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Finite Elemente Simulation als Basis für eine zeitgemäße statische Berechnung

Okt/20

Die Anwendung der Finiten Elemente Methode (FEM) hat in den verschiedensten Ingenieurdisziplinen Einzug gehalten, nicht zuletzt durch die Vielzahl branchenspezifischer Programmlösungen. Wir nutzen diese Möglichkeit für unterschiedlichste Aufgaben. Welche konkreten Vorteile es aus unserer Sicht bringt, erläutere ich in diesem Blogbeitrag.

Berechnung analytisch vs. numerisch


Jede statische Berechnung basiert auf Modellvorstellungen: einem idealisierten Tragsystem, dem Materialverhalten und Ansätzen für Belastungen. Bei der klassischen analytischen Berechnung müssen diese Annahmen soweit vereinfacht und angepasst werden, dass sie dem verfügbaren Formelwerk entsprechen. Für komplizierte Aufgabenstellungen ist damit entweder ein ausgesprochen umfangreiches Formelwerk erforderlich oder das Ergebnis entspricht durch die getroffenen Vereinfachungen nur mehr im Entferntesten der Realität.

Hier kommt die numerische Berechnung anhand der FEM ins Spiel. Modellvorstellungen sind nach wie vor zu treffen, jedoch mit deutlich weniger Vereinfachungen. Die Numerik erlaubt es, komplexe Tragsysteme dreidimensional abzubilden, Nichtlinearitäten sowohl im Material als auch im System zu berücksichtigen, räumlich wirkende Lasten auf unterschiedlichste Weise zu kombinieren und noch vieles mehr. Gängige Programmlösungen ermöglichen eine Bemessung direkt im Anschluss.

 
So sieht beispielsweise die FEM einer E-Werkstatt aus.

FEM – Wir wissen wie‘s geht


Die Finite Elemente Simulation ist jedoch nicht von sich aus ein Tool, das bisher komplexe Problemstellungen einfach löst. Die Komplexität dieses umfassenden Tools erfordert einiges an Wissen und Erfahrung, um eine geeignete Modellierung und brauchbare Ergebnisse zu erreichen. Möglich ist vieles, doch grundsätzlich gilt: Keep it simple. Wir wissen um die Möglichkeiten der FEM sowie deren Grenzen und setzen sie zielgerichtet in unseren Projekten ein. Ob wirtschaftlichere Bemessung durch realitätsnahe Modellierung oder Detailbetrachtung von speziellen Problemstellungen – das Aufgabengebiet ist vielseitig.

Dreidimensionale Struktur eines Entladebunkers ausgeführt als Stahlbetonbau.

Anwendungsspezifische Software für optimale Lösungen


Wir setzen eine auf die Anforderungen des Ingenieurbaus abgestimmte Softwarelösung ein, die uns die Möglichkeit bietet, dreidimensionale Strukturen aus Stabwerken, Flächen, Schalen und Volumenkörpern zu berechnen und die Bemessung für Stahlbeton-, Stahl- und Holztragwerke vorzunehmen. Über Zusatzmodule lassen sich die Fähigkeiten des Programms in unterschiedlichste Bereiche erweitern, von nichtlinearen Berechnungen über Membran- oder Glasbau bis hin zur Simulierung von Boden-Bauwerks-Interaktionen.

Ein weiteres Beispiel aus unseren Projekten: Die Simulation einer Produktionshalle mit Lasten.

Zielgerichteter Einsatz umfangreicher Möglichkeiten führt zum Erfolg


Unsere Referenzen reichen von klassischen Hochbauten über Hallenbauten, Industrieanlagen, hochbeanspruchte Fundamentplatten, Bestandsnachrechnungen und Bauwerksertüchtigungen bis hin zu unterirdischen Förderanlagen und Wagonentladebauwerken. Wir liefern unseren Kund*innen nicht nur eine statische Berechnung, sondern eine optimierte Lösung für ihr Projekt. Durch den gezielten Einsatz der verfügbaren Möglichkeiten, schaffen wir die nötige Sicherheit und zeigen Alternativen. Das gilt für Standardbauwerke oder komplexe Strukturen genauso wie für Neubau-Dimensionierungen oder Bestandsnachrechnungen. Oft können erst durch innovative Ansätze, zukunftsorientierte Lösungen geschaffen werden.

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