokoll sagt, woran es lag.

Kontaktbedingungen anlegen und einstellen

Ein Kontakt wird wie in ANSYS angelegt: zwei Körper, mindestens eine Fläche, dann die Wirkung an dieser Fläche. Der Weg: im Modellbaum unter Kontaktbedingungen → Flächenkontakte auf „+ Kontaktbedingung anlegen“ (oder Lager / Kontakt → Kontaktbedingung…, oder Rechtsklick → Neu). Rechts erscheint die Maske:

Feld Bedeutung
Körper A (Kontaktseite) der Körper, dessen Flächen die Kontaktseite bilden - er wird an ihnen gelöst
Körper B (Gegenseite) der Körper, gegen den der Kontakt wirkt; „(alle anderen Körper)“ sucht die Gegenseite unter allen Bauteilen
Kontaktflächen mindestens eine Fläche von Körper A - getippt oder mit „Kontaktflächen anklicken“ in der Ansicht gewählt (jeder Klick nimmt dazu oder heraus)
Standardkontakt setzt die Richtungen darunter mit einem Griff (Tabelle unten); danach lässt sich jede Richtung von Hand ändern, der Standard wird dann „Benutzerdefiniert“
Druck wird immer übertragen - das ist Kontakt
Zug abheben möglich (die Fuge öffnet unter Zug), wird übertragen (Verbund, kein Abheben) oder Feder
Schub x, Schub y in der Fugenebene frei (gleiten) - mit dem Reibbeiwert als Coulomb-Reibung -, starr (haften) oder Feder
Reibbeiwert μ Coulomb-Reibung in der Fugenebene; 0 = reibungsfrei
Verdrehungen φx, φy, φz starr oder frei - nur bei Schalen wirksam, Volumen haben keine Verdrehungen
Feder c Steifigkeit [kN/m je m²] für Richtungen mit „Feder“
Suchradius wie weit die Gegenseite entfernt liegen darf (ANSYS: „Pinball“). 0 = automatisch: die größere mittlere Kantenlänge der beiden Seiten dieser Fuge — dazu sucht das Programm zweimal, erst weit, um die Gegenseite zu finden, dann mit deren Netz. So bekommt eine feine Fuge nicht die Netzweite eines groben Modells. Damit findet eine fein vernetzte Achse (2 mm) ihre grob vernetzte Bohrung (15 mm) auch mit Spiel; was weiter weg liegt, gehört nicht zur Fuge. Ein eingetragener Wert gilt unverändert
Anfangsspalt wie modelliert: ein Spalt bleibt offen, bis die Last ihn schließt; auf Berührung setzen: jeder Knoten gilt in seiner Lage als anliegend - Spiel und Facettenfehler zwischen verschieden feinen Netzen verschwinden (ANSYS: „adjust to touch“)

Die Standardkontakte heißen wie in ANSYS:

Standard Zug Schub Verdrehungen Reibung
Verbund wird übertragen starr (haften) starr -
Ohne Trennung wird übertragen frei (gleiten) frei 0
Reibungsfrei abheben möglich frei frei 0
Reibungsbehaftet abheben möglich frei frei μ (Vorgabe 0,2)
Rau abheben möglich starr (haften) frei -

Die Flächen der beiden Körper müssen weder deckungsgleich noch gleich fein vernetzt sein: das Kontaktpaar verbindet jeden Knoten der Kontaktseite mit der nächsten Facette der Gegenseite im Suchradius (Knoten gegen Fläche). Liegt ein Knoten der Kontaktseite genau auf einem Knoten der Gegenseite, wird er ohne Suche direkt mit ihm gepaart. Steht schon ein Netz, wird die Fuge mit „OK“ bzw. „Übernehmen“ sofort getrennt und das Protokoll sagt, wie viel der Kontaktseite eine Gegenseite gefunden hat („599 von 3430 cm²“) - die übrige Kontaktseite liegt weiter als der Suchradius von jedem anderen Bauteil entfernt. Der Spalt ist dabei der Abstand senkrecht zur Fuge; ein Versatz in der Fugenebene zählt nicht mit, denn er bedeutet kein Abheben. Ohne Netz geschieht es beim Vernetzen.

Zum Spalt nennt das Protokoll die Verteilung, nicht einen Mittelwert:

Spalt 41 % aufliegend, Median 24.94 mm, 90 % unter 33.99 mm, größter 60.56 mm

Das ist die Auskunft, auf die es ankommt. Eine teilweise anliegende Fuge hat zwei Gipfel — ein Teil liegt auf null, der Rest steht ab —, und ein Mittelwert darüber nennt eine Zahl, die an keiner Stelle der Fuge vorkommt. Steht dort ein kleiner Anteil „aufliegend“ und ein Median in der Größenordnung des Netzes, berühren sich die Bauteile im Modell nicht wirklich: dann stimmt entweder die Geometrie nicht oder der Suchradius ist zu groß gewählt. Dieselbe Auskunft steht beim Rechnen noch einmal je Kontaktpaar, dort für die Knoten, zusammen mit der Zahl derer, die gar keine Gegenfacette gefunden haben.

Zur Fugenebene selbst sagt das Protokoll, was sie hält. Ohne Reibung und ohne Federn trägt eine Fuge nur senkrecht zu ihren Facetten — ob das Bauteil damit gleiten kann, entscheidet ihre Form: ein Absatz, eine Nut oder eine Bohrung halten seitlich von selbst. Das Protokoll nennt die Anteile, mit denen die Fuge in ihren drei Hauptrichtungen trägt:

Lagerbock-Grundplatte: keine Reibung, keine Federn - die Fuge hält seitlich
durch ihre Form (Anteile 78% / 13% / 9% in z, x, y). Das Bauteil kann nicht
gleiten.

Hält nur eine Richtung — die Fuge ist eben —, kommt stattdessen die Warnung, dass das gelöste Bauteil frei gleiten kann und eigene Lager braucht. Hält sie zwei, wird die dritte beim Namen genannt. Ändert man eine Bedingung später, wird ihr Kontaktpaar ersetzt; Löschen (Rechtsklick oder Entf) nimmt es mit.

Aus RFEM eingelesene Flächenfreigaben stehen in derselben Maske: Körper A ist der gelöste Körper, die Gegenflächen sind die zugeordneten Flächen der Quelldatei — die Fuge. „Kontaktflächen“ bleibt dann leer; die Fugenflächen des gelösten Körpers werden beim Vernetzen geometrisch gesucht. Auch diese Bedingungen lassen sich auf einen Standardkontakt umstellen oder Richtung für Richtung ändern.

Ein Klick auf eine solche Bedingung im Modellbaum wählt die zugeordneten Flächen und den gelösten Körper; Selektion anzeigen isoliert sie damit wie jedes andere Objekt.

In der Tabelle „Knoten“ wird ein Knoten nur gelöscht, wenn kein Element mehr an ihm hängt — sonst sagt das Programm, welches Element im Weg ist. Der Befehl Geometrie → Knoten löschen (und im Kontextregister „Auswahl“) nimmt dagegen die gewählten Knoten mitsamt ihren Elementen; nur Knoten, die eine Linie noch braucht, bleiben und werden genannt. Beim Löschen eines Elements oder Knotens werden Stabzüge, Flächen, Volumen, Lager, Lasten, Anschlüsse und Beulfelder mitgeführt, die Nummern dahinter rücken auf — und alles ist mit Rückgängig zurückzunehmen.

Die Geometriekette: Knoten → Linien → Flächen → Volumen

Modelliert wird wie in RFEM, in vier Stufen. Jede Stufe nimmt, was in der Ansicht ausgewählt ist:

Stufe Befehl Voraussetzung
Knoten Geometrie → Knoten –
Linie aus Knoten Geometrie → Linien → Linie aus Knoten mindestens zwei Knoten ausgewählt
Fläche aus Linien Struktur → Flächen die ausgewählten Linien bilden einen geschlossenen Rand
Volumen aus Flächen Struktur → Volumen mindestens vier Flächen ausgewählt

Wonach ein Klick in der Ansicht greift, stellt das Auswahlfeld Geometrie → Auswahl in der Ansicht ein: Knoten, Linie, Fläche, Volumen, Stab. Ein zweiter Klick auf dasselbe Objekt nimmt es wieder aus der Auswahl; das Gewählte ist orange hervorgehoben.

Fläche und Volumenkörper sind Geometrie — sie tragen erst dann Elemente, wenn sie vernetzt werden (Vernetzen in derselben Gruppe, oder das Häkchen „gleich vernetzen” in der Maske). Im Modellbaum trägt ein noch nicht vernetztes Objekt ein ○.

Form Netz
Fläche mit vier Randabschnitten abgebildetes Vierecknetz mit der eingestellten Teilung (längs × quer)
Fläche mit drei Randknoten ein Dreieckelement
Volumen: 6 Vierecke, 8 Eckknoten abgebildetes Hexaedernetz (x × y × z)
Volumen: 4 Dreiecke, 4 Knoten ein Tetraeder
alles andere freier Vernetzer: Randflächen in Dreiecke, Hülle prüfen, mit Tetraedern füllen

Ist eine Randlinie ein Bogen, Kreis, Spline, Parabel oder eine Ellipse, folgen die neuen Netzknoten der wahren Kurve — nicht den Sehnen zwischen den Stützknoten. Eine Polylinie bleibt dagegen eine Polylinie: dort laufen die Knoten auf den Sehnen, denn etwas anderes hat der Anwender nicht angegeben.

Netzdichte und Netzeinstellungen

Netz → Vernetzen vernetzt die gewählten - sonst alle - Flächen und Volumen. Randflächen von Volumen ohne eigene Dicke (in RFEM „Null-Elemente“, die Hülle jedes Volumenkörpers) bekommen dabei kein Schalennetz: die Tetraeder des Körpers tragen, Lasten auf solchen Flächen gehen über die Randseiten der Tetraeder. Ein Schalennetz mit einer Ersatzdicke gäbe der Hülle eine Steifigkeit, die es nicht gibt; das Protokoll nennt die Zahl dieser Flächen. Die Elementgröße kommt aus den Netzeinstellungen (Netz → Netzeinstellungen…, mit der Datei gespeichert):

Angabe Bedeutung
Netzdichte grob / mittel / fein: 8 / 16 / 32 Elemente über die größte Abmessung jedes Objekts - ein 4 m langer Träger und eine 8 cm dicke Lasche bekommen so je ihr passendes Netz; eigene: die Ziellänge gilt absolut (so übernimmt sie der RFEM-Import)
Intelligent anpassen kleine Kanten (Löcher, Stege, schmale Flächen) verfeinern das Netz der Flächen dort, bis zur kleinsten Elementgröße; die größte Elementgröße deckelt nach oben (leer = ¼ bzw. 4-fache der Dichte-Länge). Bei Volumen bleibt die Kantenlänge im Feld: eine ganze Platte auf ihre Bohrung herunterzuteilen gäbe nur das Vielfache an Tetraedern. Fein wird es örtlich, an drei zusammengehörenden Stellen: die Bohrungsränder nach ihrer Krümmung, eine Linie neben einer viel feineren (die Mantellinie einer Bohrung stand sonst mit einem Abschnitt über der ganzen Bohrtiefe), Kränze um jede Öffnung in der Fläche, und von dort wachsend ins Innere. Gemessen an einer 20-mm-Bohrung von 35 mm Tiefe in einer 900-mm-Platte: der Anteil der Tetraeder unter der Güte 0,3 an der Bohrungswand fällt von 6,8 % auf 1,0 % — für doppelt so viele Elemente. Ohne den Haken bleibt es bei ⌈L/h⌉ je Linie
Höchstzahl Elemente je Objekt vergröbert, was sonst zu viele Elemente gäbe (Schätzung A/h² bzw. V/(0,12·h³))
Elementform Dreiecke, Vierecke oder Vierecke mit Dreiecken als Rückfall
Elementansatz linear (shell3/shell4, tet4, hex8) oder quadratisch: Flächen bekommen Mittenknoten (shell6/shell8), abgebildete Volumen hex20, freie Volumen tet10. Quadratisch braucht für dieselbe Genauigkeit deutlich weniger Elemente, je Element aber mehr Rechenzeit
Teilung je Fläche aus der Netzdichte an (Vorgabe): die Netzdichte bestimmt die Teilung aller Flächen; aus: die eigene Teilung jeder Fläche (Flächenmaske, RFEM) gilt

Netz → Netzqualität… bewertet die Form jedes Elements und färbt die Ansicht danach ein: grün gut, rot schlecht. Ein FE-Ergebnis ist nur so gut wie das Netz - lang gezogene und flache Elemente machen vor allem die Spannungen an dieser Stelle unbrauchbar.

Maß Bedeutung 1 bedeutet
Formgüte wie nah das Element an seiner regelmäßigen Gestalt ist regelmäßiger Tetraeder, Würfel, Quadrat, gleichseitiges Dreieck
Seitenverhältnis kürzeste durch längste Kante alle Kanten gleich lang
Längste Kante [m] die Elementgröße –

Die Maske nennt, wie viele Elemente bewertet wurden, min / Mittel / max, die Verteilung auf die Stufen (sehr gut, gut, brauchbar, schlecht, unbrauchbar), die Zahl der Splitter (Formgüte unter 0,10) und der umgestülpten Elemente (negative Jacobi-Determinante - die rechnen falsch). Dieselben Kennwerte und die zwanzig schlechtesten Elemente stehen im Protokoll. Schlechte wählen markiert alle Elemente unter der eingestellten Grenze in der Ansicht, Aus nimmt die Einfärbung wieder weg. Stäbe, Federn und Grenzschichten haben keine Form in diesem Sinn und bleiben grau.

Speichern und Öffnen zeigen ebenfalls einen Fortschrittsbalken mit Prozentzahl und Laufzeit: „Modell speichern: Drehlager.json …“ mit den Schritten Knoten, Elemente, Lastfälle und dem Schreiben der Datei; beim Öffnen zusätzlich, wie viel der Datei schon gelesen ist („Datei lesen (120 von 380 MB)“). Ein Modell mit hunderttausend Knoten braucht dafür Minuten - abbrechen lässt sich das nicht, eine halb geschriebene Datei wäre unbrauchbar. Nach dem Lesen steht „Daten auswerten - das kann bei großen Dateien Minuten dauern, das Fenster antwortet solange nicht“: in diesem Schritt wird die Datei in einem Zug ausgewertet, er meldet nichts zwischendurch, und der Balken steht darum still. Das ist kein Absturz; der Text wird vor dem Schritt gezeichnet und bleibt, bis die Knoten aufgebaut werden.

Vorschau in der Maske und Netz → Netzvorschau schätzen die Elementzahl je Objekt und gesamt ins Protokoll - vor dem Vernetzen, damit ein Modell mit hunderttausend Tetraedern nicht überrascht. Das Protokoll nennt beim Vernetzen je Objekt die gewählte Elementgröße und ihren Grund.

Beim Vernetzen zeigt die Statuszeile einen Fortschrittsbalken mit Laufzeit („Vernetze Fläche 120 von 1375: …“, „Vernetze Volumen (108): 12 von 108 fertig, 5 in Arbeit auf 3 Prozessen (V30, V14, …)“). Der Balken ist nach der geschätzten Elementzahl gewichtet, nicht nach Objekten: 1375 Flächen sind in Sekunden fertig, ein Lagerbock allein braucht Minuten - der Balken zeigt darum die wirkliche Arbeit, und Zeit und Text laufen auch mitten in einem großen Volumen im Sekundentakt mit (Randhülle, Tetraedern mit Verfeinerungsdurchgang, Splitter glätten, Randtreue).

Die Volumen laufen parallel: alle Kerne bis auf einen rechnen in Arbeitsprozessen (der letzte bleibt der Oberfläche, die dabei bedienbar bleibt), gedeckelt durch Berechnung → Einstellungen → Prozesse. Die großen Körper starten zuerst, damit am Ende nicht ein Prozess allein auf den Lagerbock wartet; der Einbau ins Modell geschieht in der Reihenfolge des Fertigwerdens, das Netz ist dasselbe wie nacheinander. Abbrechen (Knopf neben dem Balken oder Esc) wirkt sofort - auch mitten in einem Volumen; die Arbeitsprozesse werden beendet, das bisher Erzeugte bleibt, die übrigen Objekte bleiben ohne Netz, das Protokoll sagt es.

Der freie Vernetzer

Ein Lagerbock, ein Augenblech mit Bohrung, eine Buchse — nichts davon ist ein Sechsflächner. Solche Körper vernetzt Statik3D frei in Tetraeder. Die angestrebte Kantenlänge kommt aus den Netzeinstellungen (bei einem RFEM-Import aus dessen mesh.xml); ist sie für ein Bauteil zu grob — weniger als vier Elemente über seine größte Ausdehnung —, wird sie für dieses Bauteil verkleinert und das im Protokoll gesagt.

Das Netz folgt der Geometrie: Bohrungen bleiben ausgespart, krumme Flächen werden auf ihrer wahren Krümmung vernetzt, und um eine kleine Bohrung in einer großen Platte wird das Netz von selbst feiner, ohne dass die ganze Platte fein wird. Zwei Körper, die dieselbe Randfläche haben, teilen sich dort die Knoten und hängen zusammen; zwei Flächen, die nur aufeinander liegen, aber verschiedene Objekte sind, bleiben getrennt — das ist eine Kontaktfuge und keine Schweißnaht.

Nach jedem Körper steht im Protokoll, was herausgekommen ist:

Volumen V34: 75437 Tetraeder aus 9174 Randdreiecken (Kantenlänge 50 mm, 14512 Knoten)
  Volumen 0.100611 m^3 gegen 0.100602 m^3 aus der Hülle (Abweichung 0.009 %),
  Güte min 0.005 / Mittel 0.685, Randtreue 99.96 % (größter Abstand zur Hülle 18.01 mm)

Lineare oder quadratische Elemente. In den Netzeinstellungen steht die Ordnung: 1 gibt lineare Tetraeder (tet4), 2 quadratische (tet10). Der lineare hat eine konstante Dehnung und ist unter Biegung deutlich zu steif — bei einem Kragträger mit 100 mm Kantenlänge kommt er auf 69 % der Balkenlösung, der quadratische mit demselben Netz auf 99 %. Er kostet dafür mehr Knoten. Für Spannungsnachweise an Kerben, Augen und Bohrungen gehören die quadratischen genommen.

Splitter — fast flache Elemente — werden herausgeglättet: die freien Knoten wandern so, dass die schlechteste Güte steigt; die Randknoten bleiben, wo sie sind, damit sich das Volumen nicht ändert. Die Schwelle steht ebenfalls in den Netzeinstellungen.

Das ist keine Zierde, sondern die Probe: das Volumen des Netzes gegen das Volumen der Randhülle (Gaußscher Satz), die Güte der Elemente (1 = regulärer Tetraeder, 0 = flach) und die Randtreue — wieviel des Netzrandes wirklich auf der Geometrie liegt. Ist die Randhülle nicht dicht, wird gar nicht vernetzt: ein Netz aus einer undichten Hülle wäre stillschweigend falsch.

Nachverfeinerung der Hülle ohne Splitter. Wo der Netzrand nach dem ersten Durchgang neben der Geometrie liegt (einspringende Ecken, der Übergang vom feinen Bohrungsring ins grobe Feld), werden die Hülldreiecke dort feiner gemacht und noch einmal tetraedert. Bis September 2026 wurden sie dazu im Schwerpunkt geteilt (1 → 3): das hält die Geometrie, macht die Dreiecke aber mit jeder Runde flacher, denn das Kind behält die lange Kante und bekommt ein Drittel der Höhe. An V15 des Drehlagers (Hülle 11 824 Dreiecke, Güte min 0,165, kein Splitter) entstanden so in zwei Runden 2 391 Splitterdreiecke (Güte < 0,1, min 0,018), auf der Außenhaut blieben 82, und daran hingen die Tetraeder mit Güte 0,028, die die Abnahme bemängelte — „merkwürdige Dreiecke” auf der Fläche neben der Bohrung. Jetzt wird die längste Kante halbiert (Rivara): der neue Punkt ist die Kantenmitte, der Nachbar über die Kante wird mit halbiert (ist die Kante nicht auch seine längste, wird erst er halbiert — die Fortpflanzung endet, weil die Kanten längs des Weges länger werden), und der kleinste Winkel bleibt mindestens die Hälfte des Ausgangswinkels. Kanten zu einer gemeinsamen Fläche oder auf einer gemeinsamen Linie werden nicht geteilt, sonst hinge der neue Knoten beim Nachbarkörper in der Luft; ist die längste Kante so gesperrt, bleibt für dieses Dreieck die Teilung im Schwerpunkt. Ergebnis an V15: 1 statt 82 Splitterdreiecke auf der Außenhaut, schlechtester Tetraeder 0,051 statt 0,028, Randtreue 100 % statt 97,6 % (293 000 statt 255 000 Tetraeder, 56 s). Geprüft in tests/test_mesher3d.py (test_huelle_verfeinern_haelt_form: Platte mit Bohrung, drei Runden — Hülle dicht, Volumen unverändert, kein Splitter, geschützter Boden und gesperrter Deckelring unangetastet; im Schwerpunkt geteilt fiele die Güte auf 0,029).

Lasten, die an der Geometrie hängen. RFEM hängt seine Flächenlasten an die Fläche, nicht an Elemente — beim Import gibt es die Elemente noch gar nicht. Solche Lasten fallen jetzt nicht mehr unter den Tisch: sie bleiben als Geometrielast am Objekt und werden beim Vernetzen auf die entstandenen Elemente verteilt. Auf der Randfläche eines Volumenkörpers gibt es keine Schalenelemente — dort merkt sich das Programm, mit welcher Seite jeder Tetraeder anliegt, und legt die Last auf diese Seiten. Aus dem Beispielmodell kommen so 711 Flächenlasten, die vorher verloren gingen.

„Netz löschen” nimmt die Elemente wieder weg, die Geometrie bleibt stehen. Eine Fläche, die noch einen Volumenkörper berandet, lässt sich nicht löschen — das Programm sagt, welcher es ist.

Statuszeile: Fortschrittsbalken und Abbrechen

Unten rechts in der Statuszeile sitzt ein Fortschrittsbalken für alles, was länger als einen Augenblick dauert, und daneben - wo Anhalten sinnvoll ist - der Knopf Abbrechen (gleichwertig: Esc, gleich welches Feld den Fokus hat; Esc ist das Kürzel von „Alles deselektieren“ und hält, solange der Knopf zu sehen ist, stattdessen das Laufende an). Der Text links davon nennt den Schritt, den Anteil und die Laufzeit („Berechnung: Lastfall W (5/12) (48 %, 73 s)“). Ein bestimmter Balken zeigt Prozent; wo das Programm den Anteil noch nicht kennt, läuft ein Streifen, bis der erste Schritt gemeldet ist.

Aktion Balken Abbrechen
Modell öffnen, speichern bestimmt: Datei lesen, Daten auswerten, Knoten, Elemente, Lastfälle, übriges Modell nein - eine halbe Datei wäre keine
Importieren (Datei → Übernehmen) bestimmt; RFEM 6: Behälter, Knoten, Linien, Stäbe, Lager, Flächen, Volumen, Freigaben, Lastfälle, Lasten, Kombinationen, Prüfung; andere Formate: Lesen und Nachbereitung; danach Stäbe erkennen, Ansicht aufbauen nein
Vernetzen bestimmt, nach geschätzter Elementzahl gewichtet, Zeit im Sekundentakt ja, sofort - das bisher Erzeugte bleibt, die übrigen Objekte bleiben ohne Netz
Lastgenerierer Wind, Wasserdruck bestimmt (Strömungsberechnung) ja - das Modell bleibt unverändert
Berechnen (alle Lastfälle, Lastfall, Eigenschwingungen, Knicken), Knicklängen Streifen bis zum ersten Schritt, dann bestimmt: aufstellen, faktorisieren, Lastfälle, Kontakt-Iteration, Kombinationen, Umhüllende, Nachweise ja - beim nächsten Rechenschritt
Nachweise EC3, Ermüdung (allein gestartet) bestimmt je Stab ja
Freie Bewegungen Streifen (die Suche kennt keinen Anteil) ja
Bericht, Lastenheft bestimmt je Kapitel, dann Ausgabe und Schreiben der Datei nein
Modellprüfung, Kerbfälle vorschlagen, Netz löschen, Beispiel laden kein Balken - Sekunden –

Abbrechen einer Berechnung wirkt kooperativ: die Statuszeile sagt „Abbruch angefordert - die Rechnung hält beim nächsten Rechenschritt an“, und genau das geschieht. Eine laufende Faktorisierung lässt sich nicht unterbrechen, sie läuft zu Ende (am Drehlager mit 1 028 724 Freiheitsgraden bis 13 s); die nächste Meldung des Rechenkerns (Lastfall, Kontakt-Iteration, Kombination) ist dann der Ausstieg. Danach steht in Statuszeile und Protokoll „Berechnung abgebrochen (nach x s) - Ergebnis und Netz unverändert“ - keine FEHLER-Zeile, denn es ist keiner. Das zuvor vorhandene Ergebnis bleibt gültig, das Netz auch; Berechnen und Update sind sofort wieder frei. Beim Vernetzen bleibt das bisher Erzeugte, bei Wind und Wasserdruck ist das Modell wie vorher.

Ergebnisse und Bericht

Was gerechnet wurde, steht im Modellbaum unter „Ergebnisse”: Umhüllende, Kombinationen, Lastfälle, die Schnittgrößen, die Nachweise, Eigenformen und Knickfiguren. Ein Klick stellt das Ergebnis in der Ansicht ein — dieselbe Auswahl, die auch die Maske Ergebnisse rechts führt. Dort werden Färbung, Schnittgrößenverlauf und Überhöhung eingestellt.

Der Zweig Schnittgrößen führt N, Vy, Vz, Mt, My und Mz, jede mit ihren Grenzwerten daneben; ein Klick stellt den Verlauf in der Ansicht ein, „kein Verlauf” blendet ihn wieder aus.

Kennwerte im Bild. Links oben in der Ansicht stehen die Zahlen, nach denen zuerst gefragt wird: größte Verformung mit Knoten, kleinste und größte Verformung je Richtung, kleinste und größte Schnittgröße mit dem Stab, an dem sie auftritt, die größte Ausnutzung mit ihrem Ort und die größte Vergleichsspannung. Steht ein Schnittgrößenverlauf an, wird nur diese Größe ausgeschrieben, sonst alle sechs. Der Text gehört zum Bild und kommt darum mit in den Bericht, wenn man die Ansicht übernimmt. Abschalten: Ergebnisse → Kennwerte im Bild.

Ergebnisse in den Bericht übernehmen: Ansicht einstellen, dann Bericht → Ansicht übernehmen (Strg+B), ein Doppelklick auf den Ergebniszweig oder „+ Ansicht übernehmen” im Modellbaum. Aufgenommen wird das Bild und die Einstellung, aus der es entstanden ist — welches Ergebnis, wonach eingefärbt, welcher Verlauf, welche Überhöhung. Ohne diese Angabe wäre eine Farbgrafik im Statikdokument nicht prüfbar.

Die übernommenen Bilder stehen im Modellbaum unter „Bericht” und in der Tabelle Bericht unten: dort lassen sich Name, Bildunterschrift und Bemerkung ändern, die Reihenfolge mit ▲/▼ verschieben und einzelne Bilder löschen. Im Statikdokument erscheinen sie als eigenes Kapitel „Übernommene Ergebnisbilder”, jeweils mit einer Tabelle, die die Einstellung nennt. Das Kapitel lässt sich in der Berichtsmaske abwählen.

Darstellung in der Ansicht

Vier Darstellungsarten, im Register Ansicht nebeneinander und auf Strg+1 … Strg+4, dazu im Rechtsklickmenü der Ansicht:

Art Taste Bild
Voll Strg+1 gefüllte Flächen, farbig; Stäbe als Körper mit ihrer Querschnittskontur
Transparent Strg+2 durchscheinend — man sieht die innen liegenden Teile; Stäbe als Körper
Hidden-Line Strg+3 weiße Flächen mit dunklen Kanten, wie eine Zeichnung; Stäbe als Linien
Drahtmodell Strg+4 nur die Kanten; Stäbe als Linien

Die vier Arten gelten auch für Stäbe: bei Voll und Transparent wird jeder Stab mit seinem Querschnitt über die Stablänge gezeichnet (ein IPE als I-Profil, ein Rohr als Rohr, mit dem Drehwinkel des Stabes), bei Hidden-Line und Drahtmodell als Linie. Ergebnisfarben liegen auf dem Stabkörper genauso wie auf dem Netz.

Die Darstellungsart gilt ebenso für Flächen und Volumen ohne Netz (die Geometrie eines RFEM-Modells vor dem Vernetzen): Voll deckend, Transparent durchscheinend, Hidden-Line weiß mit dunklen Randlinien, Drahtmodell nur die Randlinien der Flächen. Die Dreiecke, aus denen eine gewölbte Fläche gezeichnet wird, sind kein Netz und werden nie als Kanten gezeigt.

Krumme Flächen — der Mantel einer Bohrung, einer Buchse, eines Bolzens, in RFEM eine Fläche aus zwei Bögen und zwei Geraden — werden als gewölbte Fläche zwischen ihren vier Randlinien gezeichnet (Coons-Fläche). Vorher fehlten sie im Bild, weil ihr Rand nicht in einer Ebene liegt, und die Volumen wirkten offen. Ist eine der Geraden in der Quelldatei in zwei Linien geteilt, hat die Fläche fünf Randseiten; sie werden an der glatten Ecke wieder zusammengefasst, denn geometrisch ist es eine Vierseitfläche. Ohne das würde sie als Fächer um ihren Schwerpunkt gezeichnet, und dessen Dreiecke laufen bei einem Halbkreis quer durch das Bauteil — am geprüften Drehlagermodell betraf das die vier Bolzenmäntel, gezeichnet mit 2011 statt 645 cm².

Wo ein Netz steht, wird das Netz gezeichnet. Die Randflächen eines vernetzten Volumenkörpers werden nicht mehr zusätzlich als Geometrie darüber gemalt: beide liegen aufeinander, und um jeden Bildpunkt stritten dann zwei Dreiecke. Ihre Umrisse bleiben — sie zeigen als Linien über dem Netz, wo die Bauteilkanten laufen. Ein Klick trifft damit das Netz; welche Fläche darunter liegt, ermittelt das Programm beim Klick, so dass die Auswahlart „Fläche” unverändert arbeitet.

Kanten gewinnen gegen die Fläche, auf der sie liegen. Eine Bauteilkante ist zweimal im Bild: als Rand der Fläche und als Linie des Modells. Beide liegen auf demselben Fleck im Tiefenspeicher der Grafikkarte, und ohne Regel entscheidet dort die Rundung — Bildpunkt für Bildpunkt —, welche von beiden gewinnt. In der gefüllten Ansicht franste das die Umrisse aus und ließ sie stellenweise ganz verschwinden: Bohrungen, Rippen und Blechkanten waren nicht zu sehen, obwohl sie gezeichnet wurden. Im Drahtmodell fiel es nicht auf — dort gibt es keine Fläche, gegen die eine Linie verlieren könnte. Jetzt rücken die Flächen um Bruchteile einer Tiefenstufe nach hinten und die Linien nach vorn; am Drehlagermodell kamen damit 46 % der Körperkanten zurück, die die gefüllte Ansicht verschluckt hatte.

F9 blendet das FE-Netz (die Elementkanten) ein und aus. Der Schalter „Knoten” zeigt die gesetzten Knoten als Punkte: Knoten, an denen noch kein Element hängt, sind orange und etwas größer — so sieht man beim Modellieren, wo man schon war, auch wenn dort noch nichts steht.

Nummern: je Objektart ein Schalter

Im Register Ansicht steht die Gruppe Nummern — ein Schalter je Objektart, jeder für sich:

Schalter zeigt Farbe
Knotennummern die Nummer an jedem Knoten dunkelgrau
Liniennummern den Namen an jeder Linie, auf der Linie (bei einem Bogen auf der Kurve, nicht auf der Sehne) blau
Stabnummern den Namen an jedem Stab, in der Mitte seines mittleren Elements grün
Flächennummern den Namen an jeder Fläche violett
Volumennummern den Namen an jedem Volumenkörper, in seiner Mitte petrol
Elementnummern die Nummer an jedem finiten Element orange
Lagernummern die Nummer (oder den Namen) an jedem Knotenlager rot

Die benannten Objekte tragen ihren Namen, nicht eine laufende Nummer: in der Ansicht steht damit dasselbe wie im Modellbaum und in den Tabellen.

Dieselben Schalter liegen im Rechtsklickmenü der Ansicht unter Nummern, dort mit den kurzen Namen und mit „Alle Nummern aus” als einem Griff. So lässt sich die Beschriftung beim Arbeiten umlegen, ohne das Register zu wechseln.

Ausgeblendete Objekte bekommen keine Nummer, und was ein Sichtbarkeitsschalter wegnimmt, auch nicht — eine Nummer ohne ihr Objekt wiese ins Leere. Schaltet man die Volumen ab, verschwinden mit ihnen auch die Nummern ihrer Elemente.

Jede Art hat eine Obergrenze (Knoten und Elemente 3000, die übrigen 2000). Mehr Marken überdecken das Modell und bremsen die Ansicht; die Nummern bleiben dann aus, und die Statuszeile sagt, wie viele es wären. Erst ausblenden, dann bleiben die Nummern des Restes lesbar.

Die Glasleiste liegt mittig oben über der Ansicht, durchscheinend, und trägt als Symbole die Griffe, die man beim Modellieren dauernd braucht — der Klartext erscheint beim Überfahren mit der Maus. Von links nach rechts:

Gruppe Knöpfe
ganz links Aufklappliste Lastfall / Kombination — was die Ansicht zeigt
Darstellung Voll, Transparent, Hidden-Line, Drahtmodell
Sichtbarkeit Knoten, Linien, Stäbe, Flächen, Volumen, Lager, FE-Netz, Lasten — jedes einzeln schaltbar
Sicht Selektion anzeigen, Auswahl ausblenden, Vorherige Sicht, Alles zeigen, Verborgenes im Hintergrund (Schalter), Schnittebene (Schalter mit Achse und Schieber), Intelligente Auswahl (Schalter)
Fang Fang ein/aus (die Fangarten einzeln: Ribbon Geometrie → Arbeitsebene)
Auswahlart was ein Klick trifft, als Knöpfe: Knoten, Linie, Stab, Fläche, Volumen, Netz (einzelne Elemente), Lager (Knoten-, Linien- und Flächenlager), Last — genau einer ist gedrückt
ganz rechts Alles deselektieren (✕, auch Esc) — der Griff, der jede Auswahl beendet

Lastfall und Kombination aus der Leiste. Ganz links steht eine Aufklappliste mit jedem Lastfall und jeder Kombination. Sie ist die Angabe, die man beim Durchsehen am häufigsten wechselt; oben links im Bild war sie bisher nur zu lesen. Ein Lastfall daraus wird der aktive — seine Lasten stehen im Bild und die Lastentabelle unten zeigt ihn. Eine Kombination hat erst nach der Berechnung etwas zu zeigen: liegt ein Ergebnis vor, schaltet die Ergebnisliste mit um, sonst sagt das Protokoll, woran es liegt. Umgekehrt zieht die Leiste nach, wenn das Ergebnis woanders gewählt wird — beides zeigt immer dasselbe.

Verborgenes im Hintergrund. Der Schalter (Register Ansicht → Sicht, auch in der Glasleiste) zeigt alles Ausgeblendete blass und durchscheinend als „Geist“ hinter dem Modell: man sieht, wo das Versteckte liegt, und arbeitet ungestört an dem, was normal dargestellt ist. Der Geist ist nicht wählbar — weder mit der Maus noch im Auswahlfenster. Das ist die allgemeine Regel der Ansicht: Was nicht dargestellt ist, lässt sich nicht wählen. Ausgeblendete Objekte (Sicht) bleiben außen vor, ebenso alles, dessen Schalter in der Glasleiste aus ist — mit ausgeschalteten Stäben wählt weder ein Klick noch ein Fenster einen Stab, mit ausgeschalteten Knoten keinen Knoten; die Statusleiste sagt dann, warum nichts geschieht. Lager an ausgeblendeten Knoten und Lasten an ausgeblendeten Teilen sind ebenso wenig zu treffen; mit ausgeschaltetem Schalter Lager (Glasleiste, zwischen Volumen und FE-Netz; Ribbon Ansicht → Anzeigen) verschwinden alle Knoten-, Linien- und Flächenlager aus dem Bild und sind nicht wählbar — am Drehlager mit 50 Lagerflächen verdecken die Symbole sonst das Bauteil.

Schnittebene — hineinsehen statt hineinzoomen. Von einem Volumennetz wird immer nur die Außenhaut gezeichnet: die inneren Tetraederflächen liegen zwischen zwei Elementen und werden in keinem FE-Programm gezeichnet. Wer beim Zoomen durch die Oberfläche fährt, blickt darum auf die Innenseite der gegenüberliegenden Haut — das sieht hohl aus, ist es aber nicht. Ein massiver Körper ist massiv gefüllt; am Drehlagermodell berühren allein in V31 30 499 der 35 686 Tetraeder die Oberfläche gar nicht.

Wer nachsehen will, schneidet auf: Schalter Schnittebene (Ansicht → Sicht), daneben die Achse (x, y, z) und ein Schieber für die Lage im Bauteil; Andere Seite lässt die andere Hälfte stehen. Im Schnitt stehen die Tetraeder des Inneren, und Füllung, Netzdichte und Elementform sind mit einem Blick zu prüfen. Ausgeschaltet steht das Bauteil wieder ganz da.

Die Achse frei schneidet an beliebiger Stelle in beliebiger Richtung: rechts öffnet sich die Maske Schnittebene mit Normale und Ursprung. Statt Zahlen einzutippen, kann die Ebene aus der Ansicht kommen (senkrecht zum Blick, durch den Blickpunkt — nach dem Zoomen auf eine Bohrung liegt der genau dort) oder aus der Arbeitsebene; mit Ebene im Bild ziehen steht sie als Werkzeug in der Ansicht: der Pfeil dreht die Normale, die Fläche lässt sich schieben, beim Loslassen wird neu geschnitten, und die Maske zeigt die neuen Werte. Der Schieber im Ribbon verschiebt die freie Ebene längs ihrer Normalen (Mitte = durch den Ursprung). Geschnitten wird immer das, was gerade gezeichnet ist — mit Ergebnisfarben: im Schnitt stehen die Spannungen und Verschiebungen auf den Elementen des Inneren, und ausgeblendete Teile bleiben ausgeblendet. So lassen sich Ergebnisse im Volumen an jeder Stelle ansehen, etwa der Spannungsverlauf durch die Wand einer Bohrung. Geprüft in tests/test_gui_smoke.py (Abschnitt Schnittebene: schräge Ebene durch die Mitte, aus der Ansicht, Werkzeug im Bild).

Es sind dieselben Befehle wie im Ribbon (Ansicht → Anzeigen und Sicht, der Fang unter Geometrie → Arbeitsebene), nur näher an der Maus. „Alles ins Bild” steht im Ribbon unter Blickrichtung und als iso unter dem Ansichtswürfel.

Sicht — ausblenden und wieder zeigen. Was man nicht sieht, stört nicht: Auswahl ausblenden nimmt die gewählten Stäbe, Flächen, Volumen, Linien, Knoten oder die Elemente an den gewählten Knoten aus dem Bild; Selektion anzeigen blendet alles andere aus — ist nur ein Volumen gewählt, verschwinden auch die Stäbe, Linien, Flächen und Knoten des Restmodells samt ihren Lagern und Lasten. Knoten bleiben nur im Bild, wenn sie gewählt sind oder an einem sichtbaren Teil hängen; die Netzknoten eines ausgeblendeten Körpers gehen mit ihm. Vorherige Sicht nimmt den letzten Schritt zurück (bis zu zwanzig Schritte), Alles zeigen holt alles wieder her. Die Ausblendung ist nur eine Sicht — am Modell und an der Berechnung ändert sie nichts. Ein neues Netz oder ein anderes Modell hebt sie auf. Ein Doppelklick mit der mittleren Maustaste im Bild passt die Kamera auf alles ein, was gerade zu sehen ist (wie Zoom alles); Ausgeblendetes zählt dabei nicht mit.

Während einer Rechnung öffnet das Programm kein Fenster. Fehler, Warnungen und Rückfragen gehen dann ins Protokoll und in die Statuszeile; eine Rückfrage, die niemand sehen kann, gilt als verneint. Grund ist ein Absturz vom 07.09.2026 in Qt selbst, beim Aufbau einer Meldungsbox — welches Kindobjekt dort tot war, ließ sich ohne Symbole nicht klären, und solange das offen ist, kommt aus dem Rechenpfad kein Dialog. Verloren geht dabei nichts: das Protokoll lässt sich unter Extras → Protokoll speichern… als Datei sichern.

Der Ansichtswürfel oben rechts dreht sich mit der Ansicht und lässt sich mit der Maus drehen: auf den Würfel klicken und ziehen dreht die Kamera um den Blickpunkt. Ein Klick auf eine Würfelseite stellt die Ansicht senkrecht auf diese Seite. Die Knöpfe darunter heißen wie die Achsen: +x +y +z −x −y −z (die Richtung, aus der man schaut) und iso (isometrisch, alles im Bild).

Texte im Bild. Oben links steht, was die Ansicht zeigt: ohne Ergebnis der aktive Lastfall mit seiner Lastzahl, mit Ergebnis der Lastfall, die Kombination oder die Umhüllende samt Färbung, Schnittgrößenverlauf und Überhöhung. Unten links stehen die Kennwerte: Verformungen und Verdrehungen (min/max mit Knoten), Schnittgrößen (min/max mit Stab), Auflagerkräfte (min/max mit Knoten), die größte Vergleichsspannung und die größte Ausnutzung. Die Farbskalen stehen rechts, das Achsenkreuz unten rechts; der Schalter „Kennwerte im Bild” im Register Ergebnisse nimmt die Texte weg. Beides kommt so auch in den Bericht.

Drehen großer Modelle. Ab etwa 20 000 Knoten und Elementen bleiben während des Drehens, Schiebens und Zoomens die Nebendarsteller (Knotenpunkte, Linien, Nummern, Lasten) und die Netzkanten weg und kommen beim Loslassen der Maus wieder — das Bild bleibt dadurch flüssig. Volumennetze werden nur mit ihrer Oberfläche gezeichnet.

Zoomen auf eine Bohrung. Das Mausrad zoomt auf die Fläche unter dem Zeiger zu, nicht auf die Brennebene der Kamera. Vorher fuhr die Kamera auf ihren Blickpunkt zu, und der lag irgendwo im Bauteil: beim Zoomen auf eine Bohrung von V15 am Drehlager war die Fläche nach zehn Radschritten 0,09 m entfernt und wurde danach wieder ferner (Schritt 60: 0,34 m), während der Blickpunktabstand auf 0,4 mm zusammenschrumpfte — jeder weitere Schritt bewegte fast nichts mehr, „der Zoom wird langsam”. Jetzt nimmt jeder Radschritt denselben Anteil des Abstands zur Fläche (Faktor 1,15), die Fläche bleibt unter dem Zeiger liegen, und jede Bohrung ist erreichbar, ohne durch die Oberfläche zu fahren. Der Blickpunkt — die Mitte, um die das Drehen geht — rückt dabei auf diese Fläche: wer nach dem Zoomen dreht, dreht um das, was er ansieht. Der Flächenpunkt kommt aus dem Tiefenpuffer des letzten Bildes (ein Pixel, unter einer Millisekunde; ein Picker brauchte am Drehlager 60 bis 190 ms je Schritt). Liegt unter dem Zeiger nur Hintergrund, gilt wie bisher der Punkt in der Brennebene. Geprüft in tests/test_gui_smoke.py (25 Radschritte: der Abstand zur Fläche schrumpft in jedem Schritt um denselben Anteil und wird nie wieder größer).

Linien sind Geometrie, keine Elemente — der Schalter „Linien” zeigt sie. Bei einem aus RFEM übernommenen Modell besteht die Geometrie fast nur aus Linien; ohne den Schalter sähe man ein leeres Bild.

Der Fang lässt sich je Art umstellen: F3 schaltet ihn ganz aus, Umschalt+F1 den Knotenfang, Umschalt+F2 den Fang auf Kantenmitten, Umschalt+F3 den Rasterfang, Umschalt+F4 bis F7 den Fang auf Linien, Stäbe, Flächen und Volumen. Was gerade gefangen wird, steht in der Statuszeile („Fang: alle” oder die Liste der Arten).

Lagersymbole — das klassische Bild der Statik; die Form sagt, was das Lager hält:

Lager Symbol
Einspannung (alles gehalten) Würfel
Verschiebung gehalten Pyramide, Spitze am Knoten; das Symbol zeigt in die gehaltene Richtung (meist nach unten)
eine Verschiebung frei (Rollenlager) Pyramide auf einer Gleitebene, die sich mit zwei Rollen in die freie Richtung streckt
alle Verdrehungen frei (Gelenk) Kugel an der Spitze
genau eine Verdrehung frei (Scharnier) Zylinder in Richtung der Drehachse
Feder Schraubenfeder in Richtung des Freiheitsgrads (in der Achse zwischen Spitze und Ebene, seitlich vom Knoten weg mit Endplatte); eine Drehfeder als Spirale um ihre Achse

Farbe und Beschriftung der Lager (seit 12.09.2026, „man erkennt das optisch schlecht”): jedes Symbol steht auf einer Grundplatte mit Schraffur — dem Boden des klassischen Lagerbilds —, und die Farbe sagt die Lagerart: dunkelblau fest (Einspannung), grün gelenkig (alle Verschiebungen gehalten), orange gleitend (eine Verschiebung frei), violett Feder, grau nur Verdrehungen gehalten. Ein Lager mit Ausfall, Schlupf, Reibung oder Grenzkraft trägt zusätzlich eine rote Kugel am Knoten. Der Schalter Lagerbeschriftung (Ribbon Ansicht → Anzeigen, neben Lager) schreibt an jedes Knotenlager, was es hält: „fest”, „gelenkig” oder die gehaltenen Freiheitsgrade („uyz”, „rxyz”), Federn mit „k”, nichtlinear mit „*”. Geprüft in tests/test_supports.py (test_lagersymbolik).

Linienlager werden mit kleineren Symbolen entlang der ganzen Linie gezeichnet (auf einem Bogen auf der wahren Kurve), dazu die Linie selbst; Flächenlager im Raster über die ganze gebettete Fläche, die Symbole in Richtung der Flächennormale (bei Volumen nach außen) — nicht mehr nur an den Knoten. Ein aus RFEM übernommenes Flächenlager wirkt in den Achsen seiner Fläche: die Bettung „uz” in der Flächennormalen, „ux/uy” und die Reibung in der Fläche. Eine senkrechte Lagerfläche (Knagge) sperrt damit waagerecht; das Protokoll des Imports nennt je Lager die Zahl der senkrechten Flächen. Ein aus RFEM übernommenes Lager kennt seine Linien bzw. Flächen der Geometrie; die Symbole belegen darum die ganze Fläche, auch wenn noch kein Netz vorliegt. Wie dicht die Symbole stehen, sagt die Lagerdichte: Schieber „Dichte” im Register Ansicht → Symbole (1,0 = alle 5 % der Modellgröße ein Symbol; die Ansicht folgt dem Schieber sofort), Rechtsklick in die Ansicht → „Lagerdichte…” oder auf ein Linien-/Flächenlager. Die Größe stellt der Schieber „Lager” daneben für alle zusammen ein; ein Rechtsklick auf ein Lagersymbol öffnet dessen eigenes Menü mit „Größe dieses Lagers…”, „Größe aller Lager…”, „Lager bearbeiten…” (die Maske rechts) und „Lager löschen”. Die eingestellte Größe wird mitgespeichert.

Lager folgen dem Netz. Ein Linien- oder Flächenlager mit Geometriebezug wirkt nach dem Vernetzen auf alle Netzknoten seiner Linien bzw. Flächen — mit den Einflusslängen und Einflussflächen aus dem Netz, nicht nur an den Eckknoten der Geometrie. Das geschieht beim Vernetzen, beim Löschen des Netzes (zurück auf die Eckknoten) und vor jeder Rechnung von selbst.

Lager auswählen: mit der Auswahlart Lager (Glasleiste) trifft ein Klick ein Knotenlager an seinem Symbol, ein Linien- oder Flächenlager an einem seiner Symbole; auch das Auswahlfenster fasst Lager. Gewählte Lager leuchten; Rechtsklick zeigt sie als Gruppe (Bearbeiten, Symbolgröße bzw. Lagerdichte, Löschen), Alles deselektieren leert auch sie.

Tabellen: filtern, sortieren, ausgeben

Auswahl in den Tabellen. Was in der Ansicht gewählt ist, steht in den Tabellen unten markiert. Zusammenhängende Zeilen werden dabei als ein Bereich markiert: „Alles auswählen” am Drehlager-Modell (400 000 Knoten) hing bis zum 11.09.2026 über fünf Minuten, weil jede Zeile ein eigener Bereich war und Qt Hunderttausende Einzelbereiche quadratisch zusammenführt. Als ein Bereich dauert die Markierung von 200 000 Zeilen 1,1 s (test_markieren_bereiche).

Gewähltes Element → Zeile. Ein in der Ansicht gewähltes Element (Klick, Fenster, Auswahlart Netz) markiert seine Zeile in Stabkräfte, Umhüllende, Nachweise und Ermüdung und holt sie ins Bild — auch am Drehlager mit 1,8 Mio. Elementen. Bis zum 12.09.2026 unterblieb die Suche ab 50 000 Elementen (die Schleife über alle Elemente kostete dort 1,0 s je Klick), und kein gewähltes Element fand seine Zeile; jetzt läuft sie über ein Netzverzeichnis, das einmal je Netz entsteht (0,9 s) und die Frage danach in 13 ms beantwortet.

Stabkräfte zur Umhüllenden. Die Tabelle „Stabkräfte” führt Stabendkräfte je Element und gehört zu einem Lastfall oder einer Kombination. Ist das gezeigte Ergebnis eine Umhüllende, bleibt sie leer und sagt neben der Zeilenzahl, warum: die Extremwerte stehen im Register „Umhüllende”, auf das der Bereich unten dann selbst springt — und zurück auf „Stabkräfte”, sobald wieder ein Lastfall oder eine Kombination gezeigt wird.

Der Bereich unten ist in zwei Ebenen gegliedert: oben die Gruppe, darunter ihre Tabellen als Register. Eine Gruppe mit nur einer Tabelle (Protokoll, Bericht) zeigt keine zweite Leiste. Ein Klick im Modellbaum holt die passende Tabelle nach vorn — samt ihrer Gruppe.

Gruppe Tabellen
Protokoll das Protokoll der Berechnung und der Modellprüfung
Modell Knoten, Linien, Flächen, Volumenkörper, Stäbe (alle Elemente), Schweißnähte
Eigenschaften Werkstoffe, Querschnitte, Dicken
Lager Lager, Gelenke, Kontaktbedingungen
Lasten Lastfälle, Lasten, Kombinationen
Ergebnisse Stabkräfte, Auflagerkräfte, Umhüllende, Kontakt
Nachweise Nachweise EC3, Ermüdung, Anschlüsse, Verformungen, Beulfelder, Volumen, Lasteinleitung
Bericht die Einträge des Berichts

Jede Tabelle unten hat über der Kopfzeile eine Filterzeile — ein Feld je Spalte. Was dort steht, gilt sofort; mehrere Felder wirken zusammen (und, nicht oder). Die Zählung links („17 von 240 Zeilen”) sagt, wie viel übrig ist. Zahlen- spalten stehen in den Einheiten aus Ansicht → Einheiten; Filterwerte werden in derselben Einheit eingegeben. Direkt bearbeiten: in den Modelltabellen sind die Eigenschaften in der Zelle editierbar (Doppelklick oder F2) - Knoten x/y/z, bei Linien die Knotenfolge und die Bemerkung, bei Stäben die Knoten, Werkstoff, Querschnitt bzw. Dicke und die Drehung, bei Flächen Randlinien, Dicke, Werkstoff, Teilung und Bemerkung, bei Volumenkörpern Randflächen, Werkstoff, Teilung und Bemerkung, bei Schweißnähten Nahtart, Lage, a, t, ℓ, Ausführung und „gilt für“. Wo eine Auswahl besteht (Werkstoff, Querschnitt, Dicke, Nahtart, Lage, Ausführung), öffnet die Zelle eine Aufklappliste; Unzulässiges (unbekannter Knoten, fehlende Linie) wird mit Hinweis abgewiesen, jede Änderung ist rückgängig machbar. Mehrfachauswahl: mit Umschalt markiert ein Klick einen Bereich von Zeilen, mit Strg kommen einzelne Zeilen dazu oder gehen heraus; die Ansicht wählt dann alles zusammen, was die Zeilen einzeln gewählt hätten (die Knoten mehrerer Stäbe, mehrere Flächen, Lager, Lasten …), und die Statuszeile nennt die Zahl der Tabellenzeilen. Spalten werden aus ihrem Inhalt breit, aber höchstens 360 Punkte (eine Elementliste mit tausend Nummern bleibt lesbar, ohne die Tabelle über die ganze Wand zu ziehen); die Tabellen zwingen dem Fenster keine Mindestbreite auf.

Eingabe wirkt
> 0,9 größer als 0,9 — auch >=, <, <=, !=
= HEB 200 genau dieser Wert (Zahl oder Text)
1..5 Bereich einschließlich der Grenzen
HEB Text kommt vor (Groß- und Kleinschreibung egal)
!HEB Text kommt nicht vor

> 1 in der Spalte „Ausnutzung” zeigt in einem Griff alle Überschreitungen.

Sortieren: Klick auf die Spaltenüberschrift; Zahlen werden der Größe nach sortiert, nicht als Text. Namen werden alphanumerisch sortiert: die Zahl im Namen zählt als Zahl, nicht Zeichen für Zeichen. „V2” steht damit vor „V10” und nicht dahinter — alphabetisch käme die 1 vor der 2, und eine Liste von hundert Volumen wirkte ungeordnet. Dieselbe Reihenfolge gilt überall, wo Objekte aufgezählt werden: im Modellbaum, in den Tabellen und in den Aufklapplisten der Masken. Spalten lassen sich über „Spalten…” ein- und ausblenden und mit der Maus verschieben.

Unter jeder Ergebnistabelle steht eine feste Zeile „Max”/„Min”. Sie bezieht sich auf das, was der Filter gerade übrig lässt, und bleibt beim Sortieren an ihrem Platz.

Ausgeben — „Kopieren”, „CSV…”, „Excel…” in der Tabelle selbst oder die Gruppe „Tabelle ausgeben” im Register Ergebnisse (Strg+Umschalt+C kopiert). Ausgegeben wird immer nur das, was gerade zu sehen ist, samt Max- und Min-Zeile. CSV kommt mit Semikolon und deutschem Dezimalkomma, xlsx mit echten Zahlen (nicht als Text) — in Excel lässt sich damit sofort weiterrechnen.

Tabelle und Ansicht hängen zusammen: ein Klick auf eine Zeile wählt das Element beziehungsweise den Knoten in der 3D-Ansicht; umgekehrt markiert eine Auswahl in der Ansicht die zugehörigen Zeilen und rollt die erste ins Bild.

Eingabetabellen sind editierbar. In Werkstoffe, Querschnitte, Dicken, Knoten, Elementen, Lagern und Lastfällen sind die hellen Spalten zum Hineinschreiben da: Zelle anklicken, Wert tippen, Eingabetaste. Gerechnet werden darf dabei — = 210/1,05 ergibt 200. Erlaubt sind die vier Grundrechenarten, Klammern, Potenz und pi; mehr nicht, damit aus einer Tabellenzelle kein Programm wird. Ein unmöglicher Wert (E ≤ 0, ν ≥ 0,5, eine negative Fläche) wird nicht übernommen; die Zelle behält ihren Inhalt, und die Statuszeile sagt, warum. Jede Änderung geht über den Rückgängig-Stapel (Strg+Z) und verwirft die vorhandenen Ergebnisse — gerechnet werden muss danach neu. Der Rückgängig-Stapel sichert vor jeder Änderung das ganze Modell. Diese Sicherung war ein JSON-Umweg und kostete am Drehlager-Modell (2 Mio. Elemente) vor jedem ändernden Befehl 105 s — „Stäbe automatisch erkennen“, „Kontakt löschen“, „Ansicht übernehmen“ standen im Menüdurchgang vom 11.09.2026 je 113 s. Jetzt wird strukturell kopiert (Knoten als Feld, Elemente flach, der Rest über pickle): 11 s. Der Stapel hält höchstens 50 Sicherungen und zusammen höchstens 5 Mio. Elemente (669 Byte je Element, gemessen): am Drehlager bleiben zwei Sicherungen, rund 2,8 GB; die letzte bleibt immer. Wer A, Iy, Iz, It oder Wpl,y von Hand ändert, löst den Querschnitt von der Profildatenbank; sein Typ wird free, die Nachweise laufen dann elastisch.

Auswahl per Klick

Ein Klick trifft, was gezeichnet ist: Stäbe auch auf ihrem Körper, Flächen auch auf einem Zylindermantel, Volumen auf ihrer Oberfläche (Zellenpicker der Grafik, in Millisekunden). Erst wenn dort nichts liegt, sucht das Programm geometrisch in der Nähe des Klicks. Was ein Klick trifft, sagt die Auswahlart — die Knöpfe in der Glasleiste oder das Feld im Register Start; der Modellbaum stellt sie beim Anklicken eines Zweigs passend um. Mit der Auswahlart Netz trifft ein Klick ein einzelnes Element des FE-Netzes (Stab-, Flächen- oder Volumenelement); die gewählten Elemente leuchten in der Ansicht. Steht die Auswahlart auf Knoten und liegt unter dem Zeiger kein Knoten (und keine Maske wartet auf einen Punkt), nimmt der Klick das Objekt, das dort liegt - Stab, Fläche, Volumen oder Linie - und stellt die Auswahlart darauf um. Gemessen wird in Bildpunkten um den Zeiger (14 Bildpunkte, auf skalierten Bildschirmen entsprechend mehr Gerätepixel): ein Klick knapp neben einem Knoten, einer Linie oder einer Stabachse trifft noch.

Die Maustasten in der 3D-Ansicht.

Taste tut
links wählen (Klick) und das Auswahlfenster aufziehen (ziehen)
rechts drehen; ohne Ziehbewegung das Kontextmenü
Mausrad zoomen, auf die Fläche unter dem Zeiger zu; die Drehmitte folgt
Mitte schwenken; Doppelklick passt alles Sichtbare ins Bild

Die linke Taste dreht nicht mehr — sie gehört ganz der Auswahl. Dadurch gibt es keinen Fall mehr, in dem eine Zeigerbewegung mal dreht und mal ein Fenster aufzieht.

Auswahlfenster. Mit gedrückter linker Maustaste aufziehen: der Druckpunkt ist die erste Ecke, der Loslasspunkt die zweite. Wer lieber klickt: ein Klick ins Leere setzt ebenfalls die erste Ecke, ein zweiter die zweite; dazwischen zeigt ein durchscheinendes Rechteck, was das Fenster fassen wird. Ein Klick auf der ersten Ecke verwirft das Fenster wieder.

aufgezogen Rechteck gewählt wird
von links nach rechts blau, durchgezogen nur, was ganz im Fenster liegt
von rechts nach links grün, gestrichelt alles im Fenster und alles, was das Fenster nur anschneidet

Gefasst wird, was die Auswahlart sagt: Knoten, Linien, Stäbe, Flächen, Volumen oder Elemente des Netzes. Das Fenster ergänzt die vorhandene Auswahl; Esc bricht es ab, Alles deselektieren (Glasleiste, Esc) leert alles. Klicken und Ziehen wählt nichts: gezählt wird der Klick erst beim Loslassen, und nur, wenn der Zeiger dazwischen höchstens vier Bildpunkte gewandert ist — wer die Ansicht mit gedrückter Taste dreht, ändert die Auswahl nicht.

Intelligente Auswahl. Der Schalter in der Glasleiste (auch Start → Auswahl, Vorgabe: an) nimmt bei Linien und Stäben die eindeutige Fortsetzung gleich mit: Hängt am Endknoten der angeklickten Linie genau eine weitere Linie, gehört sie dazu, und so weiter — bis zu einer Verzweigung (mehrere Linien am Knoten), einem freien Ende oder dem Schluss eines Rings. Ein Zug aus zwölf Linien ohne Abzweig ist so ein einziger Klick. Dieselbe Regel gilt beim Abwählen: der Klick auf eine gewählte Linie nimmt den Zug wieder heraus, soweit er gewählt ist. Bei Stäben zählt der physische Stab (Kette von Elementen) mit seinen beiden Enden. Ist der Schalter aus, erzwingt Umschalt + Klick die Kette für diesen einen Klick. Der Klickmodus der Flächenmaske (Randlinien anklicken) nutzt dieselbe Kette — ein Klick auf eine Randlinie holt den ganzen geschlossenen Rand, wenn er sonst nirgends abzweigt.

Die Auswahl leuchtet. Gewählte Linien, Stäbe, Flächen und Volumen werden nicht nur umrandet, sondern gefüllt hervorgehoben: Stäbe und vernetzte Flächen über ihre Elemente, unvernetzte Flächen als durchscheinendes Polygon, Volumen über ihre Oberfläche — dieselbe Hervorhebung wie beim Anklicken im Modellbaum.

Ist nichts gewählt und keine Maske offen, bleibt der rechte Bereich leer - kein Netz-, Werkstoff- oder Generatorpanel und auch keine Projektangaben; die stehen unter dem obersten Punkt des Modellbaums. Solange eine Maske offen ist, steht rechts nur sie. Stabzug, Platte und Quader sind Masken im Register Geometrie, der Import steht im Register Datei.

Rechtsklick auf die Auswahl. Sind Knoten, Linien, Stäbe, Flächen, Volumen oder Elemente gewählt (mit ihren Lagern und Kontaktbedingungen), öffnet der Rechtsklick in der Ansicht ein Menü: oben Selektiertes anzeigen (alles andere ausblenden) und Selektiertes ausblenden, darunter je Gruppe der markierten Objekte ein Untermenü mit Bearbeiten… und Löschen. Bearbeiten… öffnet rechts die Sammelmaske für alle Objekte der Gruppe: Felder, in denen sich die Objekte unterscheiden, zeigen „verschieden“ (bzw. „(unverändert)“) und bleiben so, wie sie je Objekt sind, solange man nichts einträgt - ein eingetragener Wert gilt für alle. So bekommen zwanzig Stäbe in einem Schritt denselben Knicklängenbeiwert oder zehn Flächen dieselbe Dicke. Löschen entfernt die ganze Gruppe nach einer Rückfrage; was nicht gelöscht werden kann (Knoten mit Linien oder Elementen), nennt die Statuszeile. Rückgängig nimmt beides zurück.

Lastwerte in der Ansicht

Jede gezeichnete Last trägt ihre Größe als Zahl: Knotenlasten den Betrag der Kraft (und des Moments), Strecken- und Linienlasten q in der Mitte des belasteten Abschnitts (bei Trapezlasten „q₁→q₂“), Flächen- und Objektlasten p je Fläche (bei Verläufen „p_min…p_max“), Temperaturlasten ΔT, Zwangsverformungen die Verschiebung. Die Einheiten der gezeichneten Lastarten stehen oben links in eckigen Klammern unter dem Lastfall, etwa „[kN, kN/m, kN/m²]“ - in den Einheiten aus Ansicht → Einheiten (Vorgabe kN, kNm, kN/m, kN/m², K und mm). Der Schalter Ansicht → Anzeigen → Lastwerte blendet die Zahlen aus; die Textgröße folgt den Bemaßungseinstellungen. Bei sehr vielen gleichartigen Lasten werden höchstens 60 je Lastart beschriftet.

Einheiten und Genauigkeiten

Ansicht → Einheiten (auch Extras → Einheiten und Genauigkeiten…) öffnet rechts die Maske, in der Einheit und Nachkommastellen für die Anzeige gewählt werden. Gerechnet wird immer in SI (N, m, Pa); die Einstellung betrifft nur, was gezeigt wird, und sie wird mit dem Modell gespeichert.

Größe Einheiten Nachkommastellen
Kraft N, kN, MN Kraft und Moment
Länge m, cm, mm Länge
Verformung mm, cm, m Verformung
Spannung N/mm², MPa, kN/cm² Spannung
Lastwerte in der Ansicht aus Kraft und Länge Lasten
Winkel, Ausnutzung °, – Winkel, Ausnutzung

Moment, Strecken- und Flächenlast folgen aus Kraft und Länge: bei N und mm wird aus kNm Nmm, aus kN/m N/mm und aus kN/m² N/mm². Die Einstellung wirkt auf

Die Maße im Bild haben eigene Angaben (Messen → Bemaßung: Einstellungen), der Bericht bleibt bei kN, m, mm und N/mm². „Rückgängig“ nimmt auch eine Einheitenumstellung zurück.

Messen und Bemaßen (Register Messen)

Messen beantwortet eine Frage sofort: Abstand (zwei Punkte: Länge, Δx, Δy, Δz und Abstand in der Ebene), Winkel (Schenkel, Scheitel, Schenkel), Koordinaten (ein Punkt), Fläche (Polygon aus angeklickten Punkten, „Anwenden“ schließt es) und Länge / Fläche der Auswahl (gewählte Linien und Stäbe, gewählte Flächen). Die Punkte kommen aus dem Fang - Knoten, Kantenmitten, Linien, Stabachsen, Raster, sonst die Arbeitsebene - und legen keine Knoten an. Das Ergebnis steht in der Maske, in der Statuszeile und im Protokoll und wird orange in die Ansicht gezeichnet; Messungen löschen nimmt es wieder weg. Die Maske bleibt für die nächste Messung offen.

Bemaßung legt Maße als Objekte des Modells an (Modellbaum → Bemaßungen, werden mit der Datei gespeichert und erscheinen in Bildern für den Bericht):

Werkzeug Punkte Darstellung
Linearmaß 2 Maßhilfslinien, Maßlinie mit Schrägstrichen, Maßzahl; die Maßlinie liegt senkrecht zur Strecke in der Blickebene (beim Anlegen festgehalten, in der Maske umkehrbar)
Maßkette beliebig, „Anwenden“ beendet Einzelmaße auf einer Linie und das Gesamtmaß darüber
Höhenkote 1 Kotensymbol mit Fahne und Höhe ab dem Höhenbezug (±0.000)
Winkelmaß 3 Maßbogen zwischen den Schenkeln mit Winkel in Grad
Radius 2 (Mittelpunkt, Kreispunkt) oder 3 Kreispunkte Strahl mit Mittelpunktkreuz und „R …“

Je Maß lassen sich Einheit, Nachkommastellen, Versatz und ein eigener Text setzen (Klick auf das Maß im Modellbaum); Einstellungen… regelt Einheit (m, cm, mm), Nachkommastellen, Textgröße, Versatz (0 = 8 % der Modellgröße), Höhenbezug und Farbe für alle Maße ohne eigene Angabe. Letzte / Alle Bemaßungen löschen und Entf im Modellbaum entfernen Maße; Rückgängig holt sie zurück.

Maske oder Klick

Jeder Erzeuge-Befehl — Knoten, Stab, Schale, Lager, Knotenlast — öffnet eine kompakte Maske am rechten Rand der Ansicht. Sie legt sich nicht über das Modell und blockiert nichts. Beide Wege führen zum selben Ziel:

Querschnitt, Material, Dicke und Lastfall gelten für alle folgenden Objekte, bis man sie ändert. Esc schließt die Maske. Ein neuer Erzeuge-Befehl löst die vorige Maske ab — es ist immer höchstens eine offen.

Rückgängig und Wiederholen

Strg+Z nimmt die letzte Änderung zurück, Strg+Y stellt sie wieder her — für alles: Geometrie, Netz, Lager, Lasten, Linien. Gesichert wird jeweils das ganze Modell, darum bleibt auch eine Änderung umkehrbar, die viele Stellen auf einmal betrifft. Die letzten 50 Schritte werden vorgehalten; die Schnellzugriffs- leiste zeigt im Hinweistext, worum es beim nächsten Schritt geht.

Koordinatensysteme, Arbeitsebene, Fang

Im Register Geometrie stehen zwei Gruppen für die Eingabehilfen - der Fang gehört zur Arbeitsebene:

Linien: Bogen, Kreis, Spline, Parabel

Geometrie → Linie öffnet die Maske. Art wählen, dann in der Ansicht die Knoten anklicken:

Art Eingabe Ergebnis
Polylinie 2 oder mehr Knoten gerader Zug
Bogen 3 Knoten: Anfang, Zwischenpunkt, Ende Kreisbogen durch die drei Punkte; Radius und Öffnungswinkel folgen daraus
Kreis 1 Knoten (Mittelpunkt) + Radius Vollkreis in der Arbeitsebene
Spline 3 oder mehr Knoten B-Spline vom gewählten Grad durch den ersten und letzten Punkt
Parabel 2 Knoten + Stich Parabel mit dem angegebenen Stich in der Mitte

Mit „Stäbe daraus erzeugen” wird die Linie gleich in Stabelemente geteilt — die Teilung steht in der Maske. Die Linie bleibt als Geometrie erhalten und kennt ihre exakte Länge (ein Halbkreis r = 2 m misst 6,283 m, nicht die Länge des Sehnenzugs).

Ansichtswürfel

Oben rechts in der Ansicht steht der Ansichtswürfel. Er zeigt die Lage der Kamera: die drei Seiten, auf die man gerade schaut, sind sichtbar und mit ihrer Achse beschriftet (+X, −Y, +Z …), und er dreht sich mit, wenn man die Ansicht dreht. Drei Wege, ihn zu benutzen:

Im Ribbon Ansicht → Blickrichtung stehen dieselben Richtungen, dazu „Rückseite (180°)”, das die laufende Ansicht am Blickpunkt umkehrt, und „Zoom alles”.

Querschnitte anlegen: Normprofile, eigene Profile, freier Editor

Ein Klick auf Querschnitte im Modellbaum (oder Rechtsklick → Neu: Querschnitt, oder Struktur → Querschnitt hinzufügen) zeigt rechts die Querschnittsmaske. Sie hat drei Teile, von oben nach unten:

  1. Normprofile aus der Profildatenbank. Oben das Land mit seiner Norm, darunter die Art als Knöpfe — Doppel-T (IPE, HEA, HEB, HEM; UB, UC; W), U (UPN, UPE; PFC; C), Hohl (SHS, RHS, CHS; HSS, PIPE), T (halbierte Doppel-T: IPET, HEAT, HEBT) und L (gleich- und ungleichschenklig) —, dann Reihe und Profil. Das Bild und die Kennwerte (A, Iy, Iz, It, Wel, Wpl) laufen mit; Anlegen nimmt das Profil ins Modell. Der Name ist die Profilbezeichnung, wenn das Namensfeld leer bleibt.
  2. Eigene Profile mit Parametern in mm: Rechteck, Kreis, Rundrohr, Rechteckrohr, geschweißtes Doppel-T, U, T, Winkel, Kasten aus Blechen — oder frei nach Steifigkeiten (A, Iy, Iz, It). Auch hier Bild und Kennwerte, dann Anlegen.
  3. Profil frei erstellen … öffnet den Editor. Dort setzt man ein Profil aus drei Dingen zusammen:
    • Standardprofile (aus der Datenbank oder ein Querschnitt des Modells) mit der Lage ihres Schwerpunkts dy, dz [mm], Drehung [°] und Spiegeln;
    • Knoten (Nr, y, z in mm; y nach rechts, z nach oben) und Elemente: Blechstreifen der Dicke t zwischen zwei Knoten — so entstehen dünnwandige Profile beliebiger Form;
    • Flächen: eine Knotenfolge als geschlossenes Polygon, wahlweise als Loch (wird von der Fläche abgezogen, in der es liegt) — so entstehen Vollquerschnitte und Kästen.

    Rechts stehen Bild und Kennwerte, die bei jeder Änderung mitlaufen; ein Fehler (Knoten fehlt, Element ohne Länge) steht rot dort und sperrt OK. Das Ergebnis ist ein zusammengesetzter Querschnitt nach dem Satz von Steiner mit Hauptachsen und Hauptachsenwinkel; der Editorinhalt reist mit und lässt sich über den Editor wieder öffnen. It ist bei Elementen der offene Wert Σ L·t³/3, bei Flächen die Näherung nach Saint-Venant (siehe Theoriehandbuch 1.4); wer It genauer kennt, trägt ihn in der Tabelle „Querschnitte“ ein.

Löschen: ein Querschnitt, den kein Element und kein Stab mehr benutzt, geht per Rechtsklick → Löschen oder Entf aus dem Modellbaum; ein benutzter wird mit der Zahl seiner Elemente abgewiesen.

Subsysteme

Standardmäßig ist die ganze Struktur ein Subsystem — das Gesamtsystem im Modellbaum unter „Subsysteme“. Ein weiteres Subsystem entsteht mit Rechtsklick → Neu: Subsystem (oder „+ Subsystem anlegen“): Stäbe, Flächen oder Volumen in der Ansicht anklicken — auch mit dem Auswahlfenster —, Name eingeben, OK. Zum Subsystem gehören dann alle zugehörigen Elemente, Knoten, Linien, Lager und Kontakte. An der Berührungsstelle zu den übrigen Teilen werden die Elemente verdoppelt: jedes Subsystem hat sie, ähnlich wie bei Kontakten (der Haken „Berührungselemente mitnehmen“ schaltet das ab). Ein Klick auf ein Subsystem wählt es in der Ansicht und zeigt rechts, was es enthält; Name und Beschreibung sind dort änderbar, Entf löscht es. Subsysteme werden mit dem Modell gespeichert.

Stellungen: Lage und Wirkung des Systems

Eine Stellung ist eine Lage des Systems samt allem, was in ihr nicht wirkt. Sie wird — wie alles — rechts in der Maske angelegt und geändert: Modellbaum → Stellungen → Rechtsklick → Neu: Stellung oder „+ Stellung anlegen“, im Register Berechnung → Stellung anlegen oder „+ Stellung“ im Register Stellungen; ein Klick auf eine Stellung im Baum zeigt ihre Maske, Entf löscht sie. Die Maske enthält genau:

Feld Bedeutung
Bezeichnung der Name der Stellung
Ausgangsstellung „unbewegtes Modell“ oder eine andere Stellung, auf deren Lage die eigene Verschiebung und Verdrehung aufsetzen — so entsteht eine Kette von Stellungen (geschlossen → 30° → 60°)
Verschiebung x, y, z [m] Verschiebung der bewegten Knoten gegen die Ausgangsstellung
Verdrehung [°], Drehachse, Punkt der Achse Drehung der bewegten Knoten um die Achse gegen die Ausgangsstellung (bewegt sind alle nicht gelagerten Knoten bzw. die Elementgruppen der Stellung)
Deaktivierte Stäbe, Flächen, Volumen ihre Elemente tragen in dieser Stellung weder Steifigkeit noch Last, ihre Schnittgrößen sind null; Knoten ohne wirksames Element werden festgehalten
Deaktivierte Gelenke Liste zum Anhaken: diese Gelenke sind in der Stellung biegesteif (etwa eine Verriegelung)
Deaktivierte Knoten-, Linien-, Flächenlager Listen zum Anhaken (Namen oder Nummern wie im Modellbaum): sie greifen in dieser Stellung nicht

Per Maus statt Tippen. Solange der Haken Klick in der Ansicht schaltet Stab, Fläche oder Volumen aus / ein oben in der Maske steht, gehen Klicks in der Ansicht an die Stellung: ein angeklickter Stab, eine Fläche oder ein Volumen wird ausgeschaltet, steht in der Liste und verschwindet im Bild — noch ein Klick schaltet es wieder ein. Gelenke und Lager werden in ihren Listen angehakt. Der alte Weg bleibt: Objekte oder Knoten (für ihre Lager) wählen und „Auswahl deaktivieren“ / „Auswahl aktivieren“; „Alle aktivieren“ leert die Listen. Solange die Maske offen ist, zeigt die Ansicht die Stellung ohne ihre abgeschalteten Elemente. Stellungen werden mit dem Modell gespeichert. Geprüft in tests/test_gui_smoke.py (Abschnitt Werkbank: Klick schaltet aus und wieder ein, Listen zum Anhaken).

Situationen: Stellung und ihre Lastfälle

Unter „Situationen“ steht immer die Grundstellung: unbewegt, alles wirkt; Lastfälle ohne Situation gelten hier. Eine weitere Situation entsteht mit Rechtsklick → Neu: Situation (oder „+ Situation anlegen“). Ihre Maske hat nur noch drei Angaben: die Stellung, die Lastfälle und die Kombinationen, die in dieser Situation gelten — als Listen zum Anhaken („Alle Lastfälle und Kombinationen“ hakt alle an), nicht mehr als getippte Namen. OK legt die Situation an und ordnet die genannten Lastfälle und Kombinationen zu; nicht mehr genannte fallen in die Grundstellung zurück. Was in der Stellung nicht wirkt (Stäbe, Flächen, Volumen, Gelenke, Lager), steht in der Stellung selbst — die Maske der Situation zeigt es nur an.

Aus RFEM kommen Situationen von selbst mit. Eine Strukturmodifikation in der Quelldatei ist ein Ausfallszenario: sie schaltet genannte Stäbe und Lager ab, und die Lastfälle, die darauf verweisen, rechnen mit diesem verkleinerten System. Der Import legt daraus eine Stellung und eine Situation an und trägt sie bei den betroffenen Lastfällen ein; die Kombinationen folgen ihren Lastfällen. Am geprüften Drehlagermodell heißt sie „Ankerausfall” und betrifft 128 der 422 Lastfälle — ohne sie rechneten diese 128 Fälle mit einem Anker und einem Lager, die ausgefallen sein sollen. Mischt eine Kombination aus RFEM Lastfälle aus zwei Situationen, sind das zwei Tragwerke — in RFEM eine Umhüllende über beide Systeme. Der Import teilt sie je Situation („… (Grundstellung)“, „… (Ankerausfall)“); beide Teile stehen in derselben Umhüllenden, und das Protokoll nennt die Teilung. Eine von Hand gemischte Kombination weist der Löser weiterhin ab.

Jeder Lastfall und jede Kombination nennt seine Situation — auch im Lastfalldialog und im Kombinationsdialog als Feld „Situation“; die Tabellen unten und der Modellbaum zeigen sie mit. Eine Kombination überlagert nur Lastfälle derselben Situation (die anderen Felder sind im Dialog gesperrt, die Modellprüfung meldet eine Mischung als Fehler); die automatischen Kombinationen nach DIN EN 1990 entstehen je Situation. Gerechnet wird jede Situation mit ihrem eigenen System: die Stellung wird angewandt (Ausgangsstellung, Verschiebung, Verdrehung, Lager, Gelenke), die deaktivierten Elemente tragen weder Steifigkeit noch Last, ihre Schnittgrößen sind null, Knoten ohne wirksames Element werden festgehalten. Im Ergebnisbild einer solchen Situation fehlen die abgeschalteten Elemente, und das Modell steht in der Lage, mit der gerechnet wurde.

Register „Auswahl”

Sobald Knoten gewählt sind, erscheint rechts im Ribbon ein zusätzliches Register „Auswahl: n Knoten” mit genau den Befehlen, die auf die Auswahl passen: Querschnitt und Material zuweisen, Gelenke setzen, Elemente oder Knoten löschen, Lager setzen, Last aufbringen, Auswahl umkehren oder aufheben. Im Register Start → Auswahl steht daneben der Schalter Intelligente Auswahl (siehe „Auswahl per Klick“). Wird die Auswahl aufgehoben, verschwindet das Register wieder. Einen Bereich „Elemente ändern” im rechten Panel gibt es dafür nicht mehr.

Ganz unten die Statusleiste: Fang · aktives Koordinatensystem · Einheiten · Netzstand · Solverstand. Die Fassung steht unter Extras → Info; ein Hinweis auf ein Update erscheint nur, wenn wirklich eines vorliegt.

3 Arbeitsablauf

  1. Modell: Materialien und Querschnitte anlegen (Profildatenbank).
  2. Netz: Stabzüge (werden automatisch als Stäbe für die Nachweise registriert), Platten, Quader oder Import.
  3. Lager/Lasten: Knoten wählen, Lager setzen. Lasten gehören immer zum aktiven Lastfall (Register Lastfälle, angezeigt in grün).
  4. Lastfälle: weitere Lastfälle anlegen (z. B. S Schnee, W_links, W_rechts mit Ausschlussgruppe „Wind“), dann „Automatisch (DIN EN 1990)“.
  5. Nachweise: Stäbe prüfen (Doppelklick: Knicklängenbeiwerte βy/βz, Abstand seitlicher Halterungen L_LT, Lastangriff, Kerbfall für Ermüdung).
  6. Berechnung: „Alle Lastfälle + Kombinationen“, Häkchen für Nachweise und Ermüdung, BERECHNEN.
  7. Ergebnisse: Umhüllende GZT zeigt Extremwerte mit maßgebender Kombination; Färbung „Ausnutzung EC3“ zeigt die Stabausnutzung; Verlauf „My“ zeichnet den Momentenverlauf.
  8. Bericht: Bericht → Bericht (HTML, im Browser druckbar/als PDF speichern; PDF direkt bei installiertem reportlab).

Beispiele im Menü Beispiele zeigen jeden dieser Schritte fertig aufgebaut, u. a. der Hallenrahmen (Kombinationen, EC3, Ermüdung), die Stauwand (Stahlwasserbau, Schalen + Riegel, Wasserdruck) und zwei Kontaktbeispiele.

4 Lastfälle und Kombinationen

Lastarten

Register Lasten, alles mit Symbol. Jede Maske arbeitet auf der Auswahl in der Ansicht (Auswahlart in der Glasleiste, unter Geometrie → Auswahl in der Ansicht oder im Modellbaum) und schreibt in den gewählten Lastfall:

Last Ziel Maske Was sie kann
Knotenlast gewählte Knoten Kräfte F_x…F_z [kN], Momente M_x…M_z [kNm] —
Linienlast gewählte Stäbe oder Linien q [kN/m] am Anfang, q2 am Ende, global oder lokal, von/bis [m] gleichmäßig, trapezförmig, abschnittsweise
Flächenlast gewählte Flächen oder Volumen p [kN/m²], Richtung (senkrecht oder global), auf die Projektion, Verlauf gleichmäßig oder linear von Punkt A (p) nach Punkt B (p bei B)
Temperatur gewählte Stäbe, Flächen, Volumen oder alle Elemente ΔT [K], ΔT_z oben−unten (Stäbe) —
Zwangsverformung gewählte gelagerte Knoten u_x…u_z [mm], φ_x…φ_z [mrad] Lagersetzung; fehlende Lager werden auf Wunsch gesetzt
Vorspannung gewählte Stäbe oder Volumen F_v [kN], Achse (Volumen) als Anfangsdehnung: das Bauteil trägt F_v als Zug und klemmt die Umgebung
Übermaß eine Kontaktfuge (Fläche anklicken) Gesamtüberdeckung [µm] oder die vier Abmaße der Passung Presspassung: Pressspannung und Schub über den Reibbeiwert
Eigengewicht Lastfall Register Lasten → Weitere —

Lasten auf Stäben, Linien, Flächen und Volumen hängen am Objekt und werden beim Vernetzen (und bei jedem Neuvernetzen) auf die Elemente und Knoten verteilt: eine Linienlast auf einem Stab wird zu Abschnittslasten auf seinen Elementen, eine Linienlast auf einer Linie zu Knotenlasten der Netzknoten auf dieser Linie (nach Zutrittslängen, linear veränderlich), eine Flächenlast zu Elementflächenlasten, eine Temperatur zu Temperaturlasten aller Elemente. Die abgeleiteten Elementlasten stehen weder in der Tabelle noch im Bericht einzeln (bei einem Volumenmodell wären es Hunderttausende); die Objektlast steht dafür mit dem Vermerk, wie viele Elementlasten sie erzeugt hat. Eine Flächenlast auf einer noch nicht vernetzten Fläche wird trotzdem gezeichnet — so sieht man die Lasten eines eben eingelesenen RFEM-Modells.

Im Bild: Kräfte und Streckenlasten rot (Pfeile), Temperatur als Punkte (orange warm, blau kalt), Zwangsverformungen grün, das Fenster einer freien Rechtecklast als Rahmen. Der Schalter „Lasten“ (Glasleiste, Register Ansicht) blendet sie aus.

Tabelle Lasten (unten): jede Last mit Lastfall, Art, Ziel und Wert; ein Klick auf eine Zeile wählt das Ziel in der Ansicht, „Löschen“ nimmt die Last heraus (bei Objektlasten samt ihren Elementlasten).

Übermaß: die Presspassung als Last

Register Lasten → „Übermaß”

Ein Passstift hält sein Bauteil nicht, weil er im Loch steckt, sondern weil er zu dick dafür ist. Genau das trägt man hier ein: Fläche in der Ansicht anklicken (Auswahlart „Fläche”) — die Maske stellt die Fuge ein, zu der sie gehört — und die Gesamtüberdeckung eingeben. Aus ihr entstehen die Pressspannung und, über den Reibbeiwert der Fuge, ihre Schubtragfähigkeit.

Gesamtüberdeckung heißt: was die beiden Teile zusammen zu viel haben.

Welche Form die Fuge hat, erkennt das Programm selbst — daran, wie weit die Fugenflächen sich herumlegen — und schreibt es ins Protokoll: „Fuge zylindrisch — radial wirken 20 µm”. Diese Zeile ist es wert, gelesen zu werden: eine verwechselte Fugenform wäre ein Faktor zwei in der Pressung.

Statt der Überdeckung die Passung. Wer nur „Ø40 H7/s6” hat, trägt die vier Abmaße aus der Passungstabelle ein — oberes und unteres Abmaß der Bohrung (ES, EI) und der Welle (es, ei), in µm mit Vorzeichen. Das Programm rechnet daraus

trägt das gewählte oben ein und schreibt die Rechnung ins Protokoll. Eine eingebaute ISO-286-Tabelle gibt es bewusst nicht: sie wäre nicht nachprüfbar, und ein Zahlendreher darin würde still zu einer falschen Pressspannung führen. Das Kurzzeichen lässt sich als Bezeichnung mitgeben; es steht dann in der Lastentabelle und im Bericht.

Was daraus wird. Die Fuge steht schon vor jeder anderen Last unter Druck. Die Kontaktrechnung liefert die Pressverteilung (Tabelle Kontakt: F_n je Knoten), und solange eine Querlast unter µ·N bleibt, trägt die Fuge sie vollständig — kein Knoten gleitet. Ohne Übermaß hält in der Fugenebene nichts; dann sagt es die Anzeige der freien Bewegungen mit der Kraft, die dabei ins Nichts geht.

In der Kombination zählt das Übermaß wie jede andere Last: es geht mit dem Beiwert seines Lastfalls ein. Wer das nicht will, legt es in einen ständigen Lastfall mit γ = 1,0.

Lastgenerierer Wasserdruck (Stahlwasserbau)

Lasten → Generierer → Wasserdruck (oder Modellbaum → Einwirkungen → Lastgenerierer → „+ Wasserdruck anlegen“). Die Maske rechts sammelt alles, was die Strömungsrechnung braucht; die Knöpfe unten schalten einen Klickmodus in der Ansicht: Benetzt anklicken (Flächen und Volumen der Haut), Dichtlinie anklicken (Linien der Dichtung, unten), OW-Fläche anklicken und UW-Fläche anklicken (je eine Referenzfläche, an der das Ober- bzw. Unterwasser steht; dazu die Angabe, ob das Wasser an der Oberseite (in Richtung der Flächennormale) oder an der Unterseite liegt - daraus folgt die Strömungsrichtung). Derselbe Knopf beendet den Modus; „Auswahl übernehmen“ nimmt stattdessen die laufende Auswahl. Je Generierer gilt eine Situation; der Lastfall wird angelegt, trägt die Situation und die Lastfall-Nr. aus der Maske (0 = nächste freie).

Angabe Bedeutung
Verfahren strömungsnumerisch (Vorgabe): Potentialströmung im lotrechten Schnitt durch den Verschluss, Druck aus Bernoulli - die Absenkung an Krone und Unterkante kommt aus der Rechnung; analytisch: Näherungsformeln (Poleni, Torricelli, Naudascher)
Oberwasser, Unterwasser Wasserstände in m über dem Bezug des Modells (leer = trocken), je mit Referenzfläche und Seite
Sohle z Unterkante des Wassers; leer = Dichtung minus Öffnung (unterströmt) bzw. Dichtung
Dichtung z, Oberkante z, Breite leer = aus der Dichtlinie bzw. der Geometrie der Flächen
Wirkt senkrecht zur Fläche (aus dem Druckfeld, netto aus beiden Seiten einer Schale) oder in einer globalen Richtung
überströmt Wasser über der Oberkante: Überfallhöhe, Abfluss nach Poleni (μ), kritische Tiefe auf der Krone
unterströmt Öffnung a unter dem Verschluss: Ausfluss nach Torricelli mit Kontraktionsbeiwert μ_a; das Unterwasser ertränkt den Strahl, wenn es über der Dichtung steht
Gitter Zellen über die Verschlusshöhe (40 ist ein guter Anfang; feiner ist genauer und langsamer, gedeckelt bei 250 000 Zellen)
Unterdruck ansetzen Sog unter Atmosphärendruck mitnehmen (bis −70 kN/m²); sonst wird bei null gekappt (belüftet)
Absenkung berücksichtigen nur analytisch: Geschwindigkeitshöhe vom Druck abziehen (⅔·ρ·g·h_ü an der Krone, Strahldruck an der Unterkante)
Druckschwankungsbeiwert c_p’ > 0 legt einen zweiten Lastfall mit der Amplitude Δp = c_p’·ρ·v²/2 an (v aus dem Druckfeld) - Eingang für den Schwingungsnachweis

Lasten erzeugen rechnet zuerst das Druckfeld - mit Fortschrittsbalken in der Statuszeile und Abbrechen (auch Esc); ein Abbruch lässt das Modell unverändert. Dann schreibt es Objektlasten (Verlauf „Wasser“) mit dem Druckfeld an die Flächen; beim Vernetzen wird das Feld je Elementseite vor der Fläche abgetastet (bei einer dünnen Schale netto aus Vorder- und Rückseite), die Lasten folgen jedem Neuvernetzen und überleben das Speichern. Das Protokoll nennt Verfahren, Resultierende, Angriffspunkt, Abfluss, größte Geschwindigkeit, größten Druck und eine Kontrollsumme der Elementlasten; „Kennwerte“ in der Maske zeigt sie vorab. Der Bericht (Kapitel „Lastgenerierer“) führt Angaben, Kennwerte und Erläuterungen auf, zeichnet das Druckfeld des Schnitts (Verschluss dunkel, Wasser blau bis rot, Farbskala in kN/m²) und den Schnitt durch den Verschluss mit Druckfigur und Resultierender. Ein Generierer lässt sich im Modellbaum anklicken (ändern, erneut erzeugen) und mit Entf samt seinen Lasten löschen.

Was die Strömungsrechnung annimmt und nicht kann, steht im Theoriehandbuch (Abschnitt 2.1a): reibungsfreie Potentialströmung in einer Schnittebene, Wasserspiegel als feste Deckel, keine Wechselsprünge, keine Wellen.

Lastgenerierer Wind (DIN EN 1991-1-4)

Lasten → Generierer → Wind (oder Modellbaum → Lastgenerierer → „+ Wind anlegen“). Wände und Dach (Auswahlart Fläche) und Stäbe (Auswahlart Stab) in der Ansicht wählen, „Auswahl übernehmen“, dann:

Angabe Bedeutung
Windzone / v_b v_b,0 der Zone 1–4 (22,5 / 25 / 27,5 / 30 m/s) oder v_b unmittelbar; c_dir, c_season
Geländekategorie / Profil 0, I, II, III, IV nach Tab. 4.1 (c_r, v_m, I_v, q_p = (1 + 7·I_v)·½·ρ·v_m²) oder die Mischprofile des NA (Binnenland, Küste, Inseln der Nordsee)
Anströmung ±x, ±y oder ein Winkel von +x; Geländeoberkante (leer = Unterkante der Objekte)
Flächen sind Gebäude (Wände und Dach nach ihrer Normale: Luv D, Lee E, Seiten A/B/C, Flachdach F/G/H/I), freistehende Wand (Tab. 7.9) oder Anzeigetafel (c_f = 1,8)
Stäbe Kraftbeiwert aus dem Querschnitt: Rechteck (Bild 7.23), scharfkantige Profile (2,0), Kreiszylinder (Reynoldszahl, Rauigkeit k), Fachwerk (Völligkeitsgrad φ); Schlankheitsabminderung ψ_λ; oder c_f vorgeben
c_pi, c_s·c_d Innendruck (wird von allen Zonen abgezogen), Strukturbeiwert

Lasten erzeugen schreibt Objektlasten an die Flächen (Verlauf „Wind“: q_p in der Höhe des Elements mal dem Beiwert seiner Zone) und trapezförmige Streckenlasten auf die Stäbe (w = c_f·q_p(z)·b_ref) in einen Lastfall der Kategorie W. Protokoll und Bericht nennen v_b, q_b, das Höhenprofil (v_m, I_v, q_p), die Beiwerte je Zone und Stab (mit Re, λ, ψ_λ), Resultierende und Kontrollsummen; der Bericht zeichnet Höhenprofil und Grundriss mit Anströmung und Zonen.

Numerischer Windkanal. Mit Verfahren → numerischer Windkanal wird die Strömung um die gewählten Flächen und Stäbe in einem Schnitt gerechnet (Gitter-Boltzmann-Verfahren, siehe Theoriehandbuch 2.2a): Grundriss (waagerechter Schnitt in der angegebenen Höhe, Vorgabe 0,6·h) oder Aufriss (lotrechter Schnitt in Windrichtung, Boden als Wand). Das Ergebnis sind Verwirbelungen, Nachlauf, gegenseitige Beeinflussung und Verschattung wie im Windkanal: Flächen, die in der Schnittebene liegen (Wände im Grundriss; Luv-, Leewand und Dach im Aufriss), bekommen den zeitlich gemittelten Druckbeiwert c_p aus dem Feld statt der Zonenbeiwerte, skaliert mit q_p(z) der Norm; die übrigen Flächen behalten die Norm. Stäbe im Nachlauf tragen (v/v∞)² als Abschirmung. Zellen über die Breite, Reynolds-Zahl (Modell, über etwa 300 wird das Verfahren instabil) und Zeitschritte bestimmen Feinheit und Dauer; die Rechnung läuft mit Fortschrittsbalken und ist abbrechbar. Der Bericht zeigt das c_p-Feld und das Geschwindigkeitsfeld v/v∞ des Schnitts. Die Beiwerte sind qualitativ - Modell-Reynolds-Zahl, ebener Schnitt - und gegen die Norm zu prüfen; der Lastfall trägt die Lastfall-Nr. aus der Maske.

4a Elemente: was das Programm rechnen kann

Das Netz besteht aus finiten Elementen. Welche es gibt, steht im Verzeichnis der Elementarten; jede Tabelle, die Ansicht, der Bericht und die Schnittstellen fragen dieses Verzeichnis, deshalb kennt jeder Teil des Programms jeden Typ.

Familie Elemente wofür
Stäbe beam, truss, seil Balken (mit Schub, Gelenken, Exzentrizität und Wölbkrafttorsion), Fachwerkstab (auch nur Zug oder nur Druck), Seil
Schalen shell3, shell4, shell6, shell8 dünne und dicke Platten und Schalen; die quadratischen (shell6, shell8) mit Mittenknoten; geschichtet (Laminat) möglich
Volumen tet4, tet10, hex8, hex20, pent6, pent15, pyr5 Tetraeder, Hexaeder, Keil und Pyramide, linear und quadratisch
Ebene Elemente ebene3, ebene4, ebene6, ebene8 Scheibe (ebener Spannungszustand), ebener Dehnungszustand und rotationssymmetrisch (Rohr, Behälter, Fundament um eine Achse)
Verbindungen feder, grenzschicht6/8 Feder mit sechs Steifigkeiten in eigenen Achsen; Grenzschicht ohne Dicke (Klebefuge, weiche Lagerfuge)

Dazu kommen Objekte ohne eigenes Netz, die im Modellbaum unter Verbindungen stehen: Punktmassen (Masse und Drehträgheit an einem Knoten - sie wiegen im Eigengewicht und schwingen mit), Dämpfer, Federn (die Eigenschaft, die ein Federelement benutzt) und starre Körper (RBE2: die angeschlossenen Knoten folgen einem Masterknoten starr; RBE3: eine Last am Master verteilt sich auf die Knoten, ohne sie zu versteifen).

Zugband und Druckstab. In der Stabmaske stellt „trägt nur“ auf Zug oder Druck. Das Programm rechnet dann mit einer Iteration: Stäbe mit der falschen Kraft fallen aus, die übrigen tragen weiter, bis sich nichts mehr ändert. Das Protokoll nennt, wie viele Stäbe ausgefallen sind.

Seile rechnen nach Theorie I. Ordnung wie ein Zugband. Wählt man für den Lastfall Theorie III. Ordnung, wird daraus die echte Kettenlinie: das Seil hängt unter seinem Eigengewicht durch, der Horizontalzug folgt aus der ungedehnten Länge (Feld „Länge₀“ in der Stabmaske; 0 = die Sehne).

Wölbkrafttorsion. Der Haken „Wölbkrafttorsion“ am Stab gibt jedem seiner Knoten einen siebten Freiheitsgrad, die Verwölbung. Voraussetzung ist ein Querschnitt mit Wölbwiderstand I_w (die Profildatenbank bringt ihn mit). Am Lager sagt der Haken „Wölbeinspannung“, ob die Verwölbung dort behindert ist (Stirnplatte) oder frei (Gabellagerung). Im Ergebnis stehen das Bimoment und die Verwölbung je Knoten.

Geschichtete Schalen. Trägt eine Dicke statt eines Werts eine Liste von Lagen (Dicke, Werkstoff, Winkel), rechnet das Programm mit den Laminatsteifigkeiten. Ein unsymmetrischer Aufbau koppelt Dehnung und Biegung - eine Scheibe unter Zug krümmt sich dann.

5 Lager: Ausfall, Schlupf, Reibung, Bettung

Jedes Lager wirkt je Freiheitsgrad starr, als Feder oder ist frei. Eingestellt wird das in der Lagermaske rechts (Klick auf das Lager im Modellbaum, in der Tabelle „Lager” oder in der Ansicht mit der Auswahlart Lager; Rechtsklick auf das Symbol → „Lager bearbeiten…”): je Freiheitsgrad Wirkung, Federsteifigkeit (Knotenlager kN/m bzw. kNm/rad, Linienlager je m, Flächenlager je m²) und Ausfall; Schlupf, Reibung und Grenzkraft öffnet der Knopf „Schlupf, Reibung, Grenzkraft …” (Register Lager / Kontakt → Nichtlinearität… für die gewählten Knoten; auf dem Handy Modell → Nichtlineare Lager):

Einstellung Bedeutung    
Ausfall bei Zug Das Lager nimmt nur Druck auf (klassisches abhebendes Auflager).    
Ausfall bei Druck Das Lager nimmt nur Zug auf (Zuganker, Hänger).    
Schlupf Freier Weg, bevor das Lager wirkt (Lagerspiel, Fuge).    
Reibung μ Die Kraft quer zur Stützrichtung ist auf μ· F der Bezugskraft begrenzt; „μ bezogen auf“ nennt den Freiheitsgrad der Normalkraft (meist uz).
Grenzkraft Ab dieser Kraft fließt das Lager plastisch weiter (Zustand „Fließen“).    

Vorzeichen: Das Lager wirkt entlang der positiven Achse seines Freiheitsgrads. Bewegt sich der Knoten in das Lager hinein, entsteht Druck; zieht er daran, Zug.

Bettung auf oder an Beton — ein Vorschlag in der Lagermaske: „auf Beton (Druckkontakt)” setzt in uz eine Feder mit der Winkler-Bettung k_s = E_cm / d (E_cm des Betons, d die wirksame Dicke: Fugen- oder Mörteldicke bzw. mitwirkende Betontiefe) und Ausfall bei Zug; „an Beton (Schubverbund)” setzt in ux und uy die Schubbettung k_t = G / d mit G = E_cm / (2·(1 + 0,2)). Knotenlager erhalten den Wert mal Einflussfläche, Linienlager mal Einflussbreite, Flächenlager je m². „Bettung übernehmen” schreibt die Zahlen in die Felder — sie sind ein Vorschlag und vor „Übernehmen” zu prüfen (Vorgaben: C20/25 30 000, C30/37 33 000, C50/60 37 000 N/mm²).

Linienlager (Knopf Linienlager…): Lager entlang der gewählten Knoten in Auswahlreihenfolge. Die Steifigkeit wird je Meter angegeben und über die Einflusslänge (halbe Nachbarabschnitte) auf die Knoten verteilt.

Flächenlager / Bettung (Knopf Flächenlager…): Lager auf Schalen- oder Volumenelementen. Die Steifigkeit wird je m² angegeben (Bettungsmodul) und über die Einflussfläche verteilt; bei Volumen wird die gewählte Fläche belegt (-1 = alle Außenflächen).

Alle drei Lagerarten nutzen dieselbe Iteration wie der Kontakt (Kapitel 6): Die Ergebnisse zeigen je Bedingung Zustand (offen / Kontakt / Haften / Gleiten / Fließen), Spalt und Kräfte.

Gelenke: Stabendgelenke je lokalem Freiheitsgrad biegesteif, gelenkig oder als Drehfeder. Eine Drehfeder wirkt nur, wenn der Knoten selbst gehalten ist (sonst ist die Kette Stab–Feder–freier Knoten wieder ein Gelenk).

6 Kontakt

7 Import

Z-Achse nach unten (RFEM). RFEM legt seine Modelle mit der Z-Achse nach unten an. Das Programm rechnet mit z nach oben. Im Importdialog für .rf6, .rf5, .rs6 und .rs5 steht darum der Haken „Z-Achse der Datei zeigt nach unten“ (vorbelegt). Er dreht das Modell beim Einlesen um 180° um die x-Achse: (x, y, z) → (x, −y, −z). Eine bloße Spiegelung z → −z wäre falsch, sie machte aus dem rechtshändigen System ein linkshändiges — Momente und Drehwinkel liefen dann verkehrt. Mitgedreht werden Knoten, Bögen, Lastvektoren, Richtungen, Lastfenster, Schwerkraft, Zwangsverformungen und Lagerwerte; das Protokoll vermerkt es. Beim Anhängen an ein vorhandenes Modell ist der Haken gesperrt.

Datei → Importieren (Details in Schnittstellen.md):

Format Herkunft Inhalt
.json Statik3D vollständiges Modell
.dxf CAD, InfoCAD, RFEM Linien → Stäbe, 3DFACE → Schalen, Layer → Gruppen
.ifc InfoCAD, RFEM, Allplan … (IFC Structural Analysis View) Knoten, Stäbe, Flächen, Profile, Lager, Lasten, Lastfälle
.xlsx SAF RFEM 6, SCIA, Allplan, AxisVM Structural Analysis Format
.xlsx/.csv RFEM 5/6, RSTAB Tabellenexport Knoten, Linien, Stäbe, Querschnitte, Lager, Lastfälle, Lasten
.sza/.kra/.fga HiCAD Profile mit Katalogwerten, Blechdicken, Werkstoffe, Teileliste und die Stabachsen aus dem Szenenteil (siehe Schnittstellenhandbuch)
.inp Abaqus, CalculiX Netz, Materialien, Sections, Randbedingungen, Lasten je Step
.bdf/.nas/.dat Nastran GRID, CBAR/CBEAM, CQUAD4/CTRIA3, CTETRA/CHEXA, SPC, FORCE, PLOAD
.rf6 RFEM 6 Projektdatei Knoten, Linien, Stäbe mit Typ, Flächen mit Dicke, Volumenkörper, Lager mit Nichtlinearität, Gelenke, Kontaktbedingungen, Lastfälle mit Flächenlasten
.step/.iges/.stl CAD Vernetzung mit gmsh (Volumen oder Schale)

Eine RFEM-6-Projektdatei (.rf6) wird unmittelbar gelesen – kein Export nötig. Übernommen werden Knoten, Linien, Stäbe, jede Fläche und jeder Volumenkörper als Objekt (mit Randlinien, Dicke und Werkstoff), die Lager, die Kontaktbedingungen, alle Lastfälle mit ihren Lasten (Vorspannung als gleichwertige Temperaturlast), die Kombinationen und die Netzeinstellungen aus mesh.xml. Was kein Netz bekommen konnte, steht trotzdem im Modellbaum und lässt sich dort vernetzen. Während des Lesens zeigt die Statuszeile den Fortschrittsbalken mit den Phasen (Behälter öffnen, Knoten, Linien, Stäbe, Lager, Flächen, Volumen, Freigaben, Lastfälle, Lasten, Kombinationen, Modell prüfen, Ansicht aufbauen); das Drehlager ist in rund einer Sekunde gelesen, das Vernetzen danach ist die eigentliche Arbeit und hat seinen eigenen Balken.

Krumme Linien kommen mit ihrer wahren Form: Bögen, Kreise, Parabeln, Ellipsen und NURBS werden über ihre Kontrollpunkte gelesen, nicht als Sehne durch die Stützknoten. Das ist keine Kleinigkeit der Darstellung — eine Bohrung, eine Buchse, ein Bolzen oder ein Augenblech besteht in RFEM aus zwei Halbbögen zwischen denselben zwei Knoten; über die Knoten allein wäre das kein Polygon, und die Fläche fehlte im Bild wie im Modellbaum.

Aufeinanderliegende Knoten werden nicht zusammengeführt. In einem RFEM-Volumenmodell liegen sie an jeder Kontaktfuge und jeder Kontaktbedingung absichtlich aufeinander; verschweißt wäre das Modell dort zu steif und die Freigaben liefen ins Leere. Wie viele es sind, steht im Protokoll; wer sie doch zusammenführen will, liest die Datei mit merge_nodes=True. Was gar nicht ging, steht Zeile für Zeile im Importprotokoll; Einzelheiten im Schnittstellenhandbuch. Die älteren nativen Formate (.rf5, .rs6, .fem) werden untersucht und, soweit ihr Behälter zugänglich ist, ausgelesen – andernfalls nennt das Programm den Exportweg (RFEM: IFC-Statikmodell, SAF oder Tabellen; InfoCAD: IFC-Statikmodell oder DXF).

Aus HiCAD übernommene Stäbe enden an der Außenkante des angeschlossenen Bauteils – ihre Achsen laufen um die halbe Profilhöhe daneben vorbei, das Modell zerfällt zunächst in Teile. Unter Start → Modell prüfen schließt „Freie Stabenden anschließen” (Suchradius 60 mm) jedes freie Ende an die Achse des nächsten Stabes an und teilt diesen dort; der Versatz steht im Protokoll, die Ausmitte des Anschlusses wird nicht abgebildet.

8 Nachweise nach EC3

Stäbe (Kette von Stabelementen) werden beim Erzeugen von Stabzügen und beim Import automatisch angelegt („Stäbe automatisch erkennen“ verkettet kollineare Elemente gleichen Querschnitts). Je Stab:

Eine Ermüdungslast beschreibt entweder zwei Zustände oder einen Verlauf. Zwei Zustände: der Lastwechsel pendelt zwischen oben und unten, mit einer Lastspielzahl — das reicht, solange es wirklich nur zwei Zustände gibt. Verlauf: eine Folge von Lastfällen (oder Kombinationen) und die Zahl der Wiederholungen. Das Zählverfahren bestimmt, was aus dem Verlauf wird:

Die Schadensakkumulation ist immer Palmgren-Miner über alle Lasten am Ort.

Grundlast. Ein Lastfall mit dem Haken „Grundlast“ (Maske Lastfall) wirkt in jeder direkt gelösten Rechnung mit: in Modellen mit Kontakt oder Ausfallstäben bei jedem Lastfall, jeder Kombination und jedem Zustand einer Ermüdungslast, auch ohne dort genannt zu sein. Das ist der Platz für die Vorspannung der Anker (Lastfall der Art P mit Lasten → Vorspannung) und für ein ständiges Eigengewicht: ohne sie hätte jeder der 164 Ermüdungszustände des Drehlagers einen anderen Kontaktzustand. Das Protokoll nennt bei jeder Rechnung, welche Grundlast mitwirkt; in einem linearen Modell (ohne Kontakt) bleibt der Lastfall ein gewöhnlicher Lastfall der Überlagerung. Geprüft am Block mit Reibung: Auflast als Grundlast, Horizontalkraft allein gerechnet, ergibt dasselbe wie die Kombination aus beiden (tests/test_kontaktzustand.py).

Kontaktzustand der Ermüdungszustände. In Modellen mit Kontakt rechnet das Programm von jeder Ermüdungslast nur den ersten Zustand nichtlinear (Kontakt-Iteration); die weiteren Zustände übernehmen seinen Kontaktzustand — welche Knoten anliegen, haften oder gleiten — unverändert und werden damit linear gelöst: eine Rückwärtseinsetzung statt 30 bis 40 Kontaktschritten je Zustand. Das setzt voraus, dass die Zustände einer Ermüdungslast kleine Änderungen um einen Betriebszustand sind; ein Zustand mit ganz anderem Kontaktbild (abhebende Bauteile) gehört in eine eigene Ermüdungslast, oder die Einstellung wird abgeschaltet: Nachweise → Konfiguration, Haken „Ermüdungszustände mit eingefrorenem Kontaktzustand rechnen“. Das Protokoll nennt zu Beginn der Rechnung, wie viele Zustände so gerechnet werden, und je Zustand „Kontaktzustand eingefroren“. Geprüft am Block mit Reibung: der zweite Zustand (1,1-fache Horizontalkraft) weicht eingefroren um 7 % von der nichtlinearen Lösung ab und braucht keine Faktorisierung. Am Drehlager (12.09.2026, Zustände LF401 → LF404 einer Zugüberfahrt): der nichtlineare Zustand 1055–1209 s mit 41–42 Kontaktschritten, der eingefrorene 250 s — davon 15 s die Lösung (eine Rückwärtseinsetzung ohne Faktorisierung) und 235 s der Nachlauf, die Spannungen der 1,8 Mio. Elemente, der jeden Zustand gleich trifft; Verschiebungen auf 0,16 % gleich, Spannungen im Median gleich, 99 % der Elemente innerhalb 0,1 N/mm² — nur an einer Spannungsspitze (4656 N/mm², Kopplung) weichen 216 N/mm² ab.

Lastspielzahl. Die Lastspiele bzw. Wiederholungen jeder Ermüdungslast sind entweder eigene Werte oder — Haken „globale Lastspielzahl” im Dialog — die globale Lastspielzahl aus Nachweise → Konfiguration (Vorgabe 2·10⁶; dort steht auch der Bezugszeitraum in Jahren für die Lebensdauer). So wird die Zahl einmal für alle Lasten gesetzt und je Nachweis überschrieben; die Tabelle Ermüdungslasten zeigt „global”, wo die globale gilt. 0 Wiederholungen heißt: die Last ist unwirksam — so bleiben die Sammlungen aus dem RFEM-Import stehen, ohne doppelt zu zählen.

Kerbfälle vorschlagen (Nachweise → Führen → Kerbfälle vorschlagen; beim RFEM-Import automatisch): Schweißnähte des Modells liefern den Kerbfall ihrer Stäbe; Zugstäbe mit Rundquerschnitt bekommen 50 N/mm² (Tabelle 8.1, Kerbfall 14: Stange mit Gewinde unter Zug), gewalzte Querschnitte 160 N/mm² (Kerbfall 1, Grundwerkstoff), Volumen 160 N/mm² (Grundwerkstoff, Strukturspannung) und an verschweißten Berührungsstellen 90 N/mm² (Anhang B, Tabelle B.1, Detail 7: Kreuzstoß mit tragenden Kehlnähten; voll durchgeschweißt wäre Detail 3 mit 100). Das sind Vorschläge: die Stabtabelle zeigt „(Vorschlag)”, Volumenmaske und -dialog sagen es im Hinweis. Eine Eingabe in Maske, Tabelle oder Dialog bestätigt den Wert, und ein bestätigter Wert wird von „Kerbfälle vorschlagen” nicht mehr überschrieben. Anschlüsse, Steifen und Nähte mindern den Kerbfall — das Programm kennt sie nur, wenn sie als Schweißnaht oder Anschluss eingegeben sind.

Ermüdung für Volumen. Ein Volumen mit Kerbfall (Maske Volumen, Feld „Kerbfall Ermüdung”; Tabelle Volumen, Spalte Kerbfall; Dialog Volumenkörper) wird mit nachgewiesen: je Element und Zustand die vorzeichenbehaftete Hauptspannung mit dem größten Betrag, daraus das Kollektiv wie beim Stab, Schädigung nach Miner mit der Wöhlerlinie für Normalspannungen, maßgebend das Element mit dem größten D. Das Ergebnis steht in der Tabelle Ermüdung („Volumen V1”, ein Klick wählt den Körper), in der Färbung „Ausnutzung Ermüdung” je Element und im Bericht (Block „Ermüdungsnachweis Volumen”). Die Spannung im Element ist eine Struktur- oder Kerbspannung, keine Nennspannung — der Kerbfall muss dazu passen (Theoriehandbuch 5.5-3).

Berührungsstellen zwischen Volumen. Wo zwei Volumen Knoten teilen — der Vernetzer teilt sie nur über eine gemeinsame Fläche, in RFEM ist das ein durchverbundener Stoß — und keine Kontaktbedingung zwischen beiden eingegeben ist, gilt die Stelle als verschweißt: die Elemente mit einem solchen Knoten rechnen mit dem Feld „Kerbfall Naht” des Volumens (Maske, Tabelle Volumen, Dialog; leer = wie Kerbfall). Eine eingegebene Kontaktbedingung zwischen den beiden Körpern macht die Stelle zur Fuge, eine ausgeführte verdoppelt die Knoten ohnehin. Tabelle und Bericht nennen beide Kerbfälle („160 / Naht 90”), die Zahl der Elemente an Berührungsstellen und ob das maßgebende Element dort liegt. Am Drehlager: 47 gemeinsame Flächen zwischen 25 Körperpaaren, keine davon mit Kontaktbedingung.

Die Schädigung wird am Ort aufsummiert, nicht über Orte hinweg: D wird an jeder Nachweisstelle und an jedem der vier Querschnittseckpunkte gebildet, maßgebend ist der größte Wert, und der Ort steht im Nachweis. Die größten Schwingbreiten verschiedener Ermüdungslasten liegen im Allgemeinen an verschiedenen Stellen; ihre Summe gehört zu keinem Punkt des Bauteils.

Im Bericht steht die Miner-Summe Stufe für Stufe: je Stufe Schwingbreite, Lastspielzahl, ertragbare Lastspielzahl N_R, der Anteil D_i = n/N und die laufende Summe. Stufen unter dem Schwellenwert stehen mit D_i = 0 darin — sie sind nicht verschwiegen, sondern nachweislich unschädlich. Ist ein Bezugszeitraum eingestellt (die Lastspielzahlen gelten für so viele Jahre), weist der Bericht zusätzlich die rechnerische Lebensdauer aus: Bezugszeitraum / D.

Ergebnis: Tabelle „Nachweise EC3“ mit Ausnutzung, maßgebendem Nachweis, Kombination und Stelle; Färbung „Ausnutzung EC3“ im Viewport; alle Details im Bericht.

Schwingungsnachweis des Verschlusses

Nachweise → Schwingung → Verschluss (Ergebnis unten in der Tabelle „Schwingung“, Eigenformen im Wasser in der Ansicht, Erläuterung im Protokoll und im Bericht). Der Nachweis nimmt benetzte Flächen, Wasserstände und Strömung aus einem Wasserdruck-Generierer - deshalb zuerst den Wasserdruck anlegen (mit „unterströmt“ bzw. „überströmt“ für die Strömungsgeschwindigkeit und c_p’ > 0 für die Druckschwankung).

Angabe Bedeutung
Wasserdruck Generierer, dessen Flächen, Situation, Wasserstände und Strömung gelten
Eigenformen Anzahl der gerechneten Eigenfrequenzen
Hydrodynamische Masse mitschwingendes Wasser nach Westergaard (m’’ = 7/8·ρ·√(H·y)) auf den benetzten Flächen, je Wasserseite, in Richtung der Flächennormalen
Dämpfungsgrad ζ Lehrsches Dämpfungsmaß (Stahlwasserbau 0,01 … 0,03; im Wasser eher mehr)
Strouhal-Zahl St, Kantenbreite d Wirbelablösung f_s = St·v/d an der Unterkante bzw. Dichtung; d ist die Breite der Kante in Strömungsrichtung (leer = Blechdicke)
Grenze V_r reduzierte Geschwindigkeit V_r = v/(f·d); unterhalb der Grenze (≈ 1) sind instabilitäts- oder bewegungsinduzierte Schwingungen nicht zu erwarten
Resonanzband ± um f_s: liegt eine Eigenfrequenz darin, gilt der Nachweis als nicht erfüllt
Betrieb, Nutzungsdauer, Kerbfall, γ_Mf, γ_Ff Ermüdung aus der Antwort auf die Druckschwankung: N = f_s·t Lastspiele, Δσ = 2·V·σ_amp, D = N/N_R ≤ 1 (EN 1993-1-9)

Die Tabelle nennt je Eigenform f in Luft und im Wasser, das modale Massenverhältnis m_h/m, V_r, f_s/f, die Vergrößerungsfunktion V und die Beurteilung (unkritisch, Hinweis V_r, Resonanz). Der Bericht (Kapitel „Schwingungsnachweis des Verschlusses“) enthält Angaben, Modentabelle, Antwort auf die Druckschwankung mit Ermüdung, die Erläuterung und das Frequenzbild (Eigenfrequenzen nass und trocken, Band der Wirbelablösung, Grenze V_r) samt der Westergaard-Verteilung über die Höhe. Die Angaben bleiben im Modell und werden mit der Datei gespeichert.

Knicklängen aus der Knickfigur

Nachweise → Knicklängen → Aus Knickfigur (oder die Tabelle „Knicklängen“ unten, Gruppe Nachweise). Das Programm löst das Verzweigungsproblem — Grundzustand ist die in der Ergebnismaske gewählte Kombination, sonst der aktive Lastfall; liegt schon ein Knickergebnis vor, wird die dort gewählte Knickfigur ausgewertet — und bestimmt für jeden Stab mit Nachweis die Werte der Tabelle unten. Muss das Verzweigungsproblem erst gelöst werden, läuft es wie jede Rechnung im Hintergrund, mit Abnahme des Netzes, Balken und Abbrechen; die Knicklängen erscheinen, sobald es gelöst ist. Bis zum 11.09.2026 rechnete der Knopf im Fenster selbst: am Drehlager-Modell (2 Mio. Elemente) stand die Oberfläche dabei über fünf Minuten ohne Balken.

Spalte Bedeutung
N_Ed die maßgebende Druckkraft des Stabs im Grundzustand
α_cr, N_cr Verzweigungslastfaktor der Knickfigur und N_cr = α_cr·|N_Ed|
Achse um welche Achse der Stab in der Knickfigur biegt (aus der Eigenform)
L_cr, β L_cr = π·√(E·I/N_cr), β = L_cr/L für diese Achse; die andere bleibt offen
Beteiligung Anteil des Stabs an der Formänderungsenergie der Knickfigur

Ein Stab, der in der Knickfigur gerade bleibt (Beteiligung unter 5 %), bekommt seinen Wert nur als Obergrenze gekennzeichnet — die Formel setzt voraus, dass er es ist, der ausknickt. Für solche Stäbe eine höhere Knickfigur wählen (Ergebnismaske) und erneut ermitteln. β übernehmen schreibt die Beiwerte der beteiligten Stäbe in die Stäbe; die Stabilitätsnachweise rechnen dann damit (Rückgängig nimmt es zurück). Die Tabelle steht auch im Bericht.

Schweißnähte und Kerbfälle

Nachweise → Führen → Schweißnähte… oder Modellbaum → Stäbe → Schweißnähte → „+ Schweißnaht anlegen“ (Tabelle unten in der Gruppe Modell). Vorher die Stäbe (Auswahlart Stab), Linien oder Flächen wählen, an denen die Naht liegt, dann „Auswahl übernehmen“.

Angabe Bedeutung
Nahtart Stumpfnaht, HV-/DHV-Naht (durchgeschweißt), Kehlnaht, Doppelkehlnaht, Steifenanschluss (Quersteife), Längssteife, Deckblech-Ende
Lage längs oder quer zur Beanspruchung
a, t, ℓ Nahtdicke (Kehlnaht), Blechdicke (Größeneinfluss ab 25 mm, Deckblechdicke), Anschlussbreite in Beanspruchungsrichtung (Steifen, Kreuzstoß)
Ausführung, Merkmale automatisch / mit Ansatzstellen / von Hand; blecheben bearbeitet, geprüft, einseitig, Gegenlage, unterbrochen, Freischnitte
äquivalent Ersatznaht: steht für alle nicht einzeln modellierten Nähte; ohne Zuordnung gilt sie für alle Stäbe, ungünstigere Einzelnähte gehen vor
Kerbfall Vorgabe überschreibt den Wert aus der Nahtart (z. B. aus einer Detailtabelle, die das Programm nicht kennt)

Kerbfall ermitteln zeigt Δσ_C und Δτ_C mit der Fundstelle in DIN EN 1993-1-9 (Tabellen 8.2 bis 8.5, Größeneinfluss k_s = (25/t)^0,2); die Erläuterung steht im Protokoll. Übernehmen schreibt jedem betroffenen Stab den ungünstigsten Kerbfall aller seiner Nähte - damit rechnet der Ermüdungsnachweis. Stäbe ohne Naht behalten die Angabe aus der Stabmaske. Der Schwingungsnachweis des Verschlusses kann seinen Kerbfall „aus Schweißnähten“ nehmen (Nähte an den benetzten Flächen). Der Bericht führt im Kapitel System die Nähte und die Kerbfälle der Stäbe auf.

Anschlüsse nach EC3-1-8

Ein Anschluss gehört zum Modell wie ein Stab: er wird mitgespeichert, steht im Modellbaum und in der Tabelle „Anschlüsse“, überlebt Rückgängig und wird bei jeder Berechnung mit nachgewiesen.

Anlegen: Stabende wählen (die beiden Knoten des Stabelements markieren), dann Register Lager / Kontakt → „Anschluss“ — oder im Modellbaum „+ Anschluss anlegen“, oder in der Tabelle „Anschluss anlegen…“. Es gibt drei Vorlagen:

Vorlage Anwendung
Kopfplatte geschraubte Stirnplatte am Stabende, mit Rippen
Laschenstoß Flansch- und Steglaschen, geschraubt
Knotenblech Diagonalanschluss (Gusset), geschraubt oder geschweißt

Der Dialog schlägt aus Profil und Schnittgrößen eine vollständige Geometrie vor — Blechdicken, Schraubenbild, Nahtdicken — und bessert sie nach, bis die Nachweise erfüllt sind; jeder Wert lässt sich danach ändern. Die Vorschläge folgen den Regeln der EN 1993-1-8 (Rand- und Lochabstände Tab. 3.3, Nahtdicken 4.5.1, Blechdicke so, dass der T-Stummel nicht im Modus 1 versagt). Der Vorschlag ist kein Nachweis — maßgebend ist immer die Rechnung.

Schnittgrößen: standardmäßig aus der Berechnung. Der Anschluss wird über alle GZT-Kombinationen geführt; die ungünstigste ist maßgebend, und die Tabelle nennt sie. Wer feste Werte will (Vorbemessung, Handrechnung), setzt im Dialog den Haken „Diese Schnittgrößen festhalten“.

Nachgewiesen wird je Anschluss:

Ermüdung: aus den Ermüdungslasten des Modells. Je Last die Schwingbreite der Stabendschnittgrößen, daraus Δσ im jeweiligen Bauteil, Kerbfall nach EN 1993-1-9 Tab. 8.1 (Schrauben, Bleche mit Loch) und 8.5 (Nähte); die Schädigungen werden nach Palmgren-Miner über alle Ermüdungslasten aufsummiert. Wichtig: eine nicht vorgespannte Schraube bekommt die volle äußere Schwingbreite ab — das Programm sagt das als Hinweis dazu.

Momenten-Rotations-Verhalten: Statik3D bestimmt für jeden Anschluss die Anfangssteifigkeit S_j,ini nach dem Komponentenverfahren (6.3.1), die Momententragfähigkeit M_j,Rd (6.2.7), die Klasse (starr, nachgiebig, gelenkig nach 5.2.2.5) und das Rotationsvermögen (6.4.2) — und rechnet damit: ein nachgiebiger Anschluss sitzt als Drehfeder S_j = S_j,ini/η am Stabende (5.1.2(4)), ein gelenkiger als Momentengelenk.

Im Dialog gehören dazu drei Angaben:

Ergebnis: Tabelle „Anschlüsse“ mit Ausnutzung, maßgebendem Nachweis, Kombination und Schädigungssumme D, dazu S_j,ini, Klasse, M_j,Rd und wie der Anschluss in der Rechnung sitzt; „Nachweise zeigen“ gibt alles im Klartext; Kapitel 7 des Berichts führt jede Schraube und jede Naht mit E_d, R_d und η, die Ausnutzung je Kombination, die Steifigkeitsbeiwerte k_i und die Schraubenreihen der Zugzone.

Beulnachweise nach EC3-1-5

Stegbleche brauchen nichts weiter: sobald ein Steg schlanker ist als 72 ε/η, führt Statik3D den Schubbeulnachweis nach Abschnitt 5 in den Querschnittsnachweisen mit — mit λ̄_w, χ_w, V_b,Rd und, wenn nötig, der Interaktion Biegung–Schubbeulen nach 7.1. Der Abstand der Quersteifen und eine starre Endquersteife lassen sich am Stab angeben (Felder a_steifen und starre_endsteife); ohne Angabe wird konservativ mit Steifen nur an den Auflagern gerechnet.

Blechfelder aus Flächenelementen werden als Beulfeld festgelegt: die Elemente des Feldes auswählen (Knoten markieren), dann Register Nachweise → „Beulfeld“ oder in der Tabelle „Beulfeld aus Auswahl…“. Abmessungen a und b sowie die Dicke kommen aus der Geometrie; anzugeben ist nur die Lagerung der Ränder (beidseitig oder einseitig gestützt).

Nachgewiesen wird nach der Methode der reduzierten Spannungen (Abschnitt 10): aus dem Spannungszustand des Feldes werden α_ult,k und α_cr gebildet, daraus λ̄_p und die Abminderungsbeiwerte ρ_x, ρ_z und χ_w. Die Tabelle „Beulfelder“ zeigt Abmessungen, Spannungen, λ̄_p und die Ausnutzung; Kapitel 6 des Berichts führt jeden Zwischenwert auf — Beulwerte, kritische Spannungen, α-Werte und beide Nachweisformen (Gl. 10.5 und die Vereinfachung mit ρ_min).

Steifen gehören zum Feld: im Dialog lassen sich Längs- und Quersteifen zeilenweise eintragen (Lage, A_sl, I_sl, für das Drillknicken zusätzlich I_T und I_p). Eine Längssteife hebt σ_cr,p (Anhang A.2.2 bei einer oder zwei Steifen, A.1 ab drei) und den Schubbeulwert (k_τ,st nach A.3(2)); zwischen Platten- und Knickstabverhalten wird nach 4.5.4 interpoliert. Die Steifen selbst werden nach Abschnitt 9 geprüft — Drillknicken der Längssteife, Mindeststeifigkeit der starren Quersteife. Fehlen I_T und I_p, sagt das Programm, dass das Drillknicken gesondert zu prüfen ist.

Zylinderschalen: im selben Dialog auf „Zylinderschale“ umstellen. Radius und Beullänge kommen aus der Geometrie oder werden von Hand gesetzt; dazu gehören die Herstelltoleranzklasse (A, B oder C) und die Randbedingung. Nachgewiesen wird nach DIN EN 1993-1-6, Abschnitt 8.5 — Meridian, Umfang und Schub je für sich und in der Interaktion.

Schlanke Stege und Gurte (Klasse 4): Wird ein Querschnittsteil so schlank, dass es vor dem Erreichen der Streckgrenze beult, ordnet Statik3D den Querschnitt der Klasse 4 zu und rechnet mit den wirksamen Querschnittswerten nach DIN EN 1993-1-5, Abschnitt 4 — A_eff aus reinem Druck, W_eff,y und W_eff,z aus reiner Biegung. Dazu ist nichts einzustellen; es geschieht von selbst, sobald die Schnittgrößen es verlangen. Der Bericht führt die Herleitung vollständig auf: je Querschnittsteil c/t, ψ, k_σ, λ̄_p, Grenzschlankheit und ρ, dann die wirksame Stegbreite mit ihrer Aufteilung, die verschobene Schwerachse, A → A_eff, W_el → W_eff und die Schwerachsenverschiebung e_N. Ist e_N ungleich null, tritt das Zusatzmoment ΔM = N_Ed e_N in den Nachweisen 6.2.9.3 und 6.3.3 hinzu.

Bei einem schlanken Kreisrohr (d/t > 90ε²) gibt es keine wirksamen Breiten. Statik3D führt dort den spannungsbasierten Schalenbeulnachweis nach DIN EN 1993-1-6, 8.5 — mit der Beullänge L_cr,z des Stabes und der Herstelltoleranzklasse B. Dieser Nachweis wird bei schlanken Rohren regelmäßig maßgebend.

Lasteinleitung: Register Nachweise → „Lasteinleitung“. Anzugeben sind der Knoten, der Stab (für die Stegabmessungen), die Art nach Bild 6.1 (a, b oder c), die Lasteinleitungslänge s_s und der Abstand der Quersteifen. Die Kraft F_Ed kommt aus der Rechnung: wahlweise als Knotenlast der jeweiligen Kombination oder als Auflagerkraft — das ist der übliche Fall am Endauflager. Neben η₂ = F_Ed/F_Rd wird die Interaktion mit der Biegung nach 7.2(1) geführt (η₂ + 0,8 η₁ ≤ 1,4); η₁ folgt aus N und M_y an der nächstgelegenen Nachweisstelle des Stabes, gebildet mit den Bruttoquerschnittswerten. Beide Nachweise gehen in den Status der Stelle ein.

Was nicht enthalten ist: Kegel- und Kugelschalen, ringversteifte Schalen und die numerischen Verfahren (GMNIA) nach EN 1993-1-6, 8.7. Liegen die Elemente eines ebenen Feldes nicht in einer Ebene, sagt das Programm es.

Volumennachweise

Volumenkörper bekommen keine Querschnittsnachweise — es gibt keinen Querschnitt. Nachgewiesen wird der Spannungszustand nach DIN EN 1993-1-1, 6.2.1(5): die Vergleichsspannung nach von Mises gegen f_y/γ_M0.

Anlegen: die Knoten des Bereichs in der Ansicht auswählen, dann Register Nachweise → „Volumen“ (oder in der Tabelle „Volumen“ auf „Bereich aus Auswahl…“). Es werden alle Volumenelemente aufgenommen, die vollständig in der Auswahl liegen.

Im Dialog gibt es zwei Schalter, die den Unterschied zwischen einem brauchbaren und einem wertlosen Nachweis ausmachen:

Ausgewertet wird je Element an der Mitte und an den Eckpunkten; maßgebend ist der größte Wert. Die Elementmitte allein würde die Randspannung bei Biegung um rund ein Viertel unterschätzen.

Der Bericht führt je Bereich den vollen Spannungstensor, die Hauptspannungen, τ_max, die hydrostatische Spannung, die Mehrachsigkeit h = σ_m/σ_v, σ_v und die Ausnutzung auf, dazu den Vergleich nach Tresca. Bei dreiachsigem Zug kommt der Hinweis, dass die Zähigkeit nach DIN EN 1993-1-10 zu beurteilen ist — diesen Nachweis führt Statik3D nicht.

Nicht enthalten: Stabilität des Volumenkörpers. Das Verzweigungsproblem ist nur für Stabtragwerke gebildet.

Theorie II. Ordnung und Imperfektionen

Register Nachweise → „Einstellungen“. Unter Theorie II. Ordnung gibt es drei Möglichkeiten:

Dazu die Ersatzimperfektionen nach 5.3.2: Schiefstellung φ und Vorkrümmung e_0 werden als gleichwertige Lasten angesetzt, die Geometrie bleibt unberührt. Wer die Vorkrümmung auch für gedrungene Stäbe ansetzen will, schaltet „5.3.2(6) übergehen“ ein.

Der Bericht bekommt ein eigenes Kapitel: α_cr je Kombination mit dem Kriterium, das gewählte Verfahren, die Zahl der Iterationen, der Verformungszuwachs gegenüber Theorie I. Ordnung, dann φ mit α_h, α_m und der Richtung, die Ersatzhorizontalkraft je Stiel und die Vorkrümmung je Stab mit Knicklinie, e_0, q und V.

Wichtig: Nach Theorie II. Ordnung gilt keine Superposition mehr. Jede Kombination wird einzeln gerechnet — das dauert länger als eine lineare Überlagerung. Die Ergebnisse der einzelnen Lastfälle bleiben Ergebnisse nach Theorie I. Ordnung und dürfen nicht mehr von Hand überlagert werden.

Theorie je Lastfall und Kombination: I., II., III. Ordnung

Im Lastfall- und im Kombinationsdialog steht das Feld Theorie:

Wahl Rechnung
wie Einstellung Lastfälle linear; GZT-Kombinationen nach der Einstellung Nachweise → Konfiguration (aus / automatisch nach 5.2.1(3) / ein)
I. Ordnung linear, Superposition
II. Ordnung Gleichgewicht am verformten System mit geometrischer Steifigkeit und Ersatzimperfektionen (5.2, 5.3) — immer, unabhängig von der Einstellung
III. Ordnung große Verformungen und endliche Drehungen (geometrisch nichtlinear, korotational), Newton-Raphson in Laststufen (Anzahl in der Konfiguration) — nur für Stabtragwerke, ohne Kontakt und Zwangsverformungen

Nach II. und III. Ordnung gilt keine Superposition: der Lastfall bzw. die Kombination wird einzeln gerechnet und ersetzt das lineare Ergebnis. Die Tabellen unten und der Modellbaum zeigen die Wahl; der Bericht führt je Lastfall und Kombination die Theorie und für III. Ordnung Laststufen, Iterationen, Residuum, u_max nach I. und III. Ordnung und die größte Drehung auf.

Verformungsnachweise (GZG)

Die Kombinationen des Grenzzustands der Gebrauchstauglichkeit rechnet Statik3D ohnehin; mit einer Verformungsgrenze werden sie gegen einen Grenzwert gehalten. Anlegen über Register Nachweise → „Verformung“, über den Modellbaum („+ Verformungsgrenze“) oder in der Tabelle „Verformungen“.

Bezug wofür
Stab Durchbiegung w bezogen auf die Sehne zwischen den Stabenden
Knoten Verschiebung oder Verdrehung gegenüber der Ausgangslage (Kragarmspitze, Stützenkopf)
Punktpaar Verschiebung zweier Knoten gegeneinander — Dichtungen, Führungen, Fugen, Anschläge (DIN 19704)

Der Grenzwert ist entweder L/x (L = Stablänge beziehungsweise Abstand der beiden Knoten) oder ein absoluter Wert in mm beziehungsweise mrad. Dazu gehören die Bemessungssituation (charakteristisch, häufig, quasi-ständig oder alle GZG-Kombinationen) und wahlweise eine Überhöhung w_c, die abgezogen wird (EN 1993-1-1, A.1.4.2).

Wichtig für den Kragarm: die Durchbiegung eines Stabes bezieht sich auf die Sehne — dreht der ganze Stab mit, fällt das heraus. Für eine Kragarmspitze ist der Bezug „Knoten“ der richtige.

Ergebnis: Tabelle „Verformungen“ mit Wert, Grenzwert, Ausnutzung, maßgebender Kombination und Stelle; Kapitel 8 des Berichts führt jeden Nachweis mit seiner Verformung je Kombination.

9 Berechnung und Parallelisierung

Abnahme des Netzes vor dem Rechnen

Vor jedem Lauf nimmt das Programm das Netz ab. Ein Bauteil ist vollständig angebunden, oder es ist ein Fehler mit Namen — nichts halb Gekoppeltes, nichts stillschweigend Übergangenes:

Prüfung Grenze
Elemente, die eine ausgeführte Kontaktfuge überspannen 0
Gemeinsame Fläche zweier Körper: doppelte und hängende Knoten 0
Abdeckung der Kontaktseite ≥ 95 %
Gegenkörper der Kontaktbedingung ohne eine einzige Facette 0
Haltegüte je Teiltragwerk ≥ 10⁻⁴
Knoten im Rechennetz ohne Element 0
Formgüte des schlechtesten Elements je Körper ≥ 0,05
Randtreue je Körper ≥ 99 %

Die wichtigste Zeile ist die erste: beim Ausführen einer Fuge werden die gemeinsamen Randknoten verdoppelt; bliebe danach ein Element mit einem Fuß auf der alten und einem auf der neuen Seite, überbrückte es genau die Trennung und die Fuge wirkte dort nicht. Von außen sieht man das als „halb vernetzt”.

Die zweite ist der stillste aller Netzfehler. Zwei Körper, die dieselbe Randfläche haben, müssen dort dieselben Knoten benutzen — sonst ist die Fläche zweimal vernetzt, die Kräfte gehen nicht hinüber, und das Netz sieht dabei tadellos aus. Genannt wird beides getrennt, weil es verschiedene Ursachen hat: doppelte Knoten (gleicher Ort, andere Nummer) heißen, dass die Teilung passt und die Knoten nur zweimal angelegt wurden; hängende heißen, dass die beiden Körper die gemeinsame Linie oder Fläche verschieden fein geteilt haben.

Jede Verletzung steht einzeln im Protokoll, mit Prüfung, Bauteil, Element, Knoten, gemessenem Wert und Grenze — keine Sammelmeldung, keine Auslassungspunkte. Die Rückfrage fasst nur zusammen, wie viele je Prüfung anstehen; die Entscheidung bleibt beim Anwender. Wer mit 17 % Abdeckung rechnen will, kann es — aber nachdem er gelesen hat, dass es 17 % sind.

Freie Bewegungen (Singularitäten)

Register Start → Modell prüfen → „Freie Bewegungen suchen“, und nach jeder Rechnung im Modellbaum unter Ergebnisse → Freie Bewegungen.

„Factor is exactly singular“ nennt weder das Bauteil noch die Richtung. Bei über hundert Volumen ist das nicht prüfbar. Der Befehl sagt statt dessen für jedes Bauteil, das sich bewegen kann:

Der letzte Punkt ist der, auf den es ankommt. Unterschieden wird:

Findet der Befehl keine freie Bewegung, ist die Frage nicht mehr ob, sondern wie fest gehalten wird. Dazu nennt das Protokoll die Haltegüte:

Haltegüte: am weichsten V4: in Richtung y nur 4.1e-03 der steifsten Halterung
           (Grenze 1e-04; 17 Teiltragwerke geprüft)

Die Zahl ist das Verhältnis der schwächsten zur stärksten Halterichtung eines Bauteils. 1 hieße allseitig gleich fest; praktisch liegt ein sauber gehaltenes Bauteil zwischen 0,1 und 0,3, ein nur einseitig gehaltenes deutlich darunter. Unter 10⁻⁴ steht dort eine WARNUNG mit Bauteil, Richtung und Wert: das ist der Kandidat für die Meldung „Bewegung fast ohne Steifigkeit“ aus der Rechnung - nur eben schon vorher, ohne Löserlauf. So lässt sich auch beantworten, warum von mehreren gleich aussehenden Bauteilen nur einige gemeldet werden.

Meldet die Rechnung „Bewegung fast ohne Steifigkeit“, steht dort jetzt das Element, nicht nur das Bauteil: „V104, Element 312487 (tet4): Bewegung fast ohne Steifigkeit … Ausschlag 1,0 bei 4·10⁻⁷ der mittleren Steifigkeit dieses Elements“. Beim Vernetzen nennt das Protokoll ebenso die schlechtesten Splitterelemente mit Nummer und Güte statt nur ihrer Zahl.

Zwei Arten von Bewegung werden getrennt, weil sie verschiedene Abhilfen haben:

Ein Bauteil, das auf seiner Unterlage liegt, lässt sich immer anheben - das allein ist noch kein Befund. Gemeldet wird „hebt ab“ mit einer Zahl nur dann, wenn die Last diese Bewegung auch antreibt; drückt sie in die Fuge, steht dort „Die Last drückt in die Fuge - das Bauteil bleibt liegen“.

Findet die Suche gar nichts und ist das System dennoch singulär, greift die Matrixdiagnose: sie nennt das Bauteil, dessen Bewegung fast keine Energie kostet. Das ist der Fall, den die Topologie nicht sehen kann - zwei Körper, die nur einen Knoten teilen, hängen zusammen und sind trotzdem beweglich.

Statt abzubrechen wird gerechnet. Jede freie Bewegung wird mit einer Hilfsfesselung festgehalten. Die verfälscht die Spannungen nicht (sie wirkt nur auf den Starrkörperanteil, und der wird nach der Rechnung wieder herausgenommen); sie macht die Rechnung nur möglich. Deshalb darf man das Ergebnis für alle gehaltenen Bauteile ohne Abstriche verwenden - und sieht an der Liste, für welche nicht.

Bei vielen losen Teilen werden höchstens 40 Bewegungen angezeigt, die schwersten zuerst: erst die, in denen wirklich Last ins Nichts geht.

10 Ergebnisse und Bericht

Zahlen als Dezimalzahl. Ergebniswerte stehen überall als normale Dezimalzahl mit Punkt — Skala, Modellbaum (Schnittgrößen „−0.00 … +943 kN”), Statuszeile, Marken, Kennwerte, Tabellen —, nie mehr als „2.33e-13”: die Nachkommastellen richten sich nach dem Betrag (ab 100 keine, ab 10 eine, ab 1 zwei, sonst drei), Rundungsschrott wird 0 (spannungen.dezimal).

Zeichenzeit bei großen Netzen. Am Drehlager (1,8 Mio. Tetraeder) kostete jedes Neuzeichnen 3,9 s, davon im Profil 6,2 von 7,3 s allein die Suche nach Knoten ohne Element — sie lief bei jedem Bild über alle Elemente. Seit 12.09.2026 wird sie einmal je Netz gemerkt: 0,8 s je Neuzeichnen. Große Tabellen (ab 50 000 Zeilen) füllen sich erst, wenn ihr Register nach vorn kommt; solange steht „wird beim Anzeigen gefüllt” neben der Zeilenzahl (die Elementtabelle des Drehlagers kostete 61 s bei jedem Modellstand, ihre Kennwerte 44 s — jetzt spaltenweise mit numpy; ein Modellstand dauert 22 s statt 51 s). Ist das FE-Netz ausgeschaltet, zeigt das unverformte System nur noch den Umriss der Körper (Kanten ab 35°) statt des Drahtnetzes.

Skala und Kennwerte nur für das Sichtbare. Sind Teile ausgeblendet (Sicht → Selektion anzeigen, Auswahl ausblenden, Schalter der Glasleiste), gelten die Grenzen der automatischen Werteskala und die Kennwerte im Bild nur für die sichtbaren Knoten und Elemente; die Kopfzeile sagt „Skala: nur sichtbare Teile”, die Kennwerte tragen die Überschrift „nur sichtbare Teile”. So bewertet man ein einzeln gezeigtes Bauteil an seiner eigenen Skala: Bauteil wählen, Selektion anzeigen, ablesen. Geprüft in tests/test_spannungen.py und der Oberflächenprüfung.

Ergebnisse neben der Modelldatei. Speichern schreibt die Rechnung — Lastfälle, Kombinationen, Umhüllende, Nachweise — in eine zweite Datei <modell>.ergebnisse neben die Modelldatei; Öffnen liest sie wieder ein, wenn sie zum Modell passt (Knoten- und Elementzahl, Koordinaten, Lastfallnamen), und das Programm steht danach wieder auf „berechnet“. Bis zum 12.09.2026 war nach dem Öffnen jede Rechnung weg — am Drehlager 18 Minuten je Lastfall. Ein Modell, das nach der Rechnung verändert wurde, passt nicht mehr; das Protokoll sagt es, und die Datei bleibt liegen. Ohne Rechnung entfernt Speichern eine alte Ergebnisdatei. Die Datei enthält das Modell nicht (es steht in der Modelldatei) und kann groß werden: je Lastfall die Verschiebungen aller Knoten und die Spannungen aller Elemente (Drehlager: rund 90 MB je Lastfall). Geprüft in tests/test_ergebnisse.py.

Kontaktkräfte im Bericht. Das Kapitel Kontakt nennt je Kontaktpaar (Kontaktbedingung, Kontaktpaar Knoten–Fläche, einseitiges Lager) die Kontaktkräfte als Zahl statt nur als Liste der Knoten: die Summe der Normalkräfte ΣF_n der aktiven Knoten (Druck positiv), die Resultierende R aller Kontaktkräfte (Normal- und Reibkräfte) auf die Kontaktknoten mit ihren drei Komponenten, die resultierende Reibkraft |F_t| (nicht die Summe der Knotenbeträge — am Block mit Reibung 20 kN statt 26 kN), den größten Kontaktdruck p = F_n/A, die wirksame Fläche A der aktiven Knoten (aus den Einflussflächen der Kontaktknoten) und die Zahl der aktiven, haftenden und gleitenden Knoten. Zuerst steht eine Übersicht mit dem maßgebenden Ergebnis je Kontaktpaar (größte Normalkraftsumme), dann je Lastfall und Kombination die Tabelle der Kontaktpaare — in der Kurzform für die ersten 5, im mittleren Umfang für 20 Ergebnisse, in der Langform für alle. Die Liste je Knoten (F_n, F_t, Spalt) gibt es nur noch in der Langform; die Kurzform des Drehlagers blieb damit lesbar. Am Block mit Reibung (Auflast 90 kN, Horizontalkraft 20 kN) stehen ΣF_n = 90 kN, ΣF_t = 20 kN und die Aufstandsfläche 0,16 m² — geprüft in tests/test_spannungen.py (test_kontaktkraefte) und tests/test_report.py.

Umfang des Berichts. Der Dialog (Bericht → Bericht, Strg+R) fragt zuerst den Umfang: Kurzform (Vorgabe) nennt Kennwerte, Übersichten und die Zusammenfassung — ohne Listen je Knoten und Element, ohne Ergebnisse je Lastfall, ohne Schnittgrößenverläufe und ohne Nachweisdetails je Stab; Mittel fügt je fünf Lastfälle und Kombinationen, zehn Verläufe und die Nachweisdetails der zwanzig am höchsten ausgenutzten Stäbe hinzu; Langform ist alles. Die Haken darunter zeigen, was der Umfang enthält; ein von Hand gesetzter Haken macht daraus eine eigene Auswahl. Der gewählte Umfang bleibt am Modell.

Große Netze. Ab 200 000 Elementen zeichnet der Bericht in den Systemdarstellungen die Umrisse der Volumenkörper statt der Außenflächen des Netzes; die Bildunterschrift sagt es. Lastbilder gibt es nur für die ersten Lastfälle (Kurzform 3, Mittel 10, Langform 30), die übrigen stehen in den Tabellen. Gemessen am Drehlager (1 812 423 Tetraeder, 422 Lastfälle, drei gerechnete Ergebnisse, 12.09.2026), vorher → nachher:

Kapitel vorher nachher
System (drei Ansichten) 193 s, Facetten des Netzes 5 s, Umrisse der Körper
Einwirkungen (Lastbilder) 422 Bilder, je etwa 1 min Kurzform 3 s, Langform 24 s
Ergebnisse (Übersicht, Kennwerte) 154 s (Vergleichsspannung je Element in Python) 13 s (vektorisiert)
Zusammenfassung und Anhang (Modellprüfung) 58 s (zweimal geprüft) 16 s (einmal, Teiltragwerke über scipy)
Bericht gesamt Stunden Kurzform 41 s, Langform 120 s

Die Kurzform-Datei des Drehlagers ist 21 MB groß (Langform 100 MB) — die Bilder sind SVG mit den Umrissen und den Lasten. Ein Fehler von gestern ist dabei behoben: Ermüdungslasten mit globaler Lastspielzahl rissen den Bericht („unsupported format string passed to NoneType“); die Tabelle nennt jetzt „2e+06 (global)“.

Rahmen des Berichts (Bericht → Berichtsrahmen, auch im Berichtsdialog): Kopf- und Fußzeile mit Platzhaltern {projekt} {bauteil} {position} {auftraggeber} {bearbeiter} {datum} {modell} (leere Teile fallen weg), beim Drucken auf jeder Seite; Ränder in mm, Schriftgröße, Rahmenlinie, Logo (PNG/JPG, Breite in mm, auf dem Titelblatt), Titelblatt und Inhaltsverzeichnis ein oder aus. Der Rahmen wird mit dem Modell gespeichert.

Gliederung analog InfoCAD. Der Bericht setzt sich aus den Kapiteln des Programms und den Einträgen der Tabelle „Bericht” zusammen (Register Bericht → Gliederung, oder die Knöpfe an der Tabelle):

Jeder Eintrag hat einen Platz im Bericht (Spalte „Nach Kapitel” oder die Maske per Doppelklick): hinter Allgemeines, System, Einwirkungen, Ergebnisse, Nachweise EC3, Volumen, Ermüdung, Anschlüsse, Verformungen oder Zusammenfassung; ohne Angabe stehen die Einträge am Ende unter „Übernommene Ergebnisse”. Reihenfolge, Name, Bildunterschrift und Bemerkung sind in der Tabelle änderbar (▲ ▼). Geprüft in tests/test_report.py (test_gliederung_und_rahmen).

11 Tastenkürzel

Strg+N neu, Strg+O öffnen, Strg+S speichern, Strg+I importieren, Strg+R Bericht, F5 berechnen, Strg+Z rückgängig, Strg+Y wiederholen, Strg+Umschalt+C vordere Tabelle kopieren.

Ansicht: Strg+1 voll, Strg+2 transparent, Strg+3 Hidden-Line, Strg+4 Drahtmodell, F9 FE-Netz ein/aus. Maus im Bild: Rad zoomt zum Zeiger, Doppelklick mit der mittleren Taste passt alles Sichtbare ein, linke Taste dreht, mittlere schiebt. Strg+B übernimmt die Ansicht in den Bericht. Esc bricht ab, was gerade mit Fortschrittsbalken und Abbrechen-Knopf läuft (Vernetzen, Berechnung, Nachweise, Wind, Wasserdruck) - wie der Knopf Abbrechen neben dem Balken, gleich welches Feld den Fokus hat; läuft nichts, nimmt Esc ein aufgezogenes Auswahlfenster zurück oder hebt die Auswahl auf („Alles deselektieren“). Fang: F3 ein/aus, Umschalt+F1 Knoten, Umschalt+F2 Kantenmitte, Umschalt+F3 Raster, Umschalt+F4 Linien, Umschalt+F5 Stäbe, Umschalt+F6 Flächen, Umschalt+F7 Volumen.

Die Kürzel gelten in jedem Register des Ribbons - auch wenn der Befehl in einem anderen Register steht als dem, das gerade vorn liegt; sie hängen am Programmfenster, nicht am Knopf. (Gemessen 12.09.2026: vorher wählte Strg+A im Register „Ansicht“ 0 von 17 Knoten, im Register „Start“ alle 17, weil Qt ein Kürzel nur auslöst, solange ein Knopf des Befehls sichtbar ist; ebenso stumm außerhalb ihres Registers waren Strg+N, Strg+O, Strg+I, Strg+E, Strg+Q, Strg+R, Strg+B, Strg+Umschalt+C und Umschalt+F1 bis F7.) Jede Tastenfolge gehört genau einem Befehl: Das Register „Auswahl“ zeigt „Alles deselektieren“ noch einmal, das Kürzel Esc trägt aber nur der Befehl im Register „Start“ - zwei Befehle mit demselben Kürzel blockierten sich in Qt gegenseitig, und Esc tat nichts, solange das Register „Auswahl“ vorn lag. Kürzel wirken nur, wenn das Programmfenster aktiv ist. Steht der Cursor in einem Textfeld, geht Strg+A an das Feld (Text markieren), nicht an das Modell.

Browser/Handy: siehe Kapitel 12.

12 Bedienung im Browser und auf dem Handy

Statik3D lässt sich ohne Installation auf dem Handy oder Tablet bedienen: Der Rechenkern läuft als kleiner Web-Server auf dem PC (oder einem Server im Netz), das Handy zeigt die Oberfläche im Browser. Modell, Berechnung, Ergebnisse, Nachweise und Bericht sind dieselben wie in der Desktop-GUI.

12.1 Starten

python run_web.py --schluessel geheim              # oder: python -m statik3d.web
python run_web.py --beispiel hall --port 8080
python run_web.py --modell halle.json --kerne 8

Der Server meldet zwei Adressen:

Statik3D - Bedienung im Browser / auf dem Handy
  Auf diesem Rechner : http://127.0.0.1:8080/
  Im Netzwerk (Handy): http://192.168.1.23:8080/
  Schlüssel          : geheim   (im Browser einmalig eingeben)

Auf dem Handy (gleiches WLAN) die Netzwerk-Adresse im Browser öffnen und den Schlüssel eingeben; er wird auf dem Gerät gespeichert. Mit pip install qrcode druckt der Server zusätzlich einen QR-Code, den das Handy direkt scannt. Browser-Menü → Zum Startbildschirm hinzufügen legt ein App-Symbol an; Statik3D startet dann bildschirmfüllend wie eine App.

Aus der Desktop-GUI: Berechnung → Bedienung im Browser / auf dem Handy… startet den Server für das geöffnete Modell. Handy und PC arbeiten dann am selben Modell: Eingaben vom Handy erscheinen in der GUI, Ergebnisse vom PC auf dem Handy.

Option Bedeutung
--port 8080 Port des Servers
--host 0.0.0.0 im ganzen Netz erreichbar; 127.0.0.1 = nur dieser Rechner
--schluessel … Zugangsschlüssel (empfohlen, sobald der Server im Netz erreichbar ist)
--modell datei Modell (.json) oder Importdatei beim Start laden
--beispiel hall eingebautes Beispiel laden
--kerne 8 Anzahl Prozesse für die Berechnung
--laut jede Anfrage im Terminal protokollieren

Unter Windows: PowerShell im Programmordner, .venv\Scripts\activate, python run_web.py --schluessel geheim. Beim ersten Start fragt die Windows-Firewall, ob Python im privaten Netz Verbindungen annehmen darf – zulassen, sonst erreicht das Handy den PC nicht.

12.2 Die Oberfläche

Oben die 3D-Ansicht, unten die Register. Der Bereich dazwischen lässt sich am Griff ziehen (klein / halb / groß); auf Tablets und PCs liegen die Register links neben der Ansicht. Ab 1100 px Fensterbreite schaltet die Oberfläche in die Werkbank: links der Modellbaum (Elemente nach Art, Querschnitte, Werkstoffe, Lager, Lastfälle, Kombinationen, Kontakt, Stellungen, Stäbe für Nachweise), in der Mitte die Ansicht mit dem Filmstreifen der Stellungen darunter, rechts die Register als Arbeitsblatt.

Register Inhalt
Modell Projektdaten, Materialien, Querschnitte (Profildatenbank und parametrisch), Schalendicken, Netzgeneratoren (Stabzug, Platte, Quader), Knoten, Elemente (Stab, Schale, Zuweisen, Gelenke, Löschen), Lager, Stäbe mit Nachweisparametern, Kontakt, Nachweiseinstellungen
Lasten Lastfälle mit Einwirkungskategorie, Lasten des aktiven Lastfalls (Knoten-, Strecken-, Flächen-, Temperaturlast, Eigengewicht), Kombinationen (automatisch/manuell), Ermüdungslasten
Rechnen Analyseart, Nachweise, Prozesse, Rechnerfarm, Start; Fortschritt und Zusammenfassung
Ergebnisse Ergebnis (Umhüllende / Kombination / Lastfall / Eigenform), Färbung, Überhöhung, Schnittgrößenverlauf, Stabdiagramm N/Vz/My, Tabellen Stabkräfte, Umhüllende, Auflagerkräfte, Kontakt
Nachweise Nachweise EC3 und Ermüdung starten, Tabellen; Zeile antippen zeigt alle Zwischenwerte
Stellungen Stellungen beweglicher Brücken anlegen und rechnen, Umhüllende, Kurve η über den Stellungswinkel, DIN-19704-Beiwerte, ZTV-ING-Prüfliste (siehe „Bewegliche Brücken“)
Mehr Datei öffnen/importieren (alle Formate aus Kap. 6), Modell speichern, Export in dreizehn Formate (herunterladen), Bericht (HTML/PDF/Markdown), Modellprüfung, Beispiele, Ansicht, Protokoll, Zugangsschlüssel

3D-Ansicht: Ziehen dreht, zwei Finger zoomen und verschieben, Doppeltipp zeigt alles, die Knöpfe oben schalten Ansichten (3D, XY, XZ, YZ) und Nummern. Antippen wählt Knoten (Umschalter „Kn/El“ für Elemente); die Auswahl wird in die Eingabefelder der Register übernommen (Lager, Lasten, Zuweisen, Stäbe, Kontakt). Ergebnisse werden verformt und farbig gezeichnet, Schnittgrößen als Verläufe am Stab.

12.3 Sicherheit

Der Server spricht unverschlüsseltes HTTP und ist für das eigene Netz (WLAN, Firmennetz) gedacht. Immer einen Schlüssel setzen, sobald --host 0.0.0.0 verwendet wird. Für den Zugriff über das Internet ein VPN oder einen Reverse-Proxy mit HTTPS vorschalten; den Port nicht direkt am Router freigeben. Hochgeladene Dateien landen in einem temporären Ordner des Servers.

12.4 Grenzen

Die Darstellung zeichnet mit dem Canvas des Browsers; sehr große Volumenmodelle (mehr als etwa 50 000 Außenflächen) werden auf älteren Handys träge. Ordner-Importe (RFEM-CSV-Ordner) gehen nur über die Desktop-GUI oder die Kommandozeile. Der PDF-Bericht benötigt reportlab auf dem Server; der HTML-Bericht lässt sich am Handy über Teilen → Drucken als PDF sichern.

13 Grenzen

Kleine Verformungen, linear-elastisches Material, Kontakt als Penalty-Näherung ohne Lastgeschichte (Reibung nahe der Reibkapazität konservativ, siehe Theoriehandbuch Kap. 4), keine Schalenbeulnachweise, keine Plastizität, keine Zeitbereichsdynamik. Das Programm ist verifiziert (Testsuiten im Ordner tests), aber nicht bauaufsichtlich zugelassen; die Verantwortung für die Nachweise liegt beim Anwender.

Bewegliche Brücken und Stahlwasserbauten

Eine Klappbrücke, eine Drehbrücke oder ein Hubtor ist in jeder Stellung ein anderes Tragwerk: Lager greifen oder nicht, Riegel sind gezogen, das Eigengewicht wirkt unter einem anderen Winkel, der Antrieb hält ein anderes Moment. Deshalb wird jede Stellung als eigener Rechenlauf geführt und am Ende die Umhüllende über alle Stellungen gebildet — mit der Angabe, welche Stellung für welchen Nachweis maßgebend ist.

Stellungen anlegen

from statik3d.bridges import Stellung, Stellungsreihe

reihe = Stellungsreihe(modell, "Klappbrücke Hafenkanal")
reihe.add(Stellung("S1", 0.0, "geschlossen"))
for w in (20, 45, 70, 82):
    reihe.add(Stellung(f"S{w}", w, f"geöffnet {w}°",
                       lager_aus=["Endauflager"],          # Riegel gezogen
                       dreh_achse=(0, 1, 0), dreh_punkt=(0, 0, 0),
                       dreh_winkel=-w, dreh_gruppen=["klappe"],
                       antrieb=(knoten_drehachse, (0, 250e3, 0))))
umh = reihe.rechnen(nachweise=True)
print(umh.bericht())

Je Stellung lässt sich einstellen:

Angabe Wirkung
lager_aktiv / lager_aus welche benannten Lager in dieser Stellung greifen
dreh_achse, dreh_punkt, dreh_winkel, dreh_gruppen die bewegten Bauteile werden gedreht; das Eigengewicht wirkt dadurch anders
faelle, kombinationen welche Lastfälle in dieser Stellung überhaupt gelten
antrieb Antriebsmoment als Knotenlast in einem eigenen Lastfall

Die Umhüllende nennt die größte Ausnutzung, die größte Verformung und die größte Auflagerkraft je Knoten — jeweils mit der Stellung, in der sie auftritt. umh.kurve() liefert (Winkel, η, u_max) für die Kurve über den Stellungswinkel. Eine Stellung ohne ausreichende Lagerung wird als Fehler ausgewiesen, nicht stillschweigend übergangen.

Lastfälle nach DIN 19704 anlegen und das Lastenheft

Lastfälle nach DIN 19704… (Register Lasten → Lastfälle) legt die Lastfälle eines Stahlwasserbaus mit einem Klick an: rechts in der Maske ein Haken je Einwirkung — vorgehakt sind Eigengewicht G, Ausrüstung G_A, Wasserdruck ständig W_S und veränderlich W_V, Wind W, Temperatur T, Eis EIS, Betriebslast Q_BEW und Antriebsmoment A_M; die übrigen (Verkehr, Grenzmoment, Wind während der Bewegung, Schwall, Anprall, Verklemmen, Montage, Erdbeben) nach Bedarf. Jeder Lastfall bekommt das Kürzel als Namen, die Einwirkungsart, die Beschreibung der Einwirkung und eine fortlaufende Lastfallnummer ab der eingetragenen ersten Nummer; das Eigengewicht trägt g. Die Lasten selbst kommen danach aus den Masken und Generierern (Wasserdruck, Wind) in diese Lastfälle; „Kombinationen nach DIN 19704 bilden” kombiniert sie je Lastfallklasse.

Lastenheft (Register Bericht) schreibt ein eigenes Dokument (HTML, mit Strg+P als PDF; auch Markdown), das alle anzusetzenden Einwirkungen erläutert: je Einwirkung der normative Hintergrund (DIN 19704-1/-2/-3, ZTV-ING, DIN EN 1990/1991, Betreibervorgaben), was sie ist, wie sie angesetzt wird (Ansatz und Formel), ihre Lastfallklassen und Beiwerte (γ_F je Klasse, ψ₀ — Voreinstellungen mit * gekennzeichnet), was das Modell dazu schon kennt (Lastfälle mit Nummer, Wasserdruck- und Windgenerierer, Antriebsmomente der Stellungen) und eine Skizze des Ansatzes (hydrostatisches Druckdreieck zwischen Ober- und Unterwasser mit den Wasserständen des Modells, Wind, Eisdruck am Spiegel, Temperatur, Antrieb, Betriebslast, Anprall, Schwall, Verklemmen, Montage, Erdbeben). Dazu die Kombinationsregel der Lastfallklassen, die Teilsicherheitsbeiwerte der Widerstände und die ZTV-ING-Prüfliste. Zahlenwerte, die als Vorgabe stehen (Eisdruck, Temperaturunterschied, Betriebswind, Anprall, Wichten), sind zu bestätigen — das Heft weist sie aus; Fundstellen werden als Norm und Thema genannt.

Lastfallklassen nach DIN 19704

from statik3d.bridges import Regelwerk
rw = Regelwerk()
rw.faktor("LF1", "G", 1.35, "DIN 19704-1, geprüft")   # eigenen Wert bestätigen
kombis = rw.kombinationen(modell)                     # DIN LF1.1, DIN LF2.3, …
print(rw.bericht())
Klasse Bedeutung
LF1 Normalfall — regelmäßiger Betrieb
LF2 Sonderfall — seltene, planmäßig mögliche Zustände
LF3 außergewöhnlicher Fall — Bau-, Revisions- und Störfall

Die Einwirkungen des Stahlwasserbaus sind als Einwirkungskategorien verfügbar: G_A (Ausrüstung und Antrieb), W_S/W_V (Wasserdruck ständig/veränderlich), Q_BEW (Betriebslast beim Bewegen), A_M/A_MG (Antriebsmoment planmäßig / Grenzmoment der Rutschkupplung), WIND_B (Wind während der Bewegung), EIS, SCHWALL, ANPRALL, KLEMM (Verklemmen), MONT, ERD.

Wichtig — die Zahlenwerte sind zu bestätigen. Statik3D bildet das Verfahren ab: die Einteilung der Einwirkungen, die drei Lastfallklassen und die Kombinationsbildung daraus. Die Beiwerte γ_F, γ_M und ψ₀ sind als Voreinstellung mitgeliefert und ausdrücklich gegen die geltende Fassung der Norm zu prüfen. rw.offen() nennt jeden noch nicht bestätigten Wert, rw.bericht() schreibt die Tabelle mit Herkunft, und das Importprotokoll weist darauf hin. Ein Programm, das Beiwerte aus dem Gedächtnis behauptet, wäre schlimmer als eines, das die Tabelle offen zur Bestätigung vorlegt.

Stellungen im Programmfenster

Die Stellungen gehören zum Modell und werden mit ihm gespeichert; eine Situation (Modellbaum → Situationen) verbindet eine Stellung mit den Elementen, die darin nicht wirken, und wird von Lastfällen und Kombinationen genannt (siehe „Situationen“ in Kapitel 2).

Im Register ⟳ Stellungen stehen alle Stellungen in einer Tabelle mit Winkel, ausgefallenen Lagern, geltenden Lastfällen, η und größter Verformung. „+ Stellung” und „Ändern” öffnen die Maske rechts (Bezeichnung, Ausgangsstellung, Verschiebung, Verdrehung, deaktivierte Stäbe, Flächen, Volumen, Gelenke und Lager — siehe „Stellungen: Lage und Wirkung des Systems“ in Kapitel 2); „Entfernen” arbeitet auf der gewählten Zeile. Lastfälle je Stellung und Antriebsmoment kommen aus der Python-Schnittstelle (Stellung(faelle=…, antrieb=…)). ▶ Alle Stellungen rechnen rechnet jede Stellung einzeln und schreibt die Umhüllende darunter; der Filmstreifen unter der 3D-Ansicht zeigt danach je Karte das η, die maßgebende mit ★.

„Kombinationen nach DIN 19704 bilden” legt die Kombinationen der drei Lastfallklassen an und schreibt darunter jeden Beiwert mit seinem Zustand („bestätigt” oder „zu bestätigen”) und die ZTV-ING-Prüfliste.

Stellungen im Browser: Register „Stellungen“

Alles davon gibt es auch ohne Python, im Browser (python run_web.py, Kapitel 12). Das Register ⟳ Stellungen führt den ganzen Ablauf:

  1. + Stellung legt eine Stellung an: Name, Stellungswinkel, welche Lager ausfallen, welche Lastfälle gelten, um welchen Winkel welche Gruppe gedreht wird und an welchem Knoten das Antriebsmoment angreift. Ein zweites Anlegen unter demselben Namen ändert die Stellung, statt sie zu verdoppeln; die Liste bleibt nach Winkel sortiert.
  2. ▶ Alle Stellungen rechnen rechnet jede Stellung einzeln und bildet die Umhüllende. Jede Karte zeigt danach ihr η, die maßgebende Stellung ist hervorgehoben, und die Kurve η über den Stellungswinkel steht darunter. Eine Stellung, die nicht rechenbar ist — etwa weil ein genannter Lastfall im Modell fehlt —, wird mit ihrer Fehlermeldung ausgewiesen; die übrigen Stellungen werden trotzdem gerechnet.
  3. DIN 19704: Kombinationen bilden legt die Kombinationen der drei Lastfallklassen an und zeigt darunter jeden Beiwert mit seinem Zustand: „zu bestätigen“ oder „bestätigt“. Ein Beiwert lässt sich im selben Register setzen; damit gilt er als bestätigt und verschwindet aus der Liste der offenen Werte.
  4. Die ZTV-ING-Prüfliste steht darunter — mit Haken nur bei dem, was das Programm wirklich sehen kann.

Am breiten Bildschirm (ab 1100 px) schaltet die Oberfläche in die Werkbank: links der Modellbaum, in der Mitte die 3D-Ansicht mit dem Filmstreifen der Stellungen darunter, rechts die Register. Der Filmstreifen zeigt jede Stellung als Karte mit Winkel und Ausnutzung; ein Klick wählt sie aus. Am Handy bleibt es beim gewohnten Aufbau mit dem Bereich von unten.

ZTV-ING-Prüfliste

from statik3d.bridges import pruefliste, bewegungen
for thema, erfuellt, hinweis in pruefliste(reihe, modell):
    print("OK " if erfuellt else "OFFEN", thema, hinweis)
print("Lastwechsel:", bewegungen(4 * 365, 100))   # 4 Bewegungen/Tag, 100 Jahre

Geprüft wird, ob Zwischenstellungen untersucht sind, ob ein Antriebsmoment angesetzt ist (und ob auch das Grenzmoment der Rutschkupplung als LF3 vorliegt), ob Wind während der Bewegung und das Verklemmen eines Antriebsstrangs als Einwirkung geführt werden und ob die Lagerzustände je Stellung unterschieden sind. Was das Programm nicht selbst sehen kann — etwa die Zahl der Bewegungen über die Nutzungsdauer — wird als offen ausgewiesen und nicht als erfüllt behauptet.