3 Werkzeuge zur effizienten Modellierung von Fertigteilträgerbrücken

Gastbeitrag von Gregor Štrekelj, Produktmanager für Infrastrukturbau bei ALLPLAN

Building Information Modeling (BIM) wird immer häufiger im Infrastrukturbau eingesetzt, auch für die 3D-Modellierung von Brücken. Die derzeitigen Modellierungsansätze eignen sich besonders für Brücken, deren Geometrie durch die Brückenachse oder -ausrichtung bestimmt wird. Fertigteilträgerbrücken sind jedoch anders, da ihre Geometrie nur indirekt durch die Achse bestimmt wird, was ihre Modellierung erschwert. Mit den folgenden drei Werkzeugen können diese Herausforderungen überwunden werden, so dass die Modellierung von Fertigteilträgerbrücken einfacher und effizienter wird.

Es gibt verschiedene Arten von Fertigteilträgerbrücken, doch alle haben eines gemeinsam: ihre Bauteilgeometrie. Die Träger sind gerade, weshalb ihre Geometrie nicht direkt von der Straßen- oder Brückenachse beeinflusst wird. Dies gilt auch für ihre endgültige Lage auf der Brücke, die von der Geometrie des tragenden Unterbaus bestimmt wird. Aus diesen Gründen ist bei der Modellierung von Fertigteilträgerbrücken ein spezieller Ansatz erforderlich.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde ALLPLAN Bridge, die vollständig, integrierte BIM-Lösung für die Brückenplanung kürzlich aktualisiert. Die neueste Version bietet einen Workflow, mit dem sich Fertigteilträgerbrücken einfach erstellen lassen. Mit einem einzigen Brückenmodell kann ein kompletter BIM-gestützter Brückenentwurfsprozess innerhalb dieser parametrischen Entwurfslösung durchgeführt werden.

Für Fertigteilträgerbrücken wird zunächst ein ähnlicher Modellierungsansatz wie bei konventionellen Verfahren verwendet: Eine Brückenachse wird erstellt oder importiert, und die Querschnittsgeometrie muss entweder entworfen oder aus einer Vorlage übernommen werden. Dann kann der Unterbau mit oder ohne Fundamente generiert werden, und die Fertigteilträger werden darauf positioniert.

Für die einfache und dennoch präzise Modellierung von Fertigteilträgern wurde in ALLPLAN Bridge ein neues Element namens Verbindungsträger eingeführt. Dabei handelt es sich um ein parametrisches, lineares 3D-Element zwischen zwei 3D-Punkten. Diese beiden Referenzpunkte definieren die virtuelle und lokale Achse, die für die Berechnung der Geometrie verwendet wird. Ist diese einmal festgelegt, kann es für die Modellierung von Spanngliedern, die Definition des Bauablaufs und sogar für die Detaillierung, die Bewehrungsmodellierung und die Planerstellung verwendet werden.

Bei Fertigteilträgerbrücken werden Trägerformen und -längen häufig wiederverwendet. Für diesen Zweck bietet ALLPLAN Bridge die neue Funktion „modulare Modellierung“. Mit diesem Werkzeug können beliebig viele Schablonen generiert werden, entweder für Gliederungselemente oder für Pfeilerelemente. Ist eine Vorlage einmal erzeugt, kann sie durch einfaches Ziehen und Ablegen beliebig oft im 3D-Modell verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich alle Träger zeitsparend erzeugen.

Der nächste Schritt im Modellierungsprozess besteht darin, eine Fahrbahnplatte zu erstellen, indem ein Querschnitt entlang der Brückenachse extrudiert wird. An diesem Punkt werden zwei Brückenelemente erzeugt, die eine Lücke zwischen den Trägern und der Platte hinterlassen. Um diese Lücke zu füllen, ist eine Voute erforderlich. Die 3D-Geometrie wird dafür von vielen Randbedingungen beeinflusst. Die Geometrie der Fahrbahnplatte und die Anordnung der Träger bestimmen die Geometrie der Voute, und die Dicke kann entlang der Brückenachse variieren. Der Bauprozess und die vertikalen Durchbiegungen der Träger haben Einfluss auf die Form der Voute.

ALLPLAN Bridge löst dieses Problem, indem es boolesche 3D-Operationen anwendet, um die Voute schnell und einfach zu erstellen. Alle Parameter, die die Geometrie bestimmen, sind bereits definiert. Die Voute muss also nur noch so vordefiniert werden, dass sie die Fahrbahnplatte schneidet und mit ihr verschmolzen werden kann. Dazu wird ein Querschnitt der Voute erstellt. Anschließend berechnet und erzeugt ALLPLAN Bridge automatisch die 3D-Form auf Basis der anderen Brückenparameter.

Wenn eine Schablone für einen Träger erstellt wird, ist es sinnvoll, auch eine Schablone für die Trägerbewehrung zu generieren. Eine Bewehrungsvorlage für einen Träger oder ein anderes Brückenelement wird mit einem PythonPart erstellt. Sie kann mehrfach im selben Projekt oder auch projektübergreifend verwendet werden, was den Ingenieuren Zeit spart. Die Vorlage ist genau wie das Trägermodell parametrisch, was die Platzierung der Bewehrung erleichtert. Außerdem lassen die Parameter der Bewehrung sich mit den Parametern des Trägermodells verknüpfen. Dadurch passt sich bei der Änderung des Trägermodells auch die Bewehrung an, wodurch ein effizienter und automatisierter Prozess entsteht.

Die neuen Funktionen in ALLPLAN Bridge führen zu einem verbesserten Modellierungsansatz, der speziell auf vorgefertigte Trägerbrücken zugeschnitten ist. Das unkomplizierte Verfahren beschleunigt den Entwurfsprozess und ermöglicht die einfache Erstellung eines präzisen Modells. Da Fertigteilträgerbrücken zu den weltweit am häufigsten verwendeten Brückentypen gehören, sind die Zeit- und damit auch die Kosteneinsparungen erheblich.

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