Erdbebenresistente Stahlkonstruktion für Generatoren in Bukarest
Über das Projekt
Mit einem klaren funktionalen Schwerpunkt – der Notstromversorgung – wurde die Plattform in Bukarest mit einer Konstruktionshöhe von 4,2 Metern, zwei Feldern von 4,3 Metern und Spannweiten von 4,05 Metern errichtet. Ein Zugangskorridor aus Stahlgitterrost umgibt die Generatoreinheiten und ermöglicht einen sicheren Wartungszugang. Der vertikale Zugang erfolgt über eine auskragende Stahltreppe, die direkt an den Stützen der Plattform verankert ist und so die Beeinträchtigung des Generatorfundaments minimiert. Der Widerstand gegen horizontale Lasten wurde durch eine Kombination aus biegesteifen Rahmen in einer Richtung und konzentrisch ausgesteiften Rahmen in der anderen Richtung sichergestellt, was eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Wind- und Erdbebeneinwirkungen gewährleistet.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{CAD model of the structure}}}\]
Die Fehlertoleranz war gering – ein Versagen der Tragkonstruktion hätte das gesamte Notstromsystem gefährden können. Die größte Herausforderung war die Bemessung der Verbindungen unter seismischen und dynamischen Lasten. Die Lösung erforderte nicht nur ingenieurtechnische Präzision, sondern auch Schnelligkeit und Nachvollziehbarkeit. Mit IDEA StatiCa Connection und der BIM-Schnittstelle zu SCIA Engineer lieferte SC Selfconsulting eine normkonforme, optimierte Plattform und sparte dabei wertvolle Stunden bei der Planungsiteration.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model of the structure in SCIA Engineer (left) and IDEA StatiCa Checkbot (right)}}}\]
Ingenieurtechnische Herausforderungen
Im Mittelpunkt der ingenieurtechnischen Komplexität standen die Anschlussdetails. Die Verbindung zwischen Sekundär- und Primärträgern erforderte besondere Sorgfalt – nicht nur aufgrund der Lastübertragung, sondern auch im Hinblick auf die praktische Schraubenzugänglichkeit und Fertigungstoleranzen. Diese Verbindungen mussten Steifigkeit und Duktilität in Einklang bringen, insbesondere in Bereichen, die sowohl Schwerkraft- als auch Horizontalkräften ausgesetzt sind.
Die Stützenfüße stellten eine weitere Schwierigkeit dar. Aufgrund von Konstruktionsrandbedingungen waren übergroße Löcher für die Ankerschrauben erforderlich, was den Einsatz aufgeschweißter Unterlegplatten notwendig machte, um die Integrität der Fußplatte zu gewährleisten, ohne die Verankerungsleistung zu beeinträchtigen. Dies erforderte eine sorgfältige Modellierung der Schraubenvorspannung, der Kontaktflächen und des lokalen Fließverhaltens. Die komponentenbasierte Methode der finiten Elemente von IDEA StatiCa war entscheidend dafür, diese lokalen Nachweise transparent und präzise durchzuführen.
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Das Lastszenario stellte eine weitere Herausforderung dar. Jeder Generator übte eine konzentrierte vertikale Last von 7233 kg auf eine schmale Aufstandsfläche aus. Verteilte Nutzlasten aus Wartungsarbeiten (1,5 kN/m²) und das Stahlgitterrost selbst (0,5 kN/m²) mussten überlagert werden. Die Erdbebenbemessung war besonders komplex: Die nicht-tragenden CNS-Kräfte erzeugten eine horizontale Last von 11,7 kN/m, sodass das Team nachweisen musste, dass alle maßgebenden Verbindungen seismische Verformungen und Verstärkungseffekte ohne Versagen aufnehmen können.
Obwohl die Fertigungsherausforderungen gering waren, erforderte die Vielfalt und Anzahl der einzigartigen Verbindungen ein effizientes Management. Die Wiederverwendung von Verbindungen und eine schnelle Iteration wurden unerlässlich, um den Zeitplan einzuhalten und Engpässe bei der Ausarbeitung zu vermeiden. Herkömmliche manuelle Berechnungen hätten die Lieferung erheblich verzögert und das Risiko von Inkonsistenzen erhöht.
Lösungen und Ergebnisse
Um diese technischen und prozessualen Herausforderungen zu bewältigen, setzte das Team von SC Selfconsulting IDEA StatiCa Connection in Kombination mit SCIA Engineer über die Checkbot-Schnittstelle ein. Dadurch konnten alle Verbindungskräfte automatisch aus dem Gesamtmodell importiert werden, was manuelle Übertragungsfehler eliminierte und den Koordinationsaufwand zwischen Gesamtanalyse und Verbindungsnachweisen reduzierte. Mit Checkbot wurde jede Verbindung unter realen Lastfällen mit einem nichtlinearen FEM-basierten Ansatz bewertet, was klare Einblicke in Lastpfade, plastische Dehnungsgrenzwerte, Schraubengleiten und Schweißnahtspannungskonzentrationen ermöglichte.
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Entscheidend war, dass die Funktionen „Veröffentlichen" und „Vorschlagen" es dem Team ermöglichten, Verbindungen zu standardisieren und validierte Entwürfe für mehrere ähnliche Verbindungen wiederzuverwenden. Dies vermied wiederholte Modellierungsarbeit und ermöglichte die organische Entstehung einer Verbindungsvorlagenbibliothek im Laufe des Projekts. Dadurch wurde die Ausarbeitungszeit für wiederkehrende Verbindungen um über 60 % reduziert. Die automatische Berichterstattung von IDEA StatiCa bedeutete zudem, dass die Dokumentation für den Normnachweis – insbesondere für Erdbebennachweise – nachvollziehbar und exportbereit für die Prüfung war.
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Die Fußplattennachweise wurden einschließlich exzentrischer Ankeranordnungen sowie des Einflusses von Steifen und aufgeschweißten Unterlegplatten modelliert. Ohne IDEA StatiCa hätte eine solche Modellierung individuelle FEA-Konfigurationen und manuelle Ergebnisinterpretation erfordert, was pro Verbindung mehrere Tage Mehraufwand bedeutet hätte. Stattdessen reduzierte sich der gesamte Nachweiszyklus pro Verbindung auf unter 20 Minuten, einschließlich Analyse, Anpassung und Dokumentation.
Messbare Auswirkungen
Das Ingenieurteam berichtete, dass allein durch die Wiederverwendung von Verbindungen über 40 Stunden Ausarbeitungsarbeit auf der gesamten Plattform eingespart wurden. Noch wichtiger war, dass die Möglichkeit, jede tragende Verbindung – insbesondere erdbebenrelevante – zu validieren und zu dokumentieren, Verzögerungen in den Prüfzyklen verhinderte. Mit über 15 einzigartigen Verbindungstypen und mindestens 30 im SCIA–IDEA StatiCa-Workflow berücksichtigten Lastfällen erfüllte das Projekt alle Nachweisanforderungen innerhalb des ursprünglich geplanten Entwurfszeitplans. Der Mehrwert lag nicht nur in der eingesparten Zeit, sondern auch in der Gewissheit, dass das Team komplexe, normkonforme Stahlanschlüsse ohne Kompromisse bemessen konnte.
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Über SC Selfconsulting SRL
SC Selfconsulting SRL ist ein in Rumänien ansässiges Unternehmen, das multidisziplinäre Planungsleistungen im Hoch- und Industriebau erbringt. Das wachsende Team umfasst Architekten, Tragwerksplaner und Projektmanager, die sowohl öffentliche als auch private Auftraggeber betreuen.
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