ANSICHTEN Der Diplom-Ingenieur ist manchmal auch

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1 ANSICHTEN Der Diplom-Ingenieur ist manchmal auch Frau LÄNDERKAMMERN Baden-Württemberg Die LHO-Betriebe müssen wieder abgeschafft werden CH-6330 Cham Telefon aus Deutschland (00 41) Telefax aus Deutschland (00 41) Internet-Adresse: Schweizerischer Bankverein Zug (Schweiz)

2 TECHNIK CAM im Stahlbetonbau Mit einer neuen Technik spart der Ingenieur bei der Bewehrung bis zu 50 Prozent Stahl Bis zu 50 Prozent des Stahls und eine Menge Zeit kann der Ingenieur sparen, wenn er sich einer neuen Technik für die Bewehrung von Stahlbetonplatten bedient, eines Systems, das auf der automatisierten Vorfertigung von ausrollbaren Bewehrungsteppichen beruht. Im Ingenieurbüro können damit wie der folgende Beitrag zeigt für alle plattenartigen Bauteile vollautomatische realisiert, Uberbewehrungen vermieden und erhebliche Rationalisierungspotentiale aktiviert werden. ie Finite Elemente Methode hat sich zum Standard-Hilfsmittel für die Berechnung Stahlbetonplatten entwickelt. Aufgrund der Betrachtung der Platte als Gesamttragwerk ergeben sich im Vergleich LU Methoden, welche dem Gesamttragwerk herausgelöste Plattenfelder behandeln, realitätsnahe Berechnungsmodelle und Bemessungsergebnisse. Mit den bisher im Stahlbetonbau verwendeten können die Einsparpotentiale jedoch nicht konsequent genutzt werden. Dies hat folgende Gründe: Der punktuell ermittelte in den einzelnen muß im Anschluß an die Berechnung vom Konstrukteur in einen umgesetzt werden, wobei eine Vielzahl von Randbedingungen beachten ist. Insbesondere muß in Anbetracht des Verlegeaufwandes darauf geachtet werden, die Anzahl der verwendeten Matten- beziehungsweise der Rundstahlpositionen gering LU halten. Die Folge ist, daß die zur Abdeckung des Beweha n hochbelasteten Deckenbereichen notwendige auch im Bereichen geringerer Beanspruchung eingelegt wird. Die sich damit ergebende grobe Staffelung der führt läufig insbesondere bei Platten mit Tragverhalten, da dort bei Verwendung von Betonstahlmatten gleichzeitig der in zwei Richtungen abzudecken ist. Die erhöht sich zusätzlich durch die erforderlichen stöße. Grundsätzlich hat die Aufgabe des Konstrukteurs, die Bemessungsergebnisse in einen umzusetzen, keine eindeutige Lösung, sondern es gibt viele mögliche die auch erheblich Stahlmengen führen. In Anbetracht des hohen Zeitdrucks und sinkender Honorare bleibt oft keine Zeit, die wirtschaftlich optimale Variante in bezug auf die Mattenwahl und suchen. Diese Probleme bei der Umsetzung wirtschaftlicher Bemessungsergebnisse in die ausgeführte Bewehauf der Baustelle war der Ausgangspunkt für die Suche nach alternativen Die sollte einerseits die erforderlichen Stahlmengen auf die tatsächlich statisch erforderlichen beschränken und den Verlegeaufwand reduzieren. Die Lösung wurde gefunden durch die Idee für rungsteppiche. Dabei werden die beiden in jeder getrennt betrachtet. Aus den Bemessungsergebnissen wird ein einachsiges Netz abgeleitet, wobei die Stablängen, und -abstände sehr stark variieren können. Die einzelnen Stäbe werden durch Punktschweißung auf querlaufende Flachstahlbänder fixiert. Damit können die Rundstahlstäbe für den Transport Bewehrungsteppichen aufgerollt und auf der Baustelle in der Schalung ausgerollt werden. Die Idee für das Verfahren mit Namen stammt aus dem Ingenieurbüro Häussler in Kempten, und die Programmsystem GmbH (München) hat sie exklusiv in eine praxisgerechte Softwarelösung umgesetzt. Diese deckt den gesamten Berechnungs- und Konstruktionsprozeß von der FE-Berechnung über die automatisierte bis zur ab. Die wurde von der Hundegger Maschinenbau GmbH zur Marktreife entwickelt. BAMTEC steht für Mit dieser neuen Technik wird die Prozeßkette der statischen Berechnung über die Planerstellung und der Datenübergabe an die bis zur Ausführung durch die Nutzung einer ganzen Reihe von innovativen, EDV-unterstützten Verfahrensschritten optimiert. Neben direkten Kostenvorteilen durch Stahleinsparungen zwischen 20 und 50 Prozent

3 FE-Berechnung nachfolgende Stahlbetonbemessung liefert den in zwei orthogonalen hier farbig dargestellt. Der deckt den in einer Richtung vollständig ab, was im oberen rechten Bildschirmfenster auch optisch kontrolliert werden der maschinellen Vorfertigung als auch durch hohe Flexibilität So können zum Beispiel auf einem Teppich Stäbe mit unterschiedlichen Durchmessern, unterschiedlichen Längen sowie Abständen mit hoher Variabilität angebracht werden. Dabei ergibt sich auch bei kleinen bereits eine hohe Anzahl unterschiedlicher Positionen, die mit herkömmlichen Verlegemethoden nicht mehr ausführbar wären, bei maschineller Vorfertigung jedoch kein Problem darstellen. Dieses Vorgehen eröffnet neue Möglichkeiten der optimalen Ausprägung und Anordnung von Sämtliche Teilschritte sind direkt miteinander verknüpft, die Daten aus dem technischen Büro steuern auf direktem Weg die Fertigungsroboter in der Die maschinelle Vorfertigung führt Kosteneinsparungen in allen Prozeßstufen. Die neue Technik ist für alle plattenartigen Bauteile des Hoch- und geeignet. Auch bei Verwendung von Betonfertigteildeckenelementen (Gitterträgerdecken) können für die obere Lage verwendet werden. Die Prozeßkette im Detail Die FE-Berechnung: Ausgangpunkt für die automatische Generierung der Bewehrungsbildet eine Berechnung. Diese wird mit dem in das CAD-System integrierten FE-System auf der Grundlage Schalungsdaten durchgeführt. Die nachfolgende Stahlbetonbemessung liefert (Abb. die notwendigen Bemessungsergebnisse für ein orthogonales in der oberen und unteren Lage. Abb. 2: Aus der Verlegegeometrie sowie den Bemessungsergebnissen der FE-Sekann die Software automatisch den ableiten. geben sich zusätzliche nutzt jedoch alle Möglichkeiten der in allen Teilschritten EDV-Technologie im Ingenieurbüro durch eine Reduktion des wie auch im Bereich der in den Biegereibetrieben Das neue System baut auf der seit aus. jeher im Stahlbetonbau verwendeten Die zeichnet auf. sich sowohl durch die Möglichkeit Die automatisierte Bewehrungs- Die EDV-technische Umsetzung des ist soweit fortgeschritten, daß die eigentliche (Darstellung der mit allen notwendigen und Beschriftungen. Auszügen und zusätzlicher Verlegesymbolik)

4 TECHNIK Abb. 3: SAMTEC-Verlegeplan mit spezieller Darstellungstechnik zur einer exakten Teppichlage Abb. 4: über eine Schnittstelle zur Fertigungsmaschine können die Daten der direkt in digitaler Form an den Siegebetrieb werden. vollautomatisch von der Software durchgeführt wird. Das Softwaremodul Bewehren BAMTEC leitet aus dem Verlegeden Materialkennwerten und weiteren Parametern zur Systembeschreibung automatisch die ab. Sämtliche Vorgaben der DIN 1045 werden (Abb. dabei Die einzelnen der jeweiligen werden entsprechend den Bemessungsergebnissen beziehungsweise entsprechend der Zugkraftdeckungslinie gestaffelt. Dabei sind folgende Pläne sind unterscheiden.. Der Verlegeplan: Darstellung sämtlicher Teppiche einer Decke für die Verlegung auf der Baustelle unter Verwendung einer speziellen Darstellungstechnik, die einen fehlerfreien Einbau auf der Baustelle sicherstellt (Abb. 3).!! Der Übersichtplan: Darstellung Teppiche für die untere und obere Lage mit Einzelstabdarstellung und bestimmt für den Prüfstatiker.!! Der Montageplan: Einzelteppichdarstellung für den Biegebetrieb. Die Aufteilung des Plattensystems in Einzelteppiche wird vom Konstrukteur vorgenommen. wobei produktions- und Randbedingungen berücksichtigen sind. So ist zum Beispiel das Gewicht Einzelteppichs unter durch die Leistungsfähigkeit des Krans auf der Baustelle beschränkt; die Breite der Rolle sollte aufgrund Transportrestriktionen m nicht überschreiten. In die automatisch erzeugten können zusätzlich die oberen Eisen Wehrungen, die unteren lagen von Wandscheiben sowie wechseleisen an Aussparungen integriert werden. Die BAMTEC-Technik führt durch die weitgehend automatisierte Planerstellung sowie die direkte Koppelung der statischen Berechnung einer erheblichen Reduktion des Bearbeitungsaufwandes im Ingenieurbüro. Die zeitaufwendige Suche nach der und die Umsetzung in einen entfällt mit der neuen fast vollständig. Die Datenübergabe an den gebetrieb: Sämtliche notwendigen gungsdaten der Einzelteppiche werden von der Software ermittelt und können in von Listen oder Teppichdateien dargestellt oder abgelegt werden. Die Teppichdaten werden dem Biegebetrieb per Diskette oder direkt über Online-Kommunikationsdienste übermittelt. Die Teppichdaten werden (Abb. 4) über eine Schnittstelle in Steuerungsbefehle für die Fertigungsmaschine umgesetzt.

5 Abb. 5: Der Fertigungsautomat für die Produktion der

6 TECHNIK schieben Beispiel beim Betoniervorgang ist ausgeschlossen. Die eigentliche Verlegung beschränkt sich (Abb. 6) auf das lagegenaue Verlegen der Teppiche in der Schalung, wobei durch eine spezielle Darstellungstechnik im Verlegeplan sowie durch Kennzeichnungen am Teppich ein fehlerhafter Einbau weitgehend ausgeschlossen ist. Die Bebeschränkt sich damit nur noch auf die von gesamten Bewehrungsteppichen im Gegensatz zur mühsamen Einzelverlegungen. Die Verlegung der Teppiche kann in einem Bruchteil der bisher benötigten Zeit durchgeführt werden. Die Verwendung der ist damit auch eine Alternative G er ler Dipl.-Ing. (FH) Dipl. Wirt.- Ing. Jahrgang 1961; nach Zimmererlehre! Studium des sens en der FH München (Schwerpunkt konstruktiver Ingenieurbau) Projektund Bauleiter in einem Ingenieurbüro: berufsbegleitendes Aufbaustudium Wirtschaftsingenieur; seit 1991 Mitarbeiter der Nemetschek Programmsystem GmbH in München; dort ger für Ingenieurbau und Statik. fragwürdigen Einsatz von Verlegekolonnen aus Niedriglohnländern. Ein Beispiel aus der Praxis Bei dem Bauvorhaben, das hier als Beispiel für die Anwendung der neuen Technik beschrieben werden soll, handelt es sich um die der Grund- und Teilhauptschule in Lachen, Landkreis Unterallgäu. Aufgrund der steigenden Schülerzahl mußte die Schule um drei Schulsäle und die entsprechenden Nebenräume erweitert werden. Die Erweiterung sollte als Anbau an das bestehende Schulgebäude ausgeführt werden. Das neue Gebäude weist eine Grundfläche von circa auf und ist Das bestehende Schulgebäude ist im Bereich des Anbaues nicht und mußte unterfangen werden. Sowohl die Bodenplatte als auch die Decken über Kellergeschoß, Erdgeschoß und Obergeschoß wurden (Abb. 7) mit Bewehrungsteppichen bewehrt. Das Bauvorhaben ist eine durchschnittliche kleinere Hochbaumaßnahme und zeigt, daß die BAMTEC- Technik ohne wesentliche baubetriebliche Ablaufveränderungen für Bauwerke des Hoch- und geeignet ist. Die maximale Größe der Einzelteppiche ist im Regelfall durch Produktions- und Transportrestriktionen auf 15 m gegrenzt. Im betrachteten Beispiel reicht diese Länge jedoch aus, um mit einem Teppich die gesamte Deckenfläche abzudecken, was bei durchschnittlichen Hochbauten häufig vorkommt. Damit kommt man pro Decke mit insgesamt vier Teppichen aus (obere und untere Lage mit jeweils zwei Richtungen). Neben der Einsparung an Verlegeaufwand konnte durch die Anwendung der eine deutliche Reduktion der Stahlmassen erzielt werden. Diese beträgt zum Beispiel bei der Decke über dem Kellergeschoß im Vergleich einer mit Betonstahl-Lagermatten (Abb. 8) 689 kg oder 31 Prozent. untere Lage ohcre Lage Gesamt: Betonstahl 1486 kg 744 kg 2230 kg alternativ: BAMTEC-Bewehrune 1014 kg 521 kg 1541 kg Einsparung mit BAMTEC 472 kg 217 kg 689 Abb. 8 Gegenüberstellung Stahlverbrauchs bei der Decke über dem Kellergeschoß im Beispielprojekt. Bei der Verwendung der ergibt sich gegenüber einer mit Betonstahl-Lagermatten eine Einsparung Literatur: Das CAD-System im konstruktiven Ingenieurbau, Handbuch; Nemetschek Programmsystem GmbH, München ALLFEM, Das in CAD integrierte Finite Elemente System, Handbuch; Nemetschek Programmsystem GmbH, München Bewehren Handbuch; Nemetschek Programmsystem GmbH, München INGENIEURBLATT -Juni