Dienstag, 21. April 2015

Brückenkonstruktion 2.0(15)

 

Heute nun der angekündigte Post zum Thema Brückenbau mit Revit.

Nicht umsonst habe ich auf meinem Blog meine “Diplom-Brücke” als Bild. Bereits vor 4 Jahren, als uns die adaptiven Bauteile erstmals zur Verfügung standen, konnte ich einen Brückenquerschnitt modellieren, der sowohl die Trasse als auch die Gradiente wiederspiegelt / diese Anforderungen erfüllt.

Im Jahr 2015 stehen weitere Funktionen zur Verfügung, die die Konstruktion auch anspruchsvollerer Brücken ermöglichen. Deshalb habe ich den heutigen Post auch Brückenkonstruktion 2.0 (15) genannt.

Prolog

Als mich auf der BAU in München ein großes Planungsbüro fragte, ob es möglich ist, mit Revit Brücken zu konstruieren, so wie sie in Deutschland üblich sind, nahm ich die Herausforderung dankend an. Wie man erkennen kann, ist diese Brücke weitaus anspruchsvoller, als meine damalige. Und ich gebe gerne zu, dass ich so manche Stunde in meiner Freizeit damit verbracht habe, passende Modellierungstechniken und Workflows zu einem Konzept zusammen zu bringen.

 

Teaser Brückenmodellierung

 

Trasse

Die vorliegende Straßenbrücke kreuzt vier Gleise der Bahnstrecke Frankfurt-Fulda und schließt an vorhandene Straßen an. Daraus ergeben sich wie üblich im Brückenbau, Zwangspunkte und Randbedingungen, die beim Entwurf berücksichtigt werden müssen.

Diese Planungsdaten kamen aus AutoCAD Civil 3D und standen als Unterlage zur Verfügung.

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Trasse aus Civil 3D

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Fertiger Längsschnitt aus ACAD

Regelquerschnitt, Kappen und Pfeiler

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Der Regelquerschnitt des Überbaus besteht aus einem Plattenbalken in Spannbetonbauweise mit veränderlicher Querneigung (0,8 – 8,0 % im gesamten Brückenbereich). Die Kappen besitzen ebenfalls eine veränderliche Querneigung und müssen, wie auch der Überbau, sowohl der Trassierung als auch der Gradiente folgen.

Die Pfeiler weisen eine V-Form auf, die Kanten sind z.T. gefast oder abgerundet. Gegründet werden sie auf Bohrpfählen.

Querschnitt Querträger

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Im Bereich des Übergangs vom Spannbeton zum Verbundbereich, stehen zwei große Pfeiler inklusive massivem Querträger, der zur Verankerung der Spannglieder dient.

Querschnitt in Feldmitte

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In Feldmitte besteht der Querschnitt aus einem geschweißten Stahlkasten-Hohlträger. Zusätzlich verfügt dieser Bereich über einen Verband zur Aussteifung.

Schutz- und Leiteinrichtung

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Das Geländer muss entsprechend den Richtzeichnungen ausgeführt werden und dem geometrischen Verlauf der Kappen folgen.

Das betrifft natürlich auch die hier nicht modellierten Schutzeinrichtungen.

 

Die Brücke in Revit

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Trasse / Leitkurve

Die Trasse, welche ja als CAD-Zeichnung vorlag, habe ich mit meiner Methodik in Revit als Leitkurve erstellt. Eine direkte Verwendung der CAD-Zeichnung ist noch nicht möglich.

Trassierungspunkte können bestimmt und für die Querschnitte am jeweiligen Punkt genutzt werden.

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Spannbetonbereich

Alle erforderlichen Randbedingungen wie z.B.

    • Regelquerschnitt mit veränderlicher Neigung 0,8 – 8%
    • Querschnitt Parallel zu Z
    • Querschnitt Orthogonal zum Pfad

können mit meiner Konstruktionsmethodik eingehalten werden.

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Verbundbereich

Im Verbundbereich der Brücke gibt es eine Veränderung der Bauweise vom Spannbeton zum Stahl-Verbundbau. In diesem Bereich gab es zusätzliche Anforderungen:

    • Veränderliche Höhe
    • geschweißter Stahlkasten-Hohlträger
    • Aussteifungs-Verband (der Geometrie folgend, mit einer definierten Teilung)

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Pfeiler

Die Pfeiler der Brücke sind V-förmig, teilweise gefast oder abgerundet und mit Fugen.

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Widerlager

In Deutschland folgen die Brücken dem Straßenverlauf. Daraus ergeben sich oft schiefwinklige und geometrisch anspruchsvolle Bauwerke. Aus diesem Grund war die Konstruktion der Widerlager ebenfalls von besonderem Interesse dieser Machbarkeitsuntersuchung.

Man sieht, dass die Konstruktion eines Widerlagers, welches den geometrischen Randbedingungen des Überbaus folgt, absolut machbar ist (Auflagerbank folgt der Querneigung, die Flügelwände sind unter 60° geneigt, die Oberkante entsprechend dem Längsgefälle ausgearbeitet). image  image

 

Kappen

Die Kappen der Brücke folgen der Trasse und dem Gradientenverlauf. Außerdem besitzen sie eine Querneigung auf der Ober- und Unterseite. Die Technik zur Modellierung entspricht dem des Überbaus.

 

 

Geländer

Das Geländer der Brücke besteht aus 166 Abschnitten a´ 2m Breite. Die möchte man nicht einzeln setzen! Auch hier bietet uns Revit 2015 mit dem Reihe-Befehl eine intelligente Funktionen, die wir nutzen können.

 

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Wichtig beim Geländer, es muss der Kappe folgen und die Pfosten sollen natürlich die richtige Ausrichtung aufweisen.

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Querschnitt  / Höhenkoten-Plan

Die Herausforderung bei der Dokumentation liegt eindeutig in den noch nicht 100% verfügbaren Funktionen, die Revit mitbringt. Dennoch kann ich mit bestimmten Workflows / Workarounds und meinem Konzept zur Erstellung von Brückenbauwerken sowohl Querschnitte als auch Höhenkoten-Pläne erstellen. .

Querschnitt

Vermaßung der sichtbaren Geometriekanten im Querschnitt.

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Für die Baustelle erforderlich: ein Höhenkotenplan in einem definierten Raster-Abstand.

 

 

Epilog

Um es hier noch einmal deutlich zu sagen: an dieses anspruchsvolle und komplexe Bauwerk hat sich zuvor noch keiner mit Revit herangewagt! 

Zwar sind im Bereich der Dokumentation noch Workarounds notwendig, bei der Modellierung aber zeigt Revit aus meiner Sicht und der von Fachkollegen aus dem Bereich Brückenbau, dass es funktioniert.

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