ALLPLAN Bauwesen
Arbeitsablauf bei Fertigteilträgerbrücken
Die Geometrie von Fertigteilträgern wird durch die Geometrie des Unterbaus und ihre Lage entlang der Achse bestimmt. Daher steht in ALLPLAN Civil ein weiterer Modellierungsansatz zur Verfügung, mit dem Anwender einfach und schnell eine exakte Geometrie von Fertigteilträgerbrücken erstellen können.
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MASSGESCHNEIDERTER UND AUTOMATISIERTER ARBEITSABLAUF FÜR FERTIGTEIL-TRÄGERBRÜCKEN
Mit einem Automatisierungsgrad von bis zu 70 % reduziert dieser innovative und umfassende Design-to-Build-Workflow den Arbeitsaufwand erheblich und sorgt für erhebliche Zeiteinsparungen. Er umfasst integrierte Statikfunktionen, die auf den gesamten Lebenszyklus von Brücken und ihren Fertigteilen zugeschnitten sind, sowie fortschrittliche Funktionen für die Fertigteilindustrie, wie z. B. eine spezielle parametrische Modellierung und Detaillierung sowie die Zeichnungserstellung. Die Herstellung von vorgefertigten und vorgespannten Trägern umfasst mehrere spezielle Verfahren. Besonders erwähnenswert ist die Konstruktion außerhalb der Baustelle, die eine kontrollierte Aushärtung des Betons durch Erwärmung ermöglicht und damit die Produktionszeiten erheblich verkürzt. Diese einzigartigen Methoden erfordern eine sorgfältige Integration in globale und lokale Strukturanalysen, die jetzt in ALLPLAN zur Verfügung stehen und im Folgenden vorgestellt werden.
1.1 ACHSEN ERSTELLEN
Jedes Brückenbauprojekt beginnt mit einer oder mehreren Achsen - mit ALLPLAN Civil können Sie die Daten aus einem bestehenden Entwurf übernehmen (z.B.: mittels LandXML-Datenformat) oder manuell definieren. In beiden Fällen wird die Ausrichtung parametrisch gespeichert.
1.2 EINEN QUERSCHNITT DEFINIEREN
Sie können beliebige Querschnitte definieren und die Geometrie mit ihren Abhängigkeiten und Variablen festlegen. Diese parametrischen Querschnitte sind jederzeit anpassbar und können als Vorlage gespeichert und wiederverwendet werden. Darüber hinaus stehen für bestimmte genormte Trägerquerschnitte Vorlagen zur Verfügung.
1.3 ENTWURF EINER SCHABLONE
Jede beliebige Geometrie eines Pfeilers, Fundamentes und Fertigteilträgers kann als Vorlage definiert werden. Die im vorigen Schritt definierten Querschnitte mit konstanten und variablen Parametern werden für die Bemessung der Schablone verwendet. Ist die Geometrie variabel, können wie gewohnt Tabellen oder Formeln zugewiesen werden. Darüber hinaus kann festgelegt werden, welche Teile der Schablone fest sein sollen und welche sich bei der Verwendung im 3D-Modell anpassen sollen.
1.4 EINEN UNTERBAU BAUEN
Der Unterbau, mit oder ohne Fundament, kann relativ zu einer Achse oder relativ zu zwei Achsen definiert werden - zum Beispiel die Geländeachse unten und die Straßenachse oben. Sie kann direkt oder mit Hilfe von Vorlagen definiert werden.
1.5 TRÄGER MONTIEREN
Die Fertigteilträger werden, wie auf der Konstruktionsseite, auf der im vorherigen Schritt erstellten Unterkonstruktion positioniert. Genau genommen werden sie zwischen 2 Referenzpunkten (Lagern) positioniert. Die genaue Position der Bezugspunkte wird durch die Geometrie der Unterkonstruktion festgelegt.
1.6 KONSTRUIEREN EINER PLATTE
Für die Erzeugung der Plattengeometrie wird der Hauptarbeitsablauf von ALLPLAN Civil verwendet - das Extrudieren der Geometrie entlang der Achse. Auch hier können beliebige Varianten und der Querschnitt verwendet werden, und damit kann auch das 3D-Modell mit allen Details ausgestattet werden, entweder durch Begrenzungen oder durch das Platzieren von Pythonteilen.
1.7 ZUSAMMENSTELLUNG DER VOUTE
Bei Fertigteilträgerbrücken wird die Form der Träger durch die Geometrie der Unterkonstruktion bestimmt, während die Geometrie der Platte durch die Achse bestimmt wird. Aus diesem Grund hat die Form der Voute eine beliebige 3D-Geometrie und variiert entlang des Trägers. ALLPLAN Civil 3D Boolesche Operationen werden verwendet, um den Raum zwischen Träger und Platte automatisch zu füllen, wobei die im Trägerquerschnitt definierte Form der Voute verwendet wird.
1.8 VOLLENDUNG DER BRÜCKENSTRUKTUR
Sobald die Hauptelemente der Brücke fertiggestellt sind, können weitere Elemente und Details, wie Spannglieder, Membranen, Lager und viele mehr, erzeugt werden. Dies kann durch Modellierung oder durch Platzierung parametrischer Elemente - Python Parts - erfolgen.
1.9 Automatisierung
Die Automatisierung wird durch parametrische Vorlagen erreicht, die es in zwei Hauptformen gibt:
1. Komplette Brückenmodelle - Diese Vorlagen stellen ganze Brückenstrukturen dar, z. B. 2- oder 3-feldrige Trägerbrücken, und ermöglichen die Anpassung von Schlüsselparametern wie Spannweite, Brückenbreite und Anzahl der Träger.
2. Modulare Brückenkomponenten - Diese Vorlagen decken einzelne Brückenelemente ab, z. B. Widerlager, Fertigteilträger, Pfeiler, Fundamente und Fahrbahnen, und ermöglichen einen flexiblen, komponentenbasierten Ansatz für die Brückenmodellierung.
Beide Arten von Vorlagen enthalten nicht nur Geometrie- und BIM-Daten, sondern auch das analytische Modell und Details zur strukturellen Verstärkung.
2.1 ABLEITUNG DES STATIKMODELLS
Dank der bahnbrechenden Technologie erzeugt ALLPLAN Civil das Statikmodell halbautomatisch aus dem geometrischen Modell. Dies reduziert den Arbeitsaufwand und die Fehleranfälligkeit erheblich. Dabei behält der Ingenieur die volle Kontrolle, indem er die Strukturteile und die Teile, die nur als Last beitragen, festlegt. Eine der zusätzlichen analyserelevanten Definitionen ist die Wahl, ob ein Balken- oder ein Gittermodell erzeugt werden soll.
2.2 BAUABSCHNITTE DEFINIEREN
Die Zeit als 4. Dimension wird berücksichtigt, indem der Bauablauf einfach festgelegt wird. Der Bauplan wird in mehrere Phasen und weiter in einzelne Aufgaben unterteilt, wie z.B. Trägereinbau, Spannen von vor- oder nachgespannten Spanngliedern, etc. Die zugehörigen Bauteile werden diesen Aufgaben interaktiv zugeordnet.
2.3 BESTIMMUNG DES VORFERTIGUNGSPROZESSES
Der Vorfertigungsprozess simuliert wichtige Phasen im Gießbett, einschließlich der Strangbeanspruchung, des Betongusses, der Kraftübertragung und des Heizzyklus. Dies verbessert die globale Strukturanalyse, insbesondere durch die Einbeziehung von zeitabhängigen Effekten wie Kriechen und Schwinden sowie beschleunigter Stahlrelaxation, die alle auf das einzigartige Verhalten von Fertigteilträgern während der Herstellung zugeschnitten sind.
2.4 LAGERUNG UND TRANSPORT SIMULIEREN
Nach Abschluss des Fertigungsprozesses und vor dem Einsetzen des Trägers in seine endgültige Position durchläuft der Träger mehrere Phasen, einschließlich Heben, Lagerung und Transport. All dies kann in ALLPLAN simuliert werden und verbessert zusätzlich die globale Strukturanalyse sowie die Bemessung und Querschnittsbeurteilung von vorgefertigten, vorgespannten Trägern.
2.5 DEFINITION ALLER STÄNDIGEN UND VERÄNDERLICHEN LASTEN
Sobald die Brücke virtuell konstruiert ist, wird der digitale Konstruktionsprozess mit der Anwendung von überlagerten Eigenlasten (z. B. Gehweg, Fahrbahn) fortgesetzt, die automatisch aus dem geometrischen Modell abgerufen werden. Der Benutzer legt den Zeitpunkt der Installation der Ausrüstung fest, um die Last auf das Bauwerk aufzubringen. Zusätzliche Lasten wie Temperatur, Wind oder Verkehr lassen sich leicht über Normen definieren. Der generische Ansatz für Verkehrslasten erlaubt es, jede beliebige bewegliche Last anzuwenden. Die Berechnungen ermitteln die ungünstigsten Verkehrsauswirkungen, indem sie zunächst Einflusslinien berechnen, diese dann mit dem Lastzug auswerten und die Ergebnisse in einem Umschlag speichern.
2.6 ERDBEBENBELASTUNG
Allplan CIVIL verwendet die Multi-Mode-Response-Spectrum-Methode zur Bewertung der Auswirkungen seismischer Belastung. Mathematisch basiert diese Lösung auf der Anregung der relevanten Eigenformen und der Kombination der verschiedenen modalen Beiträge. Interne Kraft- und Verschiebungsamplituden, die mit den einzelnen Eigenformen zusammenhängen, werden mit verschiedenen Methoden, wie z.B. der vollständigen quadratischen Kombination (CQC), überlagert, um die Hüllkurve der Extremwerte zu erhalten.
2.7 ÜBERLAGERUNG & KOMBINATIONEN
Die Benutzerfreundlichkeit und Bedienbarkeit der Überlagerung in ALLPLAN Civil ist wegweisend. Die schematische Definition der Überlagerung vereint maximale Flexibilität und optimale Übersicht. Gleiches gilt für die Kombinationen, die tabellarisch definiert und visualisiert werden, so dass der Anwender einen optimalen Überblick über verschiedene Kombinationstypen und Lastfaktoren erhält. Darüber hinaus ist es möglich, mehrere Spannungskomponenten in benutzerdefinierten Spannungspunkten auszuwählen und eine spannungsführende Überlagerung durchzuführen.
2.8 PERFOM-BEWÄHRUNGSBESTIMMUNG & CODE-CHECKING
Die Bemessung der erforderlichen Bewehrungsfläche basiert sowohl auf ULS- als auch auf SLS-Anforderungen. Die maßgebenden Schnittgrößenkombinationen einschließlich der Effekte 2. Ordnung werden gegen die Biege-, Torsions- und Scherfestigkeit sowie die Anforderungen an die Spannungsbegrenzung und Rissbreite geprüft. Für die Bemessung der Querschnitte wird der größere Wert der berechneten oder der manuell vorgegebenen Bewehrungsmenge verwendet.
2.9 MASSGESCHNEIDERTE ARBEITSABLÄUFE FÜR ENTWURF UND CODEBEWERTUNG
Die Bemessung und Bewertung der Bewehrung kann zu jedem Zeitpunkt erfolgen, auch unmittelbar nach der Litzenfreigabe oder während der Lagerung. Diese Methoden umfassen Funktionen, die für die Bemessung und Bewertung von vorgespannten Trägern unerlässlich sind, wie z. B. die Berücksichtigung der beschleunigten Betonerhärtung infolge der Erwärmung. Die Betonalterungsfunktionen werden entweder mit Hilfe von code-spezifischen Parametern oder der gemessenen Betonfestigkeit angepasst und ermöglichen die Bestimmung eines äquivalenten Betonalters. Darüber hinaus berücksichtigen die Methoden die Bedingungen in den Übertragungslängen und Verankerungslängen, den Litzenauszug und die reduzierte Zugkraftkapazität in gerissenen Verankerungsbereichen.
2.10 ERSTELLEN VON STRUKTURANALYSEBERICHTEN
Das Berichtswerkzeug verbindet zwei Welten zu einer und revolutioniert damit den Berichtsprozess, indem es eine Reihe leistungsstarker Funktionen bietet, die die Effizienz, Genauigkeit und visuelle Wirkung verbessern. Brückenentwurfs- und Analysedaten in Form von Tabellen, Bildern, 2D- und 3D-Diagrammen und vielem mehr können einfach positioniert und direkt in MS Word-Dokumente eingebunden werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit der manuellen Dateneingabe und -aktualisierung, was Zeit spart und das Fehlerrisiko verringert.
2.11 AUTOMATISIERUNG - KONSTRUKTIONSVORLAGEN
Die Automatisierung erfolgt über vordefinierte Konstruktionsvorlagen, die speziell für die Herstellungsphase des Trägers entwickelt wurden. In diesen Schablonen sind alle wichtigen Phasen, einschließlich Herstellung, Lagerung, Transport, Heben und endgültige Positionierung, festgelegt. Jeder Bauprozess unterliegt einer Reihe von Variablen, wie z. B. Gießbett, Gießzeit, Kraftübertragung, Kriech- und Schwindungsberechnungen und Stützbedingungen, die alle das Verhalten des Trägers beeinflussen. Durch die Wiederverwendung dieser Vorlagen wird der manuelle Aufwand für die Simulation des Bauprozesses erheblich reduziert.
3.1 BEWEHRUNGSDETAILLIERUNG
Die integrierte Lösung für die parametrische Bewehrungsmodellierung verbessert die Arbeitsabläufe, die Produktivität und die Präzision. Anwender können auf einfache Weise parametrische BIM-Modelle mit Bewehrung erstellen, die automatisch mit der ALLPLAN Python Parts-Technologie verknüpft sind. Diese Integration unterstützt die Bewehrungsplanung und -prüfung in ALLPLAN Civil und gleichzeitig die automatische Generierung von 3D-Bewehrungsmodellen in ALLPLAN.
3.2 ENDKONTROLLE DER BEWEHRUNG
Der parametrische Bewehrungsanschluss ist bidirektional. Die Bewehrungsfläche, die über den Bügelabstand und die Anzahl der Längsstäbe einstellbar ist, kann für den endgültigen Nachweis wieder in die Statik importiert werden.
3.3 ZEICHNUNGSERSTELLUNG UND ANDERE LEISTUNGEN
Aus dem digitalen 3D-BIM-Modell werden Ansichten, Längsschnitte entlang beliebiger Pfade und Querschnitte abgeleitet. Für realitätsnahe Visualisierungen wird CineRender von Maxon eingesetzt, für die Erstellung hochwertiger Baudokumentationen werden die leistungsstarken Layout- und Designwerkzeuge von ALLPLAN verwendet.
3.4 AUTOMATION - Bewehrungsschablonen
Kein mühsames Nacharbeiten der Bewehrung mehr! Sobald ein Querschnitt definiert ist und alle erforderlichen Bewehrungen festgelegt sind. Dieser Querschnitt kann als Vorlage verwendet werden, die in einem Projekt oder projektübergreifend eingesetzt werden kann. Die Variablen, die den Querschnitt steuern, steuern auch die Bewehrung. So kann eine vollständige Bewehrung der Struktur durch Anpassung der Variablen erzeugt werden. In Fällen, in denen die komplette Bewehrung einer Struktur benutzerdefiniert erstellt werden muss (unabhängig von der Geometrie), kann eine PythonPart-Vorlage vorbereitet und als Verlegung an den gewünschten Positionen verwendet werden.
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