◻ Stab2D-NL - Entwicklung / Versionen

Das Programm Stab2D-NL wird von mir seit ca. Mai 2001 entwickelt. Neben der Programmierung der Rechenalgorithmen stand auch immer die Weiterentwicklung der Benutzeroberfläche im Vordergrund, da nur so eine schnelle und effiziente Kontrolle der Rechenroutinen erfolgen kann. Außerdem wurde das Programm INCA2 erweitert. Kleinere Korrekturen erfolgten an der Oberfläche, größere Erweiterungen im Rechenkern und an der Schnittstelle zum Programm Stab2D-NL.

Seit ca. März 2002 ist es möglich, größere 2dimensionale Systeme zu rechnen. Die Folgezeit wurde vor allem genutzt, um Fehler zu beseitigen, den Iterationsprozess zu beschleunigen und die Konvergenz auch im plastischen Bereich zu gewährleisten. Parallel dazu wurden Vergleichsrechnungen zu Experimenten durchgeführt. So konnten nicht nur die Durchbiegungen in Abhängigkeit von der Belastung kontrolliert werden, sondern an einem Experiment aus Stuttgart auch die Dehnung der Systemachse. Einige Nachrechnungen sowie eine Vorausrechnung sind im Menüpunkt Experimente weiter unten aufgeführt.

Im Zeitraum Januar 2002 bis Dezember 2003 kam das Programm in mehreren Diplom- und Studienarbeiten zum Einsatz, in denen unter anderem zwangsbeanspruchte Konstruktionen und gekoppelte Stützen (z.B. Hallen in Fertigteilbauweise, integrale Brücken) untersucht wurden.
Auch ist das Programm inzwischen an einer Vielzahl anderer Universitäten sowie in Ingenieurbüros und Baufirmen im Einsatz, um vor allem die nicht alltäglichen Probleme des Stahlbetonbaus zu lösen. Vor allem eine wirklichkeitsnahe Verformungsberechnung für verschiedene Zeitpunkte stand häufig im Vordergrund.

Als erstes größeres Projekt im Jahre 2003 sei ein Parkhaus erwähnt, das von einem Ingenieurbüro aus Schwerin geplant und mit dem Programm Stab2D-NL nichtlinear berechnet wurde. Durch die Ausführung des 80 m langen Parkhauses ohne Fugen sowie auf Grund der Anordnung von Zufahrtsrampen auf beiden Seiten des Gebäudes treten infolge Schwinden des Betons sowie infolge Temperaturbeanspruchung erhebliche Zwangskräfte sowohl in den horizontalen als auch in den vertikalen Bauwerksteilen auf. Durch die nichtlineare Rechnung konnten die auftretenden Beanspruchungen realitätsnah erfasst und die Konstruktion optimiert werden.

Eine weitere Anwendung des Programms Stab2D-NL fand von einigen Mitgliedern des österreichischen Normenausschusses statt (ÖNorm B 4700, Baubehörde Wien). Insbesondere die Traglasten für schlanke Stützen wurden in der Ö-Norm relativ hoch berechnet, so dass im Vergleich zur bisherigen Bemessungspraxis das Sicherheitsniveau stark verringert wurde. Vorschläge zur Verbesserung, die mit dem Programm Stab2D-NL erarbeitet wurden, wurden im Normenausschuss zur Diskussion gebracht.

Durch diese stete Weiterentwicklung und Zusammenarbeit mit den Anwendern bei aktuellen Projekten aus der Praxis ist eine nichtlineare Berechnung für Standard-Systeme seit ca. 2004 sehr gut möglich. Die Testphase für Programm und insbesondere für den Rechenkern ist seitdem abgeschlossen. Prinzipiell sind zwar noch Verbesserungen an der Iterationsgeschwindigkeit und Konvergenz in geringem Umfang möglich, allerdings läuft die nichtlineare Rechnung bei üblichen Systemen sehr robust und alltagstauglich.
Größte Fehlerquelle bei den nichtlinearen Berechnungen ist meiner Erfahrung nach der Anwender selber.

Mit dem Stand Ende Juni 2016 wurde ein Beta-Version von Stab2D-NL veröffentlicht, die parallel zur etwas älteren Version vom Januar 2016 heruntergeladen werden kann. In der neuen Version erfolgte die Umstellung auf eine Benutzeroberfläche mit aktueller "Windows-Fenster-Optik". Außerdem erfolgten einige Verbesserungen an der Benutzeroberfläche (Grafik drucken, Lasteingabe mit Assistent, Definition von Federn mittels Assistent etc.).
Mit der Umstellung der Benutzeroberfläche auf die aktuelle Windows-Optik mussten eine Vielzahl an Steuerelementen angepasst werden. Daher kann es sein, dass trotz sorgfältiger Prüfung einzelne Elemente noch nicht das korrekte Erscheinungsbild aufweisen. Daher die Bitte an die Nutzer der Beta-Version bei Abweichungen an der Oberfläche Rückmeldung zu geben.

Abgesehen von fehlerhaften Eingaben und daraus resultierenden Problemen können nachfolgende Fehlermeldungen auftreten:

• Konvergenzprobleme im Grenzzustand der Tragfähigkeit (Querschnitte stark plastiziert, Steifigkeit auf 1/1000 bis 1/10.000 des linear-elastischen Wertes gefallen, Momenten-Verkrümmungs-Linie mit fallendem Ast, entspricht einer negativen Tangentensteifgkeit)
• Konvergenzprobleme bei vorgespannten Querschnitten (bzw. Rechnung mit Schwinden)
• Ausreichende Fehlerabfrage zu Beginn der Rechnung. Vor allem Benutzer mit wenig Erfahrung machen häufig Fehler bei der nichtlinearen Modellierung der Stahlbeton-Querschnitte (Definition der Baustoffe, Grenzdehnungen), so dass eine Berechnung mit Stab2D-NL nicht durchführbar ist, schlecht konvergiert oder sogar fehlerhaft ist.
  Insbesondere zur Verbesserung dieses Programmpunktes sind Anregungen seitens der Nutzer erwünscht!