Über das Projekt
Die Struktur besteht aus vier Türmen, die durch drei gefertigte Stahlfachwerk-Brücken verbunden sind, und weist eine komplexe Geometrie auf. Mithilfe von IDEA StatiCa gewannen Dallas Lee, leitender Ingenieur bei der Robert Bird Group, und sein Team die erforderliche Präzision und Flexibilität, um die dreidimensionalen Fachwerkknoten genau, sicher und effizient zu modellieren.
Das Queen's Wharf Skydeck ist aus Stahl gefertigt und umfasst drei Spannweiten von 25 m, 30 m und 35 m, die zwischen den Türmen des Projekts (IT1, IT2, IT3 und IT4) verlaufen. Zwei Spannweiten (zwischen IT1 und IT2 sowie IT3 und IT4) sind mit dauerhaften Bewegungsfugen ausgeführt, um die unabhängige Bewegung der verbundenen Türme zu ermöglichen. Die Spannweite IT1-2 stellte eine besondere Herausforderung dar: Sie verbindet die Seite von Turm IT1 mit einem festen Deck, das bis zu 12 m von der Fassadenlinie des Turms auskragt und ein ausgeklügeltes Artikulationsgelenk erfordert.
Die Spannweiten des Skydecks werden auf Podiumsebene montiert und verkleidet, dann horizontal über ein Schienensystem in Position geschoben und anschließend vertikal mit Litzenpressen angehoben.
Aufgrund der Besonderheiten des Projekts wurde der Schnittpunkt der Knoten, an denen die Fachwerke zusammentreffen, sehr komplex. Es gab keine Software, die Dallas Lee und sein Team zuvor verwendet hatten und die diese Art von Verbindungen abdeckte, ohne sie von Grund auf in ihrem FEA-Programm zu modellieren – was inakzeptabel zeitaufwendig gewesen wäre.
Ingenieurtechnische Herausforderungen
Das Projekt umfasst vier Türme mit einer Himmelsbrücke zwischen den Türmen IT2 und IT3. Der Hauptgrund für den Einsatz von IDEA StatiCa war die Bemessung der komplexen Fachwerkknoten im Skydeck zwischen den Türmen IT1 und IT2 sowie IT3 und IT4.
Aufgrund der hohen Komplexität in und um diese Knoten hätte deren Modellierung in herkömmlicher FEA-Software zu viel Zeit in Anspruch genommen. Das Team stellte fest, dass IDEA StatiCa ideal für die Modellierung solcher Verbindungen und deren schnelle Bearbeitung geeignet ist.
Ein weiterer einzigartiger Aspekt des Projekts ist, dass die Türme IT1 und IT2 sehr unterschiedliche seismische Reaktionen aufweisen und sich daher unterschiedlich bewegen. Wären die Decks zwischen den Türmen starr verbunden worden, hätten sich erhebliche innere Kräfte entwickelt.
Um dies zu überwinden, wurde ein Artikulationsgelenk eingesetzt, sodass die Decks an diesem Punkt schwenken können. Zur Realisierung dieses Schwenkpunkts wurde ein Lager auf einer innenliegenden Stahl-Konsole verwendet. Dies erforderte die Bemessung sehr komplexer, individuell gefertigter Stahlanschlüsse.
Während des Projekts erforderte das Profil des Decks besondere Aufmerksamkeit. Zuvor hatte es im Querschnitt die Form eines Schiffsrumpfes. Durch die Einführung eines Knicks sowohl in der Oberfläche als auch in der Untersicht waren sehr komplexe Stahlanschlüsse erforderlich, bei denen der Sekundärträger durch die primäre Fachwerklinie knickt.
Dallas und sein Team standen außerdem vor der Aufgabe, weitere sehr kreative Verbindungen zu lösen, die durch strenge architektonische Vorgaben bedingt waren. IDEA StatiCa ermöglichte es ihnen, all diese Hürden zu überwinden und das Vertrauen zu gewinnen, alle Verbindungsbemessungen präzise umzusetzen, unabhängig von ihrer Komplexität.
Lösungen und Ergebnisse
Die wichtigste Erkenntnis aus dem Projekt für Dallas und sein Team war das Vertrauen, das sie in ihre Bemessungen gewannen. Anstatt ein herkömmliches FEA-Modell zu verwenden, beruhte dieses Vertrauen maßgeblich auf den Überprüfungen, die im Hintergrund mit IDEA StatiCa durchgeführt wurden.
Zudem konnten sie einen Workflow entwickeln, mit dem sie die Bauteilgeometrie und Bauteilkräfte aus ihrem Finite-Elemente-Analysemodell übernehmen konnten. Sie erstellten ein Python-Skript, um die Daten aus Strand7 in das SAF-Dateiformat zu exportieren, da Strand7 keine BIM-Schnittstelle besitzt. Dies ermöglichte den Import des Modells in IDEA StatiCa über Checkbot, was für das Team ein großer Vorteil war, da sie Daten verlustfrei über die gut dokumentierte API von IDEA StatiCa übertragen konnten.
In der Vergangenheit mussten Dallas und sein Team entweder einen konservativeren Bemessungsansatz wählen – alles manuell von Hand bewerten, dokumentierte Modelle anwenden und für individuelle Verbindungen anpassen – oder bei sehr komplexen Details eigene Finite-Elemente-Analysemodelle von Grund auf erstellen.
Die Verwendung dieses Workflows, bei dem die Bauteilgeometrien sowie alle verschiedenen Lastfälle und Lastkombinationen eingebracht wurden, sparte ihnen erheblich Zeit. Dies half ihnen, Vertrauen in ihre Bemessungen zu gewinnen und diese noch weiter zu optimieren.
Über die Robert Bird Group
Die Robert Bird Group ist ein globales Beratungsingenieurunternehmen mit über 700 Mitarbeitern in elf Büros. Als Mitglied der Surbana Jurong Group ist das Unternehmen bestrebt, die Vision jedes Kunden durch die konsequente Verfolgung von Ingenieurexzellenz in allen Projekten zu verwirklichen. Das Unternehmen bietet Leistungen in fünf Fachbereichen an und schöpft dabei aus seiner internationalen Expertise: Tragwerksplanung, Tiefbau, Bauingenieurwesen, Geotechnik (Großbritannien und Naher Osten) sowie virtuelles Design und Bauen.
Das Unternehmen gewann die Kategorie „Public Vote" bei den IDEA StatiCa Excellence Awards 2023.
Starten Sie Ihre Testphase noch heute und genießen Sie 14 Tage lang vollen Zugang und alle Dienste kostenlos.
Kostenlose Testversion starten
