Neue Programmagenten von Nemetschek (04.11.03)

Seit geraumer Zeit wird bei Nemetschek eine neu Philosophie verfolgt, die den Kunden zugute kommen soll: Man öffnet Teile des Programm-Quellkodes für andere Hersteller bzw. deren Software, damit deren "Agenten" ins Programm Allplan innerhalb des Moduls "Produkte...

Erläutert am Beispiel Halfen-Deha Dübelleistenbemessung

Seit geraumer Zeit wird bei Nemetschek eine neu Philosophie verfolgt, die den Kunden zugute kommen soll: Man öffnet Teile des Programm-Quellkodes für andere Hersteller bzw. deren Software, damit deren "Agenten" ins Programm Allplan innerhalb des Moduls "Produkte, Hersteller" eingefügt werden können. Diese Agenten bewirken einen direkten Datenaustausch zwischen Allplan und der jeweiligen Software, um die ursprünglich Nemetschek- fremden Berechnungen innerhalb von Allplan durchführen zu können.

 

Die Version 2003.1 von Allplan enthält den ersten "Agenten" von HALFEN-DEHA, der zwei Anwendungsbereiche beinhaltet:

I. Import von HALFEN-DEHA Einbauteilen ( z.B. HTA-Schienen Dübelleisten, etc. )

- Hier können verschiedene häufig verwendete Einbauteile aus einem umfangreichen Katalog als 3D Objekte in einen Plan eingelesen und darin verwaltet werden ( Lage und Ausrichtung, Anzahl, Zusammenfassung in Stücklisten ). Die sehr schöne, gut strukturierte Suchmaske wurde übersichtlich umgesetzt: Die Einbauteile sind nach Klassen ( HTA-Schienen, Durchstanz-, Schubbewehrungselemente etc.) und Typen sortiert und können entweder direkt aus einer Typenliste oder durch schrittweise Festlegung maßgebender Parameter ausgewählt werden.

II. Durchführung der Durchstanzbemessung einer Flachdecke (bzw. Bodenplatte ) mit Hilfe des Halfen-Bemessungs-Programm ( HDB ) mit anschließender Übernahme der Berechnungsergebnisse ( Dübelleistentyp - und Anordnung, sowie erforderliche Erhöhung der Biegebewehrung ) in CAD.

- Je nach der Ausgangssituation gibt es hier drei grundsätzliche Vorgehensweisen zum Einsatz des HALFEN-DEHA Moduls, das wir anhand einfacher statischer Systeme ( eine Flachdecke auf Einzelstützen und eine Bodenplatte mit Stützenlasten ) getestet haben. Hier haben wir die Ergebnisse unseres Tests für die jeweilige Ausgangssituation zusammengefasst.


Grundsätzliches:

a) Öffnung des Programms erfolgt in Allplan 2003.1 ( Vorausgesetzt das HDB-Programm ist installiert ) im Pulldownmenü Erzeugen unter Produkte, Hersteller→HALFEN-DEHA .

b) Die Befehlliste für die Durchstanzbemessungen besteht aus:

1.→ Durchstanzpunkt absetzen : Definition eines Punktes im Teilbild, auf den sich die Ausgangsdaten und die Bemessungsergebnisse beziehen;

2.→ HALFEN-DEHA Datenexport : die Ausgangsdaten für die Durchstanzbemessung an einem Durchstanzpunkt können im xml-Format gespeichert und zu einem anderen Zeitpunkt in HDB eingelesen werden.

3.→ HALFEN-DEHA Datenimport : die Ergebnisse einer HDB-Durchstanzbemessung ( diese müssen zuvor von HDB im xml-Format abgespeichert werden ) können eingelesen und an einem Durchstanzpunkt abgesetzt werden.

4.→ HALFEN-DEHA Export-Berechnung-Import : Die Datenübergabe an HDB, die Durchstanzberechnung und die Datenrückgabe an Allplan erfolgen in einem Zug, HDB wird automatisch gestartet und nach der Übergabe der Ergebnisse an Allplan beendet.




1. 2D - Zeichnung der Decke mit Stützen, Aussparungen usw.

Dies ist die einfachste Anwendungsmöglichkeit, bei der ein "Durchstanzpunkt" irgendwo in der Zeichnung abgesetzt wird, für den anschließend eine Durchstanzbemessung durchgeführt werden kann. Sämtliche für die Bemessung relevanten Angaben ( wie Decke, Stütze, Bewehrungsgehalt, Betonqualität, Aussparungen und Durchstanzbelastung ) müssen vom Anwender selbst festgelegt werden. Als Ergebnis dieser Bemessung werden an Allplan Dübelleisten ( Typ und Anordnung ) übergeben, die an dem vorher definierten Durchstanzpunkt abgesetzt werden.

Hinweis zur Vorgehensweise: Der Durchstanzpunkt wird im aktiven Teilbild abgesetzt, die Dübelleisten werden dann ebenso in das aktive Teilbild übernommen. Im HDB-Programm müssen alle erforderlichen Angaben gemacht werden ( die entsprechenden Eingabefelder werden markiert ).

Unsere Meinung:
Bei dieser Variante dient die Schnittstelle zum HDB-Programm lediglich zum Aufrufen des Durchstanzbemessungsprogramms bzw. zum Absetzen der ermittelten Dübelleisten an einer definierten Stelle in der Zeichnung und ist nur eine geringe Arbeitserleichterung für den Konstrukteur und den Tragwerksplaner: Der Statiker muss die erforderlichen Daten sowieso von Hand eingeben und versucht mit einem Nachweis möglichst viele Stützen mit annähernd gleichen Auflagerkräften zu erfassen, der Konstrukteur kann die vorgegebenen Dübelleisten einfach aus dem Halfen - Bauteilkatalog importieren und durch Rotieren bzw. Drehen und Kopieren um die Stütze herum anordnen, was weniger Zeit als Datentransfer zwischen Nemetschek und Halfen benötigt.


{mospagebreak}2. Ein Architektur-Deckenmodel, jedoch keine FEM-Berechnung.

In diesem Fall werden in einem vordefinierten Bereich um den abgesetzten Durchstanzpunkte herum automatisch geometrische Daten erfasst, die dann an das Bemessungsprogramm von HALFEN-DEHA exportiert werden. Die einzelnen Modellelemente und deren Eigenschaften ( Deckendicke, Stützenabmessungen- und Lage 1 ) werden nun vom Programm erkannt. Es müssen nur noch Angaben zu der statische Nutzhöhe der Deckenplatte, der Durchstanzlast, dem Bewehrungsgrad und der Betondeckung vom Anwender selbst gemacht werden. Analog Variante 1 werden die ermittelten Dübelleisten (in Form von Dübelleistensymbolen ) an Allplan zurückgegeben.

Hinweis zur Vorgehensweise: Der Durchstanzpunkt wird im aktiven Teilbild abgesetzt. Zur Übernahme der Systemgeometrie kann das Teilbild mit dem Deckenmodell aktiv, aktiv im Hintergrund oder passiv geschaltet werden.




Im HDB-Programm müssen die noch fehlenden Angaben ergänzt werden( die entsprechenden Eingabefelder werden automatisch markiert ). Falls gewünscht, können die vom CAD übernommenen Daten vom Anwender geändert werden. Die Dübelleisten werden nach der Bemessung in das aktive Teilbild übernommen. Bei vorhandenen Aussparungen wird deren Lage bei der Anordnung der Dübelleisten von HDB nicht automatisch berücksichtigt, deswegen müssen sie entweder in HDB oder in Allplan von Hand nachkorrigiert werden.






Unsere Meinung:
Im Vergleich zur ersten Variante werden hier einige Vorteile deutlich: Zum Einen erspart ein vorhandenes Architekturmodell die Eingabe von genauen Geometriedaten ( sehr gut bei vorhandenen Aussparungen ), zum Anderen kann der Tragwerksplaner direkt auf die Planung des Architekten oder des Haustechnikers zurückgreifen ( falls beide Seiten mit Nemetschek arbeiten ). So kann z.B. der Eine oder der Andere Durchstanznachweis an die Durchbruchs-planung oder deren Änderung angepasst und ggf. korrigiert werden.

{mospagebreak}3. Die Decken- bzw. Bodenplattenberechnung ist als eine FEM-Datei in nemetschek-kompatiblen Format vorhanden.

Bei dieser Ausgangssituation werden von Allplan aus den Daten der FEM-Berechnung nicht nur die Geometrie des Systems 2, sondern die Durchstanzlast 3 und der nach der Biegebemessung erforderliche Bewehrungsgehalt der Platte an dem definierten Durchstanzpunkt an HDB übergeben. Das Ergebnis der Durchstanzbemessung besteht dann eigentlich aus zwei Teilen:

a) die ermittelten Dübelleisten werden an das CAD übergeben;

b) eine Erhöhung der Biegezugbewehrung infolge der Durchstanzbemessung wird ans CAD zurückgegeben, die erhöhte Biegezugbewehrung kann dann von Nemetschek durch eine Neuberechnung des Bewehrungsfarbbildes in die Ergebnisse der FEM-Bemessung übernommen werden. Bei einer automatisch erzeugten Feldbewehrung werden dann sogar die erhöhten Bewehrungsgehalte an den Durchstanzpunkten berücksichtigt.

Hinweis zur Vorgehensweise: Der Durchstanzpunkt wird im aktiven Teilbild abgesetzt, das Teilbild mit der FEM-Berechnung ( die FEM-Berechnung muss durchgeführt worden sein ) muss passiv geschaltet im Hintergrund vorhanden sein. Wenn ein entsprechendes Deckenmodell vorhanden ist, sollte es ebenso passiv im Hintergrund liegen ( sh. Fußnote 2 ).



Die HDB-Bemessung kann nun an einem gewählten Durchstanzpunkt erfolgen ( die übernommen Daten können und sollen kontrolliert und ggf. geändert werden ).

Im HDB-"Viewer" werden die Geometrie und die FEM-Elementeneinteilung in der Umgebung des Durchstanzpunktes veranschaulicht:








Die Ergebnisse der Bemessung werden in das aktive Teilbild ( als Dübelleistensymbole ) und in das FEM-Teilbild ( als evtl. erforderliche Bewehrungserhöhung ) zurückgeschrieben. Im FEM-Bewehrungsupdate ( hier die Maske )



kann die Übernahme dieser Daten unter "DEF" - Einzulegende Bewehrung "verwaltet" werden:



Diese Übernahme kann je nach Bedarf jederzeit wieder deaktiviert bzw. neu aktiviert werden.

Unsere Meinung:
Die 3. Variante birgt wesentliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Behandlung der Durchstanznachweise, bei der diese Nachweise nicht in eine FEM-Bemessung integriert sind ( sowohl für den Statiker als auch den Konstrukteur ). Auf der einen Seite kann der Tragwerksplaner die genauen Angaben zum System und zur Belastung ( beachte Fußnoten 2 und 3 ) an dem festgelegten Durchstanzpunkt direkt aus der FEM-Berechnung übernehmen. Auf der anderen Seite werden vom Durchstanzbemessungsprogramm nicht nur die richtigen Dübelleisten an der richtigen Stelle, sondern auch die im Durchstanznachweis ermittelte Zusatzbewehrung an dieser Stelle an das CAD zurückgegeben. Die in die FEM-Berechnung "zurückgeführten" Bewehrungsdaten können dann auf verschiedenen Wegen benutzt werden:

a) bei der Erstellung von Bewehrungsisolinien ( oder Farbbilder ) für den Prüfingenieur oder den Konstrukteur, falls dieser danach die Bewehrungspläne erstellt;

b) bei der automatischen Erzeugung der Feldbewehrung ( besonders interessant für BAMTEC - Technologie )

Fehler, auf die wir bei der Anwendung des HALFEN-DEHA Moduls gestoßen sind:

__________________________
1 Bei einem vorhandenen Architekturmodell werden alle Stützen und das Wandende richtig erkannt ( anhand des Randabstandes einer Stütze zur Deckenkante wird zwischen Innen- Rand- oder Eckstütze unterschieden, dabei gelten die Stützen mit Randabständen größer als 5x "statische Nutzhöhe der Platte" als Innenstützen ). Dies ist entscheidend für die Berücksichtigung einer nicht rotationssymmetrischen Biegebeanspruchung. Der Anwender muss eine gewünschte ( oder erforderliche ) Querkrafterhöhung bei Innenstützen selbst definieren. Wandinnenecken werden nicht erkannt.

2 Bei der Übernahme der Systemgeometrie aus der FEM-Berechnung werden lediglich die Decken und die Aussparungen richtig übernommen. Alle Stützen werden dagegen als rechteckige Innenstützen mit einem Standardquerschnitt übernommen und müssen vom Anwender anschließend richtig definiert werden. Ebenso werden Wandenden und -Wandinnenecken nicht erkannt.
Um die Geometrie möglichst genau an das HDB-Programm zu übergeben, sollte das Teilbild mit dem Architekturmodell ( falls vorhanden ) mindestens passiv geschaltet werden.

3 Die Durchstanzlast wird nur als Auflagerkraft an einer Stütze erkannt. Führt man einen Durchstanznachweis für ein Wandende, eine Wandinnenecke oder eine Bodenplatte durch, müssen die Durchstanzlasten gesondert ermittelt werden. Gleiches gilt für die Bodenpressung bei einer Bodenplatte. Für die Berücksichtigung einer nicht rotationssymmetrischen Belastung muss der Anwender den Lasterhöhungsfaktur selbst festlegen.




{mospagebreak}Unser Fazit:

Für Tragwerksplaner und Konstrukteure, die nach dem gängigen Muster arbeiten ( Statiker berechnet die Decke und führt Durchstanznachweise für Stützentypen mit ungefähr gleicher Auflagerkraft durch; der Bauzeichner zeichnet die Bewehrungspläne und ordnet über den Stützen Bewehrung nach Durchstanztypen an ) ist das neue HALFEN-DEHA Modul eher eine nette Ergänzung, die vor allem wegen dem umfangreichen HALFEN - Katalog interessant ist.

Wenn jedoch die Bewehrungsverlegung genau nach der FEM-Berechnung erfolgt ( z.B. bei der Anwendung der BAMTEC - Technologie ), bietet das neue Modul die Möglichkeit auch in Durchstanzbereichen die Bewehrung genau auf die Berechnung abzustimmen, und nur die Bewehrung anzuordnen, die wirklich erforderlich ist. Hier liegt auch eine wesentliche Zeiteinsparung gegenüber der manuellen Verlegung der erforderlichen Durchstanzbewehrung.

In beiden Fällen sollte der Anwender jedoch nicht blind dem Programm vertrauen, sondern durch einfache Plausibilitätskontrolle ( Richtigkeit der übernommenen Geometrie und Belastung, tatsächlicher Bewehrungsgehalt der verlegten Bewehrung etc. ) die Berechnung überprüfen, bzw. ergänzen.