Die IAI Arbeitsgruppe Tragwerksplanung

Auf Initiative der TU Dresden und Herrn Prof. Raimar Scherer wurde im Jahre 2000 die deutsche Arbeitsgruppe der IAI Tragwerksplanung ins Leben gerufen. Ziel war es, mittels IFC eine umfassende Schnittstellenbeschreibung zu Tragwerksmodellierung für Stahl- und Stahlbetonbauten zu entwickeln. Dazu wurden bereits erste Erweiterungsvorschläge der TU Dresden und der TH Karlsruhe auf Basis der bereits etabliertern Produktschnittstelle Stahlbau des DSTV vorgeschlagen. In den folgenden Jahren wurde mit Unterstützung der genannten Hochschulen umfassende Entwicklungsarbeit geleistet, an deren Ende mit dem IAI Project ST-4 die sogenannte Structural Analysis Domain aufgebaut wurde. Diese umfasst die international abgestimmte IFC-Terminologie für den Datenaustausch von Tragwerken. In regelmäßigen Meetings der Vertreter namhafter Softwarehersteller wird auf europäischer Ebene die Entwicklung und Umsetzung der IFC-Schnittstelle für die Tragwerksplanung weiter vorangetrieben.

Structural Analysis Domain - Modelle

Seit IFC 2x2 existiert mit der Structural Analysis Domain eine offizielle Schnittstellenbeschreibung für Tragwerksmodelle im Bauwesen.
Die aktuelle Fassung IFC 2x3 umfasst im Wesentlichen folgende Inhalte :

Ebene und räumliche Analysemodelle für Statikprogramme

Beinhaltet sind im Wesentlichen :

• 1D, 2D und 3D Statikmodelle
• Anschlussbedingungen (Gelenke) und Auflagerbedingungen
• Lastfälle, -gruppen und -kombinationen mit Einzellasten, Linienlasten, Flächenlasten
• Beschreibung verschiedener statischer Analysemodelle zur Betrachtung einzelner Bauteilabschnitte und deren Abhängigkeiten
• Berechnungsergebnisse in Form von Verformungen und Kräften

Nicht beinhaltet sind derzeit :

• Dynamische Berechnungen
• Vorspannung
• FEM-Netz-Topologie
• Detaillierte Ergebnisse in den FEM-Netzpunkten sowie
• Spannungen und Dehnung der statischen Elemente

Durch die Einbettung in bereits existierende Architektur-Datenmodelle basieren die Statik-Modell-Definitionen auf den bereits vorliegenden Bauteil- und Strukturdefinitionen. Es ergeben sich daher verschiedene Betrachtungsweisen, die beim Datenaustausch von entscheidender Bedeutung sind.

Beispiel :

CAD-Applikationen verwenden meist physikalische Modelle zur Geometriebeschreibung, die nur bedingt für die Verwendung in Statikprogrammen verwendbar sind. Statikprogramme benötigen ein auf Knoten und statischen Wirklinien basierendes Modell mit Beschreibung der Querschnittsparameter, Steifigkeiten, Drehwinkel und Anschlussbedingungen. Eine Ableitung solcher Modelle z.B. aus den Randflächen eines Profils erweist sich ohne Zusatzinformationen, wie Profiltyp oder Randknoten als schwierig und unzuverlässig.

Einige neuere Entwicklungen gehen in die Richtung, dass in CAD-Applikationen analytische Modelle neben den physikalischen Modellen mitgeführt werden und diese dann zum Datenaustausch mit Berechnungsprogrammen verwendet werden. Die Berechnungsprogramme erstellen dann aus dem analytischen Modellen über die Generierung eines FE-Netzes das Finite Elemente Modell, welches nicht Bestandteil der IFC-Beschreibung ist.

Wichtig

Zum erfolgreichen Datenaustausch über die Statikschnittstelle ist eine Implementierung des analytischen Modells notwendig. Bitte informieren Sie sich bei Ihrem Softwarehersteller, welche Modelltypen unterstützt werden.

Übergang vom physikalischen über das analytische Modell zum FEM-Modell im Berechnungsprogramm. Links: physikalisches Modell; Mitte: analytisches Modell; Rechts: FEM-Modell

Stand der Implementierungen

Derzeit gibt es nur wenige realisierte Implementierungen der IFC-Statikschnittstelle. Auf dem buildingSMART Forum in Berlin im September 2008 wurde erstmalig der Datenaustausch zwischen dem Dlubal FEM-Programm RFEM und dem Statikpaket von SOFiSTiK vorgestellt. Dabei fungierte Dlubal als Sender und SOFiSTiK als Empfänger eines mehrgeschossigen 3D Modells eines Parkhauses. Dlubal Software ist auch in der Lage, IFC-Statikdaten zu lesen. Aus der Industrie gibt es zunehmende Nachfrage, IFC-Daten auszutauschen. Für die Statiksoftware ist es essentiell, dass insbesondere diese Softwarehersteller IFC-Daten zur Verfügung stellen, die über integrierte Analysemodelle verfügen. Auf dem letzten Meeting der IAI-Arbeitsgruppe Tragwerksplanung wurde eine "Roadmap" beschlossen, nach der im Laufe des Jahres 2009 weitere Softwarehersteller die Implementierung forcieren wollen. Dabei werden Testfiles und Implementierungsrichtlinien entstehen. Damit könnte frühestens Ende 2009 eine erste Zertifizierung der Implementierungen erfolgen.

Tools

Zur Darstellung des IFC-Statikmodells existieren noch keine umfassenden Viewer. Einige Tools finden sich auf dieser Website unter Lösungen/Software, mit denen im Wesentlichen die physikalischen Modelle dargestellt werden können. Eine interessante Variante des Datenaustauschs besteht durch einen kostenlosen Konverter des National Institute of Standards and Technology (www.nist.gov). Damit lassen sich CIS/2 Dateien, einem in den USA verbreiteten Datenaustauschformat, in IFC-Dateien konvertieren.

Kontakt

Die Arbeitsgruppe Tragwerksplanung ist an einer möglichst breiten Basis an unterstützenden Unternehmen und Software interessiert, welche Implementierungen realisieren oder solche anwenden. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Dr. Thomas Liebich [Koordinator IAI Arbeitsgruppen] tl@aec3.de