Ein Modell zur Digitalisierung von Materialrissen in BIM. Dipl.Ing. Al-Hakam Hamdan

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1 Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Bauinformatik Ein Modell zur Digitalisierung von Materialrissen in BIM Dipl.Ing. Al-Hakam Hamdan

2 Dokumentationsarten Möglichkeiten zur Dokumentation von Materialrissen Prüfbericht Messdaten Beschreibungen Skizzen Fotos [Bauwerksprüfung nach DIN 1076, Bedeutung, Organisation, Kosten, 2013] Datenbanken SIB-Bauwerke für Infrastruktur- und Brückenbauwerke Folie 2

3 Dokumentationsarten Möglichkeiten zur Dokumentation von Materialrissen Schadensgrafiken Generierte Grafik aus Scanner CAD-Grafik (händisch erstellt) 3D-Modell mit Schäden aus Drohnenflug [ g.html, 2017] Folie 3

4 Dokumentationsarten Nachteil der bisherigen Dokumentationsarten Grafiken und Beschreibungen von Software nur schwer auswertbar Keine Verknüpfung von Bauteil und Bauschaden Rissgrafiken für Tragwerksanalyse zu detailliert Lösungsansatz: Integration der Rissdaten in BIM Vorteile einer Rissmodellierung in BIM Filterung von Rissen z.b. bezüglich Bauteilen möglich Vereinfachte Aktualisierung von Änderungen im Rissbild Folie 5

5 Rissmodellierung in BIM Aktueller Stand der IFC-Rissmodellierung Zurzeit keine Unterstützung der Rissmodellierung in IFC Risse können nur über Proxyklassen und Propertysets beschrieben werden Folie 6

6 Rissmodell Verknüpfung eines separaten Rissmodells mit BIM Multimodell-Methode nach Fuchs [2015] Folie 7

7 Rissmodell Diskretes Risskonzept Modellierung einer geometrischen Diskontinuität im FE-Modell Rissöffnung entlang der Kanten angrenzender finiter Elemente generiert Modellierung von Risspfad, -abstand oder breite möglich Folie 8

8 Rissmodell Verschmiertes Risskonzept Gerissener Festkörper wird als Kontinuum betrachtet Modifikation der mechanischen Eigenschaften eines Rissbereichs Folie 9

9 Rissmodell Konzeptioneller Aufbau des Rissmodells BuildingElement für Verknüpfung mit IfcBuildingElement über Link- Modell CrackArea definiert Rissbereich des Bauteils. Basiert auf verschmiertem Risskonzept SingleCracks zur Beschreibung von einzelnen Rissen. Können über CrackCombination zu Verbund verknüpft werden Folie 10

10 Aufbau des Rissmodells Aufbau des Rissmodells Folie 11

11 Rissmodell Dokumentation der Schäden im Rissmodell Den Elementen im Rissmodell kann eine Beschreibung durch den Prüfer hinzugefügt werden Zusätzlich kann das Element mit 1 n Bildressourcen verknüpft werden. Folie 12

12 Rissmodell Geometrie von Rissbereichen Unterstützte Geometrietypen: Quader Fläche Segment Folie 13

13 Rissmodell Materialdefinition von Rissbereichen Definition des Materials über Steifigkeitsmatrix Abminderungsparameter definierbar Definition des durchschnittlichen Rissabstandes möglich Folie 14

14 Rissmodell Geometrie von Einzelrissen Einzelriss besteht immer aus Anfangs- und Endpunkt Pfad aus mehreren Punkten kann angegeben werden Kombination aus mehreren Einzelrissen zu einem Rissmuster möglich Folie 15

15 Fazit Fazit Rissmodell besteht prinzipiell aus vereinfachten Modellen der Risse verknüpft mit Fotos aus Prüfung Möglichkeit, Risse sowohl als geschädigten Bereich zu definieren, als auch detailliert als Einzelriss bzw. Verband aus Einzelrissen. Durch Verknüpfung mit BIM-Modell, sind erweiterte Filtermethoden möglich Trennung von Rissmodell und BIM-Modell ermöglicht einfachere Anwendung von Monitoring-Techniken, ohne permanent Zugriff auf das BIM-Modell zu benötigen. Bisher ist Rissmodell nur für Betonrisse ausgelegt. Ausweitung des Konzeptes auf weitere Schadensarten möglich Folie 16

16 Quellen Quellen CERVERA, M., CHIUMENTI, M., 2006, Smeared crack approach: back to the original track., International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 2006: DE BORST, R., REMMERS, J.J.C., NEEDLEMAN, A., Abellan, M.A., 2004, Discrete vs smeared crack models for concrete fracture: bridging the gap. International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 2004: DIN 1076: Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen - Überwachung und Prüfung. ESPINOSA, H. D., ZAVATTIERI, P.D., DWIVEDI, S.K., 1998, A finite deformation continuum/discrete model for the description of fragmentation and damage in brittle materials. West Lafayette: School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University. FUCHS, S., 2015 Erschließung domänenübergreifender Informationsräume mit Multimodellen. Dresden: Institut für Bauinformatik, Fakultät Bauingenieurwesen, TU Dresden. ISO 16739:2013. Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries. Geneva: ISO/TC 184/SC 4. MEHLHORN, G., 2001 Beiträge zu rechnerorientierten physikalisch nichtlinearen Berechnungen im Betonbau mit der FEM. Beton- und Stahlbetonbau 96, 2001: Heft 6. MENN, C., 1986, Ermittlung der Schnittkräfte. In Stahlbetonbrücken, von Christian Menn, Wien: Springer Verlag. MITZEL, A., STACHURSKI, W., SUWALSKI, J., 1973, Schäden an Beton- und Mauerwerkskonstruktionen. Berlin, DDR: VEB Verlag für Bauwesen. ROTS, J. G., BLAAUWENDRAAD, J., 1989, Crack models for concrete: Discrete or smeared? Fixed, multi-directional or rotating? Heron, SCHLANGEN, E., VAN MIER, J. G., 1993, Mixed-mode fracture propagation: a combined numerical and experimental study. In Fracture and Damage of Concrete and Rock, von H. P. Rossmanith, London: E & FN Spon. YANG, Z. J., CHEN, J., 2005, Finite element modelling of multiple cohesive discrete crack propagation in reinforced concrete beams. Engineering Fracture Mechanics 72 (2005) (Engineering Fracture Mechanics 72 (2005)): Folie 17