Forschung

TragWerk ist auch konstant seit vielen Jahren im Bereich der Forschung aktiv.

Die nachfolgenden Beiträge geben eine kurzen Überblick über die aktuellen Arbeiten in den einzelnen Fachbereichen.

BIM-SIS

Das integrative Informationssystem ist als eine interoperable wissensbasierte Plattform auf Basis von BIM eingebettet, die für die Identifikation von Natursteinwänden eingesetzt werden kann.

BIM-SIS wird mit seinen innovativen Methoden den Prozess der Sanierung von Grund auf verändern.

Kurzfassung:

Das integrative Informationssystem ist als eine interoperable wissensbasierte Plattform auf Basis von BIM eingebettet, die für die Identifikation von Natursteinwänden eingesetzt werden kann. BIM-SIS wird mit seinen innovativen Methoden den Prozess der Sanierung von Grund auf verändern. Dazu werden die drei Bereiche “Intelligentes Informationsmanagement”, “Wissensbasierte Methoden” und “Semantische, fachlich verteilte und explizit verlinkte Datenmodelle” zu einem semi-automatischen Schadensidentifikationssystem verknüpft.

Weitergehende Information dazu: Building Information Modelling – Schadens Identifikations System

 

VARIUS

Energieeffizientes und ressourcenschonendes Bauen muss mit dem politischen Anliegen, bezahlbaren Wohnraum zu schaffen, in Einklang gebracht werden. In Kombination mit ansprechender Architektur ergeben sich komplexe Planungsaufgaben, die mit den Mitteln des digitalen Planen und Bauens (Building Information Modeling, BIM) unterstützt werden müssen.

Kurzfassung:

Die Erfordernisse von Bauherren und Betreibern sollen dabei durch das Softwaresystem VARIUS-Explorer bewertet werden. Das Tool arbeitet als Entscheidungsunterstützung für den Bauherrn, indem es Planungsvarianten mit genau den von ihm erwarteten Kennzahlen prägnant und mit einfacher Bedienung präsentiert. Dadurch können auf dieser Ebene Entscheidungen im Planungsprozess fundierter getroffen werden als durch die Vorlage von Plänen, Listen und Diagrammen (Überinformation). Varianten des Gebäudes (Geometrie, Material, Heiz- und Lüftungssystem, Nutzerverhalten usw.) können so auf Basis aktuellster Planungsmethoden im Zuge eines aktiven Decision Making quantitativ bewertet werden.

Das Projekt wird durch den Europäischen Sozialfonds gefördert.

Weitergehende Information dazu: VARIUS – Energieeffizientes und ressourcenschonendes Bauen

 

Multimodell-Methode:  Video über M2A2

Im Zuge der Forschungstätigkeit am Institut für Bauinformatik der TU Dresden vo Dr Sebastian Fuchs entstand die Multimodell-Methode sowie die universelle Multimodell-Software M2A2. Mit ihr ist es möglich, eine multimodell-basierte Arbeitsweise in Bauprojekten (und anderen Bereichen) durchzuführen. Das folgende Video gibt einen Überblick über die Multimodell-Methode und deren Anwendung:

24. Forum Bauinformatik

2012 fand das 24. Forum Bauinformatik an der Ruhr-Universität Bochum statt.

Im Rahmen der Forschungstätigkeit an der TU Dresden wurde von Sebastian Fuchs ein Beitrag mit dem Titel „Eine Abfragesprache für Multimodelle“ veröffentlicht. Nachfolgend wird die Kurzfassung wiedergegeben:

 

Kurzfassung: Es wird eine Methode zur unabhängigen domänenübergreifenden Informationsabfrage aus Multimodellen mit beliebigen Fachmodellen vorgeschlagen. Dazu werden der generische Zugriff auf Fachmodellinhalte sowie neue Aspekte des Multimodell-Filterns analysiert. Es werden die Abfragesprache MMQL und ein zugehöriger Interpreter vorgestellt, in denen diese Erkenntnisse zur Anwendung kommen.

Sebastian Fuchs: EINE ABFAGESPRACHE FÜR MULTIMODELLE

Glasbau: Pendelschlagversuch

Für absturzsichernde Verglasungen ist häufig eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erforderlich. Diese kann mit der praktischen Durchführung von Pendelschlagversuchen durch eine anerkannte Prüfstelle erreicht werden. Alternativ lassen sich die relativ aufwendigen Versuche mit FE-Programmen simulieren. Dazu werden nichtlinear transiente Berechnungen durchgeführt. Der Pendelkörper stößt dabei mit festgelegter Geschwindigkeit gegen die Konstruktion.

Als Ergebnis ist beispielsweise die zeitabhängige Verformung des Pendelkörpers und der Glasscheibe zu sehen. Nach dem Aufprall auf die gewählte Stelle gleichen sich die Verformungen an; dann schwingt das System zurück und der Pendelkörper bewegt sich von der Glasscheibe weg. Die Glasscheibe schwingt als gedämpftes System in die Ausgangslage zurück. In der Grafik ist zudem sichtbar, dass die gedämpfte Schwingung nicht ganz harmonisch ausläuft, da die Auftreffstelle nicht in der Scheibenmitte gewählt wurde; Gegenschwingungen überlagern sich.

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Glasbau: Bruchmechanik von Glas (Bauteilwiderstand)

Geschrieben von Thomas Gröschke

1. Allgemeines

Hauptursache für die geringe Zugfestigkeit von Floatglas sind die Oberflächendefekte in Verbindung mit der fehlenden Zähigkeit des Materials. Die hohe Spannungsspitze an der Risswurzel kann nicht durch Plastifizierung abgebaut werden. Für eine Beschreibung des Spannungszustandes im Nahfeldbereich d des Risses liegt die Vorstellung einer unendlich ausgedehnt gedachten Scheibe unter konstanter Zugbelastung zugrunde. Die Modellvorstellung für die im Folgenden vorgestellte Bruchmechanik setzt zudem voraus, dass die Scheibendicke h wesentlich größer als die Risstiefe a ist und kräftefreie Rissflanken existieren. Nur unter diesen Festlegungen lassen sich die am Modell von GRIFFITH gefundenen Zusammenhänge sinnvoll auf die Oberflächenschädigungen anwenden.

Abb. 1: a) Einzelriss unter Zugbelastung s, Nahfeldzone d, h >> a [1]; b) Rissöffnungsarten [2]

Wie in Abb. 1 b) zu sehen ist, werden in der Bruchmechanik verschiedene Rissöffnungsarten unterschieden. Modus I beschreibt eine Klaffung senkrecht zur Rissfläche, Modus II beschreibt eine Längsscherung und Modus III ist bei Querscherungen anzuwenden. Für den Glasbau ist in erster Linie Modus I entscheidend. 

Glasbau: Festigkeit von nicht vorgespannten Glasprodukten in inerter (reaktionsunfähiger) Umgebung

Die theoretische Festigkeit von Glas lässt sich aus den atomaren Bindefestigkeiten ableiten. Hierbei spielt die spezifische Oberflächenenergie g0 (auch: Oberflächenspannung), welche eigentlich eine temperaturabhängige Größe für flüssige Zustände ist, eine entscheidende Rolle. Der feste Glaszustand wird häufig mit einer unterkühlten Flüssigkeit gleichgesetzt, die ohne zu kristallisieren erstarrt ist [1, Abschnitt 4.1.1]. Dementsprechend erfolgt die übliche Bestimmung der spezifischen Oberflächenenergie in der zähflüssigen Phase (z.B. Abreiß- oder Lamellenmethode), wobei mit sinkender Temperatur ein leichter Anstieg dieses Materialwertes zu verzeichnen ist. Anschließend wird durch Extrapolation auf Raumtemperatur der Rechenwert für den festen Zustand abgeleitet. Es existieren durch die Methode und die jeweilige Glaszusammensetzung Streuungen der Ergebnisse, wobei meist auf der sicheren Seite liegende untere Grenzwerte in Veröffentlichungen zu finden sind, so dass die Genauigkeit der theoretischen Ergebnisse von vornherein eingeschränkt ist.

Gl. 1

mit:

sth … theoretische Zugfestigkeit von Glas ohne Oberflächendefekte, 

E … E-Modul von Glas (≈ 70000 MN/m²), 

g0 … spezif. Oberflächenenergie (3,0 ∙ 10-6 … 5,4 ∙ 10-6 MN/m, [3] [4]), 

d0 … Ionenabstand Si-O (≈ 2 ∙ 10-10 m, [3])

Die in der Baubranche üblichen Natron-Kalk-Silicatgläser enthalten neben Siliziumoxiden noch andere Komponenten, wie z.B. verschiedene Alkalioxide, die wegen ihrer geringeren Bindungsstärke auch zu einer geringeren theoretischen Gesamtfestigkeit führen. Den größten festigkeitsmindernden Einfluss haben jedoch die Oberflächendefekte, deren Kerbwirkung die Ursache dafür ist, dass bei Biegeversuchen an nicht vorgespannten Flachgläsern nur 0,5 … 1 % der theoretischen Zugfestigkeit erreicht werden.

Vollständiger Artikel und Information dazu: Glasbau: Bruchmechanik von Glas (Bauteilwiderstand)

Glasbau: Bemessungsdiagramme Vertikalverglasungen

Für die Bemessung von Vertikalverglasungen nach der TRLV stehen für verschiedene Glasaufbauten entsprechende Diagramme / Bemessungstafeln zur Verfügung. Die Vertikalverglasung ist allseitig linienförmig gelenkig gelagert. In den Diagrammen ist bei Isolierglas die Klimalast bereits berücksichtigt. Die Berechnung der Tabellenwerte erfolgte mit der Glasdickenberechungs-Software TW Glas (TRLV).

Bei gegebenen geometrischen Verhältnissen von 0,5 m bis 3,0 m (kurze Seite) und 5,0 m (lange Seite) lassen sich die maximal aufnehmbaren Windlasten (Winddruck oder Windsog) qw in kN/m² ablesen.

Diagramme zum Herunterladen:

Bemessungsdiagramme TRLV

Beispiel:

Gegeben ist eine Isolierglasscheibe aus Spiegelglas (SPG) 1,7 m x 2,9 m. Der Scheibenzwischenraum (SZR) soll 16 mm betragen.

Glasaufbau

dinnen / dSZR / daußen [mm]

 qw in kN/m²
4 SPG/ 16 SZR/ 4 SPG 0,37
4 SPG/ 16 SZR/ 6 SPG 0,54
4 SPG/ 16 SZR/ 8 SPG 0,84
6 SPG/ 16 SZR/ 4 SPG 0,54
6 SPG/ 16 SZR/ 6 SPG 0,83
6 SPG/ 16 SZR/ 8 SPG 1,06
8 SPG/ 16 SZR/ 8 SPG 1,45

Nachfolgend wird kurz die Methodik zur Erstellung der Diagramme beschrieben:

Zuerst erfolgt die Ermittlung der frei variierbaren Parameter (Höhe und Breite der Scheibe, Schichtdicken usw.). Ein eigens angefertigtes Scheduler-Modul für TW Glas bietet eine grafische Oberfläche mit Konsistenzprüfungen zur Eingabe der Parameterkombinationen. Der Scheduler startet kontinuiierlich das Programm TW Glas und ermittelt so die maximale Ausnutzung und die Verformungen in jeder Schicht. Anschließend werden die Ergebnisse in einer Datenbank eingetragen. Durch Aufteilung der Parameter können mehrere Scheduler gleichzeitig gestartet werden. So arbeiten momentan 2 Opteron-Workstations mit je 4 Kernen und 10 GByte Arbeitsspeicher an 4 bis 12 Schedulern gleichzeitig.

Über eine Abfragemaske können parallel dazu fertige Datensätze aus der Datenbank abgefragt und mit einer nachgelagerte Datenaufbereitung visualisiert werden.
Zum 09.12.2010 betrug der Datenbestand 264,1 MByte bei 1.504.865 Datensätzen.

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CIB W078

auf der Konferenz CIB W078 2010 wurde der Beitrag zum Thema

BIM-BASED GENERATION OF MULTI-MODEL VIEWS

von Sebastian Fuchs als Koautor veröffentlicht. Nachfolgend wird hier die Kurzfassung (engl.) wiedergegeben:

BIM-BASED GENERATION OF MULTI-MODEL VIEWS
Peter Katranuschkov, Senior Researcher,
Institute of Construction Informatics, Dresden University of Technology, Germany Peter.Katranuschkov@tu-dresden.de
Matthias Weise, Senior Developer, Matthias.Weise@semproc.de
Semproc, Dresden, Germany
Ronny Windisch, Research Assistant, Ronny.Windisch@tu-dresden.de
Institute of Construction Informatics, Dresden University of Technology, Germany
Sebastian Fuchs, Research Assistant, Sebastian.Fuchs@tu-dresden.de
Institute of Construction Informatics, Dresden University of Technology & TragWerk Software, Dresden, Germany
Raimar J. Scherer, Professor and Institute Head, Raimar.Scherer@tu-dresden.de
Institute of Construction Informatics, Dresden University of Technology, Germany

ABSTRACT: Building information modeling (BIM) introduces a new work paradigm that enables improved interoperability and better coordination of AEC processes. The current IFC standard provides a core reference model for that purpose along with a growing number of supporting domain extensions. However, generation of discipline and task specific model views from a general-purpose BIM based on IFC is still a difficult problem. Open challenges include the achievement of flexible tool-supported specification of domain model views but also the generation of ad-hoc multi-model views combining BIM data with data from other (non BIM) models such as costs, equipment etc.
In this paper we describe an overall approach for the generation of BIM-based multi-model views that meets such objectives. The realized reference implementation builds upon the use of an open IFC toolset developed at the University of Weimar and HOCHTIEF and a formal model subset definition schema (GMSD) and supporting tools initially developed by the first two authors. We extend the GMSD definitions on instance level by applying semantic queries meant to be resolved at runtime. Moreover, using XML schema based representations we provide for simultaneous import of BIM and non BIM data that can be queried, selected and filtered via harmonized cross-model operations.

ECPPM 2010

auf der Konferenz ECPPM 2010 wurde der Beitrag zum Thema

A framework for multi-model collaboration and visualisation

von Sebastian Fuchs veröffentlicht. Nachfolgend wird hier die Kurzfassung (engl.) wiedergegeben:

A framework for multi-model collaboration and visualisation
S. Fuchs, P. Katranuschkov & R. J. Scherer
Institute of Construction Informatics, Dresden University of Technology, Germany

ABSTRACT: Information in construction processes is represented by various independent information models. Hence, the management of the resultant multi-model space is a very important issue for large scale construction processes. However, automated multi-model interoperability is still poorly supported by ICT. In this paper, a new framework for the integration of model collaboration and visualisation tools is proposed, as enabler for further research and development work in the area of model-based construction information management. The framework is implemented as a lean set of Eclipse plug-ins, each providing its own functionality. These plug-ins may have interdependencies to allow clients to reuse them. Consequently plug-ins can be information consumers and providers at the same time. The framework offers an extensible data model for a multi-model project, whereby plug-ins can take part in the global load-edit-save cycle.