Der digitale Baukasten

Simulationsbasierte Modelle und Methoden für den Entwurf modularer Tragsysteme aus Beton


Projektförderung

Das Forschungsprojekt "Der digitale Baukasten – Simulationsbasierte Modelle und Methoden für den Entwurf modularer Tragsysteme aus Beton" wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423935790


Motivation und Zielsetzung

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Implementierung eines durchgängigen digitalen Modells und zutreffender Methoden für modulare Fertigteilbauweisen aus Beton. Die komplette Entwurfskette vom ersten Vorentwurf über Detailierung, statisch-mechanische Simulation und Auslegung bis zur statisch korrekten Begleitung des Montagevorganges und des Baufortschrittes wird umfasst. Das Modell ist allgemein, jederzeit erweiterbar und für jedes modulare Tragsystem anwendbar. Eine wesentliche Besonderheit ist die Verwendung und Weiterentwicklung parametrischer Methoden für interaktives, CAD-gestütztes Entwerfen, Sensitivitätsanalyse, Optimierung, Robustheitsuntersuchungen und Identifikation von Unschärfen im Entwicklungs- bzw. Herstellprozess. Der exemplarische Gegenstand des Projektes ist ein modulares System für Flächentragwerke (Platten und flache Schalen).

Es wird ein digitaler Baukasten angestrebt, mit dem interaktiv ein Patchwork von Modulelementen entworfen, beurteilt und optimiert werden kann. Als methodische Grundlage wird IGA (Isogeometrische Analyse) gewählt, d.h. die Integration von FEM und CAD. Es werden Standardflächenbeschreibungen mittel B-Splines und NURBS verwendet, um die einzelnen Modulelemente in der Mittelfläche zu beschreiben und mittels Trimmingoperationen auf das gewählte Modulraster zuzuschneiden. Die Grundrissgeometrie spezieller Randelemente oder von Modulen auf verzerrten Rastern werden erfasst. Die Fügeränder werden gesondert durch Liniensplines beschrieben, welche die Grundlage für die Formulierung der Rand- und Übergangsbedingungen sind, wie z.B. konkret für die Modellierung der Fügung und des Toleranzausgleichs. Die Methode der statischen Kondensation wird für die speziellen Belange weiterentwickelt.Methoden und Modelle werden im selbst entwickelten IBRA-Datenformat formuliert, kompatibel für BIM fortgeschrieben und in eigener Software implementiert (TeDA, Kiwi!3d, SiemensNX Plug-In). Zusammen mit Prof. Braml bzw. anderen Gruppen des SPP werden Demonstratoren entwickelt.



Links zu unseren Forschungsaktivitäten im Bereich Isogeometrischer Analyse


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