Freiformbauteile im Stahlbeton‐, Spannbeton‐ und Verbundbau: Berechnung von Querschnittswerten

Abstract

Ein ressourceneffizienter Einsatz des Baustoffs Beton kann erreicht werden, indem die individuelle Form eines betrachteten Bauteils an die auftretenden Beanspruchungen angepasst wird und Verbundbaustoffe (z. B. Betonstahl, Spannstahl oder Baustahl) in geeigneten Bauteilbereichen angeordnet werden. Durch die fortschreitende Digitalisierung im Bauwesen, beispielsweise im Kontext des Building Information Modeling, finden in der Planung von Bauwerken vermehrt computergestützte 3D‐Modellierungsverfahren Anwendung. Diese ermöglichen es Ingenieurinnen und Ingenieuren, Bauteile in Freiform zu entwerfen. Im Stahlbeton‐, Spannbeton‐ und Verbundbau ist die Bemessung derartiger Bauteile derzeit noch mit einem großen Aufwand verbunden. Im Kontext der Entwicklung eines praxisgerechten Verfahrens zur Berechnung von Freiformbauteilen aus Beton wird in diesem Aufsatz eine CAD‐integrierte Methode zur Berechnung wesentlicher Querschnittswerte vorgestellt. Querschnittswerte werden dann als wesentliche Berechnungsgrundlage benötigt, wenn reale dreidimensionale Bauteile unter Anwendung vereinfachter Berechnungstheorien, wie beispielsweise der Balkentheorie, behandelt werden. In diesem Beitrag werden die mathematischen und numerischen Grundlagen eines Verfahrens vorgestellt, welches es ermöglicht, die Querschnittswerte in Freiform umrandeter Beton‐, Stahlbeton‐, Spannbeton‐ und Verbundbauteile zu berechnen. Dem Verfahren liegen ebene, mittels Non‐uniform rational B‐Spline Tensor‐Produkten beschriebene Flächen zugrunde, welche beispielsweise aus Volumenkörpermodellen extrahiert werden können.

Free‐form reinforced concrete, prestressed concrete, and composite components: Calculation of cross‐section values

“…The continuous use of NURBS solid models with integrated analysis models ensures a complete availability of the digital image of the component–from planning to production. In this paper, the necessary procedure for the calculation of cross‐section values based on planar NURBS surfaces is presented 13 …”

“…In this paper, the necessary procedure for the calculation of cross-section values based on planar NURBS surfaces is presented. 13 In Section 2 of this paper, the state of science and technology in computational calculation of cross-section values is summarized.…”