Digitale Trends in der Tragwerksplanung

Die komplette Podcastfolge hört ihr hier:
#004 Digitale Trends in der Tragwerksplanung

Neue Chancen, neue Herausforderungen

In letzter Zeit wurde versucht, die Digitalisierung im Bauwesen voranzutreiben, allerdings mit mäßigem Erfolg. Auch bei den Tragwerksplanern stieß dies anfangs auf wenig Gegenliebe. Neue Entwicklungen brauchen immer einige Zeit, um sich durchzusetzen. Wenn man die zurückliegenden Jahre betrachtet, wird aber deutlich, dass ein Umdenken stattfindet und digitale Trends tatsächlich aufgenommen und umgesetzt werden.

In Köln fand im Februar 2020 die Messe Digitalbau statt, ein Event, auf dem hauptsächlich Softwarehersteller zugegen waren, die Schnittstellen bezüglich BIM etc. anbieten. Im Gegensatz zu anderen Messen lag der Fokus hier tatsächlich auf der Digitalisierung. Ein Interesse an den neuen Entwicklungen ist definitiv vorhanden.

Vor allem BIM ist untrennbar mit der Digitalisierung verbunden und gewinnt bei der Planung immer mehr an Wichtigkeit. Pläne wurden früher mit Feder und Tusche gezeichnet. Der nächste Schritt waren CAD-Programme. Diese Entwicklung soll nun mit der Modellierung von Bauwerken im BIM-Prozess fortgeführt werden. Ein Objekt im BIM-Modell verfügt über Intelligenz, im Gegensatz zu den CAD-Programmen. Bis jetzt befassen sich jedoch nur wenige damit. Gerade Tragwerksplaner haben die Chance, durch BIM-basiertes Planen und Bauen neue Auftraggeber zu finden und schneller und effektiver zu arbeiten. Am Anfang steht der Aufwand, die neuen Prozesse in die Unternehmensstruktur einzubauen. Zudem muss man Fachpersonal finden und über einen längeren Zeitraum von dessen Erfahrungen lernen. Dies zahlt sich jedoch durch die vielen Vorteile aus, die BIM bietet.

Statiker und Architekten

Digitale Modelle werden von Architekten schon länger geschätzt. Die sogenannten “digitalen Zwillinge” enthalten jede Information des Bauwerks, z. B. Material, Form und Funktion. Sie ermöglichen die Visualisierung und eine schnellere und genauere Kostenabschätzung. Solche Modelle könnten von Statikern direkt weiterverwendet werden. Der digitale Zwilling enthält bereits die wichtigsten Daten für statische Berechnungen. Der Statiker müsste nur noch die Materialien und die jeweiligen Querschnitte überprüfen.

Das Problem hierbei ist jedoch, dass Architekten physikalische Volumenmodelle nutzen, Statiker hingegen idealisierte Analysemodelle. Nicht alles, was ein Tragwerksplaner benötigt, ist im Modell des Architekten ersichtlich, z. B. Auflagergelenke, Lastfälle oder Lastkombinationen. Der Trend geht aber dahin, dass Programme schon ein Analysemodell mit sich führen.

Windige Aussichten

Eine weitere digitale Lösung sind Windlastsimulationen. Bei Wind geht es nicht nur um Strömungen, sondern auch um Verwirbelungen, die zum jetzigen Stand (2020) nur für einfache Körper geregelt sind. Bei komplexen Formen, z. B. Dachgauben, Freiformdächern, Aussichtstürmen etc. gibt es Probleme damit, welche Sog- und Drucklasten auf die Strukturen wirken und wie groß sie sind.

Dlubal Software hat ein Tool entwickelt, das digitale Windkanäle berechnen bzw. bemessen kann: RWIND. Es verwendet ein numerisches CFD (Computational Fluid Dynamics)-Modell. RWIND Simulation berücksichtigt die jeweilige Topographie und die anzusetzenden Windgeschwindigkeiten. Die jeweiligen Winddrücke werden ausgegeben und man kann sie für die weitere Berechnung in das Statikprogramm RFEM, ebenfalls von Dlubal Software, importieren. Dies spart Kosten und Zeit. Bei einem klassischen Windkanal wird nicht alles berücksichtigt. Es sind Messfehler durch die Verteilung der Sensoren möglich und die Elastizität des Gebäudes kann nur schwer erfasst werden. In der numerischen Lösung liegt ein großes Potenzial.

Online-Tools können oft langes Blättern und Suchen ersparen.

Die Dlubal-Website

Dlubal Software bietet viele hilfreiche Online-Tools an. Dazu gehört unter anderem ein Geo-Zonen-Tool, mit dem durch Eingabe der Postleitzahl einer Region die entsprechenden Lasten durch Schnee, Wind oder Erdbeben abgerufen werden können. Als weiteres Tool stehen online auch Profiltabellen zur Verfügung. Wenn man für seine Berechnungen z. B. Querschnittswerte von einem IPE (Stahlprofil) abrufen will, ist das jederzeit bequem möglich.

Früher war das Produkt das Wichtigste, doch in Zukunft wird wohl mit zunehmender Digitalisierung der Service immer mehr an Bedeutung gewinnen. Dazu gab es früher Schulungen in Person, heute sind dagegen Webinare und Kunden-Events üblich, bei denen jeder sofort mitmachen und Fragen stellen kann.

Die virtuelle Bibliothek

Bestimmt haben die meisten Studenten im Bereich Bauingenieurwesen schon mal online nach der Bedeutung eines Begriffs gesucht. Dlubal versucht, eine große Wissensplattform aufzubauen – unter anderem mit stetig aktualisierten FAQs, vor allem über die Dlubal-Programme. Zu den Fragen gibt es dabei Beispielvideos, Beispielmodelle und weitere relevante FAQs. Außerdem stellt die Dlubal-Website interessierten Nutzern eine Vielzahl von Fachbeiträgen zur Verfügung, verfasst von Technikern mit jahrelanger Erfahrung. Dort gibt es Tipps und Tricks zum Umgang mit den Programmen. Weiterhin bietet die Website ein eigenes Statikwiki, eine Lernplattform mit E-Learning-Videos zur effektiven Arbeit mit den Programmen und Schritt-für-Schritt-Beispielen sowie Infotainment-Videos, bei denen Informationen und Entertainment verbunden werden. Auch in Zukunft wird die Dlubal-Onlinepräsenz weiter ausgebaut. Sie stellt auch einen guten Startpunkt für Studenten dar, um sich weiterzubilden.