Integrierte Tragwerksanalysen mittels Bauwerksinformationsmodellen und heterogen adaptiver isogeometrischer Finite-Elemente-Methoden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Carsten Könke
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 228826748

Die digitale Zusammenarbeit von Architekten, Tragwerksplanern und anderen Fachplanern ist gegen-wärtig unzureichend. Die Beteiligten erstellen jeweils eigene Modelle mit zum Großteil identischen Informationen über die Geometrie des zu errichtenden Bauwerks. Änderungen des Einen werden manuell in das Modell der Anderen eingearbeitet. Die Ursachen hierfür sind im Wesentlichen histo-risch-technologisch bedingt. Mit diesem Forschungsantrag soll eine Verbesserung der Kompatibilität auf der Softwareebene erzielt werden, welche die Kooperation der Beteiligten insgesamt vereinfacht und somit verbessert. Als Ausgangspunkt dient ein Bauwerksinformationsmodell mit einem konsisten-ten Geometriedatensatz auf Basis volumenorientierter Spline-Formulierungen, welches allen Pla-nungsbeteiligten in gleicher Weise zugänglich ist. In dem beantragten Forschungsprojekt sollen Me-thoden entwickelt werden, die auf Grundlage dieses Bauwerksinformationsmodells eine für den An-wender unkomplizierte Analyse des Tragwerks erlauben. Die Schwerpunkte liegen dabei auf a) der Generierung isogeometrischer FE-Modelle aus den EXPRESS Datentypen des IFC-Standards. b) der Kopplung von Spline-basierten Volumekörpern im Sinne des Aufstellens von Kompatibilitätsbeziehungen zwischen den von den Volumenkörpern repräsentierten Bau-teilen für die numerische Analyse b) der Entwicklung von anisotropen Fehlerschätzern für isogeometrische Berechnungen. Die Richtungsabhängigkeit der Fehlerschätzer ist von besonderer Relevanz, um effiziente Verfei-nerungen der im üblichen Hochbau oftmals schalenartigen, hier aber von Volumenelementen repräsentierten Bauteile zu ermöglichen. c) der Ermittlung von Steuerungskriterien für eine algorithmengesteuerte anisotrope, adaptive Verfeinerungen des isogeometrischen FE-Modells auf Grundlage der zuvor entwickelten Feh-lerschätzer. Aus dem Zusammenspiel der entwickelten Methoden ergibt sich eine integrierte Tragwerksplanungsmethodik, die auf der Grundlage eines Bauwerksinformationsmodells funk-tioniert und die es erlaubt, eine im Ergebnis der Tragswerksanalyse vorgenommene Änderung der Geometrie des geplanten Bauwerks in das Informationsmodell zurückzuführen und somit wiederum allen Beteiligten zugänglich zu machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen