Deutsches Architekturbüro SL Rasch nutzt ESIs Virtual Performance Solution für herausragende architektonische Lösungen in Medina und Mekka

ESI Group, wegbereitender und weltweit führender Anbieter von Lösungen im
Bereich der virtuellen Prototypenerstellung für die Fertigungsindustrie,
informiert über die jüngsten Erfolge des ESI-Kunden SL Rasch. Das deutsche
Architekturbüro – spezialisiert auf innovative Gebäude und Leichtbaustrukturen –
stellte kürzlich zwei komplexe architektonische Projekte in den heiligen Stätten
Medina und Mekka fertig. Das erste Projekt umfasste die Entwicklung von
faltbaren Schirmen, die nun Pilger am Medina Haram Piazza vor der Sonne
schützen. Beim zweiten Projekt ging es um die Konstruktion der Uhr für den Mecca
Royal Hotel Clock Tower, den höchsten Uhrturm der Welt. SL Rasch konnte durch
Nutzung von ESIs Virtual Performance Solution innovative Designs erforschen und
physische Modelle durch virtuelle Tests ersetzen.

Heutzutage werden Millionen Pilger, die jedes Jahr zur Großen Moschee von Medina
in Saudi Arabien reisen, von über 250 hydraulisch angetriebenen, faltbaren
Schirmen geschützt, wobei jeder dieser Schirme 26×26 Meter misst. Die
lichtdurchlässigen Schirme werden bei Nacht zusammengefaltet und öffnen sich bei
Tag, um unter ihnen ein Mikroklima zu erzeugen, dass bis zu 8 Grad kühler ist
als die Umgebung. Pilger, die das zentrale Heiligtum in Mekka besuchen, können
die Uhr des Mecca Royal Hotel Clock Towers bewundern. Der Tower war mit 601
Metern nach seiner Fertigstellung 2012 das zweithöchste Gebäude der Welt.

Um die Schirmkonstruktion für Medina zu testen, verwendete SL Rasch zuerst
verkleinerte physikalische Maßstabsmodelle, stellte aber schnell fest, dass
dieser Ansatz zu große Einschränkungen mit sich brachte. Dr. Mahmoud Bodo Rasch,
CEO von SL Rasch, nahm daher Kontakt mit Dr. Eberhard Haug, Mitbegründer von ESI
Group und Autor des Lightweight Structure Analysis Codes „LISA“ auf, um beim
Einsatz von Simulationsmethoden in der Entwicklung ausgefeilterer Designs für
diese komplexen Konstruktionen zusammenzuarbeiten.

SL Rasch hat anschließend verschiedene Konstruktionen mit ESIs Virtual
Performance Solution, die eine Prüfung aller Produkteigenschaften auf Basis
eines gemeinsamen Single Core-Modell ermöglicht, virtuell gebaut und getestet.
Dies erforderte aufgrund der komplexen Geometrie und der gewünschten
architektonischen Wirkung der zweifach gewölbten Schirmkonstruktion höchste
Sorgfalt.

Ein Optimierungsprozess zur Formfindung half dabei, eine Form zu ermitteln, die
eine optimale, minimierte Energie zur Folge hätte – notwendig, um die lange
Lebensdauer der Bespannung unter extremen Wetterbedingungen zu garantieren.

Für die Strukturanalyse von turbulenten Windlasten bei solchen
Leichtbaukonstruktionen nutzte das Team Simulationen zur Fluid-Struktur-Kopplung
(FSI), wobei die numerische Strömungssimulation (CFD) mit der Strukturdynamik
(CSD) gekoppelt wird. Beide sind als Bestandteil der Virtual Performance
Solution verfügbar. SL Rasch und ESI haben gemeinsam spezielle maßgeschneiderte
Module entwickelt, um natürliche turbulente Windbelastungen zu modellieren und
die Form und Struktur der Schirme zu optimieren. Diese wurden dann für
Computersimulationen genutzt, in denen das sichere Falten und Verstauen der
gigantischen Schirme unter Berücksichtigung von Schwerkraft, Überlappungen und
Windlasten untersucht wurde. ESIs herausragende Expertise bei der Simulation der
Airbagfaltung für die Automobilindustrie erwies sich für diese Untersuchungen
als ausgesprochen hilfreich.

„Durch das Fachwissen der ESI Experten und die in ESIs fortschrittlichen CAE-
Softwarelösungen enthaltenen Möglichkeiten wurde die Entwicklung unserer
innovativen Strukturen möglich“ kommentiert Dr. Rasch, Gründer und Inhaber von
SL Rasch GmbH.

Bild: Die auf dem Medina Haram Piazza vor der Moschee platzierten Schirme. ©SL
Rasch

Virtual Performance Solution half SL Rasch auch dabei, die signifikanten
Konstruktionsherausforderungen bei der Entwicklung der Mecca Royal Hotel Clock
zu meistern. Diese wurde als hochfestes Stahlskelett errichtet, verkleidet mit
verzierten Leichtbau Karbon-Epoxid Sandwichpanelen. Die riesigen als Hohlträger
in Verbundwerkstoffbauweise gefertigten Uhrzeiger – 23 Meter lang im Falle des
Minutenzeigers – erwiesen sich als besondere Herausforderung. SL Rasch musste
sicherstellen, dass die Uhrzeiger auch bei hoher Windgeschwindigkeit und hohem
Winddruck aerodyamisch stabil blieben. Insbesondere galt dies für die kritische
12 Uhr-Position, bei der die Gefahr eines periodischen aeroelastischen Flatterns
am höchsten ist. Das Team führte Windtunneltests und CFD-Berechnungen durch,
bevor die Konstruktionen durch FSI-Simulationen validiert werden konnte.

Bild (v.l.n.r.): (1) Mekka-Uhr: 2D Oberflächennetz der Uhrzeiger, (2)
Strömungsgeschwindigkeiten im Umfeld der Uhrzeiger, (3) Geschwindigkeiten an
den Zeigern, untersucht mit der Fluid-Struktur-Kopplung. ©SL Rasch

Durch die Nutzung der Simulation war es SL Rasch möglich, zahlreiche
Konstruktionsvarianten virtuell zu testen und optimale Ergebnisse zu erzielen,
während gleichzeitig alle relevanten Sicherheitsanforderungen berücksichtigt
wurden. Durch die Möglichkeit, auf den Bau und Test physikalischer Prototypen
für diese komplexen Projekte zu verzichten, konnte SL Rasch Zeit und erhebliche
Kosten einsparen sowie die Umweltbelastung reduzieren.

Für weitere Informationen über Virtual Performance Solution besuchen Sie:
http://www.esi-group.com/virtual-performance-solution

Für weitere Bilder dieses unglaublichen Projekts besuchen Sie die Webseiten, die
sich den faltenbaren Schirmen und dem Mecca Clock Tower widmen auf der SL Rasch
Webseite.

Ãœber SL Rasch
SL Rasch hat sich als Architekturbüro, auf die Planung und Herstellung von
Sonderkonstruktionen und Leichtbauten spezialisiert. Ein interdisziplinäres Team
von Fachleuten, bestehend aus Architekten, Bau-, Mechanik- und
Luftfahrtingenieuren, Physikern und Computerspezialisten gemeinsam mit
betriebseigenen Abteilungen für Projektmanagement, Grafik-Design und Modellbau
verfügt über hochmoderne Techniken und umfassendes Wissens in der Entwicklung
von Konstruktionen und Problemlösungen. Für weitere Informationen besuchen Sie
www.sl-rasch.com

Ãœber ESI Group
ESI ist ein Vorreiter und weltweit führender Anbieter von Virtual Prototyping-
Lösungen für die Fertigungsindustrie unter Berücksichtigung der Materialphysik.
ESI hat ein umfangreiches Paket zusammenhängender und aufeinander abgestimmter
industrieorientierter Anwendungen entwickelt, mit denen sich das
Produktverhalten in Tests realistisch simulieren lässt, Fertigungsprozesse sich
in Übereinstimmung mit den gewünschten Produkteigenschaften optimieren lassen,
und der Umgebungseinfluss auf das Produktverhalten ermittelt werden kann. ESIs
Software-Lösungen fügen sich in eine einzige kollaborative und offene End-to-End
Virtual Prototyping-Umgebung ein. Sie integrieren modernste Technologien –
einschließlich immersiver Virtual Reality, durch die Produkte in 3D zum Leben
erweckt werden können – und unterstützen Kunden während der gesamten
Produktentwicklung bei der Entscheidungsfindung. Weltweit ist das Unternehmen in
mehr als 40 Ländern vertreten und beschäftigt über 1000 hochkarätige
Spezialisten. ESI Group wird in Compartment C der NYSE Euronext Paris notiert.
ESI GmbH ist Teil der ESI Group.
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Source: ESI Group via GlobeNewswire
[HUG#1864152]