Zwei Brücken und ein Holzdachprojekt
Auch in diesem Jahr stand die Jury vor der schwierigen Aufgabe, nur drei Gewinner auszuwählen, zeugten die eingereichten Arbeiten doch von einem hohen Maß an Fachwissen der Studierenden. Der Softwarehersteller Scia ist darüber hinaus davon überzeugt, dass die dahinter stehenden talentierten Planer zweifellos eine wichtige Rolle bei der Gestaltung unserer Zukunft spielen werden.
Gewinner 1. Platz: Boris Dovicic, Tschechische Republik, Fakultät für Bauingenieurwesen BUT.
Foto: Scia
Nach einer langen und ernsthaften Diskussion wählte die Jury diese 3 Gewinner aus:
1. Platz
Der 1. Platz geht an Boris Dovicic, Tschechische Republik, Fakultät für Bauingenieurwesen BUT, für die Stahlkonstruktion einer Brücke mit mittlerer Spannweite. „Dieses Projekt beeindruckte die Jury durch den vollständigen nichtlinearen Arbeitsablauf, der zum Vergleich von drei Varianten einer Stahlbrücke mit einer Spannweite von 100 Metern angewandt wurde“, so das Preisgericht.
Stahlkonstruktion einer Brücke mit mittlerer Spannweite
Die reale Knickform wurde als Imperfektion während der Analyse zweiter Ordnung angewendet. Die am besten geeignete Variante ist eine Straßenbrücke mit festem Bogen, deren Stahlbogenkonstruktion aus zwei Bögen besteht, die über Hänger mit dem Brückendeck verbunden sind. Die Brücke verfügt über zwei Fahrspuren für den Straßenverkehr, während getrennte Wege für Fußgänger auf beiden Seiten die Sicherheit vor Kraftfahrzeugen gewährleisten. Das Modell besteht aus Schalenelementen für die Abstützung und die starre Verbindung des Bogens mit dem Träger, während der Rest der Struktur als 1D-Stäbe modelliert wird. Scia Engineer spielte bei der Realisierung dieses komplexen Modells eine entscheidende Rolle, da es die Interaktion von Schalen- und Stabelementen innerhalb eines einzigen Modells ermöglichte.
Ein nichtlinearer Ansatz
Das Modell der Brücke umfasst einen umfassenden nichtlinearen Ansatz, der die Unvollkommenheiten des Fachwerks auf der Grundlage von Stabilitätseigenmoden des Beulens berücksichtigt. Die Betonplatte des Brückendecks wurde mit Schalenelementen mit spezifizierter Lastverteilung entlang der Balken modelliert. Die Spannglieder wurden als Stäbe dargestellt, die nur auf Axialkräfte und nicht auf Druck wirken. Die Rahmenverstrebungen wurden durch Verstiftung an der Bogenkonstruktion befestigt, und die rohrförmigen Querverstrebungen wurden durch Gelenke mit dem Bogen verbunden, wobei das Gelenk am Schnittpunkt modelliert wurde. Die in Scia Engineer integrierte Bibliothek half mir bei der schnellen Eingabe von spezifischen Verkehrslasten, was mir half, Zeit zu sparen. Die eigentliche Geometrie der Brücke wurde zunächst in Autocad 2020 erstellt und dann in Scia Engineer geändert, wo sehr effiziente Werkzeuge zur Verfügung stehen, die einen reibungslosen Arbeitsablauf ermöglichen.
2. Platz
2. Platz: Stijn Van Mol & Bastien Lebrun, Belgien, Katholieke Universiteit Leuven (KUL).
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Der 2. Platz geht an Stijn Van Mol & Bastien Lebrun, Belgien, Katholieke Universiteit Leuven (KUL), für die Masterarbeit zur Berechnung einer Aluminium-Fahrradbrücke. Und dies überzeugte die Jury: „Das Projekt legt den Schwerpunkt auf Aluminium als leichtes und dauerhaftes Material. Eine Fahrradbrücke mit einer Spannweite von 38,5 Metern wurde mit einer nichtlinearen Analyse einschließlich Effekten zweiter Ordnung und Imperfektionen sowie einer Modalanalyse berechnet. Das Berechnungsprotokoll wurde zur Erstellung der Projektdokumentation verwendet.“ Genau genommen untersucht die Masterarbeit die Verwendung von Aluminium im Brückenbau, insbesondere für Radfahrer und Fußgänger, mit dem Ziel, den Einsatz von Aluminium in Belgien zu erweitern und nachhaltiges Bauen zu fördern. Derzeit wird Aluminium in Belgien nur selten strukturell eingesetzt, da Stahl und Beton bevorzugt werden. Wenn Aluminium verwendet wird, ist es oft ineffizient, weil Konstruktionsmethoden aus Stahl angewendet werden. In dieser Arbeit wird das Design von Aluminium optimiert, indem seine Vorteile genutzt und seine spezifischen Eigenschaften berücksichtigt werden.
Aluminium als dauerhaftes Material
Die Arbeit besteht aus zwei Phasen. In der ersten Phase wird die Machbarkeit einer Aluminiumbrückenverlängerung auf der bestehenden Brücke über den Bahnhof Sint-Katelijne-Waver untersucht. Die zweite Phase konzentriert sich auf den Entwurf einer eigenständigen Fahrrad- und Fußgängerbrücke aus Aluminium, die ein Bahngelände überspannt, wobei die Designvorgaben die Vielseitigkeit an verschiedenen Orten gewährleisten.
Eine leichte Fachwerkbrücke
Eine umfangreiche Literaturrecherche befasst sich mit Aluminiumlegierungen, Produktionsverfahren und Brückenbauprinzipien. Die Machbarkeitsstudie zur Verlängerung des Brückendecks kommt zu dem Schluss, dass diese zwar möglich ist, aber aufgrund ungünstiger Bedingungen nicht empfohlen wird. Folglich wird der Schwerpunkt auf den Entwurf einer leichten Fachwerkbrücke mit einer Spannweite von 38,5 Metern und einer Breite von 6,3 Metern verlagert. Der innovative Entwurf zeichnet sich durch optimierte Querschnitte und ästhetisch ansprechende Knotenpunkte durch Strangpressen aus. Die Arbeit schließt mit einer dynamischen Analyse, einer Umsetzungsphase und abschließenden Empfehlungen.
3. Platz
3. Platz: Oscar Prasuhn, Deutschland, Hochschule Bochum (Bochum University of Applied Sciences).
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Gewinner des 3. Platzes ist Oscar Prasuhn, von der Hochschule Bochum (Bochum University of Applied Sciences). Er schickte Reangular – Ein parametrisches Holzdachprojekt ins Rennen. Die Jury: „Der Student hat einen sehr schönen Ansatz zur Optimierung eines Holzvordachs durch parametrischen Entwurf mit Grasshopper, Galapagos und Koala verwendet. Es wurden mehrere Varianten unter Berücksichtigung von Effekten zweiter Ordnung und Vorkrümmungen analysiert.“ So befasst sich das Projekt mit dem Entwurf einer parametrisierten Dachkonstruktion für den Zwischenraum zwischen der BlueBox und dem Seminargebäude der Hochschule für Technik und Wirtschaft Bochum. Ziel ist es, ein stützenfreies, anpassungsfähiges Tragwerk zu schaffen, das ohne komplexe 3D-Modellierung leicht optimiert werden kann. Für die mathematische Modellierung werden Rhino und sein Grasshopper-Plugin verwendet, was Echtzeitanpassungen durch Kontrollpunkte ermöglicht. Die Struktur wird mit dem LunchBox-Plugin in dreieckige Paneele unterteilt, wodurch eine bogenförmige Form entsteht.
Reangular – Ein parametrisches Holzdachprojekt
Mit dem Koala-Plugin wird das Modell in eine XML-Datei umgewandelt, die von Scia Engineer gelesen werden kann und eine detaillierte Strukturanalyse ermöglicht. Dieser parametrische Ansatz ermöglicht eine automatische Lastverteilung, einschließlich Eigengewicht, Schnee- und Windlasten, und gewährleistet die strukturelle Integrität. Wind- und Schneelasten werden mithilfe von Formkoeffizienten berechnet, während ein Python-Skript Stützpunkte identifiziert, um ein vollständig parametrisches Modell zu erhalten. Das Projekt integriert auch PV-Paneele und vereinfacht die Herstellung, indem es potenziell direkt CNC-Daten erzeugt. Obwohl iterative Optimierungsalgorithmen eingeführt wurden, bleiben sie aufgrund ihrer Berechnungskomplexität ein theoretischer Aspekt.
Ein parametrischer Entwurf mit Grasshopper, Galapagos und Koala
Der Student verwendete einen sehr schönen Ansatz zur Optimierung eines Holzvordachs durch parametrischen Entwurf mit Grasshopper, Galapagos und Koala. Mehrere Varianten wurden unter Berücksichtigung von Effekten zweiter Ordnung und Vorkrümmungen analysiert.
