Tragwerksplanung einer komplexen Hubschrauber-Dachplattform

Projektbeschreibung

Die Tragkonstruktion ist als zweiseitiges Fachwerksystem ausgebildet, das die stählerne Unterkonstruktion der Hubschrauberplattform bildet. Zahlreiche Haupt- und Nebenträger schneiden sich in einem dichten Netz von Knotenpunkten. In jedem Knoten treffen mehrere Stäbe in unterschiedlichen Richtungen und Neigungen aufeinander.

DESA Ingénieurs-Conseils s.à r.l. war für die Bemessung und Normenachweise der Stahlunterkonstruktion verantwortlich, in enger Zusammenarbeit mit dem federführenden Tragwerksplaner, dem Architekten und dem Stahlbauunternehmen. Das Ergebnis ist eine hybride Tragstruktur aus Stahl und Stahlbeton, die den sicheren Betrieb eines Rettungshubschraubers direkt auf dem Krankenhausdach ermöglicht.

Technische Herausforderungen

Die größte ingenieurtechnische Herausforderung bestand in der exakten Definition der maßgebenden Lastfälle und in der Überführung der globalen Schnittgrößen in ein anschlussspezifisches Berechnungsmodell.

Für mehrere Dutzend Knoten waren belastungsgerechte Kombinationen im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) erforderlich. Die globale statische Berechnung lieferte jedoch lediglich Hüllkurven der Schnittgrößen, die nicht zwingend gleichzeitig auftreten. Dies birgt entweder die Gefahr einer Überbemessung oder – im ungünstigeren Fall – nicht auf der sicheren Seite liegender Annahmen.

Weitere Erschwernisse ergaben sich aus:

• der hohen Anzahl an Anschlüssen,
• schiefwinklig zusammentreffenden Trägern,
• gemischten Fertigungsstrategien (geschweißte Anschlüsse in werkseitig vorgefertigten Bauteilen, verschraubte Anschlüsse auf der Baustelle),
• sowie der logistischen Planung von Transport und Montage großer Fachwerkträger.

Durch die BIM-Schnittstelle standen Geometrie, Lasten und Stabdefinitionen bereits korrekt in IDEA StatiCa Connection zur Verfügung, sodass der Fokus auf die eigentliche Ingenieurarbeit gelegt werden konnte und nicht auf die Datenaufbereitung.

Zusätzlich ermöglichte die Massen-Bemessung die Gruppierung ähnlicher Knoten, sodass diese in einem Rechenschritt geprüft werden konnten – ein erheblicher Zeitgewinn bei der Vielzahl an Anschlusspunkten.

Lösungen und Ergebnisse

Zur Optimierung des Workflows wurde das ursprüngliche Gesamtmodell zunächst in AxisVM neu aufgebaut. Koordinaten und Stabeigenschaften wurden über Visual Basic, Excel und die AxisVM-COM-Schnittstelle importiert. Nachdem das Modell die ursprünglichen statischen Berechnungen reproduzierte, wurde es über die BIM-Schnittstelle direkt in IDEA StatiCa Checkbot exportiert.

Nach geringfügiger Nachbearbeitung – insbesondere dem Zusammenfassen von Stäben zur korrekten Definition durchlaufender Bauteile – standen konsistente Geometrien und Lastfälle für die Anschlussbemessung in IDEA StatiCa Connection zur Verfügung.

Dieser integrierte Workflow erwies sich als deutlich effizienter und zuverlässiger als die manuelle Übernahme von Schnittgrößen. Es wurden ausschließlich gleichzeitig wirkende Stabkräfte berücksichtigt, wodurch unnötige Sicherheitszuschläge vermieden und Übertragungsfehler minimiert wurden.

Digitale Werkzeuge für die Anschlussbemessung

Zwei weitere Funktionen von IDEA StatiCa waren für den Projekterfolg entscheidend:

• Connection Library
  Ermöglichte die Wiederverwendung von Anschlussentwürfen für viele ähnliche, jedoch nicht identische Knoten.
• Massen-Bemessung in Checkbot
  Ähnliche Anschlüsse wurden zu Gruppen zusammengefasst. Eine Referenzverbindung wurde detailliert berechnet und anschließend automatisch auf alle zugehörigen Knoten angewandt. Nur wenige Sonderfälle erforderten eine lokale Nachbearbeitung.

Für die Abstimmung mit dem Stahlbauer ersetzten die ideacon-Dateien und die automatisch erzeugten Rechenberichte vollständig klassische Anschlussdetails in Zeichnungsform. Über den IDEA StatiCa Viewer konnte der Stahlbauer Geometrie, Lasten und Anschlussdetails eigenständig prüfen. Auch die Prüfingenieure arbeiteten direkt mit diesen Modellen, was eine transparente und durchgängige Kontrolle ermöglichte.

Das Ergebnis waren vollständig optimierte, normkonforme Stahlanschlüsse bei deutlich reduziertem manuellen Aufwand.

Der verantwortliche Ingenieur

Dr. András Kozma studierte an der Technischen Universität Budapest (BME) mit Schwerpunkt Brückenbau und numerische Tragwerksberechnung. Anschließend promovierte er an der Universität Luxemburg über demontierbare Stahl-Beton-Verbundsysteme. Seine Tätigkeit verbindet wissenschaftliche Forschung mit ingenieurpraktischer Planung und einem starken Fokus auf digitale, integrierte Bemessungsprozesse.