CABD - SOFiSTiK AG

Pressemitteilung Brückenbau 2009‐03‐04
SOFiSTiK AG, Karl Burgmann und Stefan Maly
Von der Trasse zur Brückenbemessung – Das SOFiSTiK CABD
Konzept
Die SOFiSTiK AG stellt ein komplett grafisches Eingabe‐Konzept für die Systemerzeugung, Berechnung
und Bemessung im Brückenbau vor.
Das bekannte und bewährte modulare Konzept der SOFiSTiK FE‐Software wird seit langem von vielen
Nutzern in allen Bereichen des Brückenbaues eingesetzt. Von der parametrisierten Berechnung von
Rahmenbrücken bis zu der Schnittgrößenoptimierung und Berechnung der Werkstattform im
Spannbeton und Stahl‐Großbrückenbau reichen die Einsatzgebiete. Sonderbereiche, wie die
Berücksichtigung der Boden‐Bauwerk Interaktion am 3D Modell und die Winddynamik, runden den
Leistungsumfang ab. War bisher meistens die Eingabesprache CADINP das Mittel zur Kontrolle der
Berechnung so bietet das neue grafische Eingabe‐Konzept CABD (Computer Aided Bridge Design) die
Kombination aus parametrischer Basis und nutzerfreundlicher grafischer Eingabe innerhalb des
SOFiSTiK Structural Desktops SSD.
Die Umsetzung des Konzeptes erfolgt mithilfe spezialisierter Dialoge (sog. Tasks), die schrittweise bei
der Systemeingabe, Belastung und Berechnung unterstützen. Alle Tasks erzeugen SOFiSTiK CADINP
Eingaben und sind damit voll kompatibel zu einer textbasierten Arbeitsweise. Die Berechnung und
Bemessung wird dann mit den bekannten Modulen der SOFiSTiK FE‐Software durchgeführt.
Abbildung 1: Beispielprojekt “Ponte strallato dell'asse Nord‐Sud di Bari”; Net‐Engineering, Italien
Referenzachse als Basis
Um beliebige Brückensysteme mit Bezug zu der entsprechenden Trassierung einfach erzeugen zu
können, wird der Systemeingabe z.B. die Straßenachse als Referenz hinterlegt. Diese Referenzachse
kann mit allen Trassierungselementen in Grund‐ und Aufriss grafisch definiert werden. Durch die
Trennung von Geometrie und Struktur, d.h. in Referenzachse und FE‐Modell der Brücke, können
Änderungen der Geometrie‐Parameter schnell und einfach in ein neues Berechnungsmodell
umgesetzt werden. Mithilfe von sogenannten Sekundär‐Achsen können mehrstegige Systeme,
Trägerroste und hybride Strukturen (Stabmodell mit orthotropen Schalenelementen) ebenfalls einfach
definiert werden.

Abbildung 2: Linienführung im Grundriss
Um schließlich das FE‐Modell des Überbaues zu erhalten, können entlang der definierten Achse die
Querschnitte und spezielle Stellen (sog. Placements) mit Informationen über Abhängigkeiten wie
Arbeitsfugen, Querträger und Auflagerachsen eingegeben werden. Die Variabilität des
Brückenquerschnittes kann einfach über die Definition von Variablen entlang der Achse erfolgen.
Mithilfe dieser Variablen, die auch Funktionen enthalten können, werden dann z.B. komplizierte
Querschnittsverläufe, mitwirkende Breiten und Abstände von Sekundär‐Achsen variabel definiert.
Abhängig von der Art der Vorgabe und Anzahl der Datenpunkte können automatisch quadratische und
kubische Verläufe erzeugt werden.
Grafische Querschnittseingabe
Abbildung 3: Eingabe eines Variablenverlaufes für die Querschnittshöhe
Eine weitere große Verbesserung bringt das CABD‐Konzept durch die neue und einfache grafischen
Eingabemöglichkeit von Querschnitten direkt im AutoCAD Umfeld von SOFiPLUS. Das Werkzeug
CrossMAX kann alle CAD‐Funktionen von AutoCAD nutzen und vereinfacht somit die Eingabe von
komplexen Querschnitten (dick‐, dünnwandig und FE‐Querschnitte). Die Variablenzuweisung und die
Definition der Abhängigkeiten von Querschnittspunkten untereinander vervollständigt die Eingabe zur
Definition von Master‐Querschnitten. Der endgültige Verlauf der einzelnen Stabquerschnitte entsteht
automatisch durch die Vernetzung entlang der Achse.
Zusätzliche Tasks erlauben die Auswahl von zahlreichen Standard‐Querschnitten des Brückenbaues
(z.B. Hohlkasten, I‐Träger für Fertigteile sowie internationale Brückenbau Querschnitte), dieser Teil
des Produktes wird vom SOFiSTiK Technologie‐ und Entwicklungspartner ABES beigesteuert.

Spanngliedführung
Abbildung 4: CrossMAX; Zuweisung von Variablen
Ein weiterer sehr wichtiger Teil des Konzeptes ist der Task zur Eingabe und Auslegung der
Vorspannung. Die Eingabe der Spannglieder erfolgt ebenfalls unabhängig von der Struktur anhand von
Kontrollpunkten im Aufriss und Querschnitt des Systems. Die Berechnung der Vorspannkräfte nutzt
die bekannten Möglichkeiten der SOFiSTiK Software:
• Interne oder externe Vorspannung in sofortigem oder nachträglichem Verbund
• Kubische 3D Spline‐Geometrie der Spannstränge
• Berechnung aller Vorspannverluste
• Spann‐ und Bauabschnitte
• Vorspannung für Stab‐ und Schalenelemente
• Sofortiger Verbund mit Spannungszuwachs im Spannstahl im Bruchzustand
• Plot der Spannkraftverläufe
• Spannprotokoll
Verkehrslasten mit dem Traffic‐Loader
Da die Berechnung der Verkehrslasten eine Schlüsselstellung im Berechnungsablauf von Brücken
darstellt, und gerade durch komplexe Lastbilder und Anordnungen der Berechnungsaufwand stark
gestiegen ist, bietet das CABD‐Konzept einen spezialisierten Task zur Verkehrslastauswertung. Der
sogenannte Traffic‐Loader bietet einfache Dateneingabe mit automatischer Visualisierung und
Aufteilung der Verkehrsfläche in Spuren. Viele unterschiedliche Lastenzüge und Lastnormen stehen
zur Verfügung. Die Verkehrslastauswertung erfolgt mithilfe von Einflusslinien, um auch komplexe
Lastbilder mit vertretbarem Aufwand zu bearbeiten. Zukünftige Ausbaustufen werden auch
Möglichkeiten zur Erzeugung von expliziten Laststellungen zur Kontrolle und Vergleich bieten.
Grundlasten wie Ausbau, Temperatur und Setzungen werden ebenfalls innerhalb eines Dialoges
eingegeben und mit den SOFiSTiK FE Programmen berechnet.

Abbildung 5: Traffic Loader; Spuranordnung mit EC Lastbild LM1
Bauablaufsimulation, Überlagerung und Bemessung
Am Ende des Prozesses werden die zeitabhängigen Effekte aus Kriechen, Schwinden und Relaxation
mit dem bekannten Construction Stage Manager (CSM) berechnet. Die Simulation von komplexen
Bauabläufen wird innerhalb einer Tabelle mit einer abstrakten Zeitachse verwaltet. Vorspann‐
Bauabschnitte werden bereits automatisch erkannt. Die Bildung von Einhüllenden der Verkehrslasten
und der anderen Einwirkungen und deren grafische Darstellung runden diesen Schritt ab. Die
endgültige Bemessung und Nachweisführung berücksichtigt Bruch‐ und sämtliche Gebrauchszustände
mit Nachweisen für Stab‐ und Schalenelemente. Eine große Auswahl an nationalen und
internationalen Bemessungsnormen wird von SOFiSTiK unterstützt (u.A. DIN‐FB, OENorm, SIA, EC,
AASHTO, BS). Interaktive Ergebnisauswertung mit individuellen Plots und der Datenaustausch mithilfe
von Schnittstellen zur SOFiSTiK Datenbasis vervollständigen die Möglichkeiten zur Bemessung und
Dokumentation.
Mit allen Komponenten bietet das neue CABD‐Konzept einen sehr benutzerfreundlichen und
leistungsfähigen Weg zur durchgängigen Berechnung von Brückenbauwerken mit den bewährten
SOFiSTiK Modulen. Besonders die offene und parametrische Struktur ermöglicht die Umsetzung von
komplizierten und vielseitigen Berechnungen. Da grafische und textbasierte Eingaben kombiniert
erfolgen können, kann die Arbeitsweise beliebig angepasst werden. In Zukunft wird dieses Konzept die
Basis für alle Neuentwicklungen der SOFiSTiK AG und ihrer Partner im Brückenbau darstellen.