Automatisierung der Modellierung von Stahlverbindungen
Um den Bemessungsprozess zu beschleunigen und wettbewerbsfähiger zu sein, setzt einer unserer Kunden, ENECA - Ingenieur- und Beratungsunternehmen aus Weißrussland, auf das richtige Pferd - die Automatisierung der Stahlverbindungsmodellierung. Andrei Auchynnik, Chief Design Engineer der Abteilung Stahlkonstruktionen bei ENECA, hat einen interessanten Blogbeitrag über den Werkzeug-Auswahlprozess geschrieben. Er deckt die Gründe auf, warum sie sich besonders für IDEA StatiCa entscheiden und welche Vorteile die Lösung für ihre Bauplaner hat.
Wir sehen viele ähnliche Muster im Entscheidungsprozess der ENECA auf der ganzen Welt, daher haben wir uns entschieden, ihre Erfahrungen und Ansichten darüber zu teilen, wie und warum sie sich entschieden haben, IDEA StatiCa für ihren Bemessungsprozess zu verwenden.
Mit Zustimmung von ENECA bringen wir Ihnen den Originalbeitrag auch auf unseren Seiten.
Über ENECA
ENECA ist ein Ingenieur- und Beratungsunternehmen aus Weißrussland. Es bietet seit mehr als 16 Jahren professionelle, multidisziplinäre Dienstleistungen für Neubau- und Modernisierungsprojekte. Wir arbeiten im AEC-Bereich und entwickeln Machbarkeitsstudien, grundlegende und detaillierte Konstruktionen, erbringen Ingenieursdienstleistungen für Eigentümer und führen wirtschaftliche und ökologische Arbeiten durch. Unsere Hauptbranchen seit der Firmengründung sind Energie, Industrie und Gewerbeimmobilien. Die Spezialisten von ENECA führen auch Arbeiten in den Bereichen Wohngebäude, Erneuerbare Energien & Umwelt, Wassersektor, Öl- und Gasindustrie durch.
ENECA beschäftigt sich mit der Bemessung hauptsächlich für GUS (postsowjetische) Länder und wirbt aktiv auf dem EU-Markt. Ziel der Abteilung Stahlbau ist es, Projekte schnell, kompetent und kundenorientiert umzusetzen.
Die ENECA-Strukturgruppe ist nicht auf einen bestimmten Objekttyp spezialisiert. Für ein sich entwickelndes Unternehmen, das sich seit langem im EU-Designsektor etablieren möchte, hängt die Auswahl jedes nächsten Projekts von den Marktanforderungen ab.
Was müssen Ingenieure tun, um wettbewerbsfähig zu sein?
Erstens, den Bemessungsprozess maximal zu formalisieren und Routineaktivitäten zu automatisieren. Untersuchen Sie diese Prozesse im Detail.
Aber zunächst ein paar Worte zum Start der Abteilung Stahlkonstruktionen von Eneca.
Bei der Gründung der Abteilung Stahlbau im Jahr 2017 wurden folgende Programme als Arbeitssoftware ausgewählt:
- Dlubal RFEM - Strukturanalyse
- Tekla Structures - Modellieren
- IDEA Statica - Konstruktive Verbindungsbemessung
Das Hauptkriterium ist eine gegenseitige Verbindung zwischen den Programmen, die durch ihre Konnektoren oder BIM-Links ermöglicht wird.
Die oben genannten Programme wurden von den praktizierenden Ingenieuren ausgewählt, nicht von den Führungskräften, d.h. die ausgewählten Programme wurden gründlich getestet und funktionierten tatsächlich.
Bislang erfolgte die Berechnung von Stahlbauverbindungen meist mit Excel-Tabellen. Die daraus resultierende Liste von Verbindungen, die wir verwenden konnten, schränkte unsere Möglichkeiten gleich zu Beginn der Projekte ein, was kein fortschrittlicher und zukunftsorientierter Ansatz ist. Flexibilität ist eines der Hauptziele von ENECA.
Warum gerade IDEA Statica?
Bei der Auswahl der Software für die Anschlussberechnung war IDEA Statica das beste Programm, mit dem wir die Bemessungskombinationen aus dem Programm für die statische Berechnung extrahieren konnten. Die gemeinsame Arbeit von Dlubal RFEM and IDEA Statica (BIM link) entsprach voll und ganz unseren Anforderungen. Als wesentliche Vorteile von IDEA Statica sahen wir eine schnelle Einarbeitung von Spezialisten und eine kurzfristige Einführung in die laufenden Projekte. Benutzerfreundliche Oberfläche und intuitive Steuerung, visuelle Darstellung der Ergebnisse, Klassifizierung der Steifigkeit der Verbindung für das Bemessungsschema der statischen Berechnung, einfache Erstellung des Verbindungsberechnungsberichts – all diese Kriterien sprechen für IDEA Statica, da es geht aus der Erfahrung der ENECA-Ingenieure hervor.
Da Verbindungen in IDEA Statica parametrisch erzeugt werden können, ist es möglich, innerhalb kürzester Zeit die in der Ingenieurpraxis am häufigsten verwendeten Verbindungen zu analysieren.
Sehen wir uns zum Beispiel die einfachste Verbindung an, die Komponente Nr. 43, eine Standardverbindung in Tekla Structures.
Dieses Bauteil wird fast in allen Entwürfen unserer Kunden als Anschluss eines Nebenträgers mit dem Hauptträger in den Zwischengeschossen und Zwischendecken verwendet.
Die Laufwege der Querträger sind unterschiedlich, auch die Belastungen auf der gesamten Fläche können unterschiedlich sein. Ein Ingenieur steht immer vor der Wahl der Anzahl der Schrauben und deren Grad, der Fußplatten- und Versteifungsdicke, der Auswahl der Schweißnähte - übliche Routinearbeit mit einer Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten, und all dies wird durch die Zusammenarbeit mehrerer Spezialisten noch verstärkt.
In ENECA ist es gängige Praxis, dass einfache Verbindungen zum Befestigen von Strukturelementen von einem Ingenieur ausgewählt werden, der sich mit der Modellierung in Tekla Structures befasst. Separater Zeitaufwand für jeden Arbeitsschritt wie Berechnung, Teilvereinheitlichung und Erstellung von Fertigungszeichnungen für eine Vielzahl von Baugruppen führten zu einem erhöhten Zeitaufwand für den Modellierungsprozess. Aufgrund all dieser Probleme musste das Verfahren dringend automatisiert werden.
Prozess-Formalisierung und Workflow-Automatisierung
Das beste Beispiel für die Formalisierung des Entwurfsprozesses ist die Verwendung einer typischen Reihe von Verbindungen für Gebäude und Einrichtungen, die in den GUS-Staaten entworfen wurden und jedem in dieser Region tätigen Ingenieur bekannt sind. Dies sind Kataloge, in denen die Anschlusseigenschaften nach den vorgegebenen Kriterien und Auflagerkräften ausgewählt werden können. Eine gute alte Idee muss nur aktualisiert werden.
Im 20. Jahrhundert wurde diese Arbeit über einen langen Zeitraum von einem riesigen, staatlich geförderten Konstruktionsinstitut mit einer Vielzahl von Spezialisten durchgeführt. Wie kann man solche Arbeiten jetzt mit fortschrittlichen Tools und in kürzester Frist ausführen? Ganz einfach!
Ermitteln Sie die Auswahl der Verbindungsparameter mit IDEA StatiCa, viele Tools für die Prozessautomatisierung finden Sie in Tekla Structures. Nachdem wir die zulässigen Kriterien gemäß plastischer Verformungen, Sicherheitsbeiwerten für Schrauben und Schweißnähte, lokalem Stabilitätsbeiwert für Verbindungsteile ermittelt haben, kommen wir zur Verbindungsanalyse.
Nach der Analyse des Verbindungsverhaltens zusammen mit dem Katalog von gewalzten Trägern erfolgt die Vereinheitlichung und Optimierung der Verbindung – optimale Schraubenklasse, Schweißnahtabmessungen und Blechdicken.
Die Ergebnisse der Analyse für jede einzelne Verbindung werden in einer Textdatei zusammengefasst.
Eine Textdatei mit Analyseergebnissen
Erstellen Sie dann in Tekla Structures eine Benutzerkomponente, deren Eingabeinformationen Namen und Eigenschaften der zu verbindenden Profile sowie Tragfähigkeitswerte des Nebenträgers enthalten. Die Verbindung zwischen den Profilen wird auf Basis der zuvor erzeugten Textdatei hergestellt.
Arbeitsfenster für Verbindungskomponenten in Tekla Structures:
Arbeitsfenster der Verbindungskomponente in Tekla Structures.
Es dauert 3-4 Arbeitstage eines Spezialisten, um ein einfaches Bauteil zu erstellen. Es ist ein relativ kurzer Zeitraum, aber das Ergebnis bringt den Entwurf auf ein höheres Niveau. Arbeitskomfort und schnelle Nutzung bringen Freude auf der ganzen Linie.
Anwendungsbeispiel für ein reales Objekt:
Eine solche Optimierung der Arbeitsprozesse mit IDEA Statica deckt 90% der möglichen Situationen ab, die geleistete Arbeit hilft Ihnen ohnehin auch im untypischen Fall.
Zum Beispiel wird ein Träger als Strebe verwendet, um die Entwurfslänge des Hauptträgers zu verringern, und er erfährt nur Längskräfte. Wenn Sie zu den Ausgangsdaten der Berechnung zurückkehren, können Sie die Bemessungskombination ändern und die Verbindung überprüfen.
Auch visuelle Informationen können hilfreich sein - die mit IDEA Statica berechnete Tragfähigkeit des Anschlusses, die in Form einer Kombination akzeptabler Auflagerkräfte für die Verbindung angezeigt wird. Diese Informationen werden nicht dauerhaft angezeigt, zur Anzeige wird ggf. ein Schalter verwendet.
Auswirkungen der Automatisierung auf den Engineering-Wert
Die Implementierung neuer Prozesse, Software und Automatisierungsschemas oben ermöglicht:
- Beschleunigung des Prozesses der Verbindungsmodellierung in Tekla Structures um ca. 40-50 %;
- den Einsatz eines hochqualifizierten Ingenieurs zu verringern, der sich mit der Berechnung der Anschlüsse im Projekt befasst. Nun befasst sich dieser Spezialist nur noch mit der Berechnung der untypischen (komplexen) Verbindungen;
- Spezialisten für die Modellierung von Verbindungen in Tekla Structures einzubeziehen, die keine umfassenden Kenntnisse und Erfahrungen mit Verbindungsberechnungen haben. Nun sollte dieser Spezialist nur noch wissen, wie man die Daten der Trägerkräfte aus dem statischen Berechnungsmodell extrahiert und im Extremfall diese Daten in die Bemessungskombination in IDEA Statica einfügt und eine bereits berechnete Verbindung neu bemisst. Das Montageverfahren sowie die Einstellungen für Schrauben- und Schweißverbindungen werden beim Entwerfen und Bearbeiten des Objekts untersucht.
Diese Informationen werden für erfahrene Konstrukteure nicht neu sein, aber sie werden für Diejenigen nützlich sein, die vor einem Dilemma stehen, welche Software sie wählen sollen und ihre Zehen in die Bemessung tauchen.
Alle Quellen für Bilder und Inhalt: Andrei Auchynnik, Eneca
