Mit dem Programm ELPLA (ELASTISCHE PLATTE) können Plattengründungen und Pfahl-Plattengründungen mit beliebigem Grundriss, unterschiedlicher Dicke und Gründungstiefe auf in vertikaler und horizontaler Richtung ungleichmäßigem, auch mehrfach geschichtetem Baugrund mit bilinearem Last-Verformungsverhalten nach der Methode der Finiten Elemente berechnet werden.
 
Drei bekannte Baugrundmodelle zur Berechnung von Plattengründungen und Pfahl-Plattengründungen (Standardmodelle) werden berücksichtigt. Die Baugrundmodelle sind Einfaches Annahme-Modell (Spannungstrapezverfahren), Winkler-Modell (Bettungsmodulverfahren) und Kontinuum-Modell (Steifemodulverfahren).
 
Plattengründungen und Pfahl-Plattengründungen können mit den der Wirklichkeit am nächsten kommenden Baugrundmodellen dargestellt werden. Man kann mit den weitgehend gleichen Ausgangsdaten verschiedene Typen von Baugrundmodellen anwenden. Es ist auch möglich, beim dreidimensionalen Kontinuum-Modell unregelmäßige Schichtenverläufe zu berücksichtigen.
 
In der Berechnung werden die Platten als elastisch oder starr behandelt. In diesem Programm wird die Finite Element-Methode verwendet, um Platten zu berechnen.
 
ELPLA kann auch verwendet werden für:
• Stellen Sie die Wirkung von äußeren Lasten, benachbarten Fundamenten, Tunnelbau und den Einfluss der Temperaturdifferenz auf die Platte dar.
• Berechnung einer Deckenplatte, ebenes Stabtragwerks, ebener Spannung, eines Trägerrostes, von Systemen mehrerer Gründungsplatten, eines Balken oder eines Trägerrostes auf elastischem Baugrund, einer Rotationsschale, achsensymmetrischer Spannung.
• Bemessung der Sohlplatte, Pfahl-Platten und Deckenplatten nach ACI, EC 2, DIN 1045, und ECP.
• Dynamische Berechnung von Strukturen.
• Ermittlung von Spannungen, Dehnungen und Verschiebungen im Boden.
 
ELPLA ist ein grafisches Softwareprodukt, das unter Microsoft Windows läuft. Das übliche "Was Sie sehen ist, was Sie bekommen" von Windows-Anwendungen macht es leicht zu lernen, wie ELPLA zu verwenden, besonders wenn Sie bereits mit der Windows-Umgebung vertraut sind.
 
Die Verwendung des Programms ist in der Regel so, dass erste Datendateien erstellt werden, die ein bestimmtes Problem auf der Registerkarte Daten beschreiben. Anschließend wird das Projektproblem mit Hilfe der Registerkarte Berechnung analysiert. Schließlich können die Ergebnisse als grafische Zeichnungen, Grafiken und Tabellen dargestellt werden, indem die sechs separaten Befehlsgruppen Daten, Ergebnisse, Baugrunddaten, Bohrprofil, Schnitte und Liste in der Registerkarte Ergebnisse verwendet werden.
 Bild 1 Startbildschirm des Programms ELPLA

Unterkategorien

• Benutzeroberfläche und Hilfesystem sind in 3 Sprachen verfügbar: Englisch, Deutsch und Arabisch
• Berechnung einer elastischen oder starren Kombinierten Pfahl-Plattengründung
• Berechnungsmodell zu dem Baugrund/ Bauwerk-Wechselwirkung ist unter 9 Berechnungsverfahren
• Bemessung der Sohlplatte nach ACI, EC 2, DIN 1045 und ECP
• Generierung des FE-Netzes der Platte mit verschiedenen Elementtypen
• Eine automatische Generierung des FE-Netzes der Sohlplatte
• Glätten des FE-Netzes
• Randelemente einrichten
• Verfeinerung des FE-Netzes
• Verbinden von zwei oder mehr Netzen
• Aufteilen des FE-Netzes in zwei oder mehr Netze
• Leistungsfähiger Netzgenerator (u.a. für die Generierung von Quadrat-, Rechteck-, Kreis-, Kreisringplatten)
• Stabelemente zur Modellierung von steifen Mauern auf der Sohlplatte
• An Knoten können Senkfedersteifigkeiten und Drehfedersteifigkeiten für die Platte eingeführt werden
• Es können feste oder vorgegebene Verschiebungen und Verdrehungen berücksichtigt werden.
• Berechnung der Sohldrücke, Setzungen, Schnittgrößen, Bettungsmoduli, Bewehrung und Pfahllasten
• Knotenkoordinaten und Begrenzungsknoten des FE-Netzes aus Tabelle über MS Excel importierbar
• Beliebiger Plattengrundriss mit Aussparungen, Ecken und Löchern
• Unterschiedliche Plattendicke und Gründungstiefe auf in vertikaler und horizontaler Richtung
• Berücksichtigung der Abminderungsbeiwerte α nach DIN 4019 Teil 1
• Einzellasten, Linienlasten, Flächenlasten und Momente an beliebiger Stelle unabhängig vom Elementnetz
• Polygonlast mit variablen Ordinaten und Linienmoment
• Baugrund mit bilinearem Last-Verformungsverhalten
• Der Baugrund wird durch ein oder mehrere Bohrprofile definiert
• Bohrprofile bei beliebig geschichtetem Baugrund
• Berücksichtigung der Variation des Baugrundes in den drei Richtungen nach drei Verfahren
• Darstellung der Bohrprofile mit den Bezeichnungen, Symbolen und Farben nach DIN 4023
• Berücksichtigung der Grundwassereinflüsse und Erfassung der Vorbelas¬tung
• Farbdarstellung der Abmessungen, Grundrisse und Ergebnisse auf dem Bild¬schirm oder Drucker
• Darstellung der Ergebnisse als Ergebniswerte im Grundriss, Isolinien, Kreisdiagramme
• Isometrische Darstellungen der Ergebnisse
• Aufzeichnung des Verlaufes der Ergebnisse im Grundriss
• Darstellung der Verformungen mit deformiertem Elementnetz
• Strichdarstellung der Hauptmomente
• Zeichnungsschnitte der Ergebnisse aus mehreren Berechnungsverfahren in einem Bild
• Daten und Ergebnisse von mehreren Projekten können zusammen dargestellt werden
• Tabellierung der Daten und Endergebnisse auf dem Bildschirm oder Drucker
• Ergebnisse können in einer ASCII-Datei abgespeichert werden
• Die Darstellungen können wahlweise als WMF-Datei ausgegeben werden
• Es gibt im Benutzerhandbuch ausführliche Erläuterungen mit Berechnungsbeispielen
• Zur Datenabfrage können kurze Hilfe-Informationen angefordert werden
• Exportieren der Ergebnisse als Tabellen und Diagrammen nach MS Excel
• Exportieren der Daten und Ergebnisse nach MS Word
• Eine Gruppe von Daten mit Ergebnissen zusammen in einer Darstellung
• Kopieren von Zeichnungen in die Zwischenablage zur Übernahme in den Textverarbeitungsprogrammen
• Berechnung von Systemen mehrerer Gründungsplatten oder Pfahl-Plattengründungen in einem Netz
• Berechnung einer starren Pfahlgruppe oder schlaffen Platte auf starrer Pfahlgruppe
• Berechnung einer Deckenplatte, ebenes Stabtragwerks, ebener Spannung und eines Trägerrostes
• Berechnung von Systemen mehrerer Gründungsplatten
• Berechnung einer Rotationsschale und achsensymmetrischer Spannung
• Berechnung von zylindrischen Tanks
• Berechnung eines Balken oder eines Trägerrostes auf elastischem Baugrund
• Dynamische Berechnung von Strukturen
• Ermittlung von Spannungen, Dehnungen und Verschiebungen im Boden
• Bezüge aus einer DXF-Datei in ELPLA importieren
• Erstellen einer DXF-Datei aus dem Finite-Elemente-Netz oder einer beliebigen Grafik im FE-Net-Modus
• Erstellen einer 3DFACE-Datei aus dem Finite-Elemente-Netz rechteckiger Elemente
• Reduzierung von Rechenzeit und Computerspeicher durch Nutzung der Systemsymmetrie
ELPLA kann verwendet werden, um Gründungsplatten /Pfahl-Gründungsplatten oder andere strukturelle Probleme wie Deckenplatten, Trägerröste, ebene Stabtragwerke, ebene Spannung, ein System mehrerer Gründungsplatten, Rotationsschalen, achsensymmetrische Spannung und achsensymmetrische Strukturen zu berechnen (Bild 2)
Bild 2 Berechnungsverfahren
 
Der Benutzer kann mit dem Programm ELPLA-Daten das Berechnungsmodell zu dem Baugrund/ Bauwerk-Wechselwirkung unter folgenden 9 Berechnungsverfahren auswählen:
1) Einfache Annahme (Spannungstrapezverfahren).
2) Bettungsmodulverfahren mit konstantem Bettungsmodul (Bettungsmodulverfahren)
3) Bettungsmodulverfahren mit unterschiedlichen Bettungsmoduli (Bettungsmodulverfahren)
4) Bettungsmodulverfahren mit iterativer Berechnung (Bettungsmodulverfahren/ Steifemodulverfahren)
5) Steifemodulverfahren für den unendlichen Halbraum (Halbraumverfahren)
6) Iteratives Steifemodulverfahren (Halbraumverfahren / Steifemodulverfahren)
7) Steifemodulverfahren mit Lösung des Gleichungssystems ohne Iteration (Steifemodulverfahren)
8) Steifemodulverfahren für die starre Platte (Halbraumverfahren / Steifemodulverfahren)
9) Steifemodulverfahren für die schlaffe Platte (Halbraumverfahren / Steifemodulverfahren)
Bild 22 Dialogfeld "Berechnungsverfahren"
 
ELPLA ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Berechnung von Pfahl-Plattengründungen. Heute hat fast jedes Ingenieurbüro seine eigenen Computerprogramme zur Berechnung und zum Entwurf von Pfahl-Plattengründungen. Dazu sind die meisten verfügbaren Programme unter Windows benutzerfreundlich und bieten ausgezeichnete graphische Farbdarstellungen, sodass theoretisch eine Sekretärin, nicht nur ein Ingenieur, diese verwenden kann. Aber das Problem dabei ist, wie man die Daten kontrollieren und die Ergebnisse überprüfen kann.
Es stehen viele praktische Probleme, die mit Verwendung des Programms ELPLA berechnet werden können. Es ist wichtig, dass der Ingenieur mit diesen Informationen vertraut ist, wenn er Computerberechnungen von Pfahl-Plattengründungen durchführt. Ein Verständnis dieser Konzepte ist von großem Nutzen beim Ausführen der Computerberechnung, zur Lösung von Schwierigkeiten und zur Entscheidung der Annehmbarkeit der Ergebnisse. Drei bekannte Baugrundmodelle zur Berechnung von Pfahlplatten (Standardmodelle) werden berücksichtigt. Die Baugrundmodelle sind Einfaches Annahme-Modell (Spannungstrapezverfahren), Winkler-Modell (Bettungsmodulverfahren) und Kontinuum-Modell (Steifemodulverfahren). In der Berechnung werden die Platten als elastisch oder starr behandelt. Die Finite Element-Methode verwendet, um Platten zu berechnen. In der finiten Elementberechnung wird die Platte von Plattenelementen entsprechend der zweidimensionalen Natur des Fundaments dargestellt.
Bild 29 Pfahl-Platten- Boden-Interaktion
Es können Fundamentplatten mit beliebigem Grundriss, mit Aussparungen, Ecken und Löchern eingegeben werden (Bild 38). Möglich sind auch Fundamentplatten mit unterschiedlichen Plattendicken und Gründungstiefen (Bild 39). Es können auch Stäbe eingegeben werden. Diese sind Elemente, mit denen auf der Sohlplatte gelagerte steife Mauern simuliert werden können. Auch können Einzellasten, Linienlasten, Flächenlasten und Momente an beliebiger Stelle unabhängig vom Elementnetz eingegeben werden (Bild 40). Auch mehrere Lastfälle sind möglich.
Bild 38 Beliebiger Plattengrundriss und Lastdaten, auch Löcher sind möglich
Bild 39 Unterschiedliche Plattendicke
Bild 40 Verschiedene Lastarten
Es ist möglich, feste (unverschiebliche) Punkt und Linienlager einzugeben. Es können aber auch elastische oder vorgegebene Verschiebungen und Verdrehungen mit konstanten oder federnden Auflagern berücksichtigt werden.
Bild 41 Elastische und feste Drehungen und Verschiebungen
Der Baugrund wird durch ein oder mehrere Bohrprofile definiert, deren Lage durch Koordinaten im Grundriss (Bild 42) festgelegt werden. Jedes Bohrprofil kann eine andere Schichtenfolge mit einer oder mehreren Schichten mit unterschiedlichen Bodenmaterialien aufweisen (Bild 45). Die Böden werden durch die Steifemoduli für Erstbelastung (Es) und Wiederbelastung (Ws) und die Wichten γ definiert (Bild 46). Auch die Poissonzahl n des Bodens wird berücksichtigt. Zur Erfassung der Vorbelastung qv kann eine Feldweise unterschiedliche Gründungstiefe tf berücksichtigt werden. Es kann auch die Grenztiefe berechnet werden. Die Bohrprofile können mit den Bezeichnungen, Symbolen und Farben nach DIN 4023 oder nach eigener Wahl nebeneinander graphisch dargestellt werden (Bild 42).
Bei der Zuteilung der Bohrprofile zu den Bodeneigenschaften unter den einzelnen Elementknoten kann zwischen folgenden drei Verfahren gewählt werden:
  1. Automatische bilineare Interpolation zwischen den Bohrprofilen (Bild 42).
  2. Aufteilung der Fundamentfläche in Teilflächen mit gleichen Bohrprofilen (Bild 43).
  3.  Hand-Zuteilung der Bohrprofile zu den einzelnen Elementknoten (Bild 44).
Bild 42 Automatische bilineare Interpolation zwischen den Bohrprofilen
Bild 43 Aufteilung der Fundamentfläche in Teilflächen mit gleichen Bohrprofilen
Bild 44 Hand-Zuteilung der Bohrprofile zu den einzelnen Elementknoten
Bild 45 Beliebige Schichtdicke, unterschiedliche Schichtenfolge
Bild 46 Steifemoduli für Erst- und Wiederbelastung
 
Die Bemessung von Stahlbetonplatten erfolgt nach den Normen:
EC 2 Europäisches Komitee für Normung, Planung von Stahlbeton und
Spannbetontragwerken - Eurocode 2
DIN 1045  Deutsches Institut für Normung, Beton und Stahlbeton,
Bemessung und Ausführung
ACI Amerikanisches Institut für Beton, Normerfordernisse für Stahlbetonbau
ECP Ägyptische Norm der Praxis für Bemessung und Konstruktion von Stahlbetonbau
Bild 47 Dialogfeld "Bemessungsnorm-Parameter"
Bild 48 Dialogfeld "Bewehrung (Bemessung für Biegung)"
Bild 49 Kritischer Rundschnitt der Durchstanzen AL unter den Stützen
Mit dem Programm ELPLA-Graphik lassen sich vom Computer über 100 verschiedene Darstellungen der Eingabedaten und Endergebnisse auf dem Bildschirm, Drucker oder Plotter erzeugen. So können in Farbdarstellungen die Abmessungen und Grundrisse, die Setzungen, Sohldrücke, Verformungen, Schnittgrößen, Bettungsmoduli, Auflagerkräfte und Bewehrung auf dem Bildschirm, Drucker oder Plotter dargestellt werden (Bild 50 bid Bild 57).
 
So sind folgende Darstellungen auf dem Bildschirm, Drucker und Plotter möglich:
  • Darstellung der Systemdaten (Abmessungen, Lasten usw.) im Grundriss
  • Isometrische Darstellung der Systemdaten
  • Lage der Bohrprofile im Grundriss und Interpolationsfelder
  • Bohrprofile mit Bodenarten
  • Grenztiefe
  • Anordnung der Gründungskörper einschließlich
  • benachbarter Platten
  • Ergebnisse (Zahlen) im Grundriss
  • Ergebnisse (Verlauf als Isolinien) im Grundriss
  • Isometrische Darstellungen der Ergebnisse
  • Kreisdiagramme zu den Ergebnissen
  •  Hauptmomente als Striche im Grundriss
  • Auflagerkräfte als Pfeile im Grundriss
  • Verformungen der Platte
  • Stäbe.
Die Darstellungen können wahlweise als WMF-Datei ausgegeben werden, so dass sie von anderen Graphik- oder Textverarbeitungsprogrammen (z.B. WordPerfect) übernommen werden können.
Bild 50 Ergebniswerte im Grundriss
Bild 51 Isoliniendarstellung von Ergebnissen
Bild 52 Aufzeichnung des Verlaufes der Ergebnisse im Grundriss
Bild 53 Strichdarstellung der Hauptmomente
Bild 54 Verformungen mit deformiertem Elementnetz
Bild 55 Isometrische Darstellung von Ergebnissen
Bild 56 Kreisdiagramme von Ergebnissen
Bild 57 Verteilung der Biegemomente
Bild 58 Verformungen als Vektoren
Bild 59 Verformungen des Bodens als verformtes Netz
Bild 60 Hauptspannungen des Bodens als Striche
Bild 61 Hauptdehnungen des Bodens als Striche 
Ferner lassen sich von den Berechnungsergebnissen Schnitte (z.B. Setzungen, Verschiebungen aus Eigenbelastungen oder Nachbareinflüssen, Temperaturverschiebungen) definieren und zeichnen. Es können auch die Grenzwerte der Berechnungsergebnisse aus mehreren Lastfällen oder mehreren Berechnungsverfahren in einem Bild gezeichnet werden (Bild 62 bis Bild 66). So können z.B. folgende Schnitt-Darstellungen gezeichnet werden:
  • Schnitte in x-Richtung
  • Max./ Min.-Werte in x-Richtung
  • Überlappung in x-Richtung
  • Schnitte in y-Richtung
  • Max./ Min.-Werte in y-Richtung
  • Überlappung in y-Richtung
  • Beliebiger Schnitt
 Auch diese Schnitte können wahlweise als WMF-Datei ausgegeben und damit von anderen Graphik- oder Textprogrammen übernommen werden. Zu vielen Eingaben können vom Benutzer am Bildschirm auf Knopfdruck Informationen und Erläuterungen über Verfahren, Anwendungsgrenzen usw. angefordert werden.
Bild 62 Darstellung von Schnitten
Bild 63 Schnitte von mehreren Projekten können zusammen dargestellt werden
Bild 64 Max./ Min. - Werte der Ergebnisse
Bild 65 Abschnitt mit Maus definieren
Bild 66 Ein Diagramm in der Registerkarte "Schnitte" anzeigen
Mit der Befehlsgruppe "Liste" lassen sich die Eingabedaten und Berechnungsergebnisse als Listing auf dem Bildschirm oder Drucker ausgeben. Der Text in folgender Weise ausgegeben werden:
  • Tabellen der Daten anzeigen
  • Tabellen der Daten durch Text-Editor listen
  • Tabellen der Ergebnisse anzeigen
  • Tabellen der Ergebnisse durch Text-Editor listen
Die Eingabedaten und Berechnungsergebnisse können mit einem einfachen Textverarbeitungsprogramm (Text-Editor) geändert oder wahlweise in einer ASCII-Datei abgespeichert werden. Die Dateien können von anderen Textverarbeitungsprogrammen (z.B. MS Word) zur Weiterverarbeitung übernommen werden. Im Folgenden wird beschrieben, wie man zur Ausgabe auf dem Bildschirm oder Papier kommen kann.
Bild 67 Liste der Baugrunddaten
Bild 68 Liste der Setzungen durch Text-Editor
Diesem Befehl ermöglicht dem Benutzer, Daten oder Ergebnisse mehrerer Projekte in einer Einzelansicht anzuzeigen. Das folgende Bild zeigt in einer Einzelansicht drei verschiedene Projekte, die mit verschiedenen Verfahren durchgeführt wurden, Bild 70.
Bild 69 Dialogfeld "Mehrere Projekte zusammen anzeigen"
Bild 70 Anzeigen mehrere Projekte zusammen in einer Einzelansicht
Die Option "Kombination von mehreren Projekten" ermöglicht dem Benutzer, Diagramme aus verschiedenen Lastfällen, Bodenmodellen, Berechnungsverfahren, Bodeneigenschaften, Randbedingungen und Sonderfällen in einem bestimmten Abschnitt oder Bereich in einem Diagramm anzuzeigen.
Bild 71 Dialogfeld " Kombination von mehreren Projekten"
Bild 72 Kombination von mehrer Projekte in Diagrammen
Mit diesem Befehl kann der Benutzer BIM-Modelle (Building Information Model) des Projekts im IFC-Format lesen und anzeigen.
Bild 73 Projektelemente nach BIM exportieren
- Durch klicken mit der linken Maustaste in bestimmte Bildschirmbereiche für eine der Daten-Registerkarten können Sie auch das Popup-Optionen-Menü aufrufen, Bild 74.
- In der Registerkarte "FE-Netzdaten" können Sie auf einen Knoten klicken und die Maustaste gedrückt halten, um den Knoten an eine neue Position zu verschieben.
- In der "Graphik" Registerkarte können Sie mit der Maus klicken und halten, um die Zeichnung an einen neuen Ort zu verschieben.
- Mit Doppelklick in: Legende, Firmendaten, Titel, Auftragsdaten werden die zugehörigen Menüs aufgerufen
- Mit Doppelklick in: Maßstab im Schriftfeld wird das Menü "Maßstab" aufgerufen
- Mit Doppelklick in: Datei im Schriftfeld wird das Menü "Öffnen" aufgerufen
- Mit Doppelklick in: Blatt Nr. im Schriftfeld wird das Menü "Blatt Nr." aufgerufen
- Durch Doppelklicken auf einen angegebenen Knoten auf dem FE-Netz erscheint die entsprechende Knoteninformation, Bild 75.
Bild 74 Menü "Popup-Optionen"
Bild 75 Knoteninformation  

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