Analyse statischer Randbedingungen zur bauprozessorientierten Planung der Baustellenlogistik unter Anwendung der BIM-Methodik

Der innerstadtische Hochbau mit seinen beengten Platzverhaltnissen stellt die Baulogistik vor einige Herausforderungen. Durch Platzmangel auserhalb des Gebaudes muss auf den Innenbereich des Bauwerks als Lagerflache zuruckgegriffen werden. Ohne ein durchdachtes und strukturiertes Lagerflachenmanagement ergeben sich oftmals chaotische Lagerzustande, die ein zugiges Arbeiten verhindern und Verletzungsrisiken schaffen. Auserdem erfahrt ein Bauwerk wahrend der Bauausfuhrung andere Belastungen als im fertigen Zustand. Um die Gefahr eines Versagens der Bauteile bzw. des unvollstandigen Bauwerks wahrend der Bauausfuhrung zu reduzieren, ist eine genaue Ermittlung dieser Lasten notwendig. Die Ziele der vorliegenden Ausarbeitung sind die Verbesserung der Lagerzustande innerstadtischer Baustellen und das Einbeziehen statischer Randbedingungen in das Lagerflachenmanagement. Um diese Ziele zu erreichen, wird die BIM-Methodik verwendet, deren Vorteil darin besteht, ein digitales Gebaudemodell als Datenspeicher zu nutzen. Dafur wird eine Anwendung als Revit Add-in entwickelt werden, die die Positionierung von Lagerflachen innerhalb eines Gebaudes optimiert und die dadurch entstehenden Lasten ermittelt und ebenfalls platziert. Auserdem wird der Ubertragungsprozess von Modellierungssoftware zu Berechnungssoftware untersucht und einbezogen und so eine Berechnung ermoglicht. Zunachst werden anhand von Literatur Grundlagen erarbeitet, die fur das Konzept und die Umsetzung des Programms notwendig sind. In den Bereichen Baubetrieb und Tragwerksplanung werden Aspekte der Baustelleneinrichtung, Baulogistik und verschiedene Bauverfahren untersucht, sowie normative Einwirkungen und Bemessungsregeln verschiedener Bauarten betrachtet. Dabei werden alle Baustelleneinrichtungselemente ermittelt, die fur eine Lagerung und Nutzung innerhalb des Gebaudes in Frage kommen. Auserdem werden anhand des Eurocodes Lasten zusammengestellt, die wahrend der Bauausfuhrung wirken konnen. Des Weiteren wird sich mit dem aktuellen Stand der BIM-Methodik in beiden Fachbereichen beschaftigt. Nach der Betrachtung aktueller Beispiele aus Forschung und Entwicklung im Bereich Baulogistik wird ein Forschungsbedarf fur diese Ausarbeitung abgeleitet. Anschliesend wird anhand eines Vergleichs verschiedener Berechnungsprogramme das Programm RFEM von Dlubal fur die Umsetzung der Anwendung ausgewahlt. Fur diese Ausarbeitung wird die Ortbetonbauweise als Bauverfahren gewahlt, da mit dieser die Moglichkeit einhergeht, unter Berucksichtigung von Ausschalfristen Bauteile als Lagerflache zu nutzen, welche noch keine 28-Tage-Betondruckfestigkeit erreicht haben und die daraus resultierenden Auswirkungen zu untersuchen. Die entwickelte Anwendung Static Storage Area Placement – SSAP – positioniert die vom Nutzer gewahlten Baustelleneinrichtungselemente nach dem kurzesten Abstand zu den aktuell herzustellenden Bauteilen. Fur die Positionierung ausgeschlossene Flachen sind dabei die Arbeitsflachen um die herzustellenden Bauteile und Flucht- bzw. Bauweg. Zusatzlich wird stets ein Abstand zu anderen Bauteilen oder Elementen eingehalten. Ein manuelles Platzieren bleibt dem Nutzer offen. Die Auswahl an Baustelleneinrichtungselementen, die dem Nutzer zur Verfugung stehen, sind in einer entworfenen SQLite Datenbank hinterlegt, die mit realistischen Daten gefullt wurde. Neben den Bauausfuhrungslasten, die aus den Baustelleneinrichtungselementen entstehen, konnen Wind und Schneelasten zusatzlich berucksichtigt und positioniert werden. Nach der Positionierung von Lasten und Baustelleneinrichtungslementen wird die native Schnittstelle zwischen Revit und RFEM genutzt, um das Modell nach RFEM zu ubertragen und dort die Lastfalle Eigengewicht, veranderliche Lasten, Wind und Schnee sowie deren Kombinationen nach linearer FE-Methode zu berechnen. Anschliesend besteht die Moglichkeit, die Berechnungsergebnisse wie z.B. Verformungen oder Schnittgrosen nach Revit zu ubertragen. Diese beiden Handlungen werden vom Nutzer manuell durchgefuhrt, weshalb es sich bei SSAP um eine teilautomatisierte Anwendung handelt. Der Prototyp SSAP unterstutzt damit den Logistikplaner, eine geordnete Lagerflachenplanung zu entwerfen und eine statische Berechnung des durch Lagerung belasteten Gebaudes durchzufuhren. Eine Bewertung der Tragfahigkeit ist ohne einen Statiker allerdings nicht moglich, da die von RFEM ausgegeben Berechnungsergebnisse wie Verformung und Schnittgrosen ohne das Wissen von Grenzwerten allein nicht bewertet werden konnen. Die Berechnungsergebnisse dienen demnach nur als Anhaltspunkt fur eine Besprechung der ermittelten Bauausfuhrungslasten mit dem Statiker. Die Analyse des Ubertragungsprozesses von Revit nach RFEM hat gezeigt, dass schon viel moglich ist, allerdings auch noch viel Optimierungspotential besteht.