BIM basierte Nachweise von Tragwerksbauteilen im Hochbau Stefan Maly CPO, SOFiSTiK AG Join the conversation #AUDarmstadt #AU2017
Der Referent Geboren 1977 in München Dipl.-Ing.(FH) Bauingenieurwesen Konstruktiver Ingenieurbau (FH München 2002) MSc Computational Mechanics (TUM 2005) Seit 2003 tätig als Werkstudent, Consultant und Produktmanager bei SOFiSTiK, ab 2015 stv. Vorstand Produkte Seit 2011 Beratender Ingenieur BayIKa Seit 2015 Mitglied der Working Commission 6 der IABSE Seit 2017 Vorstand Produkte / CPO der SOFiSTiK AG
Die SOFiSTiK AG 1974: Studenten und Mitarbeiter am Fachgebiet für elektronisches Rechnen an der TU München 1976: Programmsysteme SET und TOP, gemeinsame Datenbasis war notwendig 1982: Erstes Finite Elemente Programm auf CP/M 1984: IBM PC
Die SOFiSTiK AG 1987: Gründung der SOFiSTiK GmbH in Andechs 1996: Nach SOFiCAD für AutoCAD kommt die erste grafische FE Eingabe auf AutoCAD 14. 1999: SOFiSTiK AG 2010: Gründung der BiMOTiON GmbH
Die SOFiSTiK AG heute 30 Jahre Erfahrung mit Software im Bauingenieurwesen 60 Mitarbeiter in Oberschleißheim bei München und Nürnberg Niederlassungen in Graz, London und weltweites Partner Netzwerk Produktlinien: CAD FE-Statik BIM
Die Kunden
BIM im Hochbau Die Ausgangssituation
BIM in der Hochbau Tragwerksplanung Gemischte 2D / 3D Arbeitsweise ist verbreitet ( Level 1-2 BIM ) Vorteile der 3D BIM Planung werden insbesondere für die Schalplanung gesehen. Statik und Bewehrungsplanung wird projektbezogen unterschiedlich umgesetzt, verlässt aber meist den BIM Workflow der möglich wäre
BIM Workflow in der Tragwerksplanung
Herausforderungen für Tragwerksplanung am 3D BIM Modell Statik am Gesamtmodell ist schwer prüfbar Viele Nachweise benötigen (nur) Bauteilinformationen Lastabtrag kann vereinfacht werden, Bauablauf wird meist nicht untersucht. Selbst Aussteifungs- und Erdbebenberechnungen können an Ersatzsystemen erfolgen. Lusail Hotel Katar, Generalplanung Kling Consult
Herausforderungen für Tragwerksplanung am 3D BIM Modell
Herausforderungen für Tragwerksplanung am 3D BIM Modell
Herausforderungen für Tragwerksplanung am 3D BIM Modell Vereinfachende Annahmen werden für den Lastabtrag getroffen. Bauteilnachweise müssen manuell aufbereitet und verwaltet werden. Ingenieurmodelle für: Unterzüge (mitwirkende Breite) Modellstützen Baugrund, Wind
Beispiel Einfluss der Berechnungsarten
Einfluss der Berechnungsarten Einfaches Stahlbeton Gebäude OG Achsraster 5,40 x 6,50 / 4,50m Unterzug im EG
Einfluss der Berechnungsarten Berücksichtigung der Anschlusssteifigkeiten von Stützen, Trägern sowie Wänden und Decken auf verschiedene Arten Bauablauf geschossweise mit und ohne zeitabhängige Effekte 2D Lastweiterleitung zum Vergleich
Einfluss der Berechnungsarten Berechnungsart Merkmale Anmerkungen 2D Subsysteme / manueller Lastabtrag 3D Modell Vereinfachtes Modell, Lastabtrag über Tabellen 3D FE Modell des gesamten Gebäudes Bruch mit BIM Datenmodell. Allgemein anerkannt, prüfbar. Schwierig zu interpretieren, Steifigkeit meist überschätzt. 3D Modell mit Bauablauf 3D Modell mit Bauablauf und zeitabhängigen Effekten 3D Modell mit einfachem Bauablauf (stockwerksweise) Bauablauf mit Kriechen und Schwinden Aufwändigere Eingabe. Steifigkeit muss realistisch abgebildet werden. 3D Modell mit Bauablauf und zeitabhängigen Effekten und Boden Ergänzung einer elastischen Steifigkeit für die Gründung Große Schwankungsbreite der Ergebnisse.
Einfluss der Berechnungsarten
Einfluss der Berechnungsarten
Einfluss der Berechnungsarten Ergebnisse weichen bis zu 30% ab! 2D / manueller Lastabtrag liegt (hier) auf der sicheren Seite 3D Finite Elemente Gesamtmodell liefert mit gelenkigen Randbedingungen gute Ergebnisse. Bauablaufsimulation bedeutet erheblichen Mehraufwand Nur ein Vergleich der Berechnungsarten erlaubt die ingenieurmäßige Beurteilung der Varianten Datenhaltung und Visualisierung ist aufwändig
Neue BIM Positionstatik und Ausblick
Neue BIM Positionsstatik Analytisches Gebäudemodell wird als Bauteilgraph verwaltet Abhängigkeiten / Konnektivitäten erzeugen einen Lastabtragspfad der nicht von den Steifigkeiten abhängt. Dieses Modell kann als Basis für Berechnungen verwendet werden. Stütze OG Decke EG Unterzug Stütze EG
Neue BIM Positionsstatik Ebenen erzeugen automatisch Subsysteme mit Lastabtrag aus darüberliegenden Geschossen. Bauteile können im Autodesk Revit Modell Bemessungspositionen zugewiesen werden. Kräfte aus der 3D Finite Elemente Berechnung dienen als Basis für Bauteilnachweise, Überlagerung erfolgt passend zum Nachweis. Über Bauteillisten lassen sich Parameter zur Positionierung von Bauteilen darstellen (erforderlich A s, N Ed usw.)
Ausblick Ziel: Ausgehend vom Revit Modell lassen sich die wichtigsten Bauteilnachweise durchführen: Platten, Stützen, Träger, Wände sowie Fundamente. Anbindung erweiterter Nachweise: Aussteifung, Erdbeben, Gründung Ableitung von speziellen Teilmodellen: Brandschutz, Dynamik Ergebnisse verschiedener Berechnungsarten können verwendet werden. Verwaltung und Zugriff auf die Ergebnisse und Nachweisdokumente über Zentralmodelle / BIM 360 Docs
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