AT524506A1 - Verfahren zur Berechnung von Produktionsparametern wenigstens einer Bewehrung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Berechnung von Produktionsparametern (P) wenigstens einer Bewehrung (1) für wenigstens ein Stahlbetonelement (2), umfassend die Verfahrensschritte Bereitstellung einer Bauwerksdatenmodellierung (BIM), umfassend geometrische Daten (Dgeo) des wenigstens einen Stahlbetonelements (2), Bereitstellung von Daten (Dstat) zu statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements (2), Bereitstellung von Maschinenparametern (M) einer Maschine (3) zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1) und Berechnung der Produktionsparameter (P) der wenigstens einen Bewehrung (1) mittels eines Computerprogrammprodukts (4) unter Berücksichtigung der geometrischen Daten (Dgeo) des wenigstens einen Betonfertigteils (2), der Daten (Dstat) zu den statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements (2) und der Maschinenparameter (M) der Maschine (3) zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung von Produktionsparametern wenigstens einer Bewehrung für wenigstens ein Stahlbetonelement. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung für wenigstens ein Stahlbetonelement sowie ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Stahlbetonelements in Form eines Betonfertigteils. Weiters betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, eine Maschine zur Herstellung von wenigstens einer Bewehrung sowie eine Anlage zur Herstellung

wenigstens eines Betonfertigteils.

Die Automatisierung hält in vielen technischen Bereichen immer mehr Einzug. Nicht nur bei relativ kleinen Bauteilen ist die Automatisierung über entsprechende Anlagen und Maschinen wichtig, auch bei großen Bauteilen sind Automatisierungsschritte zunehmend von Bedeutung. Auch für die Herstellung von Gebäuden müssen nicht mehr sämtliche Betonelemente erst vor Ort produziert werden. Vielmehr sorgen Betonfertigteilwerke bzw. -anlagen für eine schnelle, effiziente und ressourcenschonende Produktion von Betonfertigteilen. Solche Betonfertigteilanlagen umfassen eine Maschine zur Herstellung von Bewehrungen, wie beispielsweise Mattenschweißanlagen, Gitterträgerschweißanlagen, Bügelbiegeautomaten, Richtschneidemaschinen sowie Richtschneide- und Biegeautomaten. Zudem umfassen Betonfertigteilanlagen auch die Maschinen zur Herstellung der Betonkomponente des Betonfertigteils. Zum Beispiel setzt sich diese aus einem Schalungsroboter, welcher Schalungen auf einer Schalungsauflagefläche verlegt, und einer BetonAufbringvorrichtung zum Aufbringen von Beton auf die Schalungsauflagefläche

zusammen.

Um die Anlage bzw. einzelne Maschinen zu steuern, sind entsprechende Steuer- oder Regeleinheiten vorhanden. Diese müssen auf passende Daten für die Herstellung der einzelnen Komponenten zugreifen können. Besonders wichtig sind hierbei die

Produktionsparameter wenigstens einer herzustellenden Bewehrung.

Derzeit ist das Generieren dieser Produktionsparameter recht aufwändig. Zudem können hohe Mengenverluste der einzelnen Materialien (z. B. der Bewehrungsstäbe)

auftreten.

optimiert werden.

Dies wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte

Ausführungsbeispiele finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Ein erster Schritt für das Verfahren besteht in der Bereitstellung einer Bauwerksdatenmodellierung. Die Bauwerksdatenmodellierung wird im Englischen auch „Building Information Modeling“, kurz BIM, genannt, welche eine Methode der vernetzten Planung, Ausführung und Bewirtschaftung von Gebäuden und andern Bauwerken mithilfe von Software beschreibt. Dabei werden alle relevanten

Bauwerksdaten digital modelliert, kombiniert und erfasst.

Die Bauwerksdatenmodellierung umfasst geometrische Daten des wenigstens einen Stahlbetonelements. Diese geometrischen Daten können beispielsweise als CAD-Daten vorliegen, wobei CAD für „computer-aided design“ steht. Im Speziellen können die CAD-Daten als IFC-Daten bereitgestellt werden (IFC steht für „Industrial Foundation

Classes“).

Prinzipiell soll nicht ausgeschlossen werden, dass diese geometrischen Daten des Stahlbetonelements manuell durch einen Benutzer eingegeben werden. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die geometrischen Daten (vorzugsweise automatisch durch

ein spezielles Programm) aus der Bauwerksdatenmodellierung generiert werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die geometrischen Daten des wenigstens einen Stahlbetonelements aus der Bauwerksdatenmodellierung durch eine zumindest bereichsweise Elementierung des Bauwerks generiert werden. Diese Elementierung kann über ein spezielles Programm oder einen speziellen Programmteil aus der

Bauwerksdatenmodellierung generiert werden.

statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements.

Prinzipiell soll nicht ausgeschlossen sein, dass diese Daten manuell eingegeben oder eingelesen werden. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Daten zu statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements unter Anwendung der FiniteElemente-Methode (FEM) generiert werden. Besonders bevorzugt werden diese Daten

als FEM-Daten bereitgestellt.

Grundsätzlich waren diese Daten (geometrische Daten und statische Daten) bereits bei bekannten Maschinen bzw. Anlagen geeignet, um als Basis für die entsprechende Herstellung der Bewehrung zu dienen. Diese Daten mussten bis jetzt manuell von einem Bediener der Maschine zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung so angepasst werden, dass die Maschine die entsprechende Bewehrung auch produzieren konnte. Konkret nimmt der Bediener über einen zwischengeschalteten CADEntwurfsschritt Anpassungen vor, durch welche die Bewehrungsdaten (unter Optimalitätsverlust) auf die Maschine angepasst werden. Das heißt, es war Detailwissen über die Maschine notwendig, was einerseits aufwändig war und andererseits dennoch zu relativ großen Mengenverlusten geführt hat. Beispielsweise wurde die Bewehrung bisher einfach in Stabstahl umgesetzt und danach auf der

Maschine entsprechend reproduziert.

Deswegen ist gemäß einem weiteren Schritt beim erfindungsgemäßen Verfahren die Bereitstellung von Maschinenparametern einer Maschine zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung vorgesehen. Das heißt, es werden auch konkrete, die Maschine — und nicht nur das Gebäude(element) — betreffende Parameter

berücksichtigt.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Maschinenparameter einer Maschine zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung folgendes umfassen: Ausmaße der Maschine, Kapazität der Maschine, verarbeitbare Bewehrungsmaße, maximale Fertigungsgeschwindigkeit der Maschine und/oder Anzahl der Fertigungslinien der

Maschine. Es können auch noch zusätzliche (oder alternative) Maschinenparameter

— maximale und minimale Mattenausmaße (quer und längs),

— Maximale und minimale Stablänge,

— Stabdurchmesser und/oder

— Raster der Stäbe (längs und quer)

berücksichtigt werden.

Für die Optimierung des gesamten Verfahrensablaufs ist erfindungsgemäß die Berechnung der Produktionsparameter der wenigstens einen Bewehrung mittels eines Computerprogrammprodukts unter Berücksichtigung der geometrischen Daten des wenigstens einen Betonfertigteils, der Daten zu den statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements und der Maschinenparameter der Maschine zur

Herstellung der wenigstens einen Bewehrung vorgesehen.

Das heißt, es werden mittels des Computerprogrammprodukts aus den Daten betreffend das Stahlbetonelement (geometrische und statische Daten) und den Parametern betreffend die (Bewehrungsherstellungs-)Maschine die maßgeblichen Produktionsparameter für ein Bewehrungsherstellungsverfahren ermittelt bzw. berechnet. Bei dieser Berechnung können die einzelnen Daten bzw. Parameter unterschiedlich gewichtet werden, sodass sich ein geringer Materialverbrauch und/oder

eine effiziente Herstellung ergeben.

Es kann vorgesehen sein, dass spezielle Zielvorgaben von einem Bediener eingestellt werden, wobei dann das Computerprogrammprodukt die automatische Berechnung der

Produktionsparameter zur möglichst effizienten Erreichung der Zielvorgaben durchführt.

Mit der hierin beschriebenen Erfindung ist es nicht nur möglich, die Produktionsparameter effizient zu berechnen, sondern es wird auch ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung für wenigstens ein Stahlbetonelement

angegeben.

erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zudem ist als zweiter Schritt konkret die Herstellung der wenigstens einen Bewehrung basierend auf dieser Berechnung mittels jener Maschine vorgesehen, deren Maschinenparameter bei der Berechnung der wenigstens einen Bewehrung berücksichtigt worden sind. Mithin stimmen also die verwendeten Maschinenparameter

mit der tatsächlich für die Bewehrungsherstellung verwendeten Maschine überein.

Eine solche Bewehrung kann auch als transportierbare, vorgefertigte Einheit bezeichnet werden. Die Bewehrung kann als Bewehrungsmatte, als Bewehrungskorb, als Rollmatte oder als sonstiges Fertigteil ausgebildet sein. Eine besonders wichtige Anwendung ist jene als Statik-Matte der oberen Deckenbewehrung, welche direkt auf der Baustelle

verlegt wird.

Es ist möglich, dass nur die Bewehrung hergestellt wird, welche dann auf die Baustelle geliefert bzw. an den Einbauort transportiert wird. In diesem Fall wird über das (weitgehend automatisierte) Verfahren nicht das endgültige Stahlbetonelement hergestellt, sondern eben nur die Bewehrung. Auf der Baustelle bzw. am Einbauort wird dann die Bewehrung mit dem Beton zum Stahlbetonelement, vorzugsweise zu einer

Stahlbetondecke, vereinigt.

Es kann aber durchaus auch vorgesehen sein, dass nicht nur die konkrete Bewehrung hergestellt bzw. vorgefertigt wird, sondern ebenso das gesamte Stahlbetonelement, wobei dieses vorgefertigte Stahlbetonelement dann ein sogenanntes Betonfertigteil ist. Demnach wird auch Schutz für ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines

Stahlbetonelements in Form eines Betonfertigteils begehrt.

Dabei ist als erster Schritt die Herstellung wenigstens einer Bewehrung mittels des

oben beschriebenen Bewehrungsherstellungs-Verfahrens vorgesehen.

Anschließend ist dann noch die Herstellung des wenigstens einen Betonfertigteils

mittels einer Anlage zur Herstellung von Betonfertigteilen vorgesehen, wobei diese

Produktionsparametern durchgeführt.

Neben den drei (aufeinander aufbauenden) Stufen des Verfahrens — Produktionsparameterberechnungsverfahren, Bewehrungsherstellungsverfahren und Betonfertigteilherstellungsverfahren — wird auch Schutz für ein

Computerprogrammprodukt begehrt.

Konkret bezieht sich die vorliegende Erfindung deshalb auch auf ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung eines Programms durch einen Computer diesen veranlassen, wenigstens eines der erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen. Mithin greift das Computerprogrammprodukt auf ein hinterlegtes Programm zu, um die Schritte des Produktionsparameterberechnungsverfahrens, des Bewehrungsherstellungs-verfahrens

und/oder des Betonfertigteilherstellungsverfahrens abzuarbeiten.

Grundsätzlich ist ein einzelner, eigenständiger Computer ausreichend, um die entsprechende Berechnung durchzuführen. Dieser Computer muss also nicht in (ständiger) Verbindung mit einem konkreten Betonfertigteilwerk sein. Es reicht, wenn der Computer bzw. das Computerprogrammprodukt Zugriff auf die notwendigen

Basisdaten (geometrische und statische Daten sowie Maschinenparameter) hat.

Dagegen ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Computerprogrammprodukt Teil einer Steuer- oder Regeleinheit einer Maschine zur Herstellung von wenigstens einer Bewehrung oder einer Anlage zur Herstellung wenigstens eines Betonfertigteils ist. Konkret können also bereits existierende Steueroder Regeleinheiten (können auch als Bedienvorrichtungen bezeichnet werden) das

Computerprogrammprodukt (mit)bilden.

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erweitert.

Eine Maschine zur Herstellung von wenigstens einer Bewehrung weist die folgenden Komponenten auf: Eine Lagervorrichtung für eine Vielzahl von Bewehrungsstäben mit unterschiedlichen Maßen, eine Transportvorrichtung zum Transportieren der Bewehrungsstäbe, eine Bearbeitungsstation zum Bearbeiten, vorzugsweise zum Zuschneiden, Biegen und/oder Schweißen, der Bewehrungsstäbe und zum Zusammenfügen der Bewehrungsstäbe zur wenigstens einen Bewehrung und einer

Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln der Maschine.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nun vorgesehen, dass die Steueroder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, mittels der Maschine ein

Bewehrungsherstellungs-Verfahren durchzuführen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Computerprogrammprodukt Teil dieser Steueroder Regeleinheit ist oder mit dieser Steuer- oder Regeleinheit in signaltechnischer Verbindung steht, sodass die Steuer- oder Regeleinheit die Transportvorrichtung und die Bearbeitungsstation gemäß dem Bewehrungsherstellungs-Verfahren ansteuern

kann.

Um auch das komplette Stahlbetonelement in Form eines Betonfertigteils herzustellen, ist eine Anlage zur Herstellung wenigstens eines Betonfertigteils vorgesehen. Diese Anlage weist eine Betonstück-Herstellungsvorrichtung (umfassend eine Schalungsauflagefläche, einen Schalungsroboter zum Anbringen von Schalungen auf der Schalungsauflagefläche und eine Beton-Aufbringvorrichtung zum Aufbringen von Beton auf die Schalungsauflagefläche) und die (oben angeführte) Maschine zur

Herstellung von wenigstens einer Bewehrung auf.

Bei dieser Ausführung kann die Steuer- oder Regeleinheit der Maschine auch als Steuer- oder Regeleinheit für die gesamte Anlage dienen. Es kann aber auch

vorgesehen sein, dass die Steuer- oder Regeleinheit der Maschine mit einer (separaten

Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens eine Bedienvorrichtung (vorzugsweise umfassend einen Bildschirm und eine Eingabeeinheit) vorgesehen ist, welche mit der

Steuer- oder Regeleinheit in Verbindung steht.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Bediener über die wenigstens eine Bedienvorrichtung Zugriff auf das Computerprogrammprodukt hat und über eine

entsprechende Eingabemaske das zugrunde liegende Programm nutzen kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten

Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Herstellung von Betonfertigbauteilen, Fig. 2 schematisch ein Ablaufschema gemäß dem Stand der Technik, Fig. 3 schematisch ein Ablaufschema beruhend auf der Erfindung,

Fig. 4 schematisch die statische Beanspruch von zwei unterschiedlichen

Betondecken und Fig. 5 ein schematisches Diagramm mit den Eingangs- und

Ausgangsparametern des Bewehrungsgenerators.

In Fig. 1 ist schematisch ein Anlage 5 zur Herstellung von Stahlbetonelementen 2, in diesem Fall in Form von Betonfertigteilen 2a, dargestellt. Diese Anlage 5 weist zwei wesentliche Einheiten auf, nämlich einerseits die Maschine 3 zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung 1 und andererseits die BetonstückHerstellungsvorrichtung 6 zum Herstellen eines Betonstücks 7. Die Anlage 5 kann auch

als Betonfertigteilwerk ausgebildet sein. Die Maschine 3 zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung 1 weist eine

Lagervorrichtung 8, eine Transportvorrichtung 10, eine Bearbeitungsstation 11 und eine

Steuer- oder Regeleinheit 12 auf.

unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Die Transportvorrichtung 10 dient dem Transport der Bewehrungsstäbe 9. Die Transportvorrichtung 10 kann zum Beispiel als Handlingroboter, als Spule zum

Abwickeln von (drahtförmigen) Bewehrungsstäben 9 oder ähnliches ausgebildet sein.

In der Bearbeitungsstation 11 können die Bewehrungsstäbe 9 bearbeitet werden. Zum Beispiel kann ein Zuschneiden, Biegen und/oder Schweißen erfolgen. Letztlich wird in der Bearbeitungsstation 11 die Bewehrung 1 erzeugt. Die Bearbeitungsstation 11 kann zum Beispiel als Mattenschweißanlage oder Gitterträgerschweißanlage ausgebildet sein. Es können auch mehrere (gleichartige oder unterschiedliche)

Bearbeitungsstationen 11 in einer Anlage 5 vorgesehen sein.

Die Steuerung oder Regelung der Maschine 3 erfolgt über eine Steuer- oder Regeleinheit 12. Diese Steuer- oder Regeleinheit 12 kann zum Beispiel in Form einer Bedienvorrichtung für die Maschine 3 (oder für die gesamte Anlage 5) ausgebildet sein. Die Steuer- oder Regeleinheit 12 kann aber auch als einfacher Rechner bzw. Computer ausgebildet sein. Über die Steuer- oder Regeleinheit werden Befehle bzw. Signale an

die einzelnen Komponenten der Maschine 3 ausgegeben.

Die Betonstück-Herstellungsvorrichtung 6 weist eine Schalungsauflagefläche 13, einen

Schalungsroboter 14 und eine Beton-Aufbringvorrichtung 16 auf.

Die Schalungsauflagefläche 13 ist als relativ große, horizontal ausgerichtete, ebene und glatte Fläche ausgebildet. Zum Beispiel kann ein speziell beschichteter Hallenboden die

Schalungsauflagefläche 13 bilden. Mit dem Schalungsroboter 14 werden Schalungen 15 auf der Schalungsauflagefläche

13 angeordnet. Diese Schalungen 15 können in einem Lager (nicht dargestellt) gelagert

sein. Die Schalungen können unterschiedliche Längen und Formen aufweisen.

Herstellungsvorrichtung 6 gleichzeitig oder schnell hintereinander produziert werden.

Dann wird wenigstens eine, in der Maschine 3 hergestellte Bewehrung 1 mit wenigstens einem Betonstück 7 zum Stahlbetonelement 2 in Form eines Betonfertigbauteils 2a vereinigt. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Bewehrung 1 über eine entsprechende Transportvorrichtung zum Betonstück 7 bewegt wird und in ein noch nicht gänzlich

ausgehärtetes Betonstück 7 eingebettet wird.

Das so produzierte Betonfertigteil 2a kann dann in einem Lager gelagert werden

und/oder zur Baustelle transportiert werden.

Das Herzstück der vorliegenden Erfindung bildet das Verfahren zur Berechnung von

Produktionsparametern P mittels eines Computerprogrammprodukts 4.

In Fig. 1 ist dieses Computerprogrammprodukt 4 schematisch dargestellt und steht mit der Anlage 5 in Verbindung. Dies veranschaulicht, dass dieser Computerprogrammprodukt 4 nicht „physischer“ Bestandteil der Anlage 5 sein muss. Vielmehr kann dieses Computerprogrammprodukt 4, z. B. über eine Cloud, mit der Anlage 5 — im Speziellen mit der Maschine 3 zur Herstellung der wenigstens einen

Bewehrung 1 — signaltechnisch verbunden sein.

Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass das Computerprogrammprodukt Bestandteil der Steuer- oder Regeleinheit 12 ist und in einem Speicher der Steuer- oder Regeleinheit 12 gespeichert ist oder zumindest das Programm über die Steuer- oder

Regeleinheit 12 ausführbar ist.

Für die Berechnung der Produktionsparameter P werden geometrische Daten Dgeo aus

einer Bauwerksdatenmodellierung BIM bereitgestellt.

Elemente Methode (FEM) generiert werden.

Beide Daten Dgeo und Dstat können z. B. als IFC-Dateien vorliegen.

Für die Berechnung der Produktionsparameter P werden auch noch Maschinenparameter M der Maschine 3 zur Verfügung gestellt. Diese Maschinenparameter M sind spezifisch für jede Maschine 3 (und können auch die

wichtigsten Parameter der gesamten Anlage 5 umfassen).

Dann ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht, dass mittels des Computerprogrammprodukts 4 unter Berücksichtigung der geometrischen Daten Dgeo des wenigstens einen Stahlbetonelements 2, der Daten Dstat zu den statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements 2 und der Maschinenparameter M der Maschine 3 zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung 1 die Produktionsparameter P der wenigstens einen Bewehrung 1 ermittelt

oder berechnet werden.

In Fig. 2 ist ein gesamtes Ablaufschema für die Herstellung eines Stahlbetonelements veranschaulicht. Dieses Ablaufschema entspricht dem Stand der Technik und kann wie

folgt beschrieben.

Bevor überhaupt ein Auftrag zur Herstellung eines Stahlbetonelements ergehen kann, müssen sich gemäß dem bisher gängigen Ablaufschema der Endkunde/Bauherr 21, der Architekt 22 und der Statiker 23 miteinander abstimmen. Diese Abstimmung ist durch

die vier Pfeile angedeutet.

Derzeit ist der anschließende Prozess sehr aufwändig und bietet großes Optimierungspotenzial vor allem in der Berechnung und Produktion der Bewehrung, da diese von hohen Mengenverlusten gekennzeichnet sind. Im Ablaufschema gemäß Fig. 2 wird der Arbeitsschritt A vom Statiker 23 durchgeführt. Der Statiker 23 führt die Bewehrungsberechnung 24 durch und erstellt die Bewehrungspläne 25. Nach der

Berechnung 24 der Bewehrung und der Erstellung der Bewehrungspläne kommt es zu

Die Adaptierung der vom Statiker 23 stammenden Bewehrungspläne 25 für die Produktion (Bezugszeichen 26) wird von der Baufirma 27 durchgeführt. Nachteilig bei diesem Arbeitsschritt B ist, dass es bei der Produktion der Bewehrung durch Verschnitt

und unterschiedliche Produktionseigenheiten zu weiteren Mengenverlusten kommt.

Schließlich folgt der finale Schritt der Produktion/Verlegung 28. Vor allem die Adaptierung 26 und die Produktion/Verlegung 28 werden in der Biegerei 29 durchgeführt. Die Dauer 30 beträgt ca. 4 bis 5 Tage (siehe Doppelpfeil).

Fig. 3 zeigt nun ein Ablaufschema, welches auf der vorliegenden Erfindung beruht. Es sind wieder dieselben Bezugszeichen 21 bis 30 — und somit grundsätzlich derselbe

Ablauf, dieselben Punkte und Arbeitsschritte — wie in Fig. 2 enthalten.

Entscheidend ist nun, dass die Arbeitsschritte A und B nun anderweitig abgearbeitet

werden, weshalb diese in Fig. 3 nun durchgestrichen sind.

Konkret greift das Computerprogrammprodukt 4 bereits beim Ablaufpunkt 24 (Bewehrungsberechnung) ein. Über die Schnittstelle 31 erhält der Bewehrungsgenerator 32 die Daten der Bewehrungsberechnung 24. Konkret können dies die geometrischen Daten Dgeo und die Daten zu statischen Anforderungen Dstat

sein.

Es erfolgt dann ein Systemvergleich 33 mit einer Optimierung. Hier können

beispielsweise die Maschinenparameter M einfließen.

Anschließend erfolgt eine automatische Planausgabe 34. Konkret werden also die

Produktionsparameter P berechnet bzw. erstellt.

Produktion/Verlegung 28 erfolgen kann.

Somit entfallen beim Ablaufschema gemäß Fig. 3 die mit Nachteilen behafteten Arbeitsschritte A und B (siehe durchgestrichene Bezugszeichen), sodass eine weitgehend automatisierte Ermittlung der Produktionsparameter P direkt aus der

Bewehrungsberechnung 24 erfolgt.

Zur Bewehrungsberechnung 24 kann übrigens auf die Fig. 4 verwiesen werden. In dieser Fig. 4 ist schematisch veranschaulicht, wie in einem Statik-Computerprogramm ein Körper, insbesondere eine Betondecke 37, hinsichtlich der statischen Beanspruchung in einzelnen Bereichen berechnet und angezeigt wird. Die Bereiche mit geringer statischer Beanspruchung sind in einer durchgehenden weißen Fläche X veranschaulicht. Die Bereiche mit mittlerer statischer Beanspruch sind mit einer schraffierten Fläche Y dargestellt. Und die Bereiche mit hoher statischer Beanspruchung sind mit einer gekreuzt schaffierten Fläche Z dargestellt. Diese Betondecke wird dann durch ein entsprechendes Programm in einzelne, für die Produktion vorgesehene Bereiche unterteilt, wobei vor allem in den hoch beanspruchten Bereichen bei der Produktion eine stärkere Bewehrung eingeplant

werden muss.

In Fig. 5 ist das grundsätzliche Ziel der vorliegenden Erfindung nochmals mit anderen Mitteln veranschaulicht, wonach ausgehend von einem BIM-Architekturmodell und einer Definition der erforderlichen statischen Bewehrung durch Finite-Elemente-Modellierung des Gebäudes automatisch eine optimierte Bewehrungsstruktur berechnet wird, wobei die beste Lösung zwischen statischen Anforderungen, Fertigungslinieneigenschaften, weniger Materialeinsatz und Prozesseffizienz berücksichtigt werden soll. Es werden dabei eine aktualisierte BIM-Datei, eine Fertigungszeichnung und die vom Kunden gewünschten Konstruktionsunterlagen sowie die gesetzlichen Berechnungen

verarbeitet.

Die Fig. 5 zeigt nun ein Diagramm mit allen wesentlichen und möglichen zusätzlichen

Schritten für die vorliegende Erfindung.

Die Ausgangsbasis bildet die Bauwerksdatenmodellierung BIM. Diese Bauwerksdatenmodellierung BIM kann über die Software „Allplan“, „Revit“, usw. erstellt

werden.

Im linken Zweig werden die Daten dieser Bauwerksdatenmodellierung BIM als IFCDatei an eine Statikberechnungssoftware 38 übermittelt. Diese Statikberechnungssoftware 38 kann auf Basis der Finite-Elemente-Methode eine FEMDatei 39 (kann auch als }son-Datei vorliegen) berechnen, wobei dies den Daten zu

statischen Anforderungen Dstat entspricht.

Im rechten Zweig werden die Daten dieser Bauwerksdatenmodellierung BIM als IFCDatei an eine Fertigbauteilberechnungssoftware 40 übermittelt. Konkret kann als eine solche Software 40 „PLANBAR“ verwendet werden. Über diese Software 40 erfolgt eine Elementierung der Bauwerkdatenmodellierung BIM in einzelne, zu produzierende Elemente. Zum Beispiel erfolgt eine Aufteilung bzw. Unterteilung der Deckenflächen. Über diese Software 40 kann auch die Bewehrung 1 alleine berechnet werden, also

ohne Beton.

Über diese Fertigbauteilberechnungssoftware 40 werden Fertigbauteilmodelle 41 generiert. Diese Fertigbauteilmodelle 41 liegen dann beispielsweise als PXML-Datei

vor.

Die besagten Daten werden dann — wie dargestellt — dem Bewehrungsgenerator 34 zur Verfügung gestellt. Zudem erhält der Bewehrungsgenerator 34 die Maschinenparameter M. Der Bewehrungsgenerator 34 kann auch als „Industrializable

Reinforcement Creator“ bezeichnet werden.

Zur Sicherheit kann über den Simulator 42 eine Simulation der Maschine 3 ablaufen. Dies erfolgt abhängig von bestimmten Restriktionen. Beispielsweise kann dies über ein PTS (Production Text Service) erfolgen. Dies ist ein Kommunikationsprotokoll zum

Prüfer der Produzierbarkeit, vorwiegend mittels Maschinensimulation.

Es besteht auch die Möglichkeit einer manuellen Korrektur (Bezugszeichen 43).

Über den Bewehrungsgenerator 34 können unterschiedliche Dateien generiert werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, dass eine digitale Zeichnung 44 der Bewehrung 1 generiert wird. Diese digitale Zeichnung 44 kann beispielsweise als pdf-Datei

ausgegeben werden.

Für die Erfindung wesentlicher ist, dass über den Bewehrungsgenerator 34 eine Bewehrungsdatei 45 ausgegeben wird. Diese Bewehrungsdatei 45 kann beispielsweise als pxml-Datei vorliegen. Die Bewehrungsdatei 45 dient als Basis für die Produktionsparameter P, um die Bewehrungsproduktion 46 in der Maschine 3

durchzuführen.

Dieser zweite, vom Bewehrungsgenerator 34 wegführende Zweig ist also vorgesehen, wenn nur eine Bewehrung 1 hergestellt werden soll, welche dann direkt auf eine

Baustelle transportiert wird.

Im Gegensatz dazu kann über den dritten Zweig vom Bewehrungsgenerator 34 eine Betonfertigbauteildatei 47 ausgegeben werden. Diese umfasst also die Bewehrungsdatei 45 betreffend die Bewehrung 1 und auch die Daten bezüglich des Betonstücks 7. Diese Betonfertigbauteildatei 47 kann ebenfalls als pxml-Datei vorliegen. Die Betonfertigbauteildatei 47 dient als Basis für die Herstellung des gesamten

Stahlbetonelements 2 in Form eines Betonfertigbauteils 2a in einer Anlage 5.

Über den IFC-Generator 48 wird aus der Betonfertigbauteildatei 47 eine IFC-Datei

generiert.

Diese generierte IFC-Datei wird dann mit dem Fertigbauteilmodell 41 zusammengeführt. Dies erfolgt in der Fertigbauteilerstellungssoftware 49. Es wird also das Fertigbauteilmodell 41 mit einer konkreten, berechneten Fertigbauteildatei 47 enthaltend die generierte Bewehrungsdatei 45 zu einer entsprechenden vollständigen Fertigbauteilerstellungsdatei 50 zusammengefügt. Als Fertigbauteilerstellungssoftware

49 kann ein CAD-Programm wie beispielsweise „PLANBAR“ verwendet werden.

vorzugsweise im pdf-Format, generiert werden.

Vor allem aber dient die vollständige Fertigbauteilerstellungsdatei 50 als Basis für die

Betonfertigteilproduktion 52 in der Anlage 5.

Bezugszeichenliste: 1 Bewehrung 2 Stahlbetonelement

2a Betonfertigbauteil

3 Maschine zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung 4 Computerprogrammprodukt

5 Anlage zur Herstellung von Betonfertigteilen

6 Betonstück-Herstellungsvorrichtung

7 Betonstück

8 Lagervorrichtung

9 Bewehrungsstäbe

10 Transportvorrichtung

11 Bearbeitungsstation

12 Steuer- oder Regeleinheit 13 Schalungsauflagefläche 14 Schalungsroboter

15 Schalungen

16 Betonaufbringvorrichtung 21 Endkunde/Bauherr

22 Architekt

23 Statiker

24 Bewehrungsberechnung 25 Bewehrungspläne

26 Adaptierung der Bewehrungspläne 27 Baufirma

28 Produktion/Verlegung

29 Biegerei

30 Dauer

Innsbruck, am 24. November 2020

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Berechnung von Produktionsparametern (P) wenigstens einer Bewehrung (1) für wenigstens ein Stahlbetonelement (2), umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

   — Bereitstellung einer Bauwerksdatenmodellierung (BIM), umfassend geometrische Daten (Dgeo) des wenigstens einen Stahlbetonelements (2),

   — Bereitstellung von Daten (Dstat) zu statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements (2),

   — Bereitstellung von Maschinenparametern (M) einer Maschine (3) zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1) und

   — Berechnung der Produktionsparameter (P) der wenigstens einen Bewehrung (1) mittels eines Computerprogrammprodukts (4) unter Berücksichtigung der geometrischen Daten (Dgeo) des wenigstens einen Betonfertigteils (2), der Daten (Dstat) Zu den statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements (2) und der Maschinenparameter (M) der Maschine (3)

   zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1).

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Daten (Dgeo) des wenigstens einen Stahlbetonelements (2) aus der Bauwerksdatenmodellierung (BIM) durch eine zumindest bereichsweise

   Elementierung des Bauwerks generiert werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauwerksdatenmodellierung (BIM) unter Verwendung eines CAD-Systems

   generiert wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (Dstat) Zu statischen Anforderungen des wenigstens einen Stahlbetonelements (2) unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM)

   generiert werden.

   Maschinenparameter (M) einer Maschine (3) zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1) folgendes umfassen:

   — Ausmaße der Maschine (3),

   — Kapazität der Maschine (3),

   — verarbeitbare Bewehrungsmaße,

   — maximale und minimale Mattenausmaße,

   — Maximale und minimale Stablänge,

   — Stabdurchmesser,

   — Raster der Stäbe,

   — maximale Fertigungsgeschwindigkeit der Maschine (3) und/oder

   — Anzahl der Fertigungslinien der Maschine (3).

   6. Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Bewehrung (1) für wenigstens ein Stahlbetonelement (2), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: — Berechnung der Produktionsparameter (P) der wenigstens einen Bewehrung (1) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und — Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1) basierend auf dieser Berechnung mittels jener Maschine (3) deren Maschinenparameter (M) bei der Berechnung der wenigstens einen Bewehrung (1) berücksichtigt worden

   sind.

   7. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Stahlbetonelements (2) in Form eines Betonfertigteils (2a), umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

   — Herstellung wenigstens einer Bewehrung (1) mittels eines Verfahrens nach Anspruch 6 und

   — Herstellung des wenigstens einen Betonfertigteils (2a) mittels einer Anlage (5) zur Herstellung von Betonfertigteilen (2), wobei diese Anlage (5) eine Betonstück-Herstellungsvorrichtung (6) sowie die Maschine (3) zur Herstellung der wenigstens einen Bewehrung (1) umfasst, wobei die wenigstens eine Bewehrung (1) in wenigstens ein Betonstück (7) zumindest

   bereichsweise eingebettet und zum Betonfertigteil (2a) vereinigt wird.

   nach Anspruch 7 auszuführen.

   9. Maschine (3) zur Herstellung von wenigstens einer Bewehrung (1), mit

   — einer Lagervorrichtung (8) für eine Vielzahl von Bewehrungsstäben (9) mit unterschiedlichen Maßen,

   — einer Transportvorrichtung (10) zum Transportieren der Bewehrungsstäbe (9),

   — einer Bearbeitungsstation (11) zum Bearbeiten, vorzugsweise zum Zuschneiden, Biegen und/oder Schweißen, der Bewehrungsstäbe (9) und zum Zusammenfügen der Bewehrungsstäbe (9) zur wenigstens einen Bewehrung (1) und

   — einer Steuer- oder Regeleinheit (12) zum Steuern oder Regeln der Maschine (3),

   wobei die Steuer- oder Regeleinheit (12) dazu eingerichtet ist, mittels der

   Maschine (3) ein Verfahren gemäß Anspruch 6 durchzuführen.

   10. Anlage (5) zur Herstellung wenigstens eines Betonfertigteils (2a), mit — einer Maschine (3) nach Anspruch 9 zur Herstellung von wenigstens einer Bewehrung (1) und einer

   — Betonstück-Herstellungsvorrichtung (6) umfassend e eine Schalungsauflagefläche (13), e einen Schalungsroboter (14) zum Anbringen von Schalungen (15) auf

   der Schalungsauflagefläche (13) und

   e einer Beton-Aufbringvorrichtung (16) zum Aufbringen von Beton auf die

   Schalungsauflagefläche (13).

   Innsbruck, am 24. November 2020

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