Typischer Architektur - Tragwerksplanung Arbeitsablauf

Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Beschreibung der typischen Punkte, die zu berücksichtigen sind, wenn Daten zwischen ArchiCAD und einer Statikapplikation ausgetauscht werden sollen.

Für weitere Informationen, siehe auch Detaillierter Arbeitsablauf: Architektur - Statik.

Tragwerksapplikationen lassen sich nach folgenden Hauptkategorien unterscheiden:

•Analyse- und Planungs-Applikationen

Diese Programme führen Statik- und Planungsberechnungen (Stahl, Stahlbeton, Holz etc.) auf der Basis verschiedener Techniken (wie der Finite-Elemente-Methode) durch und dokumentieren sie.

•Bauplanung/Baukoordination

Diese Applikationen führen grundlegende Aufgaben durch und sorgen für die Verbindung zwischen den Analyse-Programmen und der Architektur.

•Konstruktiver Ingenieurbau

Diese Anwendungen erstellen eine detaillierte Planung der Gebäudestruktur (Stahl, Stahlbeton, Fertigteile etc.) und besitzen Schnittstellen zur Fertigung.

Manche Applikationen decken mehrere dieser Funktionen ab.

Dieses Diagramm beschreibt den allgemeinen Arbeitsablauf für den Datenaustausch zwischen ArchiCAD und einer Statikapplikation:

Die umfassendste Stufe der Interoperabilität wird - im Gegensatz zu einer Zeichnungsdarstellung - mit einer intelligenten 3D-Modellverbindung erzielt. Dabei bildet das auszutauschende Gebäudemodell 3D-Strukturobjekte (Decken, Wände, Stützen, Unterzüge, Dächer etc.) mit spezifischen, definierten Attributen und Eigenschaften ab.

Der modellbasierte Austausch zwischen dem Architekten und dem Statiker kann einem von zwei möglichen Konzepten folgen:

•Verwalten eines Referenzmodells oder

•Konvertieren des Modells in native Formate.

Das Referenzmodell-Konzept gewährleistet die “Sicherheit” des Architekturmodells und der Strukturmodelldateien, da jedes Büro für sein eigenes Modell verantwortlich bleibt. Der Tragwerksplaner erhält somit eine Datei vom Architekten, aber er verändert sie nicht, sondern nutzt die Architekturdaten als Basis für den Aufbau seines eigenen Strukturmodells. Dieser Vorgang erfolgt manuell mit den Werkzeugen seiner eigenen Software. Zur Beschleunigung des Prozesses stehen jedoch auch automatische Elementkonvertierungsprogramme zur Verfügung. Ebenso lässt der Architekt die vom Statiker erhaltene Datei unverändert, aber berücksichtigt die darin enthaltenen Empfehlungen zur Modellierung der tragenden Elemente. Auf diese Weise ist die eigene Datei der jeweiligen Disziplin unabhängig von der als Referenz erhaltenen Datei.

Dies ist häufig ein sehr sinnvoller Arbeitsablauf, wenn sich das Modell des Architekten von dem des Statikers unterscheidet. Beim Modellieren eines mehrgeschossigen Gebäudes kann der Architekt beispielsweise die erste Planung auf einer Stütze aufbauen, die durch sämtliche Geschosse verläuft, während der Statiker auf jedem Geschoss eine separate Stütze einsetzt. In einem anderen Beispiel nutzt der Architekt eine massive Decke zum Modellieren eines Bereichs, für den der Statiker oder der Konstrukteur eine Spannbetonhohldecke verwenden würden.

Der andere Ansatz des modellbasierten Austausches ist die Umwandlung der Modellelemente der jeweils anderen Seite in ein natives Format der eigenen Applikation. Das Modell wird gemäß den Spezifikationen des Empfängers umgewandelt, sodass die ursprüngliche Version des Modells nicht beibehalten wird. Dieser Ansatz ist besonders typisch für den Datenaustausch zwischen Architektur- und Analyseprogrammen.

Siehe auch Analyse-Applikationen, unten.

ArchiCAD kann die Vorteile der beiden Ansätze miteinander verbinden. Das vom Tragwerksplaner erhaltene 3D-Modell wird - unabhängig von der für den Import verwendeten Methode - immer in native ArchiCAD-Elemente umgewandelt. Gleichzeitig können die importierten Elemente als Referenz verwendet werden, da sie automatisch auf ihren eigenen, geschützten Ebenen (die gesperrt sind, um ein Bearbeiten zu verhindern) platziert werden können. Dieser Referenzmodell-Ansatz wird auch von den Arbeitsabläufen zum Dazuladen und Verknüpfen unterstützt.

Siehe Dazuladen vs. Verknüpfen vs. Öffnen.

Die Eingangselemente oder -modifikationen werden in ein natives Format umgewandelt und somit zu einem aktiven Teil des Architekturmodells, behalten jedoch ihre Eigenschaften (z. B. Material, Profil) bei, die ihnen im Strukturmodell zugewiesen wurden.

Die zwischen den Disziplinen Architektur und Tragwerksplanung ausgetauschten 3D-Modelle können drei Kategorien zugeordnet werden:

•Architekturmodell

•Strukturmodell,

•Analysemodell

Der Architekt arbeitet auf der Basis seiner eigenen Planung und den Anforderungen des Kunden am Architekturmodell. Bereits in der Planungsphase sollte der Architekt daran denken, dass das Modell später mit einem Statiker ausgetauscht wird

Siehe Architekturmodell für den Export vorbereiten.

Er kann beispielsweise die tragende Funktion der Bauelemente festlegen, die anfänglich zu verwendenden Materialien definieren, Stützen und Unterzüge mit Standardprofilen auswählen oder den tragenden Kern von Mehrschichtelementen definieren.

Siehe Klassifizierung.

Zusätzlich zu diesen vorbereitenden Arbeiten kann er das Modell filtern, um die auszutauschenden Daten einzugrenzen. Auf diese Weise wird nur das Strukturmodell, das nur Strukturelemente enthält, exportiert. Natürlich kann der Architekt das gesamte Architekturmodell exportieren, sofern das Programm des Statikers in der Lage ist, die Modelldaten, die dieser benötigt, zu filtern und separat zu erfassen.

Das Exportieren eines Strukturmodells aus ArchiCAD reicht für den Datenaustausch mit den meisten Tragwerksprogrammen (der Typen “Koordination” und “Konstruktion”) aus. Analyse- und Dimensionierungssoftware erfordert jedoch zur Durchführung ihrer Berechnungen das so genannte Analysemodell. Diese Applikationen können häufig selbst das Strukturmodell in ein Analysemodell umwandeln, oder sie können das von einem Koordinations- bzw. Konstruktions-Programm umgewandelte Analysemodell als Grundlage verwenden.

Ein Analysemodell ist eine 2D- oder 3D-Darstellung des Strukturmodells, die nicht nur Flächen (im Fall von Wänden, Decken, Dachelementen) und Achsen (Stützen und Unterzüge) von Elementen umfasst, sondern auch ihre Struktureigenschaften (z. B. Steifheit, Material, Profil). Das vereinfachte Analysemodell unterscheidet sich auch geometrisch vom Strukturmodell. Gebogene Oberflächen werden beispielsweise aus mehreren geraden Segmenten gebildet und Elementverschneidungen können verändert sein.

Das Exportieren und Importieren von 3D-Modelldaten erfolgt häufig mithilfe des Standards IFC (Industry Foundation Classes), der von zahlreichen Planungsapplikationen aktiv unterstützt wird. Darüber hinaus bieten viele Applikationen native Add-Ons für den Datenaustausch mit anderen spezifischen Programmen.

Siehe Arbeiten mit IFC.

Um den IFC-basierten Datenaustausch zu verbessern und zu erleichtern, kann das BIM Collaboration Format (BCF) genutzt werden. Dieses Format ermöglicht es, den IFC-Modellelementen Kommentare hinzufügen. Durch diese Kommentarfunktion können die anderen Nutzer sehr einfach die referenzierten Elemente in dem IFC-Modell erkennen. Der BCF-basierte Datenaustausch eignet sich besonders dazu, Überschneidungen (z. B. Kollisionen, Modellierungs- und andere Fehler) zu identifizieren, die entstehen, wenn mehrere Modelle aus verschiedenen Applikationen in einem Programm (z. B. ArchiCAD oder einem Modell-Checker) zusammengefasst werden.

Siehe Arbeitsabläufe zur Verwendung von BCF im Projektmarker.

Einige Ingenieure bzw. deren Applikationen (insbesondere Analyse-Software) tauschen Daten nur auf dem niedrigsten Level aus: Sie importieren CAD-Zeichnungen (d. h. die Linien und Punkte, die Grundrisse, Schnitte und Ansichten darstellen) und verwenden sie als Referenz für den Aufbau des Analysemodells.

(Weitere Details finden Sie unter CAD-Zeichnungen.)

Modelle und Zeichnungen werden häufig von zusätzlicher Dokumentation begleitet, beispielsweise Empfehlungen oder Berichten. Das gängigste Format für diese Dokumentationen ist PDF.

ArchiCAD enthält eine Reihe von Verfahren zum Anzeigen des Strukturmodells und zum Unterscheiden dieses Modells vom Architektentwurf.

Siehe Visualisierung.

Außerdem kann ArchiCAD die importierten Strukturdaten wie beispielsweise die vorgeschlagenen oder genutzten Materialien sowie die Eigenschaften von Profilelementen interpretieren und speichern.

Siehe Importierte Eigenschaften.

Abstimmung und Datenaustausch zwischen Tragwerksplanungs- und Architekturbüros erfordern im Allgemeinen mehrere “Umläufe”. ArchiCADs Transparentpause und ein modellbasiertes Änderungsmanagement helfen, diesen Prozess transparent zu halten.

Siehe Änderungserkennung.

Dieser allgemeine Architektur-Tragwerksplanung-Arbeitsablauf wird in den nachfolgend beschriebenen Beispiel-Arbeitsabläufen ausführlicher erläutert. Diese Abläufe umfassen den Austausch von Modelldaten zwischen ArchiCAD und ausgewählten Statikapplikationen.