Wenn Sie an Tragwerke denken, werden Sie sich höchstwahrscheinlich eine dreidimensionale Struktur vorstellen. Als man noch nicht über die heutigen Rechnerkapazitäten verfügt hat, wurden Gebäude und deren Tragstrukturen häufig in Teilsysteme zerlegt und vereinfacht dargestellt. Durch die immer höhere Leistungsfähigkeit von Computern und die immer stärker werdende Software können wir inzwischen auf diese Vereinfachungen verzichten. Doch bringt uns das wirklich einen Vorteil? Hier finden Sie einige Argumente, die für die Arbeit mit 3D Modellen sprechen.

1. Statisches Konzept und Stabilität

Stabilität wird bei einfachen 2D-Systemen häufig vernachlässigt. Der Kräftefluss im 3D-Modell eines Tragwerks ist wesentlich besser vorstellbar. Zudem fällt die Beurteilung eines globalen Stabilitätsversagens an globalen Gesamtmodellen leichter.

2. Building Information Modeling liefert 3D-Modelle

Die Verwendung von modernen Planungsmethoden wie Building Information Modeling basiert auf 3D Modellen. Diese sind auch Grundlage der Tragwerksplanung und liefern häufig bereits gut idealisierte Eingangsmodelle für die Berechnung. So sparen wir Zeit und können im Idealfall schon auf das 3D-Modell für die Statik zurückgreifen.

3. 2D nicht für alle Tragwerke und Gebäudearten ausreichen

Bei komplexen Gebäudestrukturen oder auch Freiformstrukturen, wie zum Beispiel Achterbahnen und Stadien, ist der Lastabtrag nicht eindeutig zu erkennen. Nicht jedes Gebäude folgt einem regelmäßigen Raster. Dadurch wird der Lastabtrag kompliziert und schwer kontrollierbar. Bei Unsicherheiten arbeitet man mit maximalen Lastannahmen, um auf der sicheren Seite zu bleiben. Dies führt jedoch zu unwirtschaftlichen Ergebnissen.

4. Flexibilität bei Änderungen

Bei einem kompletten 3D Statikmodell werden die sich verändernden Kräfte automatisch im System mitgeführt und von Bauteil zu Bauteil übertragen. Mit einem neuen Rechenlauf bringt man dann alle Nachweise auf den aktuellen Stand. Der anfänglich eventuell höhere Eingabeaufwand wird dadurch meist kompensiert.

5. Detailstatik nur als 3D-Modell sinnvoll

Die Anwendung von 3D-Schalenmodellen, zum Beispiel bei der Bemessung von Stahlbauverbindungen, ist Stand der Technik. Ohne 3D-Lösung wären solche Analysen nicht möglich. Hier wird ihre Anwendung gar nicht infrage gestellt, sondern sogar gefordert. Daher ist es im Umkehrschluss unverständlich, warum 3D-Berechnungen bei vollständigen Gebäuden nicht auch verwendet werden sollten.

6. Nebeneffekte der 3D-Welt

Ein 3D-Berechnungsmodell veranschaulicht das Ergebnis in vielen Fällen besser als eine Anzahl von kleineren Teilmodellen. Beispielsweise kann man das Tragverhalten durch die visualisierte Darstellungen von Verformungen, Spannungen und Kräften leichter nachvollziehen. Modelle dieser Art können auch für erste Massenermittlungen und Kosteneinschätzungen verwendet werden. Die erwähnte Flexibilität lässt es zu, Form, Funktion und Gewicht zu optimieren. Ganz nebenbei vermitteln solche Modelle zudem einen professionellen Eindruck bei den Beteiligten und sorgen so für ein gutes Renommee des Tragwerkplaners.

Wie Sie sehen, sprechen auch in der Statik viele Gründe für die Verwendung von 3D Modellen. 2D und 3D stehen aber nicht in Konkurrenz, sondern ergänzen sich. Natürlich gibt es Fälle, in denen ein 3D-Modell keine Vorteile bringt oder nicht die richtigen Ergebnisse ermittelt. In beiden Situationen liegt die Entscheidung, welche Modellierungsform gewählt wird, letztendlich beim Ingenieur.

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